[发明专利]铌镁酸铋改性的铌酸钾钠透明铁电陶瓷材料及其采用低纯度原料制备的方法

摘要

本发明公开了一种铌镁酸铋改性的铌酸钾钠透明铁电陶瓷材料及其采用低纯度原料制备的方法，该陶瓷材料的通式为(1‑x)(K0.5Na0.5)NbO3‑xBi(Mg1/3Nb2/3)O3，式中x表示Bi(Mg1/3Nb2/3)O3的摩尔数，x的取值为0.03～0.09。本发明采用低纯度的原料，通过配料、预烧、球磨、造粒、压片、排胶、无压密闭烧结、抛光、烧银等工艺步骤，制备成高透光性、光学上各向同性、实用性强、易于生产的铌镁酸铋改性的铌酸钾钠透明铁电陶瓷材料，制备方法简单、重复性好、成品率高。实验结果表明，x的取值为0.07时陶瓷材料的光学透射率在可见光及红外区达70％以上，且具有较好的电学性能，最大介电常数为3337，介电损耗小于3％，其剩余极化强度为1.5μC/cm2，矫顽场为7.0kV/cm。

主权项

1.一种铌镁酸铋改性的铌酸钾钠透明铁电陶瓷材料，其特征在于：该陶瓷材料的通式为 (1‑x)(K0.5Na0.5)NbO3‑xBi(Mg1/3Nb2/3)O3，式中x表示Bi(Mg1/3Nb2/3)O3的摩尔数，x的取值为0.07；该陶瓷材料由下述方法制备得到：（1）配料按照(1‑x)(K0.5Na0.5)NbO3‑xBi(Mg1/3Nb2/3)O3的化学计量分别称取纯度为99.0%的Na2CO3、纯度为99.8%的K2CO3、纯度为99.5%的Nb2O5、纯度为97.0%的Bi2O3、纯度为98.5%的MgO，混合均匀，将原料混合物装入尼龙罐中，以锆球为磨球、无水乙醇为球磨介质，充分混合球磨15～18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，900℃预烧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）造粒及压片向过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）无压密闭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1150～1200℃，烧结5～8小时，随炉自然冷却至室温；（6）抛光将步骤（5）烧结后的陶瓷选取其中一个样品表面用320目的砂纸打磨，然后用800目的砂纸打磨，最后用1500目的砂纸和金刚砂抛光至0.5～0.6 mm 厚，用酒精搽拭干净；（7）烧银在步骤（6）抛光后的陶瓷上下表面涂覆厚度为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，制备成铌镁酸铋改性的铌酸钾钠透明铁电陶瓷材料。