压电双晶片用压电陶瓷材料及其制备方法技术

技术编号:10298677 阅读:194 留言:0更新日期:2014-08-07 03:44
本发明专利技术公开了一种压电双晶片用压电陶瓷材料及其制备方法,该材料组成为Pb1-p-qSrpBaq(Mg1/3Nb2/3)m(Ni1/3Nb2/3)n(Zn1/3Nb2/3)0.3-m-nZrxTiyO3+awt%Nb2O5+bwt%Li2CO3,p+q=0~0.12,m=0~0.2,n=0~0.05,x+y=0.7,x=0.3~0.4,a=0.1~0.3,b=0.1~0.3。本发明专利技术d33≥700pc/N,Kp≥60%,ε33/ε0≥5000,Tc≥200℃,是一种五元系压电陶瓷体系,不仅烧结温度低,居里温度高,而且压电和介电性能更好,机电耦合系数更高,且制备工艺简单,特别适用于贾卡导纱针上使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种,该材料组成为Pb1-p-qSrpBaq(Mg1/3Nb2/3)m(Ni1/3Nb2/3)n(Zn1/3Nb2/3)0.3-m-nZrxTiyO3+awt%Nb2O5+bwt%Li2CO3,p+q=0~0.12,m=0~0.2,n=0~0.05,x+y=0.7,x=0.3~0.4,a=0.1~0.3,b=0.1~0.3。本专利技术d33≥700pc/N,Kp≥60%,ε33/ε0≥5000,Tc≥200℃,是一种五元系压电陶瓷体系,不仅烧结温度低,居里温度高,而且压电和介电性能更好,机电耦合系数更高,且制备工艺简单,特别适用于贾卡导纱针上使用。【专利说明】
本专利技术涉及一种压电陶瓷材料及其制备方法,尤其是涉及压电双晶片所使用的压电陶瓷材料及其制备方法,属于电子材料及元器件

技术介绍
压电陶瓷材料具有压电效应,是一种具有将机械能和电能相互转换功能的陶瓷材料,可以在外电场的作用下发生机械变形。压电陶瓷材料具有独特的压电性能、优异的机电耦合性能、介电性能和弹性性能,因其制备工艺较为简单,体积小,不受电磁干扰,成本低等特点,在航天、信息、生物、精密仪器等高新
及工业生产中都得到了广泛的应用。不同器件的应用对压电陶瓷材料的性能要求也不同,经编机上贾卡导纱针所使用的压电双晶片要求在一定的工作电压下能产生较大的位移和较小的热量,因此要求压电陶瓷片具有更高的压电性能、介电性能和机电耦合系数。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种烧结温度低,居里温度高,并且具有更好的压电性能、介电性能以及更高的机电耦合系数,能更好地满足大位移、小热量工作要求的压电双晶片用压电陶瓷材 料。本专利技术还提供一种压电双晶片用压电陶瓷材料的制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术采用这样一种压电双晶片用压电陶瓷材料,该压电陶瓷材料的材料组成为: Pb1-p-qSrpBaq (Mg1/3Nb2/3) m (Ni1/3Nb2/3) n(Zn1/3Nb2/3) 0.3-m-nZrxTiy03+awt%Nb205+bwt%Li2C03,其中,p+q=0 ~0.12, m=0 ~0.2, n=0 ~0.05, x+y=0.7, x=0.3 ~0.4, a=0.1 ~0.3, b=0.1 ~0.3。作为本专利技术的一种优选实施例,该压电陶瓷材料的材料组成为=Pbtl9tlSra Cl5Baa Μ (M§1/3他2/3) ο.0s (Ni1Z3Nb2Z3) ο.0s ^Zn1Z3Nb2Z3)。.2ciZrQ.33TiQ.3703+0.2wt%Nb205+0.2wt%LI2CO30—种制备所述压电双晶片用压电陶瓷材料的方法,包括以下步骤: Cl)将3 (MgCO3).Mg(OH)2.3H20与Nb2O5按化学计量比在球磨机内混合,在1050~1150°C的温度下预烧4~6h合成MgNb2O6 ;将NiCO3与Nb2O5按化学计量比在球磨机内混合,在1050~1150°C的温度下预烧4~6h合成NiNb2O6,将合成的MgNb2O6和NiNb2O6粉碎、球磨细化; (2)按照所述压电双晶片用压电陶瓷材料的材料组成计算并称取Pb304、ZrO2,TiO2,Nb2O5, ZnO, BaC03、SrCO3及合成的MgNb206、NiNb2O6粉料进行混合后制得混合粉料,采用去离子水和锆球作为介质,按照混合粉料:锆球:去离子水=1: I: (0.7~0.8)的比例混合,经球磨细化11~13h后放入烘箱烘干; (3)将所述烘干的混合粉料预压成块体,然后置于密封的氧化铝坩埚中,加热至850~900°C保温I~3h进行合成; (4)将所述合成的混合粉料预压块体粉碎并加入预压块体总质量I~3%的Li2CO3后球磨、烘干,然后加入5wt%的聚乙烯醇水溶液进行造粒、过筛后,在400Mpa压强作用下压制成坯体,将所述坯体叠层置于马弗炉中,缓慢加热到700~800°C后保温Ih排胶; (5)将所述排胶后的坯体放入密封坩埚中,采用所述混合粉料作埋料进行铅气氛保护埋烧,在1050~1150°C的温度下保温I~3h后烧结成陶瓷; (6)将所述烧结成的陶瓷打磨减薄至0.3~1mm,采用丝网印刷工艺在陶瓷上下两面印制银浆,在800~850°C的温度下保温5min烧银; (7)将烧银后的陶瓷置于80°C硅油中,施加3KV/mm直流电场进行极化,极化时间为30min,放电后静置24h,即制得所述压电双晶片用压电陶瓷材料。作为本专利技术的一种优选实施方式,在步骤I中,所述的3 (MgCO3) -Mg (OH) 2.3Η20与Nb2O5的化学计量比为摩尔百分比,3 (MgCO3).Mg(OH)2.3H20: Nb2O5=I: 4,所述的NiCO3与Nb2O5的化学计量比为摩尔百分比,NiCO3: Nb2O5=I: I。本专利技术的有益效果是:压电陶瓷的压电常数d33 ≥ 700pc/N,机电耦合系数Kp≥60%,介电常数ε 33/ ε。≥5000,居里温度Tc≥200°C,本专利技术的配方开辟了一种新的五元系压电陶瓷体系,不仅烧结温度低,居里温度高,而且具有更好的压电性能、介电性能以及更高的机电耦合系数,能更好地满足大位移、小热量的工作要求,并且制备操作工艺简单,成本较低,能满足工业化推广和应用要求,具有良好的商业价值。本专利技术尤其适用于经编机的贾卡导纱针上使用。【具体实施方式】 以下结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明。一种压电双晶片用压电陶瓷材料,该压电陶瓷材料的材料组成为: Pb1-p-qSrpBaq (Mg1/3Nb2/3) m (Ni1/3Nb2/3) n(Zn1/3Nb2/3) 0.3-m-nZrxTiy03+awt%Nb205+bwt%Li2C03,其中,p+q=0 ~0.12, m=0 ~0.2, n=0 ~0.05, x+y=0.7, x=0.3 ~0.4, a=0.1 ~0.3, b=0.1 ~0.3。作为本专利技术的一种优选实施例,该压电陶瓷材料的材料组成为=Pbtl9tlSra Cl5Baa Μ (M§1/3他2/3) ο.0s (Ni1Z3Nb2Z3) ο.0s ^Zn1Z3Nb2Z3)。.2ciZrQ.33TiQ.3703+0.2wt%Nb205+0.2wt%LI2CO30一种制备所述压电双晶片用压电陶瓷材料的方法,包括以下步骤: Cl)将3 (MgCO3).Mg(OH)2.3H20与Nb2O5按化学计量比在球磨机内混合,在1050~1150°C的温度下预烧4~6h合成MgNb2O6 ;将NiCO3与Nb2O5按化学计量比在球磨机内混合,在1050~1150°C的温度下预烧4~6h合成NiNb2O6,将合成的MgNb2O6和NiNb2O6粉碎、球磨细化; (2)按照所述压电双晶片用压电陶瓷材料的材料组成计算并称取Pb304、ZrO2,TiO2,Nb2O5, ZnO, BaC03、SrCO3及合成的MgNb206、NiNb2O6粉料进行混合后制得混合粉料,采用去离子水和锆球作为介质,按照混合粉料:锆球:去离子水=1: I: (0.7~0.8)的比例混合,经球磨细化11~13h后放入烘箱烘干; (3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电双晶片用压电陶瓷材料,其特征在于,该压电陶瓷材料的材料组成为: Pb1‑p‑qSrpBaq(Mg1/3Nb2/3)m(Ni1/3Nb2/3)n(Zn1/3Nb2/3)0.3‑m‑nZrxTiyO3+awt%Nb2O5+bwt%Li2CO3,其中,p+q=0~0.12,m=0~0.2,n=0~0.05,x+y=0.7,x=0.3~0.4,a=0.1~0.3,b=0.1~0.3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王占洪祁卫夏晓华朱晓宏
申请(专利权)人:常州市斯威芙特制针科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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