[发明专利]准同型相界的钛酸铋钾基无铅弛豫铁电陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及准同型相界的钛酸铋钾基无铅弛豫铁电陶瓷的制备方法，选取原料后进行两次球磨，出料，烘干，锻烧得到陶瓷粉体，在马弗炉中排胶后的进行烧结，将烧结后的陶瓷片用不同粒度的砂纸进行打磨，得到表面光亮平整的薄陶瓷片。与现有技术相比，本发明的陶瓷相结构组成具有菱方相和四方相，在电场的作用下，铁电畴容易翻转，因而可获得大的电卡效应，通过普通烧结法得到，成本低且无污染，所制备的材料在相当宽的温区内均具有较大的电卡效应，因而在固体制冷方面具有很大的应用前景。

技术领域

本发明属于电子功能材料与器件技术领域，尤其是涉及一种准同型相界的钛酸铋钾基无铅弛豫铁电陶瓷的制备方法。

背景技术

目前，大多数制冷器件中所采用的制冷物质主要是氟氯昂，由于氟氯昂会消耗大气中的臭氧层，并且增加温室效应，对环境造成一定的破坏，不利于生态文明建设。随着人类社会对环境的重视程度日益增加，需要开发出新的环境友好型技术来取代氟利昂。尤其是在A.S.Mischenko和B.Neese等人在反铁电薄膜和聚合物中发现巨大的电卡效应之后【A.S.Mischenko et.al.,Science 311(2006)1270】【B.Neese,Science 321(2008)821】，电卡效应的固体制冷技术近些年来受到众多研究者的关注。电卡效应是指，在极性材料中，通过施加和撤销电场，材料所产生的可逆的温度变化。相比较磁卡制冷而言，电卡制冷更具有实用价值，所以各国的研究者都投入到电卡的研究中来。目前，关于电卡的研究主要集中在含铅体系上，比如Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(Zr,Ti)O₃等体系，但是含铅陶瓷材料在制备和后期处理的时候对环境的污染和人体的有害性是非常大的，所以欧洲先后颁布相关法令限制含铅材料的使用，因此研究无铅材料的电卡效应是非常有必要的。

钛酸铋钾陶瓷在室温下具有四方相结构，不易烧结且压电性能较差，所以近些年来很多研究工作者引入外加组元与钛酸铋钾形成固溶体来改善它的压电与铁电性能。关于钛酸铋钾体系的电卡效应尚未被研究过。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准同型相界的钛酸铋钾基无铅弛豫铁电陶瓷的制备方法，通过在钛酸铋钾陶瓷中掺入钛镁酸镧形成准同型相界，得到了很大的电卡效应ΔT～1.2K，并且具有较好的温度稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

准同型相界的钛酸铋钾基无铅弛豫铁电陶瓷的制备方法，采用以下步骤：

(1)选取纯度为大于99％的原料Bi₂O₃，K₂CO₃，TiO₂，La₂O₃，TiO₂，4(MgCO₃)·Mg(OH)₂·5H₂O作为原料；

(2)按化学式(1-x)Bi_0.5K_0.5TiO₃-xLa(Mg_0.5Ti_0.5)O₃进行称料，然后进行湿法球磨，出料，烘干，并且通过两次锻烧得到陶瓷粉体；

(3)将煅烧后的粉料进行二次球磨，出料，烘干，再加入粘结剂PVA进行造粒，并在4～6MPa的压力下成型，且压制成陶瓷圆片；

(4)将得到的陶瓷坯体在马弗炉中进行排胶，在500～600℃保温5～10h；

(5)排胶后的陶瓷坯体在1000～1100℃下进行烧结，控制升温速度3℃/min，在最高温保温2h，随后随炉冷却到室温，将烧结后的陶瓷片用不同粒度的砂纸进行打磨，得到表面光亮平整的薄陶瓷片。