一种陶瓷材料及其制备方法、压电陶瓷技术

本发明专利技术提出一种陶瓷材料及其制备方法、压电陶瓷，属于材料技术领域。该陶瓷材料由以下制备方法制得：将由模板晶粒制作的悬浮液进行电泳沉积得到生坯并对其进行烧结。电泳沉积制得的生坯取向度较高，生坯的烧结，使生坯的结构更为紧凑，致密度更高，织构化程度越好。同时，烧结过程使得模板晶粒的颗粒间结合强度增强，陶瓷材料机械强度得到提高。本发明专利技术提供的压电陶瓷也是由上述陶瓷材料通过极化制得，且具备高灵敏性。

Ceramic material and preparation method thereof, piezoelectric ceramic

The invention provides a ceramic material and a preparation method thereof, and a piezoelectric ceramic, which belongs to the technical field of materials. The ceramic material is composed of the following: the preparation method of the suspension was made by templated grain electrophoretic deposition and sintering to get green. Electrophoretic deposition produced a higher degree of orientation of the green, green to green sintering, more compact structure, higher density, better the degree of texture. At the same time, the bonding strength between the particles is enhanced and the mechanical strength of the ceramic material is improved. The piezoelectric ceramic provided by the invention is prepared by polarization of the ceramic material and has high sensitivity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，且特别涉及一种陶瓷材料及其制备方法、压电陶瓷。
技术介绍
压电陶瓷是一种能够将电能和机械能相互转化的功能性陶瓷材料。该材料在外电场作用下会产生应变，而在机械力作用下材料内部的正负电荷中心发生相对位移，从而在材料的两极产生相反电荷。压电陶瓷一般是铁电体，在居里温度附近压电性会消失。对于需要在高温环境工作的压电陶瓷，要求其有较高的居里温度。铋层状陶瓷材料极化后可制成具有超高居里温度(550℃～950℃)的压电陶瓷。因此，铋层状陶瓷材料的制备对其后期制备的压电陶瓷的性能有非常重要的影响。但铋层状陶瓷材料目前的制备工艺复杂，且只能获得形状简单、规则的陶瓷材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷材料的制备方法，该制备方法能够简捷高效的生产任意形状的陶瓷材料。本专利技术的另一目的在于提供一种陶瓷材料，采用上述的制备方法制得，该陶瓷材料的织构化结构更好，具有较好的各向异性。本专利技术还提供了一种压电陶瓷，由上述陶瓷材料通过极化制得。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种陶瓷材料的制备方法，其包括：将由模板晶粒制作的悬浮液进行电泳沉积得到生坯，对生坯进行烧结。本专利技术提出一种陶瓷材料，采用上述制备方法制得。本专利技术提出一种压电陶瓷，由上述陶瓷材料通过极化制得。本专利技术实施例的陶瓷材料及其制备方法、压电陶瓷的有益效果是：利用制备好的模板晶粒并将其配成悬浮液，通过电泳沉积将模板晶粒定向的吸附到导电材料上，形成取向度较高的生坯。再将生坯进行烧结，使生坯的结构更为紧凑，致密度更高，织构化程度更好。同时，烧结过程使得生坯内含有的溶剂以及其他杂质成分得到有效去除，模板晶粒的颗粒间结合强度增强，陶瓷材料机械强度得到提高。由于该陶瓷材料具备较好的各向异性，因此，由该陶瓷材料制备的压电陶瓷，满足压电陶瓷领域对于压电陶瓷应具备高灵敏性的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的电泳沉积装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中制备的陶瓷材料表面的扫描电子显微镜图；图3为本专利技术实施例1中制备的陶瓷材料与市购非织构化陶瓷材料的X射线衍射图；图4为本专利技术实施例2提供的电泳沉积装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例2中制备的陶瓷材料表面的扫描电子显微镜图；图6为本专利技术实施例2中制备的陶瓷材料与市购非织构化陶瓷材料的X射线衍射图；图7为本专利技术实施例3提供的电泳沉积装置的结构示意图；图8为本专利技术实施例3中制备的陶瓷材料表面的扫描电子显微镜图；图9为本专利技术实施例3中制备的陶瓷材料与市购非织构化陶瓷材料的X射线衍射图；图10为本专利技术实施例4提供的电泳沉积装置的结构示意图；图11为本专利技术实施例4中制备的陶瓷材料表面的扫描电子显微镜图；图12为本专利技术实施例4中制备的陶瓷材料与市购非织构化陶瓷材料的X射线衍射图。图标：100-电泳沉积装置；102-第一电极；104-第二电极；106-模板晶粒；200-电泳沉积装置；202-第一电极；204-第二电极；206-模板晶粒；300-电泳沉积装置；302-第一电极；304-第二电极；306-模板晶粒；400-电泳沉积装置；402-第一电极；404-第二电极；406-模板晶粒。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例中提到的“平行”，并不是指绝对的平行，可以有适当的倾斜。下面对本专利技术实施例的陶瓷材料及其制备方法、压电陶瓷进行具体说明。一种陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：将由模板晶粒制作的悬浮液进行电泳沉积得到生坯，对生坯进行烧结。进一步地，模板晶粒可以为片状。片状的模板晶粒具有更高的取向性，其制备的压电陶瓷具有更好的织构化结构，颗粒间的结合更为紧密，压电陶瓷的机械性能和电性能较好。当然也可选用其他形状的模板晶粒，例如球状。但球状的模板晶粒间接触面积较小，因此叠层效果不及片状模板晶粒。球状的模板晶粒在陶瓷材料中的颗粒间结合力较小，造成陶瓷材料的机械性能差。进一步地，上述陶瓷材料具有铋层状结构。铋层状结构陶瓷材料具有较高的居里温度、抗疲劳特性好、漏电流小等优点，常用于高温、高频、高压场合。进一步地，上述模板晶粒具有通式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-，2≤m≤5，m为整数，A、B均为金属离子，且模板晶粒通过以下方法制作而成：将按照质量比为1:2～2:1混合的金属氯化盐与原料于800～1100℃的温度下保温1～5小时。金属氯化盐熔点在800℃以下。金属氯化盐可以是任意一种熔点在800℃以下的氯化盐，例如KCl或NaCl；也可以是任意几种氯化盐的混合物，例如NaCl和MnCl2。原料包括按照通式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-的化学计量比混合的Bi的氧化物或盐、A元素的氧化物或盐以及B元素的氧化物或盐。例如，当m＝2时，A为Co+4，B为Ti+4，通式为Bi2CoTi2O9，此时原料可选用Bi2O3、TiO2和CoCO3，并在保温时通入一定量的氧气。当m＝3时，A为Bi+3，B为Ti+4，通式为Bi4Ti3O12，此时原料可选用Bi2O3和TiO2。当m＝3时，还可以选择A为Zr+3，B为Co+4，通式为Bi2Zr2Co3O12，此时原料可选用Bi2O3、Zr2O3和Co(CO3)2。m＝4时，A为Cr+4、B为Nb+3，通式为Bi2Cr3Nb4O15，此时原料可选用Cr(NO3)4、Bi2O3以及Nb2O3。m＝5时，A为Nb+5、B为V+2，通式为Bi2Nb4V5O18，此时原料可选用Nb2O5、Bi2O3以及VO。当然A、B也可以采用同一种金属离子，例如当m＝2时，A、B均为Ti+4，通式为Bi2Ti3O9，此时原料可选用Bi2O3和TiO2。为了得到粒径分布更均匀的模板晶粒，将金属氯化盐与原料按照质量比为1:2～2:1混合后，先向混合后的金属氯化盐与原料中加入少许溶剂并对其进行充分的研磨、干燥后，再置于800～1100℃的温度下保温1～5小时。其中溶剂选用不溶解原料、金属氯化盐的溶剂均可，例如乙醇、丙酮等。800～1100℃的保温过程为原料的高温固相反应过程，既要保证金属氯化盐处于熔融状态，也要保证生成的模板晶粒在该温度下能够稳定存在，不会出现分解现象。采用熔盐法(本专利技术中指采用熔融状态的金属氯化盐作为模板晶粒的反应介质。)可以明显地降低合成温度和缩短反应时间，可以更容易地控制粉体颗粒的形状和尺寸。本实施例中是通过控制原料与金属氯化盐的比例，以保证制备得到的模板晶粒为片状且晶粒取向度高。另外，熔盐法的反应过程以及随后的清洗过程中，能够更容易的消除杂质，形成高纯的反应产物，故而一般采用熔盐法来制备大功率压电陶瓷。进一步地，悬浮液的制备方法包括：将模板晶粒分散至溶剂中，溶剂包括醇溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将由模板晶粒制作的悬浮液进行电泳沉积得到生坯，对所述生坯进行烧结。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将由模板晶粒制作的悬浮液进行电泳沉积得到生坯，对所述生坯进行烧结。2.根据权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述模板晶粒为片状。3.根据权利要求2所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料具有铋层状结构。4.根据权利要求3所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述模板晶粒具有通式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-，2≤m≤5，m为整数，A、B均为金属离子，且所述模板晶粒通过以下方法制作而成：将按照质量比为1:2～2:1混合的金属氯化盐与原料于800～1100℃的温度下保温1～5小时；所述金属氯化盐熔点在800℃以下；所述原料包括按照所述通式(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-的化学计量比混合的Bi的氧化物或盐、A元素的氧化物或盐以及B元素的氧化物或盐。5.根据权利要求1所述的陶瓷材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾大国，秦莹莹，许剑光，杜建周，温永春，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32