一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：先将铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉末改性处理，最终得到活化后的、性能优异的压电陶瓷细粉；然后将活化后的陶瓷细粉与光引发剂、丙烯酸树脂、分散剂、消泡剂球磨混合并抽真空，得到分散均匀的、粘度适中的、光固化活性高的无铅压电陶瓷浆料；接着将制备的陶瓷浆料用3D打印机光固化成型，得到陶瓷生坯；最后将陶瓷生坯经双步脱脂、烧结、被银、极化后得到致密的、无缺陷的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷。本发明专利技术制得的陶瓷浆料颗粒分散均匀、光照活性高、粘稠度低，可在光固化过程中打印任意形状的复杂构件，烧结后的样品密度高、电学性能优异，满足压电器件使用要求。

Preparation of a Photosolidified Lead-free Piezoelectric Ceramics of Potassium Sodium Niobate System

The invention discloses a preparation method of photosolidified lead-free piezoelectric ceramics of potassium sodium niobate series, which includes the following steps: first, the powder of potassium sodium niobate series lead-free piezoelectric ceramics is modified, and finally, the activated piezoelectric ceramic powder with excellent performance is obtained; then, the activated ceramic powder is mixed with photoinitiator, acrylic resin, dispersant and defoamer by ball milling and extracting the truth. The lead-free piezoelectric ceramics slurry with uniform dispersion, moderate viscosity and high photo-curing activity was obtained by vacuum. Then the prepared ceramic slurry was cured by a 3D printer to obtain green ceramic billets. Finally, the green ceramic billets were degreased, sintered, silver and polarized to obtain compact and defect-free Potassium Sodium Niobate Lead-free Piezoelectric ceramics. The ceramic slurry prepared by the invention has uniform particle dispersion, high illumination activity and low viscosity, and can print complex components of arbitrary shape in the process of light curing. The sintered sample has high density and excellent electrical performance, which meets the application requirements of piezoelectric devices.

【技术实现步骤摘要】
一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法
本专利技术属于压电陶瓷
，尤其涉及一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法。
技术介绍
压电陶瓷是一种能够实现电能和机械能相互转换的功能陶瓷材料。由于其具有良好的压电性能、介电性能和弹性性能，被广泛应用于传感、作动、能量变换以及生物医学成像和治疗和等领域。锆钛酸铅压电陶瓷由于具有优异的压电性能，良好的温度、时间稳定性，较高的居里温度，是目前使用最为广泛的压电材料。但是由于锆钛酸铅压电陶瓷中含铅，其制备与使用会对人体和环境造成危害。随着对环境保护和社会可持续发展日益重视，压电陶瓷无铅化已然成为压电材料领域发展方向。碱金属铌酸盐（K0.5Na0.5NbO3，KNN）系无铅压电陶瓷近年来通过掺杂改性和织构化技术可达到传统锆钛酸铅压电陶瓷的电学性能，是一种具有发展前景的无铅压电陶瓷体系。传统的压电陶瓷成型技术包括干压成型、流延成型、注浆成型等，能够实现简单形状的压电器件，但不可避免地具有加工工艺复杂、无法实现复杂结构等缺点。而压电陶瓷硬且脆的特点易在成型过程中发生破坏。3D打印技术是一种新兴的增材制造技术，无需额外的机械加工就能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉末制备：称取一定质量的化学式为K0.46Na0.5Li0.04Nb0.95Sb0.05O3的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉末，并称取质量为所述陶瓷粉末质量1%的表面活性剂，倒入球磨罐中，并加入研磨介质进行球磨；球磨完成后经过烘干、过筛，得到颗粒均匀、表面活性处理的改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷细粉；S2、光固化铌酸钾钠系无铅压电陶瓷浆料制备：将经过处理得到的改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷细粉与光引发剂、丙烯酸树脂、分散剂、消泡剂混合均匀，倒入球磨罐中进行球磨，球磨后再通过真空脱泡处理去除浆料中气...

【技术特征摘要】
1.一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉末制备：称取一定质量的化学式为K0.46Na0.5Li0.04Nb0.95Sb0.05O3的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷粉末，并称取质量为所述陶瓷粉末质量1%的表面活性剂，倒入球磨罐中，并加入研磨介质进行球磨；球磨完成后经过烘干、过筛，得到颗粒均匀、表面活性处理的改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷细粉；S2、光固化铌酸钾钠系无铅压电陶瓷浆料制备：将经过处理得到的改性铌酸钾钠系无铅压电陶瓷细粉与光引发剂、丙烯酸树脂、分散剂、消泡剂混合均匀，倒入球磨罐中进行球磨，球磨后再通过真空脱泡处理去除浆料中气泡，得到分散均匀的光固化铌酸钾钠系无铅压电陶瓷浆料；其中压电陶瓷粉末质量约占浆料总质量的60%-80%，光引发剂质量占丙烯酸树脂质量的1%-4%，分散剂质量占压电陶瓷粉末质量的1%-5%，消泡剂占浆料总质量的0.5%-1%，余量为丙烯酸树脂；S3、铌酸钾钠系无铅压电陶瓷光固化成型：将处理得到的光固化铌酸钾钠系无铅压电陶瓷浆料放入光固化打印机中光固化成型；S4、铌酸钾钠系无铅压电陶瓷生坯后处理：将打印好的陶瓷生坯依次经过保护气氛下脱脂、空气下排碳、烧结处理、被银、极化后，即可得到致密性好、形状复杂、性能良好的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S1中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂，所述研磨球为氧化锆球，陶瓷粉末和氧化锆球按质量比1:（2-4），所述研磨介质为无水乙醇，陶瓷粉末与无水乙醇按体积比1:（1-3）；球磨机转速为300-350rpm，研磨时长为6-24小时。3.根据权利要求1所述的一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述S2中，所述研磨球为氧化锆球，球磨机转速为200rpm，研磨时长为4小时。4.根据权利要求1所述的一种光固化成型的铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述光固化打印机为立体光固化成型陶瓷打印机，光源为波长36...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴大伟，陈韦岑，严康，张园豪，何丽媛，刘威，米源，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32