[发明专利]一种低温制备的具有超高压电常数的PZT基压电陶瓷

说明书

本发明公开了一种低温制备的具有超高压电常数的PZT基压电陶瓷材料及其制备方法，该压电陶瓷的通式为Pb_{1‒x‒y‒v}Li_xCa_y[Ni_1/3Nb_2/3]_u(Sm,Eu,Gd)_v(Ti,Zr)_1‒uO₃表示，0≤x≤0.025，0≤y≤0.001,0.1≤u≤0.6,0.01≤v≤0.025。采用固相反应法制备750~850°C低温煅烧的PZT基压电陶瓷粉体，再经过造粒、压片、排胶、烧结、烧银、极化等工艺制备陶瓷材料。结果表明，在900~960°C的烧结温度下制备得到了PZT基压电陶瓷材料，其超高压电常数d₃₃=936 pC/N，晶粒均匀、晶粒致密、结晶充分。在低温（900~960°C）制备的条件下，得到了超高压电性能（d₃₃=936 pC/N）。

技术领域

本发明领域属于压电陶瓷材料领域，具体涉及一种低温制备的具有超高压电常数的PZT基压电陶瓷。

背景技术

PZT基压电陶瓷因其优异的电学性能而得到了广泛的研究。超高d₃₃（900 pC/N）的压电陶瓷可应用于压电加速度计、超声成像压电探头、压电能量捕获器等高灵敏度探测器或传感器、压电人体健康监测系统等。一般将Ag-Pd电极用于多层陶瓷的内电极，其共烧温度范围为900～960 °C。传统PZT压电陶瓷在约1200 °C高温下烧结，因此内部电极不能在这么高的温度下使用Ag-Pd电极，而纯Pd或Pt电极层也会扩散到陶瓷层，导致陶瓷电学性能的恶化，从而影响多层器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种低温制备的具有超高压电常数的PZT基压电陶瓷材料配方，该压电陶瓷烧结温度低，并且兼具超高的压电性能；本发明的第二个目的是提供上述低温制备的超高压电常数的PZT基压电陶瓷的制备方法，以降低PZT基压电陶瓷的烧结温度，同时提高压电性能。

针对本发明的第一个发明目的，本发明提供一种低温制备的具有超高压电常数的PZT基压电陶瓷，该压电陶瓷的化学通式为Pb_{1‒x‒y‒v}Li_xCa_y[Ni_1/3Nb_2/3]_u(Sm,Eu,Gd)_v(Ti,Zr)_1‒uO₃表示，0≤x≤0.025，0≤y≤0.001, 0.1≤u≤0.6, 0.01≤v≤0.025。

针对本发明的第二个发明目的，通过在PZT基压电陶瓷中引入多种元素Li、Ca、Sm、Eu、Gd、Ni、Nb进入A或B位，在900～960 °C的烧结温度下，制备得到兼具超高压电性能的PZT基压电陶瓷，具体工艺步骤如下：

(1) PZT基陶瓷粉体的制备