[发明专利]钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙基压电陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料的通式为(1‑x)(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.1Ti_0.9)O₃‑x(Ba_0.3Sr_0.7)TiO₃，式中x表示(Ba_0.3Sr_0.7)TiO₃的摩尔数，x的取值为0.05～0.20。本发明采用熔盐法，通过配料、球磨、预烧、洗盐、造粒、压片、烧结、抛光及烧银等工艺步骤，制备成介电性能优越、铁电性能良好、压电性能较高、储能性较好以及实用性强、纯度高、易于生产的钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷材料，制备方法简单、重复性好、成品率高。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷材料，以及该陶瓷材料的制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一种可实现电能和机械能之间相互转化的高技术功能材料，在储能、通信、电子、军事和信息等领域已经得到广泛应用。锆钛酸铅(PZT)基压电陶瓷由于在准同型相界处具有优异的电学性能，过去一直被广泛使用。但是材料中高含量的氧化铅是一种有毒有害且在高温下易挥发的物质，在PZT基陶瓷的高温烧结过程中，大量铅的挥发势必造成环境的污染，直接危害人类的健康。近年来，随着人们环保意识的增强以及对无铅压电材料迫切的需求，无铅压电陶瓷的研究已成为一种迫切的研究热点。

锆钛酸钡钙基材料由于具有良好的压电性能在无铅压电陶瓷领域引起了人们的广泛关注。2009年，西安交通大学任小兵课题组用固相法制备出(1-x)Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃无铅压电陶瓷，并采用组分变化和相图详细论证了准同型相界(MPB)对性能的影响。目前，锆钛酸钡钙材料的研究主要集中在探讨相结构、微观结构和电性能之间的的关系以及高压电性起源等方面，但是锆钛酸钡钙材料烧结温度高(1450～1500℃)一直是一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种介电性能优越、铁电性能良好、压电性能较高、储能性较好以及实用性强、重复性好、纯度高、易于生产的钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙陶瓷材料，并提供一种该陶瓷材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该陶瓷材料的通式为(1-x)(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.1Ti_0.9)O₃-x(Ba_0.3Sr_0.7)TiO₃，式中x表示(Ba_0.3Sr_0.7)TiO₃的摩尔数，x的取值为0.05～0.20，优选x的取值为0.15。

本发明钛酸锶钡掺杂的锆钛酸钡钙基无铅压电陶瓷材料的制备方法由下述步骤组成：

1、配料