[发明专利]镧锑掺杂的锆钛酸铅压电陶瓷

摘要

本发明公开了一种镧锑掺杂的锆钛酸铅压（PZT）电陶瓷及其制备方法，其化学计量式为Pb0.96-xLax（Zr0.55Ti0.45）1-x/4+1.5%wtSb2O3，式中X=0.035～0.05。本发明以PZT二元系压电陶瓷为基础，采用传统的固相合成法，加入La、Sb两种物质来提高其压电性能，制备出具有较好综合性能的大应变压电陶瓷材料。当X=0.045时，性能最好，此时最佳烧结温度为1280℃时，其d33=569PC/N、tgδ=1.91%、εr=2486、Tc=238℃。本发明主要应用于压电陶瓷微位移驱动器，在信息、军工、移动通信、电子电器、航空、石油勘探等行业得到广泛应用。

主权项

一种镧锑掺杂的锆钛酸铅压电陶瓷，其化学计量式为：Pb0.96‑xLax（Zr0.55Ti0.45）1‑x/4+1.5%wtSb2O3，式中x=0.035～0.05；该镧锑掺杂的锆钛酸铅压电陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)配料将原料Pb3O4、La2O3、ZrO2、TiO2、Sb2O3按Pb0.96‑xLax（Zr0.55Ti0.45）1‑x/4+1.5%wtSb2O3，且x=0.035～0.05的化学计量比，混合后放入球磨罐中；球磨介质为去离子水和氧化锆球，球：料：水的重量比为2：1：0.6；再将混合料分别放入烘箱内于90℃烘干，然后放入研钵内研磨，分别过40目筛；(2)合成将步骤(1)中过筛后粉料，放入坩埚内，压实，加盖，密封，在合成炉中于900℃合成，保温2h，自然冷却到室温，出炉；(3)二次球磨将步骤（2）的合成料研磨，再放入球磨罐中球磨粉碎，再将球磨后的料放入烘箱内于90℃烘干，然后放入研钵内研磨，过40目筛；(4)压片将步骤(3)过筛后的粉料，外加质量百分比为7wt.%的聚乙烯醇水溶液进行造粒，再将其捣碎，压制成型为坯件；(5)排胶将步骤(4)的坯件放入马弗炉中，以5℃/min的速率升至200℃，再以1℃/min的速率升至400℃，保温1h，之后以5℃/min的速率升至650℃进行有机物排除；(6)烧结将步骤(5)排胶后的坯件放在Al2O3垫板上，用垫料埋烧，以5℃/min的升温速率升温至1200～1280℃烧结，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得化学式为Pb0.96‑xLax（Zr0.55Ti0.45）1‑x/4+1.5%wtSb2O3，且x=0.035～0.05的压电陶瓷；(7)烧银将步骤(6)烧结后的试样涂银电极，然后在以7℃/min的升温速率升温至735℃，保温5min，进行烧银；(8)极化将步骤(7)烧银后的试样，在120℃的硅油，3000V/mm的电场下进行极化；(9)测试压电介电性能；将步骤(8)极化后的压电陶瓷，于室温静置24h，测试试样的压电系数、介电损耗和电容。