[发明专利]氧化锌掺杂锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷

摘要

本发明公开了一种ZnO掺杂锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷及其制备方法，其化学计量式为(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3‑xmol％ZnO，其中x＝0.03～0.24。目前现有技术的纯相(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3的压电性能较低，d33为300左右。本发明以锆钛酸钡钙压电陶瓷为基础，采用传统的固相反应法，加入ZnO来改善电学性能，提高d33，制备出具有较好综合性能的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3‑xmol％ZnO压电陶瓷材料，其烧结温度为1450℃，x＝0.06时，其εr＝4928,d33＝626pC/N。本发明制备的压电陶瓷材料主要应用压电变压器、压电发电器、能量转换器、传感器和接收器等领域。本发明工艺简单，降低了成本，减少了污染。

主权项

一种ZnO掺杂锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷，其化学计量式为(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3‑xmol％ZnO，其中x＝0.03～0.24；该ZnO掺杂锆钛酸钡钙无铅压电陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)配料将原料CaCO3、BaCO3、TiO2和ZrO2，按(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.10Ti0.90)O3的化学计量比，以及外加0.03～0.24mol％的ZnO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：去离子水的重量比为2：1：0.6；再将混合料放入烘箱内于90℃烘干，然后放入研钵内研磨，过40目筛；(2)合成将步骤(1)中过筛后的粉料，放入坩埚内，压实，加盖，密封，在合成炉中于1150℃合成，保温4h，自然冷却到室温，出炉；(3)二次球磨将步骤(2)的合成料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60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，压柱均化，再将其捣碎，研磨过筛，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的速率升温至650℃，保温1h，并于200℃和350℃各保温1h，进行有机物排除；(6)烧结将步骤(5)排胶后的坯件放进坩埚中加入垫料进行埋烧，以5℃/min的升温速率升温至1350～1450℃烧结，保温4h，随炉自然冷却至室温，制得ZnO掺杂锆钛酸钡钙陶瓷；(7)涂电极与表面处理将步骤(6)得到的ZnO掺杂锆钛酸钡钙压电陶瓷上下两个面进行抛光至厚度为1mm，然后在上下表面利用丝网印刷的方式涂覆银胶电极，以7℃/min的升温速率升温至735℃烧银，保温15min。冷却取出后放入硅油中，在25℃条件下，用直流电场极化，得到ZnO掺杂锆钛酸钡钙压电陶瓷。