[发明专利]PSN-PZT压电陶瓷片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种PSN‑PZT压电陶瓷片及其制备方法。该PSN‑PZT压电陶瓷片的配方化学计量通式为：Pb_0.9Sr_0.1｛（Zr_0.55Ti_0.45）_0.98+（Sb_1/2Nb_1/2）_0.02｝O₃+xwt%Co₂O₃，x=0.05～0.3。其制备方法是：将各原料球磨后烘干、粉碎、过筛，预烧后再球磨，然后再烘干、粉碎、过筛，与聚乙烯醇混合、造粒、压制成坯件，580～630℃排胶后再1210～1270℃、烧制成陶瓷片，陶瓷片表面被银、烧银、极化处理。采用本发明方法、并按本发明配方化学计量通式所提供的原料所制备得到的PSN‑PZT压电陶瓷片，具有介质损耗小，压电性能较高等优点；适用于制备多种压电陶瓷器件。

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷片、以及制备该压电陶瓷片的方法，尤其涉及一种PSN-PZT压电陶瓷片及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷广泛应用于材料工程、声光电以及人类日常生活和生产的各个领域。目前应用最多的是钙钛矿型的锆钛酸铅（PbZr_xTi_1-xO₃，简写为PZT）或以PZT为基掺入其它元素构成的压电陶瓷。在实际应用中，不同的应用对压电陶瓷的参数要求不同，这就迫使人们对压电陶瓷材料进行相应的性能改进，目前，国内外主要采用两种途径：一种是掺杂改性，即通过杂质离子对A位或B位进行少量的置换，调整材料的性能参数，以满足压电元器件的要求；另一种是改进制备工艺，如确定最佳的烧结工艺、排胶制度、极化条件等，使得压电陶瓷的性能得到改善，以满足元器件的要求。

铌锑-锆钛酸铅系压电陶瓷是一种压电性能优良的材料，具有较高的压电系数和机电耦合系数，较好的稳定性，能用于制作水声换能器，大功率驱动器等器件。但是未加改性掺杂物的铌锑-锆钛酸铅压电陶瓷，介质损耗较高，不适宜用作较大功率的元器件应用。本发明选用铌锑锆钛酸铅作为研究对象进行研究，对本系统进行氧化钴添加掺杂改性，获得了较为理想的压电陶瓷材料。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种PSN-PZT压电陶瓷片；通过配方中各物质的相互配合，有效降低该PSN-PZT压电陶瓷的介质损耗和保持相对较高压电性能。

本发明的另一个目的在于提供一种制备该PSN-PZT压电陶瓷片的方法，该方法操作简单、稳定，产率高。用该方法制备的PSN-PZT压电陶瓷片，具有介质损耗小，能够长时间工作，压电元件不易过热损坏等特点。

为了实现上述目的，本发明所提供的PSN-PZT压电陶瓷片的配方化学计量通式为：Pb_0.9Sr_0.1｛(Zr_0.55Ti_0.45)_0.98+(Sb_1/2Nb_1/2)_0.02｝O₃+xwt%Co₂O₃，其中，x=0.05-0.3。

本发明所提供的制备该PSN-PZT压电陶瓷片的方法如下：

1）将所述配方化学计量通式中的原料与去离子水混合、球磨4h，得到第一浆料；球磨机转速为480r/min；

2）将所述第一浆料于110～130℃下烘干，粉碎、过40～60目筛，得第一筛下物；

3）将所述第一筛下物置于炉内，按3.5℃/min速率升温至950～1050℃、保温2～4h，冷却，得预烧物料；

4）将所述预烧物料与去离子水混合、再次球磨4h，得到第二浆料；球磨机转速为480r/min；