[发明专利]一种高d33无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高d33无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料的通式为Sr1.85Ca0.15NaNb5O15+x wt.％M，其中M＝Bi2O3、CuO或Li2CO3，x的取值为0.1～0.25。本发明通过Bi、Cu、Li掺杂改性Sr1.85Ca0.15NaNb5O15，大幅度提高了Sr1.85Ca0.15NaNb5O15体系介质陶瓷的d33。本发明的无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料具有较低的介电损耗，较高的最大介电常数，弛豫性明显增强，即陶瓷材料在较宽温度范围内具有较大的介电常数，此外该陶瓷材料具有较好的铁电性能，通过掺杂改性，降低矫顽场，高温空气极化，大幅度提高了陶瓷材料的d33，使陶瓷材料的压电性能发挥出来。本发明陶瓷材料的制备方法简单、重复性好、成品率高。

主权项

1.一种高d33无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料的制备方法，该陶瓷材料的通式为Sr1.85Ca0.15NaNb5O15+x wt.% M，其中x wt.%代表M占Sr1.85Ca0.15NaNb5O15的质量百分比；所述的M代表CuO，x的取值为0.10～0.15；其特征在于该陶瓷材料的制备方法由下述步骤组成：（1）配料按照通式Sr1.85Ca0.15NaNb5O15+x wt.% M的化学计量比，称取原料Na2CO3、SrCO3、Nb2O5、CaCO3、M并装入尼龙罐中，以锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨12～18小时，分离锆球，将原料混合物在80～100 ℃下干燥5～10小时，用研钵研磨，过80目筛；（2）预烧将步骤（1）过80目筛后的原料混合物置于氧化铝坩埚内，用玛瑙棒压实， 使其压实密度为1.5g/cm3，加盖，置于电阻炉在1000～1300 ℃下预烧3～5小时，自然冷却至室温，用研钵研磨，得到预烧粉；（3）二次球磨将预烧粉装入尼龙罐中，以锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨10～12小时，分离锆球，将预烧粉在80～100 ℃下干燥5～10小时，用研钵研磨，过160目筛；（4）造粒、压片向过160目筛后的预烧粉中加入其质量40%～50%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过80～120目筛，用粉末压片机压制成圆柱状坯件；（5）烧结将圆柱状坯件放在氧化锆平板上，将氧化锆平板置于氧化铝密闭匣钵中，并在氧化锆平板周围铺满预烧粉，先用380分钟升温至500℃，保温2小时，再以3℃/分钟的升温速率升温至1200～1400℃，烧结3～5小时，随炉自然冷却至室温；（6）烧银将步骤（5）烧结后的陶瓷表面打磨，抛光至0.5～0.6 mm厚，用酒精搽拭干净，在其上下表面分别涂覆厚度为0.01～0.03 mm的银浆，置于电阻炉中840 ℃保温30分钟，自然冷却至室温；（7）极化将步骤（6）烧银后的陶瓷置于180～250℃空气气氛中，在1kV/mm电场下极化10分钟，2kV/mm电场极化20分钟，3kV/mm电场极化30分钟，4kV/mm电场极化40分钟，得到高d33无铅铌酸锶钙钠钨青铜型压铁电陶瓷材料。