[发明专利]无铅压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅压电陶瓷及其制备方法。该陶瓷以下列化学式I表示：(K_aNa_bBi_cLi_dNb_{1‑e‑f‑g}Sb_eTi_fTa_gO₃)_(1‑x)(Ba_1‑jCa_jZrO₃)_x‑G_y(I)其中，0≤x≤0.10，0≤y≤2.0，0＜a＜0.8，0＜b＜0.8，0≤c≤0.08，0≤d≤0.08，0≤e≤0.06，0≤f≤0.08，0≤g≤0.08，0≤j≤1.0，其中，G选自稀土元素的氧化物、CuO、ZnO中的一种或者多种的混合物，其中，y为G所占化合物(K_aNa_bBi_cLi_dNb_{1‑e‑f‑g}Sb_eTi_fTa_gO₃)_(1‑x)(Ba_1‑jCa_jZrO₃)_x的摩尔百分比。该无铅压电陶瓷具有良好的压电性能。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种无铅压电材料及其制备方法。

背景技术

压电材料由于具有正、逆压电性能，可实现机械能和电能的相互转换，因此作为一种重要的功能材料被广泛应用在压电谐振器、压电蜂鸣器、压电滤波器、压电变压器、压电扬声器、压电点火器和压电马达等高新技术领域。

目前，铅基压电陶瓷是应用最广泛的压电材料，但铅基压电陶瓷原料中氧化铅的含量通常高达60％以上。众所周知，铅是一种有毒物质，积聚在人体内不易排出，而对人体健康造成严重损害着人体健康。同时，在生产、使用过程中极易对环境造成污染。因此，研究高性能的无铅压电陶瓷具有重大的意义。

碱金属铌酸盐(K_0.5Na_0.5NbO₃：KNN)具有较高的居里温度和较大的机电耦合系数，其被认为最有希望取代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷材料。然而，该材料的烧结温度高，并且碱金属原料在高温烧结下容易挥发，降低了陶瓷的致密性及压电性能。同时温度稳定性也是限制其广泛应用的重要因素，因此降低KNN基无铅压电陶瓷的烧结温度，同时提升温度稳定性对于无铅压电陶瓷来讲至关重要。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无铅压电陶瓷的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种无铅压电陶瓷。该陶瓷以下列化学式I表示：

(K_aNa_bBi_cLi_dNb_1-e-f-gSb_eTi_fTa_gO₃)_(1-x)(Ba_1-jCa_jZrO₃)_x-G_y (I)

其中，0≤x≤0.10，0≤y≤2.0，0＜a＜0.8，0＜b＜0.8，0≤c≤0.08，0≤d≤0.08，0≤e≤0.06，0≤f≤0.08，0≤g≤0.08，0≤j≤1.0，

其中，G选自稀土元素的氧化物、CuO、ZnO中的一种或者多种的混合物，