[发明专利]一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温烧结铌镍‑锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法，原料配方为:xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃‑(1‑x)Pb(Zr_yTi_1‑y)O₃+awt.％(cPbO‑dCuO),其中x＝0.34‑0.36,y＝0.4‑0.42,a＝0‑2,c＝0.75‑0.8,c+d＝1,本发明采用传统的固相烧结方法，具体的步骤包括配料球磨、预烧、然后粉碎、加入掺杂的PbO和CuO、细磨、加去离子水造粒、压片、烧结、烧银、极化。烧结温度过高，会导致PbO挥发，当加入少量的PbO和CuO后便可极大的降低烧结温度，实验结果表明，本发明的压电陶瓷的各项性能较好，其中压电常数d₃₃为780PC/N，机电耦合系数kp达到0.62，室温介电常数达到3982,室温介电损耗tanδ仅2.5％，且烧结温度≤1000℃，能够满足制备压电扬声器等器件的要求。

技术领域

本发明涉及电子信息功能材料与元器件领域，具体为一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷材料作为一种将机械能和电能相互转换的重要功能材料，因具有稳定的化学性能和优异的物理性能，可以制备成各种形状和任意极化方向的材料特性，被广泛应用于换能器，振荡器，传感器和滤波器等各种器件，在日常生活、工业生产和军事领域起着不可或缺的作用。

在实用化的压电陶瓷材料中，含铅系压电陶瓷占主导地位，但其烧结温度大都在1200-1300℃。烧结温度较高，会导致：

1.由于PbO的熔点为880℃，所以高温下PbO会挥发，PbO的挥发一方面会导致陶瓷组分的波动以及偏离组成设计，另一方面PbO挥发也会造成严重的环境污染。

2.在多层器件中，烧结温度过高，就不得不采用高熔点的Pt、Pd等贵金属作为内电极，以防止电极在烧结过程中氧化，这样就会增加器件的成本。

3.烧结温度过高会导致能耗过高。

所以降低烧结温度很有必要，压电陶瓷材料中，三元系铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT-PNN)具有“软性材料”的特点，有高的机电耦合系数Kp和压电常数d₃₃，高的介电常数和低介电损耗tanδ,而且烧结温度相对较低，烧结温度比较容易降低

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出当前压电陶瓷烧结温度过高，导致的陶瓷的组成配比失调、多层器件的内电极成本较高以及能耗大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料，其配方组成为：xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃-(1-x)Pb(Zr_yTi_1-y)O₃+awt.％(cPbO-dCuO),其中x＝0.34-0.36,y＝0.4-0.42,a＝0-2,c＝0.75-0.8,c+d＝1。

一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、NiO原料按xPb(Ni_1/3Ti_2/3)O₃-(1-x)Pb(Zr_yTi_1-y)O₃化学计量比进行配料，其中x＝0.34-0.36,y＝0.4-0.42,湿法球磨使其均匀混合，然后烘干，预烧；