本发明专利技术公开了一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法，是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为2.5‑10%。本发明专利技术的压电陶瓷具有压电性能好，居里温度高，压电常数高的特点，且本发明专利技术的方法具有烧结温度低的特点。
A kind of BCZT piezoelectric ceramics with barium zirconate titanate and its texture preparation
The invention discloses a calcium barium zirconate titanate piezoelectric ceramics and BCZT texture preparation method, with BaCO3 and TiO2 as the main raw material, with CaCO3 and ZrO2 doped with SrTiO3 as agent, the seed is made, the molar ratio of BaCO3, TiO2, CaCO3 and ZrO2 for (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9) O3, mass fraction of SrTiO3 was 2.5 10%. The piezoelectric ceramics of the invention have the characteristics of good piezoelectricity, high Curie temperature and high piezoelectric constant, and the method of the invention has the characteristics of low sintering temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法
本专利技术涉及一种压电陶瓷及其织构化制备方法，特别是一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法。
技术介绍
压电陶瓷材料因具有机械能-电能相互转化的性能，被广泛地应用在航空航天、医疗、生活艺术等各领域。无铅压电陶瓷由于不含铅、不污染环境，符合人类社会可持续发展的要求，因而备受产业界和研究人员的青睐。其中，钛酸钡（BaTiO3，BT）基无铅陶瓷体系更是受到广泛关注。Ren等人通过对BT基无铅压电陶瓷的A位和B位同时进行复合掺杂改性，成功研制出高压电性能的Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3无铅压电陶瓷材料，该系的压电常数达620PC/N。通过对BT基的A位和B位同时进行复合掺杂改性，得到的新配方虽然提高了其压电性能，但是居里温度没有明显改善，反而更低了。因此，在保持BCZT基无铅压电陶瓷高压电性能的情况下，如何提高居里温度和压电常数，适当降低烧结温度成为BCZT陶瓷领域研究的新热点，具有很重大的研究价值和意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷及其织构化制备方法。本专利技术的压电陶瓷具有压电性能好，居里温度高，压电常数高的特点，且本专利技术的方法具有烧结温度低的特点。本专利技术的技术方案：一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为2.5-10%。前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，所述SrTiO3的质量百分比含量为4-7%。前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，所述SrTiO3的质量百分比含量为5%。一种如前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，包括如下步骤：1）将BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2和SrTiO3分别烘干，得A品；2）将A品混合并搅拌均匀，得B品；3）将B品制成流延浆料，在流延机上流延挤出，制成80-120μm厚的流延料；4）将3-10层流延料利用静等压机在20-30MPa压力下制成0.8-1.2mm厚度，裁剪成圆片，得C品；5）将C品放入1250-1350℃下，保温2-4小时，随炉自然冷却，得D品；6）将D品进行被电极和极化处理，得BCZT压电陶瓷。前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，所述流延料的厚度为100μm。前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，所述步骤4）中，是将多层流延料利用静等压机在20-30MPa压力下制成1mm厚度。前述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，所述步骤5）中，保温时间为3小时。本专利技术的有益效果与传统的BCZT基压电陶瓷相比，本专利技术的陶瓷具有更高的居里温度、压电常数和更低的烧结温度，同时，还具有良好的压电性能。实验例1、实验方法：本实验例共设置四组实验，第一组为未掺杂晶种SrTiO3的BCZT基压电陶瓷样品，第二组为使用本专利技术实施例1得到的压电陶瓷样品，第三组为使用本专利技术实施例2得到的压电陶瓷样品，第四组为使用本专利技术实施例3得到的压电陶瓷样品，四组压电陶瓷样品均采用GB/T3389-2008测试标准，分别对四组压电陶瓷样品的居里温度、烧结温度和压电常数进行测试。第一组为未掺杂晶种SrTiO3的BCZT基压电陶瓷样品，其中BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3。其制备方法如下：1）配料：取所述主要原料和晶种，分别烘干，备用；2）混料：将烘干的主要原料和晶种混合，搅拌均匀，得混合料；3）合成：将混合料配成流延浆料后，在流延机上流延挤出，得到100微米厚度的流延料；4）压制：将多层流延料利用静等压机在25MPa压力下压制成1毫米厚度，剪裁成圆片，待烧结；5）烧结：在1300~1310℃下，保温3个小时，随炉自然冷却后取出，得烧结物；6）被电极和极化：将烧结物进行被电极和极化处理，得BCZT压电陶瓷。2、实验结果：不同晶种SrTiO3添加量时，压电陶瓷的居里温度Tc和压电常数d33如图1所示，测试结果记录在表1中，从表1可以看出：与未掺杂晶种的压电陶瓷样品相比，晶种添加量过少时，不能充分发挥其作用，随着晶种量不断在增加，压电陶瓷的居里温度和压电常数均有所提高。3、实验分析：综合四组压电陶瓷样品的测试结果分析得出：为了保证居里温度和压电常数较高，同时烧结温度最低，钛酸锶（SrTiO3）晶种的添加量为5%时最佳。附图说明附图1为晶种添加量为0wt%、2.5wt%、5wt%、和7.5wt%时的压电陶瓷的居里温度Tc和压电常数d33。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为2.5%。上述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，步骤如下：1）将BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2和SrTiO3分别烘干，得A品；2）将A品混合并搅拌均匀，得B品：3）将B品制成流延浆料，在流延机上流延挤出，制成80μm厚的流延料；4）将6层流延料利用静等压机在20MPa压力下制成1.2mm厚度，裁剪成圆片，得C品；5）将C品放入1250℃下，保温4小时，随炉自然冷却，得D品：6）将D品进行被电极和极化处理，得BCZT压电陶瓷。实施例2：一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为5%。上述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，步骤如下：1）将BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2和SrTiO3分别烘干，得A品；2）将A品混合并搅拌均匀，得B品：3）将B品制成流延浆料，在流延机上流延挤出，制成100μm厚的流延料；4）将3层流延料利用静等压机在25MPa压力下制成1mm厚度，裁剪成圆片，得C品；5）将C品放入1300℃下，保温3小时，随炉自然冷却，得D品：6）将D品进行被电极和极化处理，得BCZT压电陶瓷。实施例3：一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为10%。上述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，步骤如下：1）将BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2和SrTiO3分别烘干，得A品；2）将A品混合并搅拌均匀，得B品：3）将B本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，其特征在于：是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为2.5‑10%。
【技术特征摘要】
1.一种锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，其特征在于：是以BaCO3和TiO2为主要原料，以CaCO3和ZrO2为惨杂剂，以SrTiO3为晶种制成，其中，BaCO3、TiO2、CaCO3和ZrO2的摩尔比为（Ba0.85Ca0.15）（Zr0.1Ti0.9）O3，SrTiO3的质量百分比含量为2.5-10%。2.如权利要求1所述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，其特征在于：所述SrTiO3的质量百分比含量为4-7%。3.如权利要求2所述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷，其特征在于：所述SrTiO3的质量百分比含量为5%。4.一种如权利要求1-3任一项所述的锆钛酸钡钙BCZT压电陶瓷的织构化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将BaCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2和SrTiO3分别烘干，得A品；2）将A品混...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘其斌，薛安，曾芳芳，蔡恩培，
申请(专利权)人：贵州大学，贵州振华红云电子有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52
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