压电陶瓷材料、压电陶瓷器件及其制备方法、抗老化方法技术

本发明专利技术提供一种压电陶瓷材料、压电陶瓷器件及其制备方法、抗老化方法，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb(Nb2/3Zn1/3)x(Mn1/3Sb2/3)yZrzTi1-x-y-zO3表示且满足如下关系的主要组分：0.05≤x≤0.2,0.01≤y≤0.1,0.2≤z≤0.5。相较于相关技术，本发明专利技术提供的压电陶瓷同时具有优异的压电性能和温度稳定性，满足了产品的使用要求，并且本发明专利技术提供的压电陶瓷的抗老化方法不但可以进一步提升了压电陶瓷的稳定性能，而且方法简单可靠、抗老化周期短，便于抗老化压电陶瓷的批量生产。

Piezoelectric ceramic material, piezoelectric ceramic device, method for producing the same, and anti-aging method

The invention provides a piezoelectric ceramic material and piezoelectric ceramic device and its preparation method, anti aging method, the piezoelectric ceramic material containing useful chemical formula: Pb (Nb2/3Zn1/3) x (Mn1/3Sb2/3) yZrzTi1-x-y-zO3 and meet the main group of relations as follows: 0.05 = x = 0.2,0.01 = y = 0.1,0.2 = Z less than or equal to 0.5. Compared with the related technology, the invention provides a piezoelectric ceramics with excellent piezoelectric properties and temperature stability, the product meets the requirements, anti aging method of piezoelectric ceramics and provided by the invention not only can further enhance the stability of piezoelectric ceramics, and the method is simple and reliable, anti aging short period easy aging of piezoelectric ceramic production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压电性能和稳定性能的压电陶瓷材料、压电陶瓷器件及其制备方法、以及改善所述压电陶瓷器件稳定性的抗老化方法。
技术介绍
自1954年人们发现了 PZT锆钛酸铅压电陶瓷后，美国、日本、荷兰等许多国家对压电陶瓷系统进行了详尽的研究，并且随着研制的深入派生出了一系列性能优越的PZT压电陶瓷材料，压电陶瓷材料的应用范围也大大拓展。其中以锆钛酸铅为基础，用多种元素改进的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生。 为了得到为得到高性能的压电陶瓷，目前多采用对Pb(Zr，Ti)O3改性的A位(Pb)或B位(Zr，Ti)进行部分置换，并改变锆钛比以达到调整性能的目的。制备方法多采用普通固相烧结法，即通过对预烧后的粉末与一定的粘结剂等配比，干压成型后来进行烧结。现代压电元器件除了要求陶瓷具备较高压电性能外，对稳定性的要求也越来越高。为提高稳定性，传统方法主要通过配方的调整来实现:①调整锆钛比，在相界附近存在稳定性较好的M点，随四方相向菱面体过渡时存在一个稳定性急剧变坏的组成范围，而M点就在它的附近偏向四方相一侧；②掺杂改性添加物，如Co02、Cr203、Ce02、Mn02等，使晶胞结构发生畸变，更利于畴壁的重新定向，使畴壁易移动，畴内应力易释放；③离子置换，如以Ni2+、Mn2+、Mg2+来置换Pb2+，产生氧空位，使得晶胞尺寸缩小，电畴运动比较困难，稳定性较好。现有方法通过配方调整来改善稳定性，难度大，周期长，且效果并不能总能令人满意，不能满足电子行业快速更迭的发展需要。在锆钛比调整时，M点的组成稍有变动就可能引起性能很大变化，因此要求严格考控制工艺条件才能得到好的结果。
技术实现思路
本专利技术提供的压电陶瓷同时具有优异的压电性能和温度稳定性，满足了产品的使用要求，并且本专利技术提供的压电陶瓷的抗老化方法不但可以进一步提升了压电陶瓷的稳定性能，而且方法简单可靠、抗老化周期短，便于抗老化压电陶瓷的批量生产，同时解决了现有方法通过配方调整来改善稳定性，难度大，周期长，且效果并不能总能令人满意，不能满足电子行业快速更迭的发展需要，同时，在锆钛比调整时，M点的组成稍有变动就可能引起性能很大变化，因此要求严格考控制工艺条件才能得到好的结果的技术问题。本专利技术提供一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb (Ntv3Znv3)x(Mrv3Stv3)yZrzTimzO3表示且满足如下关系的主要组分:0.05≤x≤0.2，0.01 ≤y ≤0.1，0.2 ≤Z ≤0.5。一种压电陶瓷器件，该压电陶瓷器件是通过烧结和极化如上所述的压电陶瓷材料而得到压电陶瓷器件。一种压电陶瓷器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤:配料:按Pb (Nb273Znl73) x (Mnl73Sb273) yZrzTilTy_z03化学式配比提供压电陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，上述各组分满足如下关系:0.05 ^ X ^ 0.2, 0.01 ^ y ^ 0.1, 0.2 ^ z ^ 0.5,所述组分包括Pb304、Nb2O5, ZnO、MnCO3> Sb2O3> ZrO2, TiO2 ;混料:将上述配置好的粉末加1:I质量的蒸馏水混合8小时后烘干；煅烧:将上述烘干后的产物在800-900°C的环境中煅烧3h以合成得到煅烧产物；粉碎:将上述煅烧产物粉碎成粉末并烘干以形成混合物；制浆:向上述混合物中加入粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂并混合以形成陶瓷浆料；成型:将所述陶瓷浆料除泡后流延形成陶瓷薄膜；叠置:将上述陶瓷薄膜层叠设置并等静压形成层压产物；烧结:在1100-1200°C的环境中保温3h烧制所述层压产物形成压电陶瓷烧结体；极化:将压电陶瓷烧结体被电极并在4000-6000V/mm下的120°C硅油中极化20min形成压电陶瓷器件。优选的，在配料步骤中，所述组分通过原料选择或球磨混合的方式制成粉末。优选的，在配料步骤中，所述粉末的颗粒度中位数控制在2μπι以下。优选的，所述混料步骤中，配置好的粉末与蒸馏水在球磨机内进行混合。优选的，在粉碎步骤中，采用微珠球磨粉粹所述煅烧产物。优选的，在粉碎步骤中，粉粹后的混合物的粒度分布在中位数I μ m以下。一种如上所述的压电陶瓷器件的防老化方法，该方法包括如下步骤:一次放置:将所述压电陶瓷器件在室温下放置至少24h ；老化:将放置后的压电陶瓷器件置于烘箱中保温0.5-5h ;二次放置:将老化后的压电陶瓷器件在室温下放置至少24h。优选的，在老化步骤中，所述保温温度为该压电陶瓷器件的陶瓷居里温度的1/3-1/2。相较于相关技术，本专利技术提供的压电陶瓷同时具有优异的压电性能和温度稳定性，满足了产品的使用要求，并且本专利技术提供的压电陶瓷的抗老化方法不但可以进一步提升了压电陶瓷的稳定性能，而且方法简单可靠、抗老化周期短，便于抗老化压电陶瓷的批量生产。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它的附图，其中:图1是本专利技术一实施例压电陶瓷的陶瓷断面显微形貌；图2是图1所示实施例压电陶瓷的介电温谱；图3是图1所示实施例压电陶瓷的电滞回线；图4是图1所示实施例压电陶瓷的不同老化时间的温度稳定性对比。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供本专利技术提供了一种压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb (Nb2Z3Znv3)x(Mnv3Sb2Z3)yZrzTimO3表示且满足如下关系的主要组分:0.05 ^ x≤ 0.2，0.01 ≤ y ≤ 0.1，0.2 ≤ z ≤ 0.5。本专利技术同时提供一种采用上述压电陶瓷材料加工形成压电陶瓷器件的制备方法，其通过控制原料和预烧后粉末的粒度，使用流延成型法制备所需低温压电陶瓷烧结体，然后通过极化电场范围为4000-6000V/mm下的120°C硅油中极化20min得到所需要的压电陶瓷器件，具体包括如下步骤:步骤SI，配料:按 Pb (Nb2/3Zn1/3) X(Mnv3Sb2Z3)yZrzTimO3 化学式配比提供压电陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，上述各组分满足如下关系:0.05 ≤ X≤ 0.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.1, 0.2 ≤ z ≤ 0.5，所述组分包括 Pb3O4、Nb2O5、ZnO、MnCO3、Sb2O3 λ ZrO2 λ TiO20按照化学式的配比计算各原料组分的质量，用精密电子天平称量，通过原料选择或球磨等方法使上述各组分的颗粒度中位数控制在2 μ m以下，以提高原料的反应活性。步骤S2，混料:将上述配置好的粉末加1:1质量的蒸馏水混合8小时后烘干。将配置好的粉末与蒸馏水在球磨机内进行混合使混合更加均匀。步骤S3，煅烧:将上述烘干后的产物在800-900°C的环境中煅烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb(Nb2/3Zn1/3)x(Mn1/3Sb2/3)yZrzTi1?x?y?zO3表示且满足如下关系的主要组分：0.05≤x≤0.2,0.01≤y≤0.1,0.2≤z≤0.5。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料含有用化学通式: Pb (Nb273Znl73) x (Mnl73Sb273) 表示且满足如下关系的主要组分:0.05 ^ X ^ 0.2, 0.01 ^ y ^ 0.1, 0.2 ^ z ^ 0.5ο2.一种压电陶瓷器件，其特征在于，该压电陶瓷器件是通过烧结和极化如权利要求1所述的压电陶瓷材料而得到压电陶瓷器件。3.一种压电陶瓷器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤: 配料:按 Pb(Ntv3Zrv3)x(Mnv3Stv3)yZrzTimzO3 化学式配比提供压电陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，上述各组分满足如下关系:0.05 ^ X ^ 0.2, 0.01 ^ y ^ 0.1, 0.2 ^ ζ ^ 0.5，所述组分包括 Pb304、Nb205、ZnO、MnC03、Sb2O3λ ZrO2λ TiO2 ； 混料:将上述配置好的粉末加1:1质量的蒸馏水混合8小时后烘干； 煅烧:将上述烘干后的产物在800-900°C的环境中煅烧3h以合成得到煅烧产物； 粉碎:将上述煅烧产物粉碎成粉末并烘干以形成混合物； 制浆:向上述混合物中加入粘结剂、增塑剂、分散剂、溶剂并混合以形成陶瓷浆料； 成型:将所述陶瓷浆料除泡后流延形成陶瓷薄膜； 叠置:将上述陶瓷薄膜层叠设置并等静压形成层压产物； 烧结:...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏绍华，
申请(专利权)人：瑞声声学科技深圳有限公司，瑞声精密制造科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：