一种纳米压电陶瓷材料制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米压电陶瓷材料，组成重量配比：钛酸钡50‑65份，氧化铝10‑20份，纳米氧化镁2‑7份，三氧化二锑3‑6份，二氧化锆1‑10份，聚碳硅烷1‑6份，氟化钠1‑5份、氟硅酸钠1‑6份、氧化铈1‑5份、废玻璃1‑5份、碳化硅1‑5份。本发明专利技术的纳米压电陶瓷材料具有良好的稳定性和实用性，且具有高压电性能高温度稳定性，可广泛应用于电池、超声等等领域。

A kind of nanoscale piezoelectric ceramic material

The present invention relates to a nano piezoelectric ceramic material composition, weight ratio: barium titanate 50 65 copies, 20 copies of the 10 nano alumina, Magnesium Oxide 2 7, three two 3 6 antimony oxide, zirconium oxide two 1 10 copies, 1 copies of Polycarbosilane 6 sodium fluoride, 1 5, sodium fluosilicate 1 6 copies, 5 copies, 1 cerium oxide waste glass 1 5 copies, 5 copies of the 1 silicon carbide. The nano piezoelectric ceramic material has good stability and practicability, and has high voltage performance and high temperature stability, and can be widely applied to batteries, ultrasound and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米压电陶瓷材料
本专利技术涉及化工材料
，尤其涉及一种纳米压电陶瓷材料。
技术介绍
压电陶瓷能够实现机械能与电能之间的相互转换，利用压电陶瓷制成的机电设备：如传感器、换能器等已经被广泛应用在了军事、国防、医疗以及人类生产生活的各个领域。PZT基压电陶瓷自从发现以来由于其优异的电学性能是应用最广泛一类陶瓷材料。目前，在功率型超声换能器中使用的主要是硬性掺杂的PZT基陶瓷，这类陶瓷压电应变常数d33偏低仅有230-330pC/N，严重影响了电能与机械能之间的转换效率，另外该类材料的温度稳定性差，导致换能器不适合在高温环境下使用并且使用寿命短，无法满足功率超声对器件的要求，最终影响了功率超声领域的发展。因此，为了解决压电陶瓷性能低、温度稳定性差、使用寿命短等问题，需要开发一种高压电性能高温度稳定性的纳米压电陶瓷材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种高压电性能高温度稳定性的纳米压电陶瓷材料。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该纳米压电陶瓷材料，组成重量配比：钛酸钡60-70份，氧化铝10-20份，纳米氧化镁2-7份，三氧化二锑3-6份，二氧化锆1-10份，聚碳硅烷1-6份，氟化钠1-5份、氟硅酸钠1-6份、氧化铈1-5份、废玻璃1-5份、碳化硅1-5份。可选地，钛酸钡62份，氧化铝13份，纳米氧化镁3份，三氧化二锑4份，二氧化锆5份，聚碳硅烷1份，氟化钠2份、氟硅酸钠3份、氧化铈1份、废玻璃3份、碳化硅3份。本专利技术进一步改进在于，废玻璃的成分按质量百分比计为：三氧化二铝4％，三氧化二硼1％，氧化钙1％，氧化锌7.5％，氧化钡2％，三氧化二纳0.5％，氧化钾3％，三氧化二铁0.5％，余量为二氧化硅。本专利技术还要解决的技术问题是，提供一种纳米压电陶瓷材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该纳米压电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)前期准备：按成分配比称重原材料，并除去配料中的颗粒杂质，待用；(2)混合研磨：将步骤(1)中准备的原材料放入行星式球磨机中进行研磨，使粉体混合均匀，粒径在100-500nm；(3)预烧：将步骤(2)中研磨后的粉末放入马弗炉中进行烧制，马弗炉的温度在1000-1500度，烧制12-24h；(4)二次细磨：将步骤(3)中的烧制后的粉末再次放入行星式球磨机进行研磨，以无水乙醇为介质，使粉体的粒径在50-100nm；(5)造粒：将步骤(4)中经二次研磨后的粉末加入粘合剂，每100g加入3g粘合剂，进行造粒；(6)压制成型：在压力为220-300MPa时对坯料进行陶瓷坯成型；(7)排塑：将步骤(6)的陶瓷坯放入马弗炉中加热排塑，排塑温度为600-700度，排塑时间为2-4h；(8)烧结成型：将步骤(7)中经过排塑后的陶瓷坯放入通有氮气的马弗炉中进行烧结，烧结时间为5-10h，烧结温度为1000-1600度，得到纳米压电陶瓷材料。本专利技术进一步改进在于，所述步骤(5)中的粘合剂为质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液。本专利技术进一步改进在于，所述球磨机为行星式球磨机。本专利技术进一步改进在于，所述步骤(1)中的组份质量配比为：钛酸钡50-65份，氧化铝10-20份，纳米氧化镁2-7份，三氧化二锑3-6份，二氧化锆1-10份，聚碳硅烷1-6份，氟化钠1-5份、氟硅酸钠1-6份、氧化铈1-5份、废玻璃1-5份、碳化硅1-5份。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：本专利技术的纳米压电陶瓷材料具有良好的稳定性和实用性，且具有高压电性能高温度稳定性，可广泛应用于电池、超声等等领域。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例1：该纳米压电陶瓷材料，其特征在于，组成重量配比：钛酸钡500g，氧化铝100g，纳米氧化镁20g，三氧化二锑30g，二氧化锆10g，聚碳硅烷60g份，氟化钠10g、氟硅酸钠10g、氧化铈10g、废玻璃10g、碳化硅10g，其中废玻璃的成分按质量百分比计为：三氧化二铝4％，三氧化二硼1％，氧化钙1％，氧化锌7.5％，氧化钡2％，三氧化二纳0.5％，氧化钾3％，三氧化二铁0.5％，余量为二氧化硅。实施例2：钛酸钡620g，氧化铝130g，纳米氧化镁30g，三氧化二锑40g，二氧化锆50g，聚碳硅烷10g，氟化钠20g、氟硅酸钠30g、氧化铈10g、废玻璃30g、碳化硅30g；其中废玻璃的成分按质量百分比计为：三氧化二铝4％，三氧化二硼1％，氧化钙1％，氧化锌7.5％，氧化钡2％，三氧化二纳0.5％，氧化钾3％，三氧化二铁0.5％，余量为二氧化硅。实施例3：钛酸钡700g，氧化铝150g，纳米氧化镁40g，三氧化二锑50g，二氧化锆70g，聚碳硅烷30g，氟化钠30g、氟硅酸钠50g、氧化铈30g、废玻璃50g、碳化硅50g；其中废玻璃的成分按质量百分比计为：三氧化二铝4％，三氧化二硼1％，氧化钙1％，氧化锌7.5％，氧化钡2％，三氧化二纳0.5％，氧化钾3％，三氧化二铁0.5％，余量为二氧化硅。实施例4：钛酸钡700g，氧化铝200g，纳米氧化镁70g，三氧化二锑60g，二氧化锆100g，聚碳硅烷60g，氟化钠50g、氟硅酸钠60g、氧化铈50g、废玻璃50g、碳化硅50g；其中废玻璃的成分按质量百分比计为：三氧化二铝4％，三氧化二硼1％，氧化钙1％，氧化锌7.5％，氧化钡2％，三氧化二纳0.5％，氧化钾3％，三氧化二铁0.5％，余量为二氧化硅。实施例1-4均采用以下的制备方法。实施例5：该纳米压电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)前期准备：按成分配比称重原材料，并除去配料中的颗粒杂质，待用；(2)混合研磨：将步骤(1)中准备的原材料放入行星式球磨机中进行研磨，使粉体混合均匀，粒径在100-500nm；(3)预烧：将步骤(2)中研磨后的粉末放入马弗炉中进行烧制，马弗炉的温度在1000度，烧制24h；(4)二次细磨：将步骤(3)中的烧制后的粉末再次放入行星式球磨机进行研磨，以无水乙醇为介质，使粉体的粒径在50-100nm；(5)造粒：将步骤(4)中经二次研磨后的粉末加入粘合剂，每100g加入3g粘合剂，进行造粒；粘合剂为质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；(6)压制成型：在压力为220MPa时对坯料进行陶瓷坯成型；(7)排塑：将步骤(6)的陶瓷坯放入马弗炉中加热排塑，排塑温度为600度，排塑时间为4h；(8)烧结成型：将步骤(7)中经过排塑后的陶瓷坯放入通有氮气的马弗炉中进行烧结，烧结时间为10h，烧结温度为1000度，得到纳米压电陶瓷材料。实施例6：该纳米压电陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)前期准备：按成分配比称重原材料，并除去配料中的颗粒杂质，待用；(2)混合研磨：将步骤(1)中准备的原材料放入行星式球磨机中进行研磨，使粉体混合均匀，粒径在100-500nm；(3)预烧：将步骤(2)中研磨后的粉末放入马弗炉中进行烧制，马弗炉的温度在1200度，烧制17h；(4)二次细磨：将步骤(3)中的烧制后的粉末再次放入行星式球磨机进行研磨，以无水乙醇为介质，使粉体的粒径在50-100nm；(5)造粒：将步骤(4)中经二次研磨后的粉末加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米压电陶瓷材料，其特征在于，组成重量配比：钛酸钡50‑65份，氧化铝10‑20份，纳米氧化镁2‑7份，三氧化二锑3‑6份，二氧化锆1‑10份，聚碳硅烷1‑6份，氟化钠1‑5份、氟硅酸钠1‑6份、氧化铈1‑5份、废玻璃1‑5份、碳化硅1‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种纳米压电陶瓷材料，其特征在于，组成重量配比：钛酸钡50-65份，氧化铝10-20份，纳米氧化镁2-7份，三氧化二锑3-6份，二氧化锆1-10份，聚碳硅烷1-6份，氟化钠1-5份、氟硅酸钠1-6份、氧化铈1-5份、废玻璃1-5份、碳化硅1-5份。2.根据权利要求1所述的纳米压电陶瓷材料，其特征在于，钛酸钡62份，氧化铝13份，纳米氧化镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉洁，
申请(专利权)人：无锡南理工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32