[发明专利]一种锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种锆钛酸铅‑铌镁酸铅压电陶瓷的制备方法，其化学计量式为(Pb₉₇Ba₃)(0.75(Zr_xTi_100‑x)+0.25(Mg_1/3Nb_2/3))O₃+0.1wt%Fe₂O₃，其中x=45.0～47.0。本发明以锆钛酸铅‑铌镁酸铅压电陶瓷为基础，采用传统的固相反应法，调节Zr/Ti的比值来改善电学性能，提高其在电场强度驱动下的位移量，本发明制备的压电陶瓷材料主要应用于压电变压器、滤波器、能量转换器，特别是压电致动器等领域，可为微定位、阀门控制、减振及声发射等方面的应用提供有效的解决方案。固相反应法制得的压电陶瓷工艺简单，能够有效降低成本。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷的制备，尤其涉及一种锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷的制备方法。

背景技术

压电材料是实现电能和机械能之间相互转换的一类重要的功能材料。压电陶瓷最早于100多年前被科学家所发现，经过不断研究和探索，压电陶瓷材料现已在国防建设、航空航天、生物医药、海洋测量等高新技术领域有着广泛的应用。其主要应用有：压电变压器、压电超声换能器、振荡器、传感器、压电致动器等等。

伴随着现如今科学技术的迅猛发展，无论是日常生活需求还是工业生产需求，都对压电陶瓷的各种性能提出了更高的要求。越来越多的领域要求压电陶瓷具有更高的压电常数和介电常数，除此之外，在某些特殊应用上，除了高压电常数和介电常数之外，也对压电陶瓷提出了其他的要求。如在大位移量致动器的应用上，除了要求压电陶瓷压电常数和介电常数较高以外，还要求其在电场驱动下具有较大的位移量等性能。

在众多的压电陶瓷材料中，锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷是使用最多的压电材料，铌镁酸铅（PMN）压电陶瓷是使用最多的电致伸缩材料。为了适应日益丰富的市场需求，各种在电场驱动下具有较大位移量的新材料及新工艺正不断被研究者开发出来。压电致动器通过应用压电陶瓷所具有的施加电压发生形变（伸长或收缩）的特性，可为微定位、阀门控制、减振及声发射等应用提供有效的解决方案。压电致动器具有线性、重复性好、响应快和稳定性强等特点，是精密电驱动位移器件，具有广泛的市场需求。以PMN-PZT为代表的三元系压电陶瓷具有更为优越的性能，可以大幅度调节组成成分来改善其综合性能。铅基弛豫型复合钙钛矿结构PMN-PZT压电陶瓷材料由于具有弥散相变的特点，其电致伸缩效应较大，可用于制作大位移量致动器。因此，由于PMN-PZT压电陶瓷具有高介电、高压电以及在电场驱动下具有较大的位移量等性能目前已经成为国内外科研工作者的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提高锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷在电场驱动下的位移量，通过调整Zr/Ti比提高电学性能，提供一种能具有较好的电学性能的锆钛酸铅-铌镁酸铅体系压电陶瓷。

本发明选择锆钛酸铅-铌镁酸铅压电材料，通过在配方调整、制备工艺方面的一些研究，以期获得具有优良的压电常数、介电常数以及在电场驱动下具有较大的位移量等性能的压电材料，以实现其在大位移量致动器上的应用。

本发明通过以下技术方案实现：一种锆钛酸铅-铌镁酸铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，该制备方法具有如下步骤：

（1）、配料