[发明专利]铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种铁酸铋‑钛酸钡基压电陶瓷的制备方法，其包括：(1)将氧化铋、氧化铁、钛酸钡、掺杂剂按照(0.3～0.4)：(0.3～0.37)：(0.2～0.35)：(0.002～0.003)的摩尔比混合，得到混合物；(2)将所述混合物球磨，得到浆料；(3)将所述浆料造粒，得到第一粉料；(4)将所述第一粉料成型，得到生坯；(5)将所述生坯埋入第二粉料，然后烧制，得到铁酸铋‑钛酸钡基压电陶瓷成品；其中，所述第二粉料选用氧化锆和/或氧化铌，所述第二粉料的粒径为0.001～2mm。实施本发明，可有效提升铁酸铋‑钛酸钡基压电陶瓷的压电性能。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，尤其涉及一种铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法。

背景技术

随着经济和科技的高速发展，人们对于应用在电子元器件的材料要求越来越高，压电陶瓷因其功率密度高，寿命长，使用温度范围宽和安全性能好等特点在移动通信、航天航空等领域有着广泛的应用。目前Pb(Zr,Ti)O₃(PZT)基陶瓷因其优异的介电和压电性能，较高的居里温度(T_c≈360℃)长期占据着高温压电陶瓷主要的市场，但随着绿色发展和环境保护的概念深入人心，以及传统PZT基压电陶瓷无法在高温环境下安全工作，无铅压电陶瓷在压电陶瓷领域得到越来越广泛的关注和研究，其中铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷因其高居里温度和优异的压电性能成为了未来最具有潜力的无铅压电陶瓷之一。

目前常见的铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷还存在着Bi³⁺离子易挥发，Fe离子容易变价(Fe³⁺→Fe²⁺)的问题，且压电性能与含铅的压电陶瓷相比仍然有一定的差距，因此目前的主要研究方向是在保留铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的能在高温环境下工作的性能优势的基础上，提升压电性能，降低损耗，提高稳定性等。

此外，目前铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷都是采用氧化锑、氧化铋、碳酸钡、氧化钛制备的，由于碳酸钡在高温下分解，影响成品率，因此往往采用两步焙烧、两次球磨的工艺进行制备。然而两步焙烧往往容易造成Bi³⁺损失加大的问题。也有研究者采用一次球磨、一次焙烧的工艺制备铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷，但其会面临成品率大幅降低，压电性能较低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法，其可有效缩短工艺流程，提升生产效率，同时保证成品率和成品的压电性能。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷的制备方法，其包括：

(1)将氧化铋、氧化铁、钛酸钡、掺杂剂按照(0.3～0.4)：(0.3～0.37)：(0.2～0.35)：(0.002～0.003)的摩尔比混合，得到混合物；

(2)将所述混合物球磨，得到浆料；

(3)将所述浆料造粒，得到第一粉料；

(4)将所述第一粉料成型，得到生坯；

(5)将所述生坯埋入第二粉料，然后烧制，得到铁酸铋-钛酸钡基压电陶瓷成品；

其中，所述第二粉料选用氧化锆和/或氧化铌，所述第二粉料的粒径为0.001～2mm。

作为上述技术方案的改进，所述第二粉料选用氧化锆。

作为上述技术方案的改进，所述氧化锆的粒径为0.4～1mm。

作为上述技术方案的改进，所述氧化铋与氧化铁的摩尔比为(1.01～1.05)：1。