本发明专利技术涉及一种高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷及其制备方法，包括以下步骤：首先按照Ba0.8Ca0.2Ti0.9Zr0.1O3的化学计量比取可溶性原料溶于水，得到混合溶液；调节混合溶液pH值，得到粉体前驱物；在150～200℃水热环境下反应10～15h并制得坯体；将坯体在1280～1320℃进行微波烧结，制得高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷。本发明专利技术陶瓷是由Ba0.8Ca0.2Ti0.9Zr0.1O3陶瓷粉体在1280～1320℃烧结制成的，具有优异的介电弛豫行为，钙离子的固溶度高，有效降低陶瓷材料的居里温度的同时提高材料的温度稳定性，在一些极端环境下仍然保持优良的电学性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括以下步骤：首先按照Ba0.8Ca0.2Ti0.9Zr0.1O3的化学计量比取可溶性原料溶于水，得到混合溶液；调节混合溶液pH值，得到粉体前驱物；在150～200℃水热环境下反应10～15h并制得坯体；将坯体在1280～1320℃进行微波烧结，制得高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷。本专利技术陶瓷是由Ba0.8Ca0.2Ti0.9Zr0.1O3陶瓷粉体在1280～1320℃烧结制成的，具有优异的介电弛豫行为，钙离子的固溶度高，有效降低陶瓷材料的居里温度的同时提高材料的温度稳定性，在一些极端环境下仍然保持优良的电学性能。【专利说明】
本专利技术专利涉及压电陶瓷领域，尤其涉及。
技术介绍
8&1103是最早发现的一种钙钛矿型压电材料，曾广泛应用于各种电子材料元器件中。然而随着科技不断的进步，8&1103较低的压电系数(d33< 100)已满足不了人们日益增长的对压电材料压电性能的需求。PZT(PbZrT13)由于其更为优良的压电性能(d33> 500)已逐渐替代传统的BaTiC^t为新兴的压电材料应用于电子材料领域。近些年来又随着人们环保意识的日益增强，以及铅毒对环境以及人体健康的危害，以PZT为基体的压电材料在某些领域已被禁止使用。因此，寻求一种无铅且具有高压电系数的压电材料迫在眉睫。 目前制备BCTZ体系压电陶瓷的主要方法是传统固相法，即:将BaC03、CaT13.T12, 21<)2进行混合、球磨。鉴于该方法制备出的粉体纯度低、晶粒尺寸不均匀，且传统固相法制备出的陶瓷在微波烧结环境下容易发生晶粒异常生长。一般来说提高Ca离子的含量升高，会降低材料的居里温度的同时提高材料的温度稳定性，根据经验可得，Ca元素在BaT13中的最大固溶度为20%，而采用传统的固相法很难达到，这是因为传统方法制备出的粉体纯度不够，颗粒尺寸较大且分布不均匀。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种使制得的粉体纯度高且晶粒尺寸均匀的高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷及其制备方法。 本专利技术陶瓷的技术方案是: 所述陶瓷是由Ba。.Waa2Tia9Zra A陶瓷粉体在1280?1320°C烧结制成的。 所述烧结方式为微波烧结。 本专利技术陶瓷制备方法的技术方案是: 包括以下步骤: I)首先按照Baa8Caa2Tia9Zra13的化学计量比取可溶性钡源、可溶性钙源、可溶性锆源和可溶性钛源溶于水，得到混合溶液； 2)调节步骤I)得到的混合溶液pH值〉14，得到Ba。.Waa2Tia9Zra A粉体前驱物； 3)将步骤2)得到的Ba。.SCaa2Tia9Zra P3粉体前驱物在150?200 °C水热环境下反应10?15h，得到Ba。.Waa2Tia9Zra A陶瓷粉体，将Ba MCaa2Tia9Zrtl.A陶瓷粉体进行洗涤、烘干并制得坯体； 4)将步骤3)制得的坯体在1280?1320°C进行微波烧结，制得高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷。 所述步骤I)中的钡源、钙源、锆源和钛源分别采用BaCl2.2H20或Ba (NO3)2.CaCl2或Ca (NO3)2' ZrOCl2.8H20和TiCl4，且步骤3)中得到的Baa8Caa2Tia9Zra从陶瓷粉体洗涤至用AgNO3溶液检验没有沉淀为止。 所述步骤2)中在混合溶液变成透明之后，通过添加NaOH固体进行pH值调节，且pH值调节完成时，所得Baa 8Ca0.2Ti0.9Zr0.从粉体前驱物为乳白色的悬浊液。 所述步骤3)中Baa8Caa2Tia9Zra13陶瓷粉体烘干后进行研磨再经过造粒和成型工艺制得坯体。 所述步骤4)中的坯体在400?600 °C进行排胶后再进行微波烧结。 所述步骤4)中的微波烧结的时间为5?lOmin。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果: 本专利技术的压电陶瓷为Ba。.8Ca0.2Ti0.9Zr0.从体系，是由BaQ.8Ca0.2Ti0.9Zr0.从陶瓷粉体在1280?1320°C烧结制成的，其中Ca2+与Zr2+分别在BaT1 3的A位和B位进行固溶，由于成分起伏与结构起伏的存在，使陶瓷具有优异的介电弛豫行为，同时具有高的介电常数、低介电损耗，良好的铁电性能；本专利技术压电陶瓷采用高钙离子固溶度的粉体制成，钙离子的固溶度达到20%，有效降低陶瓷材料的居里温度的同时提高材料的温度稳定性，在一些极端环境下仍然保持优良的电学性能。其无铅的特性，可在许多场合中替代传统的PZT压电陶瓷，避免了铅毒对人体及环境带来的危害。 本专利技术首先按照Baa 8Ca0.2Ti0 9Zr0.从的化学计量比取可溶性原料溶于水，得到混合溶液；调节混合溶液PH值，得到粉体前驱物；在150?200°C水热环境下反应10?15h并制得坯体；将得到的坯体在1280?1320°C进行微波烧结，制得高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷。本专利技术采用传统水热与微波烧结相结合的方式制备晶粒细小均匀且固溶度高的Baa Waa2Tia9Zra13陶瓷，其中采用水热法制备粉体，得到的粉体不仅粒度小，分散均勾，同时利于增大陶瓷对钙离子的固溶度使其性能更优异；微波烧结由于其快速升温和致密化可抑制晶粒组织长大，特别适合由水热法合成出的超细粉体，制得的陶瓷内部固溶度高，同时使得晶粒尺寸限制在纳米尺度(?10nm)。同时陶瓷在室温下四方相与斜方向共存，增大了压电系数(d33);由于晶粒尺寸小且成分分布均匀，由结构起伏相变以及成分起伏相变引起的介电弛豫行为优异，同时具有高的介电常数、低介电损耗，良好的铁电性能，相对于传统固相法制备出相同组分的样品具有更高的固溶度。 【专利附图】【附图说明】 图1 (a)是本专利技术水热-微波烧结制备出Ba。.Waa2Tia9Zra13体系陶瓷的XRD图谱，图1 (b)是采用相同的物料及比例通过传统固相烧结制备出的BCTZ体系陶瓷的XRD图谱； 图2(a)是本专利技术水热-微波烧结制备出Ba。.SCaa2Tia9Zrtl.A体系陶瓷的SEM图谱，图2(b)是采用相同的物料及比例通过传统固相烧结制备出的BCTZ体系陶瓷的SEM图 ■]並曰O 【具体实施方式】 本专利技术是按照分子式进行Baa 8Ca0.2Ti0.9Zr0.从配料，所采用的原料为可溶于水的钡源、钙源、锆源和钛源，其中，钡源、钙源、锆源和钛源可分别采用BaCl2.2H20(s)或Ba(N03)2、CaCl2(s)或 Ca (NO3) 2、ZrOCl2 *8H20(s)以及 TiCl4(I),利用 NaOH 调节酸碱性使溶液中pH >14。所采用的原料均为化学纯。本专利技术弛豫型纳米无铅压电陶瓷的制备按照以下的工艺步骤: ①首先按照Baa8Caa2Tia9Zra A的化学计量比，将四种金属的可溶性盐溶于去离子水中，待四者完全溶解之后混合，静置，直到溶液恢复透明，得到混合溶液。 ②在上述透明的混合溶液中加入称量好的NaOH固体调节酸碱性使得pH值> 14，在空气中搅拌Imin至沸腾，待沸腾结束后得到乳白色悬浊液，即为Baa8Caa2Tia9Zra13粉体前驱物。 ③将步骤②得到的Baa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高固溶度弛豫型纳米无铅压电陶瓷，其特征在于：所述陶瓷是由Ba0.8Ca0.2Ti0.9Zr0.1O3陶瓷粉体在1280～1320℃烧结制成的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲永平，崔晨薇，张磊，吕伟鹏，孙梓雄，袁天，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。