[发明专利]一种压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种压电陶瓷及其制备方法。制备方法如下：（1）制备纳米NiFe₂O₄；（2）以Na₂CO₃、K₂CO₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃、Ta₂O₅、NiFe₂O₄、WO₃、Na₂B₄O₇、碳纳米管为原料，以无水乙醇作为球磨介质，球磨后烘干；（3）将上述原料进行预烧，将预烧后加用无水乙醇球磨后干燥；（4）将干燥后的混合料放在烧结炉中预烧后加入Ag₂O，再以无水乙醇为介质二次球磨后烘干，以石蜡进行造粒，经排胶处理后，在高温下烧结3h烧结制备成陶瓷；（5）将烧结过的陶瓷表面抛光后镀银电极，然后放入硅油中，极化即可。本发明的压电陶瓷一种性能优良、高机械品质因数的压电陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷材料领域，具体涉及一种压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，当受到机械压力的作用或感应到振动信号时，在压电陶瓷两电极面间将会有电压信号输出；反之，给压电陶瓷施加电信号时，它也可以将电信号转换成振动信号。利用这两种特性(正逆压电效应)可以设计出许多具有特殊功能的元器件，如压电频率器件、发射与接收超声波器件、计测和控制器件、信号发生器(电信号和声信号)、高压电源发生器。随着材料及其工艺的不断研究和改进, 压电陶瓷材料的应用已遍及到人们日常生活的每个角落，在信息、激光、导航和生物等高技术领域得到了广泛应用，随着现代科学技术的发展，压电陶瓷材料的制作技术和应用开发将仍是人们关注的热门话题。迄今所用的压电陶瓷绝大多数是铅基压电陶瓷，PbO (Pb3O4)的含量约占原料总量的70%，在生产过程中会散发出有毒物质，给人类健康和生态环境造成极大的危害。目前，无铅压电陶瓷的研究引起了人们的广泛兴趣和重视。通过掺杂、取代改性和提高陶瓷制备工艺等方法，无铅压电陶瓷的性能得到了很大程度的提高，而且很多性能均已达到可应用的水平。但与铅基压电陶瓷相比，无铅压电陶瓷的性能还存在较大差距，远未达到取代铅基压电陶瓷的水平。因此，要扩展无铅压电陶瓷的应用范围，还需要进一步提高其性能，特别是机电耦合系数、压电性能和机械品质因数等。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种压电陶瓷，进一步提高其性能，特别是机电耦合系数、压电性能。

技术方案：一种压电陶瓷，包括以下步骤：

（1）将九水硝酸铁、六水硝酸钠、柠檬酸按照重量比为80:35-40：75分别溶于去离子水中，然后将硝酸盐溶液加入柠檬酸溶液中，调节溶液的pH保持在5，使得溶液的浓度为0.8mol/L，待溶液搅拌至均匀透明的溶液时，在70-80℃蒸发脱水至凝胶，再在90-100℃进行干燥后进行研磨，再在750-950℃下逐渐升温热处理，升温速度为25℃/h，得到纳米NiFe₂O₄；

（2）以Na₂CO₃、K₂CO₃、Nb₂O₅、Bi₂O₃、Ta₂O₅、NiFe₂O₄、WO₃、Na₂B₄O₇、碳纳米管为原料，然后将所配原料置于球磨罐中，并加入无水乙醇作为球磨介质，在行星式球磨机中球磨16h后，在烘箱中55℃下处理20h；