[发明专利]一种高d33无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高d₃₃无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料的通式为Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅+x wt.％M，其中M＝Bi₂O₃、CuO或Li₂CO₃，x的取值为0.1～0.25。本发明通过Bi、Cu、Li掺杂改性Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅，大幅度提高了Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅体系介质陶瓷的d₃₃。本发明的无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料具有较低的介电损耗，较高的最大介电常数，弛豫性明显增强，即陶瓷材料在较宽温度范围内具有较大的介电常数，此外该陶瓷材料具有较好的铁电性能，通过掺杂改性，降低矫顽场，高温空气极化，大幅度提高了陶瓷材料的d₃₃，使陶瓷材料的压电性能发挥出来。本发明陶瓷材料的制备方法简单、重复性好、成品率高。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高d₃₃无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步和人类的发展，电子元件的微型化和环保化对铁电陶瓷提出了新的要求，即要求铁电器件小型化、片式化、薄膜化、集成化、无铅化。另外，由于使用条件越来越苛刻，要求铁电陶瓷在较宽温度范围内具有较高介电铁电性能，而目前的材料体系不能满足要求。从20世纪70年代开始，驰豫型铁电体因为其高介电特性和大电致伸缩效应引起了工程界的关注，从而在多层陶瓷电容器、新型电致伸缩器件方面具有巨大的应用前景。钨青铜结构无铅铌酸盐材料具有灵活多变的晶体结构优势和丰富的物理性能特征，随着组成调节和结构变化可表现出奇特的介电、铁电、压电、热释电、非线性光学效应和光电效应等，已成为一种重要的功能材料，也是无铅铁电材料研究和器件研发的关键材料。因此，探索无铅及高介电铁电性能的铁电陶瓷材料新体系成为铁电陶瓷材料研究和器件发展亟待解决的关键问题之一。但钨青铜结构无铅铌酸盐材料在高温烧结过程中由于钨青铜本身的生长习性，其在(001)方向的生长速度快，很容易产生各相异性的棒状晶体，从而恶化烧结行为、降低致密度。鉴于以上叙述，提供一种稳定的、可低温烧结的、高性能的高介电常数压铁电陶瓷材料是工业应用的迫切需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在较低预烧温度和烧结温度下具有较高介电铁电性能、高d₃₃的无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料，以及该陶瓷材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的方案是该陶瓷材料的通式为Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅+xwt.％M，其中x wt.％代表M占Sr_1.85Ca_0.15NaNb₅O₁₅的质量百分比；所述的M代表 Bi₂O₃、x的取值为0.10～0.20；或M代表Li₂CO₃、x的取值为0.10～0.25；或M代表CuO、x的取值为0.10～0.15。

上述的M代表Bi₂O₃时，x的取值优选为0.10～0.15。

上述的M代表Li₂CO₃时，x的取值优选为0.20。

本发明高d₃₃无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料的制备方法由下述步骤组成：

1、配料