[发明专利]一种温度稳定性强的高温电子陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种压电性能稳定性强的高温电子陶瓷材料及制备方法，其制备的电子陶瓷材料相对密度高、结晶良好，有效提高了压电陶瓷的高温稳定性，对在高温环境下的压电驱动器以及压电传感器有很好的应用前景。本发明采用下述材料制备：PbO、Bi₂O₃、Sc₂O₃、TiO₂和ZrO₂粉末，PbO、Bi₂O₃、Sc₂O₃、TiO₂、ZrO₂的摩尔比为64:18:17.28:64:1.44。本发明包括以下步骤：（1）预烧结；（2）固相烧结：烧结过程分为三步：①将压好的陶瓷片放在烘箱内，保温1h；②在马弗炉内缓慢升温至排胶温度，保温2h；③升温至烧结温度并在同组分气氛保护下保温2h烧结成瓷，自然冷却至室温。

技术领域：

本发明涉及一种多铁性铁酸铋基电子功能陶瓷的制备方法，尤其是涉及一种温度稳定性强的高温电子陶瓷材料及制备方法。

背景技术：

电子陶瓷材料主要是指具有电磁功能的一类功能陶瓷，广泛运用于电子工业、微电子及光电子工业中，是电子信息领域重要基础元件。它是以电、磁、光、热和力等性能及其相互转化为特征，是通讯、自动控制、医疗、机械、汽车、航空航天和生物技术等众多高技术领域中的关键材料。

电子陶瓷材料的常规烧结方法有：固相烧结、热压烧结、微波烧结等。其中固相法烧结较为普遍，当前工业生产仍大量采用此法。固相法的基本工艺是将原料按所需的化学计量比配好，然后经球磨混合均匀、预烧、二次球磨、烧结，得到陶瓷本体。此法存在的缺点是：(1)原料中各组分难以混合到理想的均匀状态；(2)煅烧温度高；(3)高温下部分原料易挥发，因而难以得到严格符合化学计量比的烧结体；(4)整个工艺过程中易混杂，得不到纯度高的粉体，将最终影响材料的性能。

常规烧结方法在制备多铁性陶瓷材料时都会出现相对密度较低、杂相较多的问题，因此烧结样品的性能难以得到保证。

中国专利(ZL200610056980.2)为一种压电陶瓷组合物及其制造方法，其主要成分为以Pb、Ti、Zr为构成元素的复合氧化物，含有从Mn、Co、Cr、Fe、 Ni中选择的至少一种作为第一副成分。压电陶瓷组合物在还原烧成条件下烧成，可以抑制高温下电阻、电气机械结合系数的下降。但与本专利相比，其高温下的压电性能不突出。

中国专利申请(201811220411.6)为一种耐高温压电陶瓷及其制备工艺，本发明公开一种耐高温压电陶瓷及其制备工艺，属于压电陶瓷技术领域。耐高温压电陶瓷的分子式为：Pb_0.95Mg_0.025Ba_0.025(Zr_0.54Ti_0.46)O₃+0.9％ La₂O₃+0.9％Nb₂O₅+0.5％CeO₂+0.225％MnO₂；其中，0.9％、0.9％、0.5％和 0.225％均为占总质量的质量比。本发明还提供一种耐高温压电陶瓷的制备工艺，通过添加Ce、Mn元素来改善材料的温度稳定性，使其满足生产要求的在200℃温度下稳定使用的压电陶瓷，本发明的耐高温压电陶瓷可以用于油井探测、航空航天等高温环境下的压电传感器。与该专利相比，其不足之处在耐高温能力较弱，我们的压电陶瓷可在350℃以下的温度下稳定工作，最高使用温度提高了约150℃。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种温度稳定性强的高温电子陶瓷材料及制备方法，其制备的电子陶瓷材料相对密度高、结晶良好，有效提高了压电陶瓷的高温稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：