一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷、制备方法及其应用技术

一种锰掺杂铌铟锌酸铅‑钛酸铅压电陶瓷、制备方法及其应用，本发明专利技术属于功能陶瓷材料领域，具体涉及一种锰掺杂铌铟锌酸铅‑钛酸铅压电陶瓷、制备方法及其应用。本发明专利技术要解决现有压电陶瓷机械品质因数、居里温度偏低的问题。压电陶瓷的化学通式为0.49Pb(In1/2Nb1/2)O3‑0.21Pb(Zn1/3Nb2/3)O3‑0.30PbTiO3:xMn

A Manganese Doped Lead Indium Zinc Niobate-Lead Titanate Piezoelectric Ceramics, Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷、制备方法及其应用
本专利技术属于功能陶瓷材料领域，具体涉及一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷、制备方法及其应用。
技术介绍
压电陶瓷可以实现机械能与电能之间的相互转换，使得此类材料既能作为传感器又能作为驱动器使用，实现了传感与制动的统一，是智能材料与结构的重要组成部分。当前压电陶瓷被广泛应用于超声换能、无损探伤、传感器、电子信息等高新
，产品涉及电子、军事、医疗等各个行业，因此近年来，研究制备高性能的压电陶瓷材料激发了科研界强烈的研究热情。特别是在中高功率机电器件中，急需具有高机械品质因数、高压电常数和优异温度稳定性的压电陶瓷材料。目前商用压电器件应用的压电陶瓷仍以锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷为主。例如，在中高功率压电器件中使用的PZT8压电陶瓷，其机械品质因数Qm约为1000，居里温度TC约为300度，压电系数d33仅约为200pC/N，虽然温度稳定性较好，但是高机电性能和温度稳定性方面无法很好兼顾。所以，针对当前大应变压电驱动器和高效率压电转换器等高端压电器件对新型压电材料的迫切需求，本专利技术提出一种锰离子掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰掺杂铌铟锌酸铅‑钛酸铅压电陶瓷，其特征在于一种锰掺杂铌铟锌酸铅‑钛酸铅压电陶瓷的化学通式为0.49Pb(In1/2Nb1/2)O3‑0.21Pb(Zn1/3Nb2/3)O3‑0.30PbTiO3:xMn

【技术特征摘要】
1.一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷，其特征在于一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的化学通式为0.49Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.21Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3:xMn2+，其中x为摩尔分数，0＜x≤0.05。2.如权利要求1所述的一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的制备方法是按以下步骤完成的：一、采用固相反应法合成纯相的InNbO4前驱体粉体；二、采用固相反应法合成纯相的ZnNb2O6前驱体粉体；三、以PbO、TiO2、MnO2、纯相的InNbO4前驱体粉体和纯相的ZnNb2O6前驱体粉体为原料，采用固相反应法合成具有钙钛矿结构的预烧粉体；四、将具有钙钛矿结构的预烧粉体放入研钵中研磨，然后转移至球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质在转速为120～150r/min的条件下球磨10～20h，得到球磨后的湿料，将球磨后的湿料置于温度为60～120℃的电热鼓风干燥箱内烘干，得到干燥块料，将干燥块料与粘合剂混合在5～8MPa压强下保压2～3min压成圆片，再次放入研钵中研磨，80～200目过筛后，在5～8MPa的压强下保压2～3min压成圆片，得到成型圆片；所述具有钙钛矿结构的预烧粉体与无水乙醇的质量比为1:(1.2～1.5)；成型圆片的直径与厚度之比大于10；五、将成型圆片置于坩埚中，采用具有钙钛矿结构的预烧粉体进行掩埋，以2～4℃/min的升温速率将坩埚由室温升温至500～550℃，在温度为500～550℃的条件下保温2～4h，然后以2～4℃/min的升温速率将温度从500～550℃升温至1000～1200℃，在温度为1000～1200℃的条件下烧结2～4h，得到锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅陶瓷片；六、对锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅陶瓷片进行抛光处理，然后采用旋涂的方法在锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅陶瓷片的表面涂银，在温度为200～250℃的条件下烘干后采用无水乙醇擦拭旋涂过程中外溢的银浆，得到涂覆后的陶瓷片；将涂覆后的陶瓷片在温度为500～550℃的条件下烧银30～60min后，冷却至室温取出进行热极化处理，极化后静置24～36h，即得到锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷。3.根据权利要求2所述的一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于步骤一中采用固相反应法合成纯相的InNbO4前驱体粉体具体是按以下步骤进行的：将In2O3和Nb2O5按照摩尔比1:1进行称取，将称取的In2O3和Nb2O5混合并置于球磨罐中，以无水乙醇作为球磨介质在转速为130～150r/min的条件下球磨24～30h，得到球磨后的湿料，将球磨后的湿料置于温度为80～120℃的电热鼓风干燥箱内烘干，得到干燥块料，将干燥块料在5～8MPa压强下压成直径为30mm的圆片，将直径为30mm的圆片置于坩埚中，以5～6℃/min的升温速率将坩埚由室温升温至1010～1040℃，在温度为1010～1040℃的条件下烧结2～3h，烧结后放入研钵中研磨成粉末，得到纯相的InNbO4前驱体粉体。4.根据权利要求2所述的一种锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于步骤二中采用固相反应法合成纯相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙恩伟，祁旭昕，边浪，戚旭东，杨逸逍，郑华山，杨彬，曹文武，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23