[发明专利]一种梯度掺杂钛酸铋钠基多层无铅压电陶瓷

摘要

本发明公开了一种梯度掺杂钛酸铋钠基多层无铅压电陶瓷，其原料组分及其摩尔百分比为0.852[Bi0.5(Na(1‑x)Lix)0.5]TiO3‑0.110(Bi0.5K0.5)TiO3‑0.038BaTiO3，其中x1＝0.01～0.05,x2＝0.06～0.10,x3＝0.11～0.15。采用的叠层方式先将x1组分的原料倒入磨具，于70MPa压力下保压7s；再将x2组分的原料倒入磨具，于70MPa压力下保压7s；再将x3组分的原料倒入磨具，于150～180MPa压力下保压10s，制得三层不同组分的复合坯体；排胶、烧结后获得梯度掺杂钛酸铋钠基无铅压电陶瓷。本发明材料的主晶相为钙钛矿结构，铁电弛豫相转变温度为89℃，居里温度为365℃，在70℃‑130℃温度变化区间内应变保持在11％波动范围内，同时d33*能到600pm/V，表现出较高的温度稳定性和压电性能，具有较好的应用前景。

主权项

一种梯度掺杂钛酸铋钠基多层无铅压电陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比为0.852[Bi0.5(Na(1‑x)Lix)0.5]TiO3‑0.110(Bi0.5K0.5)TiO3‑0.038BaTiO3，其中x1＝0.01～0.05,x2＝0.06～0.10,x3＝0.11～0.15。上述无铅压电陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)以Bi2O3、K2CO3、Na2CO3、TiO2、Li2CO3和Ba2CO3为基本原料，按0.852[Bi0.5(Na(1‑x)Lix)0.5]TiO3‑0.110(Bi0.5K0.5)TiO3‑0.038BaTiO3的化学计量比分别进行配料，再分别装入球磨罐中球磨5h，再将料浆分别放入烘箱内于70～80℃烘干；(2)将步骤(1)得到的3种粉体分别于800～900℃进行预烧，再将预烧粉料分别进行二次球磨、干燥；(3)在步骤(2)得到的3种陶瓷粉末分别外加质量分数为5％的烯醇缩丁醛酒精溶液作为粘结剂，充分研磨至粉料呈粒状，得到颗粒均匀的粒料；其中聚乙烯醇缩丁醛的在溶液中的质量分数为1～10％；(4)将步骤(3)的3种组分陶瓷分别造粒，再先将x1组分的原料倒入磨具，于70MPa压力下保压7s；再将x2组分的原料倒入磨具，于70MPa压力下保压7s；再将x3组分的原料倒入磨具，于150～180MPa压力下保压10s，制得三层不同组分的复合坯体；(5)将步骤(4)得到的复合坯体置于马弗炉中进行排胶，排胶温度为600℃，随炉冷却；(6)将步骤(5)排胶后的复合坯体置于马弗炉中进行烧结，烧结温度为1100～1200℃，保温1～2h，随炉冷却，获得梯度掺杂钛酸铋钠基无铅压电陶瓷。