[发明专利]铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种低温烧结铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法，所述压电陶瓷材料的化学通式为Ca1‑x‑yLixAyBzBi4Ti4‑zO15；其中，A为变价掺杂元素Ce、Mn、Sr中的一种或多种，B为变价掺杂元素Cr、Nb、W中的一种或多种；x、y、z分别为Li、A位元素、B位元素的摩尔分数，0<x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1，且y、z值不同时为零。本发明提供的压电陶瓷材料，具有较低的烧结制备温度，并具有较高的居里温度、优良的压电性能和综合介电性能，可用于各种高温压电器件。

主权项

一种铋层状结构压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述压电陶瓷材料的化学通式为：Ca1‑x‑yLixAyBzBi4Ti4‑zO15；其中，A为变价掺杂元素Ce、Mn、Sr中的一种或多种，B为变价掺杂元素Cr、Nb、W中的一种或多种；x、y、z分别为Li、A位元素、B位元素的摩尔分数，0<x≤0.1，y＝0或0.005≤y≤0.05或0.099≤y≤0.1，0.001≤z≤0.1；所述材料的制备方法包括：按Ca1‑x‑yLixAyBzBi4Ti4‑zO15的摩尔比，将烘干后的Li2CO3和CaCO3、TiO2，通式中A位和/或B位的元素的氧化物或盐，以及过量0～1％的Bi2O3混合，以水或乙醇为介质进行球磨，得到原料浆料；其中，A为变价掺杂元素Ce、Mn、Sr中的一种或多种，B为变价掺杂元素Cr、Nb、W中的一种或多种；x、y、z分别为Li、A位元素、B位元素的摩尔分数，0<x≤0.1，y＝0或0.005≤y≤0.05或0.099≤y≤0.1，0.001≤z≤0.1；所述烘干Li2CO3的条件为：100‑200℃下烘干3小时；将所述原料浆料烘干、过筛后，在650℃～800℃下预烧1.5～5小时得到铋层状结构的块体；将所述块体再进行球磨，并将球磨得到的浆料烘干，得到粉体；将烘干后的粉体放入玛瑙研体中充分研磨后，加入聚乙烯醇(PVA)溶液进行研磨造粒、陈化、过筛，之后压制成陶瓷坯体；所述陈化的时间不超过12小时；排胶后，将所述陶瓷坯体置于密闭坩埚中，在750℃～950℃下烧结1～6小时，得到压电陶瓷体；将所述压电陶瓷体打磨、抛光、被银电极后，放入油浴中升温，施加电压进行极化，降温后即得到所述压电陶瓷材料。