[发明专利]钛酸钡钙基无铅压电陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸钡钙基无铅压电陶瓷及其制备方法，无铅压电陶瓷具有下列通式：(1‑x‑y)Ba_0.7Ca_0.3TiO₃—x(Ba_0.95Li_0.025Nd_0.025)TiO₃—yMHfO₃‑mN；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。根据本公开的一个实施例，无铅压电陶瓷具有优异的压电性能，同时具有较低的烧结温度，克服了现有技术的不足。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种钛酸钡钙基无铅压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一类应用广泛的电子功能材料，如今在汽车、半导体工业、医疗以及电子消费品等领域扮演着重要角色。目前，锆钛酸铅基压电陶瓷市场份额最高、应用最为广泛，但铅及其化合物具有剧毒，严重威胁环境安全以及人体健康。因此，世界各国均在加紧开发无铅压电陶瓷，以满足日益苛刻的环保要求。

对于商用锆钛酸铅基陶瓷，其压电性能普遍介于200-600pC/N，并且烧结温度只有900-1200℃。钛酸钡钙是一类颇具应用前景的无铅压电陶瓷，但是纯钛酸钡钙陶瓷，压电性能只有100-200pC/N，远低于锆钛酸铅基陶瓷，必须通过适当的掺杂改性以提高其压电性能。另一方面，相比锆钛酸铅基陶瓷，钛酸钡钙基陶瓷需要较高的烧结温度，一般为1400-1500℃，因此需要配备价格昂贵的高温烧结炉，并且增加电力消耗以及制造成本，也增加了制作相应多层压电器件的难度，这在一定程度上限制了其大规模应用。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种钛酸钡钙基无铅压电陶瓷的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种钛酸钡钙基无铅压电陶瓷，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；