A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其制备方法，该钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的化学式为：0.852{Bi0.5[Na(1‑x)Lix]0.5}TiO3‑0.110(Bi0.5K0.5)TiO3‑0.038BaTiO3，记为BNKBT‑xLi，其中，0.12≤x≤0.13。其制备方法包括如下步骤：按化学式分别配取碳酸钠、碳酸钾、三氧化二铋、二氧化钛，碳酸锂，碳酸钡，球磨、烘干后再将混合原料于800～900℃预合成，再进行造粒、成型、排胶后于1100～1140℃烧结，制得高性能A位离子掺杂改性的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷。本发明专利技术既优化了烧结温度、减少了碱金属的挥发，又提高了应变性能，最大应变S为0.42％，逆压电系数d33

Preparation and Products of Bismuth Sodium Titanate-based Lead-free Piezoelectric Ceramics Doped with A-site Ions

The invention discloses a bismuth sodium titanate-based lead-free piezoelectric ceramics doped with A-site ions and a preparation method thereof. The chemical formula of the bismuth sodium titanate-based lead-free piezoelectric ceramics is: 0.852 {Bi0.5 [Na(1_x)Lix]0.5} titanium 3 0.110 (Bi0.5K0.5) titanium 3 0.038;Batitanium 3, which is denoted as BNKBT xLi, where 0.12 < 0.13 X. The preparation method includes the following steps: preparing sodium carbonate, potassium carbonate, bismuth trioxide, titanium dioxide, lithium carbonate and barium carbonate according to chemical formula, grinding and drying the mixed raw materials at 800-900 C, then granulating, forming and sizing at 1100-1140 C, to prepare high performance A-ion doped lead-free potassium sodium niobate piezoelectric ceramics. The invention not only optimizes sintering temperature, reduces volatilization of alkali metals, but also improves strain performance. The maximum strain S is 0.42%, and the inverse piezoelectric coefficient d33.

【技术实现步骤摘要】
A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷制备方法及产品
本专利技术属于一种以组分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种高性能A位离子掺杂改性的钛酸铋钠(BNT)基无铅压电陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
压电陶瓷材料是一种能实现电能和机械能之间相互转换的重要功能陶瓷材料。因此其在人类生产、生活各个方面有着广泛的应用，是一类极其重要的高新技术材料。由于目前市场应用中大比重的压电陶瓷材料中主要是铅基材料，而铅基压电陶瓷(PZT)中含有大量Pb，在制备、使用、废弃过程中对人类健康及生态环境造成严重的危害与污染，因此研究和开发新型性能优异的无铅压电陶瓷有着重要的意义。目前人们已开发出的多种无铅压电陶瓷体系中，BNT基无铅压电材料因其环保且具有大的应变，被认为是最有潜力取代铅基压电陶瓷的压电材料之一。现有技术中在Ba0.5Na0.5TiO3-Ba0.5K0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的基础上对其进行A位离子掺杂，利用传统固相烧结工艺得到了应变相对较大的压电陶瓷。本专利技术通过离子掺杂对陶瓷性能有以下改善：优化烧结温度、减少碱金属挥发以及提高电致应变性能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术通过掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按化学式0.852{Bi0.5[Na(1‑x)Lix]0.5}TiO3‑0.110(Bi0.5K0.5)TiO3‑0.038BaTiO3记为BNKBT‑xLi，其中0.12≤x≤0.13，分别配取原料碳酸钠、碳酸钾、三氧化二铋、二氧化钛、碳酸锂，碳酸钡，然后装入球磨罐中，球磨5h，将球磨后的混合原料放入烘箱内于60℃烘干；(2)将步骤(1)烘干后的混合原料于800～900℃预合成，保温4～6h，而后自然降到室温；(3)将步骤(2)所得的预合成原料在研钵中研磨，再次装入球磨罐中，球磨5h，然后将球磨后的混合原...

【技术特征摘要】
1.一种A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按化学式0.852{Bi0.5[Na(1-x)Lix]0.5}TiO3-0.110(Bi0.5K0.5)TiO3-0.038BaTiO3记为BNKBT-xLi，其中0.12≤x≤0.13，分别配取原料碳酸钠、碳酸钾、三氧化二铋、二氧化钛、碳酸锂，碳酸钡，然后装入球磨罐中，球磨5h，将球磨后的混合原料放入烘箱内于60℃烘干；(2)将步骤(1)烘干后的混合原料于800～900℃预合成，保温4～6h，而后自然降到室温；(3)将步骤(2)所得的预合成原料在研钵中研磨，再次装入球磨罐中，球磨5h，然后将球磨后的混合原料放入烘箱内于60℃烘干；(4)将步骤(3)烘干后的混合原料过筛后进行造粒、成型为坯体，再加热排胶；(5)将步骤(4)排胶后的坯体，于1100～1140℃烧结，保温2～4h，制得高性能A位离子掺杂改性的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷。2.根据权利要求1所述的A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)制得的A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的化学表达式为0.852{Bi0.5[Na(1-x)Lix]0.5}TiO3-0.110(Bi0.5K0.5)TiO3-0.038BaTiO3，其中0.12≤x≤0.13。3.根据权利要求1所述的A位离子掺杂的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴叶婧，司远，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12