[发明专利]钛酸钡钙基无铅压电陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种钛酸钡钙基无铅压电陶瓷，其特征在于，以下列通式I表示：

(1-x-y)Ba_0.7Ca_0.3TiO₃—x(Ba_0.95Li_0.025Nd_0.025)TiO₃—yMHfO₃-mN；(I)

其中，M为Ba和Ca中的至少一种，N为CeO₂、Y₂O₃、ZnO中的至少一种；

x和y分别表示(Ba_0.95Li_0.025Nd_0.025)TiO₃和MHfO₃所占化合物(1-x-y)Ba_0.7Ca_0.3TiO₃—x(Ba_0.95Li_0.025Nd_0.025)TiO₃—yMHfO₃的摩尔百分比，m表示N所占化合物(1-x-y)Ba_0.7Ca_0.3TiO₃—x(Ba_0.95Li_0.025Nd_0.025)TiO₃—yMHfO₃的质量百分比；

其中，0.005≤m≤0.02；0.1≤x≤0.6；0.02≤y≤0.32。

2.根据权利要求1所述的钛酸钡钙基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述钛酸钡钙基无铅压电陶瓷为三方-四方两相共存结构。

3.根据权利要求1所述的钛酸钡钙基无铅压电陶瓷，其特征在于：其中，0.3≤x≤0.5，0.05≤y≤0.25。

4.根据权利要求1所述的钛酸钡钙基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述钛酸钡钙基无铅压电陶瓷在室温形成纳米微畴结构。

5.一种根据权利要求1所述钛酸钡钙基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配料：以BaCO₃、CaCO₃、TiO₂、Li₂CO₃、Nd₂O₃以及HfO₂为原料，根据所述钛酸钡钙基无铅压电陶瓷的化学组成进行称量配料；

2)一次球磨：将上述原料混合后进行一次球磨；

3)一次预烧：将一次球磨且烘干后的粉末加热，以进行固相反应；

4)二次球磨：将一次预烧后的粉末进行二次球磨；

5)二次预烧：将二次球磨且烘干后的粉末再次加热，获得纯钙钛矿结构；

6)三次球磨：将二次预烧后的粉末中加入烧结助剂N，并进行三次球磨；

7)压制：将三次球磨后的粉末压制成预定形状的粗坯；

8)烧结：将粗坯加热，获得致密的陶瓷；

9)极化：将陶瓷进行极化，以得到无铅压电陶瓷器件。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)的一次预烧温度为1040～1200℃，保温时间为4～6h；所述步骤5)的二次预烧温度为1060～1220℃，保温时间为4～6h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的一次球磨时间为22～26h，所述步骤4)的二次球磨时间为22～26h，所述步骤6)的三次球磨时间为22～26h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤8)的烧结温度为1280～1350℃，保温时间为4～6h。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在极化之前，在陶瓷的两面进行被银，然后烧银；所述烧银温度为400～600℃，保温时间为20～40min。