高功率应用ＮＢＴ基无铅压电材料制造技术

揭示式ｘＮａｍＢｉｎＴｉＯ３－ｙＫｍＢｉｎＴｉＯ３－ｚＬｉｍＢｉｎＴｉＯ３－ｐＢａＴｉＯ３，其中，（０＜ｘ≤１）、（０≤ｙ≤１）、（０≤ｚ≤１）、（０．３≤ｍ≤０．７）、（０．３≤ｎ≤０．７）、（０＜ｐ≤１）、（０．９≤ｍ／ｎ≤１．１）的压电化合物，以及其掺杂变化，该材料适合于高功率应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请主张于2008年9月沈日提出申请的美国临时专利申请案第61/194，461 号的优先权。所揭示的专利技术涉及硬无铅压电材料。
技术介绍
硬PZT铁电材料，例如，PZT4以及PZT8，已经于过去半个世纪中作为高功率应用的支柱。然而，在电子装置中PZT型态陶瓷里的铅含量却是个有关环保的问题。举例而言，欧盟正在提出对于来自电气及电子设备的废弃物的指令，以及对于有害物质以及寿命终了运输工具的限制。美国以及日本被预期会发布类似的环境规章。因此，有需要发展无铅压电陶瓷来取代铅基材料。无铅陶瓷化合物可归类为三种主要型态，其所有都具有ABO3钙钛矿式(1) BaTiO3( “BT，，)，(2)K0.5Na0.5Nb03( “KNN，，)，以及(3)NaQ.5BiQ.5Ti03( “NBT，，)。然而，这些化合物不是展现出低Tc( ( 120°C )，就是显现出低压电活性，多个多型相变，以及限制其效用的去极化温度。这些化合物的各种特性显示于表I中。表I中，KCN为K4CuNb8O23,以及MPB 为准同型才画界(Morphotropic Phase Boundary)。表I无铅压电体的介电特性和压电特性。权利要求1.一种压电化合物，具有式 xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03，其中(0<χ ≥ 1)、(0 ≥ y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(0 < ρ ≥ 1)、(x+y+z+p = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、 (0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)以及(0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)。2.一种压电化合物，具有式((xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03)-rM)，其中 (0 < χ ≥ 1)、(0 ≥ y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(0 < ρ ≥ 1)、(x+y+z-p = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)， (0.3≥η≥0.7)、(0. 9≥m/n≥1.1)以及(0wt%< r≥5wt% )，其中，r所根据的是落在XNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBinTi03-pBaTi03范围内的化合物的重量，以及M为一掺杂齐u，选自由A1203、CoO、CO2O3> Re203> NiC03、MnO2, MnCO3,1 、氟化物及其混合物组成的组， 其中，Re为稀土元素。3.一种压电化合物，具有式 xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03，其中，(0 < χ ≥ 1)、(0<y ≥ 1)、(0 ^ ζ ^ 1), (x+y+z = 1)、(0. 3 ^ m ^ 0. 7), (0. 3 ^ η ^ 0. 7), (0. 9 < m+n<1. 1)以及(0 9 ^ m/n ^ 1. 1)。4.一种压电化合物，具有式((xNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03) -vN)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 ≥ ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)， (0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)、(0. 9 < m+n < 1. 1)以及 N 为一掺杂剂，选自由 Al203、Co0、Co203、Re203、 NiC03、MnO2, MnCO3> 1 、氟化物及其混合物组成的组，其中，Re为稀土元素，以及其中，(0 <v^5wt% )，其中，ν所根据的是落在式XNamBinTi03-yKmBinTi03-ZLimBanTi03范围内的化合物的重量。5.一种压电化合物，具有式(XNamBinTiO3-YLimBinTiO3-ZBaTiO3) (III)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 < ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)、 (0. 9 < m+n < 1. 1)以及(0. 9 ≥ m/n ≥ 1. 1)。6.一种压电化合物，具有式((XNa111BinTiO3-YLimBinTiO3-ZBaTiO3)-wN)，其中，(0<χ ≥ 1)、(0 < y ≥ 1)、(0 < ζ ≥ 1)、(x+y+z = 1)、(0. 3 ≥ m ≥ 0. 7)、(0. 3 ≥ η ≥ 0. 7)、 (0. 9 < m+n < 1. 1)、(0. 9≥m/n≥1. 1)以及(0 < w≥5wt% )，其中，w所根据的是落在式XNamBinTi03-yLimBinTi03-ZBaTi03范围内的化合物的重量，以及其中，N为一掺杂剂，选自由 A1203、CoO、Co2O3> Re2O3> NiC03、MnO2, MnCO3> 1 、氟化物及其混合物组成的组，其中，Re 为稀土元素。7.根据权利要求2所述的化合物，其中，M为MnO2,χ为0. 79，y为0. 14，ζ = 0，ρ为 0. 07，以及 r 为 0. 5%。8.根据权利要求7所述的化合物，其中，m= 0. 5，以及η = 0. 495。9.根据权利要求2所述的化合物，其中，M为Co2O3，χ为0.80，y为0. 102，ζ为0. 03，ρ 为0. 068，以及r为1.5%。10.根据权利要求9所述的化合物，其中，m= 0. 5，以及η = 0. 495。11.一种压电化合物，具有式 XNatl.SBia5TiO3ILia5Bia5TiO3-ZBaTiO3,其中， (0. 3 ≥ χ ≥ 0. 95)、(0 < y ≥ 0. 7)、(0 < ζ ≥ 0. 2)，以及(x+y+z = 1)。12.—种制造具有式XNaa5Bia JiO3-YKa5Bia JiO3-ZBaTiO3的压电化合物的方法，其中，(0<x≥1)，(0 < y ^ 1), (0<z< 1)，以及(x+y+z = 1)，包括以适于产生落在χ Na0.5Bi0.5Ti03-yK0.5Bi0.5Ti03-zBaTi03 中的一化合物的量形成起始材料 K2C03、Na2C03、Li2C03、 BaCO3> Bi2O3或TW2的一混合物，将该混合物在大约800°C至大约950°C下锻烧大约0. 5小时至大约2小时，以产出一已锻烧混合物，将该已锻烧混合物研磨至大约0. 5微米至大约2微米的一颗粒尺寸，以产生一已锻烧混合物，将该已锻烧混合物于大约3000PSI至大约10000PSI下进行压缩，以产出一预形成物，将该预形成物加热至于大约500°C至大约 600°C，以产出一生预形成物，将该生预形成物于大约1060°C至大约1220°C下结烧大约0. 5 小时至大约2小时，以产出具有式XNaa5Bia 5Ti03-yKa5BiQ.5Ti03-ZBaTi03，其中(0 < χ≤1)， (0 &l本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种压电化合物，具有式ｘＮａｍＢｉｎＴｉＯ３－ｙＫｍＢｉｎＴｉＯ３－ｚＬｉｍＢｉｎＴｉＯ３－ｐＢａＴｉＯ３，其中（０＜ｘ≤１）、（０≤ｙ≤１）、（０≤ｚ≤１）、（０＜ｐ≤１）、（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｐ＝１）、（０．３≤ｍ≤０．７）、（０．３≤ｎ≤０．７）以及（０．９≤ｍ／ｎ≤１．１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书军，
申请(专利权)人：宾州研究基金会，
类型：发明
国别省市：US