本发明专利技术公开了一种无铅压电陶瓷，其特点是含有Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］以及ＴｉＯ↓［２］，其化学计量比为（１－ｘ－ｙ－ｚ）Ｋ↓［０．５］Ｎａ↓［０．５］ＮｂＯ↓［３］－ｘＬｉＮｂＯ↓［３］－ｙＢｉ↓［０．５］Ｎａ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］－ｚＢｉ↓［０．５］Ｋ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］，其中：０≤ｘ≤０．１，０≤ｙ≤０．０５，０≤ｚ≤０．０５。本发明专利技术还公开了上述无铅压电陶瓷的制备方法，将上述所配料放入球磨罐中球磨，然后烘干、压块后煅烧，将经过煅烧的料打碎后，再球磨、过筛，然后成型，在烧制银电极后，将压电陶瓷在硅油中极化、冷却。由于采用多组元铌酸盐结合大众化的制备方法，制备出的无铅压电陶瓷的压电常数ｄ↓［３３］由现有技术的１４８ｐＣ／Ｎ提高到１６２～２３５ｐＣ／Ｎ，居里温度Ｔｃ由现有技术的３９５℃提高到４１２～４８２℃，而且满足了工业化生产的要求。
Lead free piezoelectric ceramic and preparation method thereof
The invention discloses a lead-free piezoelectric ceramics, which is characterized by containing Nb: 2 O: 5, Na: 2 CO: 3, K: 2 CO: 3, Li: 2 CO: 3, Bi: 2 O: 3, TiO: 2, its stoichiometry is (1 - X - Y - z) K: 0.5 Na: 0.5 NbO: 3 XLiNbO: 3 YBi: 0.5 Na: 0.5 TiO: 3 case of ZBi 0.5 K: 0.5 TiO: 3, of which: 0 = x = 0.1, 0 = y = 0.05, z = 0 ~ 0.05. The invention also discloses a preparation method of the lead-free piezoelectric ceramics, the ingredients in the ball milling tank, and then drying, pressing after calcination, the calcined material after breaking and milling, sieving, molding and firing, silver electrode, piezoelectric ceramic, polarization in silicon oil cooling. Due to the use of multi-component niobate combined with the preparation method of the popularization of D, the lower the piezoelectric constant of lead-free piezoelectric ceramics prepared by the 33 148pC / N prior to 162 ~ 235pC / N, the Curie temperature Tc from existing technology 395 to 412 DEG C to 482 DEG C, and meet the production requirements.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压电陶瓷，特别是无铅压电陶瓷。还涉及这种压电陶瓷的制备方法。技术背景文献"Jing-Feng Li and Ke Wang ， J. Am. Ceram. Soc.89,706-709 (2006)"公开了一种采用 等离子体电火花烧结的Ko.5Nao.5Nb03无铅压电陶瓷，压电性能为cbfl48pC/N，居里温度Tc为 395°C。由此可以看出压电性能仍然较低，居里温度较铅基压电陶瓷没有大幅度提高，而且采 用等离子体电火花烧结，所以还达不到工业化的生产和使用的目的。
技术实现思路
为了克服现有技术性能差的不足，本专利技术提供一种无铅压电陶瓷，采用铌酸盐与钛酸盐 复合，可以制备出高性能的无铅压电陶瓷。针对现有技术不能工业化生产的不足，本专利技术还提供这种无铅压电陶瓷的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案 一种无铅压电陶瓷，其特点是含有 Nb205 、 Na2C03 、 K2C03 、 Li2C03 、 Bi203以及Ti02 ，其化学计量比为(1-x-y-z ) K0.5Nao.5Nb03-xLiNb03-yBi0.5Nao.5Ti03-zBi0.5K05Ti03，其中0Sx￡0.1， 05yS0.05， 0Sz^0.05。一种无铅压电陶瓷的制备方法，其特点是包括下述步骤(a) 将分析纯Nb205、 Na2C03、 K2C03、 Li2C03、 Bi203、 Ti02按化学计量比为(1-x-y-z) Ko.5Nao.5Nb03-xLiNb03-yBi0.5Nao.5Ti03-zBi0.5K0.5Ti03配料，其中0^x50.1 ， 0Sy￡0.05 ， 0 SzS0.05;(b) 将上述所配料放入球磨罐中，按照氧化锆球:料:酒精=3:1:1比例球磨8~12小时；(c) 将经过球磨混合的料烘干后压块，在800 900。C温度下煅烧3 5小时，将经过煅烧 的料打碎后，再球磨8 12小时，然后过筛；(d) 将过筛后的粉料压成直径为12mm,厚度为l~1.5mm的圆片，在20MPa的等静压 压力下成型；(e) 将成型后的圆片在1080 1160'C下保温2 4小时，烧结成瓷后烧制银电极；(f) 将带有银电极的压电陶瓷在12(TC硅油中极化20 30分钟，极化电场为3~4kV/mm， 并在该电场下冷却至室温。本专利技术的有益效果是由于采用铌酸盐与钛酸盐复合，制备出了高性能的无铅压电陶瓷， 而且满足了工业化生产的要求。这种多组元铌酸盐无铅压电陶瓷的压电常数cb由现有技术的 148pC/N提高至Ul62 235pC/N，居里温度Tc由现有技术的395'C提高到412 482'C。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明附图说明图1是实施例1中0.945Ko.5Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.004 Bi05Nao.5Ti03-0.001Bi0.5K05Ti03 配方制备的压电陶瓷在不同频率下的介电温谱图。图2是实施例3中0.935Ko.5Nao.5Nb03-0.05 LiNbO3-0.013 Bi05Nao.5Ti03-0.002 Bi0.5K05TiO3 配方制备的压电陶瓷在不同频率下的介电温谱图。图3是实施例3中0.935Ko.5Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.013Bi0.5Nao.5Ti03-0.002Bi0.5Ko.5Ti03 配方在1135'C下烧结所制备的压电陶瓷的表面显微形貌照片。图4是实施例5中0.93Ko.5Nao.5Nb03-0.04LiNb03-0.025Bi0.5Nao.5Ti03-0.005Bi05Ko.5Ti03配 方在1145'C下烧结所制备的压电陶瓷的表面显微形貌照片。 具体实施例方式实施例l:以分析纯Nb20s、 Na2C03、 K2C03、 Li2C03、 Bi203、 1102为基料，按照化学计 量比为0.945K0.5Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.004Bi0.5Nao.5Ti03-0.001Bi05Ko.5Ti03配比，精确称料。 然后将氧化锆球、料和乙醇按照3:1:1的比例放入球磨罐中球磨8小时。将磨好后的料烘干 后压成大片，在80(TC下预烧5小时。煅烧之后的粉料再球磨8小时，然后过筛。经过过筛 之后的粉料，预压成直径为12mm,厚度为1mm的圆片，然后在20MPa的等静压压力下成 型。将成型之后的圆片在108(TC下保温4小时。烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银桨， 在55(TC下，保温20分钟烧成银电极。最后将陶瓷在12(TC硅油中极化20分钟，极化电场为 4kV/mm，在硅油中冷却至室温，然后取出陶瓷片。从图1中可以看出0.945K05Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.004Bi0.5Nao.5Ti03-0.001Bi0.5Ko.5Ti03 配方所制备的压电陶瓷的居里温度为482'C。实施例2，以分析纯Nb20s、 Na2C03、 K2C03、 Li2C03、 Bi203、 TiO;t为基料，按照化学 计量比为0.94K05Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.008Bi0.5Nao.5Ti03-0.002Bi05Ko.5Ti03配比，精确称料。 然后将氧化锆球、料和乙醇按照3:1:1的比例放入球磨罐中球磨9小时。将磨好后的料烘干 后压成大片，在85(TC下预烧3小时。煅烧之后的粉料再球磨9小时，然后过筛。经过过筛 之后的粉料，预压成直径为12mm，厚度为1.5mm的圆片，然后在20MPa的等静压压力下成 型。将成型之后的圆片在1095'C下保温4小时。烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银浆， 在550'C下，保温20分钟烧成银电极。最后将陶瓷在12(TC硅油中极化20分钟，极化电场为 4kV/mm，在硅油中冷却至室温，然后取出陶瓷片。实施例3，以分析纯Nb205、 Na2C03、 K2C03、 Li2C03、 Bi203、 1102为基料，按照化学 计量比为0.935Ko.5Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.013Bi0.5Nao.5Ti03-0.002Bi0.5Ko.5Ti03配比，精确称 料。然后将氧化锆球、料和乙醇按照3:1:1的比例放入球磨罐中球磨10小时。将磨好后的料 烘干后压成大片，在810'C下预烧5小时。煅烧之后的粉料再球磨10小时，然后过筛。经过 过筛之后的粉料，预压成直径为12mm，厚度为1.2111111的圆片，然后在20MPa的等静压压力 下成型。将成型之后的圆片在1135'C下保温3小时。烧结成瓷之后，打磨抛光，然后涂敷银 浆，在550'C下，保温20分钟烧成银电极。最后将陶瓷在12(TC硅油中极化25分钟，极化电 场为4kV/mm，在硅油中冷却至室温，然后取出陶瓷片。从图2中可以看出0.935K05Nao.5Nb03-0.05LiNb03-0.013Bi0.5Nao.5Ti03-0.002Bi05Ko.5Ti03配 方所制备的压电陶瓷的居里温度为453'C。从图3该压电陶瓷的显微形貌照片中可以看出，本 实施例所制备压电陶瓷具有细小的四方型晶粒，大约l 3pm，微观气孔较少，致密。实施例4'以分析纯Nb20s、 Na2C03、 K本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无铅压电陶瓷，其特征在于含有Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｌｉ↓［２］ＣＯ↓［３］、Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］以及ＴｉＯ↓［２］，其化学计量比为（１－ｘ－ｙ－ｚ）Ｋ↓［０．５］Ｎａ↓［０．５］ＮｂＯ↓［３］－ｘＬｉＮｂＯ↓［３］－ｙＢｉ↓［０．５］Ｎａ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］－ｚＢｉ↓［０．５］Ｋ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］，其中：０≤ｘ≤０．１，０≤ｙ≤０．０５，０≤ｚ≤０．０５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：樊慧庆，陈雷，杨超，张苗化，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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