[发明专利]压电驱动元件、多层无铅压电陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种多层无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、制备KNN粉体：将起始浓度分别为7～8mol/L和2～3mol/L的KOH、NaOH混合形成混合碱溶液，控制所述混合碱溶液的碱浓度为5～7mol/L，按预定比例将Nb₂O₃粉体加入到所述混合碱溶液中，通过水热合成法，在160～200℃的温度范围内反应16～24小时，形成钙钛矿相的(Na_0.5K_0.5)NbO₃粉体，即KNN粉体；其中，所述预定比例为1L所述混合碱溶液中加入18～22g的Nb₂O₃粉体；

S2、制备压电陶瓷胚体膜：按比例称取所述KNN粉体、Li₂CO₃、Ta₂O₅和Sb₂O₃，其中，Li₂CO₃为3-8％Wt，Ta₂O₅为5-10％Wt，Sb₂O₃为1-5％Wt，然后加入到有机溶剂中混合球磨，得到压电陶瓷浆料，再将所述压电陶瓷浆料制备成压电陶瓷胚体膜；

S3、印刷电极：在步骤S2制得的所述压电陶瓷胚体膜上印刷银钯内电极；

S4、叠层、等静压、切割：将步骤S3所得的所述压电陶瓷胚体膜叠层至预定层数，再等静压处理，然后切割成具有所述预定层数的预定尺寸的胚体；

S5、排胶：将步骤S4所得的所述预定尺寸的胚体在450～500℃的温度下保温12小时，以排除所述胚体中的有机物；

S6、低温共烧：将经步骤S5排胶后的所述预定尺寸的胚体和所述内电极在1020～1060℃进行共烧，生成具有所述预定层数的多层无铅压电陶瓷(Na_0.5K_xLi_0.5-x)(Nb_0.9Ta_ySb_0.1-y)O₃，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.09。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的有机溶剂为异丁醇和醋酸丙脂的混合液，所述步骤S2具体包括：

S21、将所述KNN粉体、Li₂CO₃、Ta₂O₅和Sb₂O₃加入到所述有机溶剂中，并添加分散剂，混合球磨；

S22、在经步骤S21球磨后的混合物料中加入粘结剂和增塑剂，继续进行混合球磨，得到所述压电陶瓷浆料；

S23、采用流延法将步骤S23得到的所述压电陶瓷浆料制备成厚度为20～2000μm的所述压电陶瓷胚体膜。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂为磷酸三异脂，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述步骤S21和S22中的混合球磨均进行24小时。

4.一种多层无铅压电陶瓷，其特征在于：通过如权利要求1至3任一项所述的方法制备而成，其单层的压电陶瓷经极化后纵向压电常数为190～280pC/N。

5.一种压电驱动元件的制备方法，其特征在于：包括在一多层压电陶瓷的两端披覆银电极并进行烧结，然后进行极化，得到所述压电驱动元件；其中，所述多层压电陶瓷为权利要求1至3任一项所述的方法制备的多层无铅压电陶瓷。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述极化是在压电硅油极化槽中进行，极化温度为80～120℃，极化电压为2.5～3.5kV/mm，极化时间为15-30min。

7.一种压电驱动元件，其特征在于：通过权利要求5或6所述的方法制备而成，并且，所述压电驱动元件在9～36V电压驱动下可实现100nm～400nm纵向位移量。