一种掺杂的五元系低温烧结压电陶瓷材料，用下述通式表示的材料组成：０．０２Ｐｂ（Ｍｇ↓［１／２］Ｗ↓［１／２］）Ｏ↓［３］－ｙＰｂ（Ｓｂ↓［１／２］Ｎｂ↓［１／２］）］Ｏ↓［３］－（０．３９－ｙ）Ｐｂ（Ｎｉ↓［１／３］Ｎｂ↓［２／３］）Ｏ↓［３］－Ｐｂ↓［０．５９］（Ｚｒ↓［０．３８］Ｔｉ↓［０．２１］）Ｏ↓［３］＋ｘＢａ（Ｃｕ↓［１／２］Ｗ↓［１／２］）Ｏ↓［３］，式中０．００ｗｔ．％≤ｘ≤０．４０ｗｔ．％，０．０００＜ｙ≤０．０３０ｍｏｌ。其制备方法包括制备制备钨铜酸钡、配料合成、预烧、造粒、压片、排胶、烧结、烧银、极化工艺步骤。本发明专利技术经大量的实验室研究实验，结果表明，所制备高压电常数、高平面压电常数、低温烧结五元系压电陶瓷材料的性能与文献报道的同类陶瓷材料相比，机械品质因数Ｑ↓［ｍ］和介电损耗ｔａｎδ明显降低，压电常数ｄ↓［３３］和平面机电耦合系数Ｋ↓［ｐ］明显提高，并且烧结温度明显从１２００℃降到９３０℃，制备工艺简单、重复性好，成品率高、成本低的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料
，具体涉及到用于压电器件或电致伸縮器件。
技术介绍
压电材料是一种育,将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。它是一种具有 压电效应的材料。它可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这 种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用,而且新一代的 压电材料还具有剝牛反射和指令分析的能力。压电材料的这种独特功能使其在智 能材料系统中具有更广阔的应用前景。PZT压电陶瓷是目前使用的最为广泛的商业用电子材料之一。压电陶瓷器件作 为一种新型一体化固体电子器件，与传统电磁式器件相比，具有结构简单、体小量 轻、无铁损、耐潮湿、无噪音、不怕短路等优点，特别适用于电子器件向集成化、 片状化的方向发展。近年来，压电陶瓷在贾卡梳、扬声器和汽车驱动器等上的应用发展极为迅速，要求压电材料具有高的机电耦合系数《、介电常数f r、压电常数d33以及低的机械品质因数^介电损耗tan么对于近年来广泛应用的压电陶瓷多 层器件，由于压电陶瓷烧结，高(1200 1300°C),必须用铂、钯等贵金属作为 内电极，大大提高了器件的制造成本，若能斷氐压电陶瓷材料的烧结驢，则可采 用导电性能良好、价格较低的低钯含量的Ag-Pd浆或纯Ag浆作为内电极，从而大 大减低了器件的生产成本，^t于材料的制备及应用有着重要意义。也在避免陶瓷 组分偏离、降低能源损耗及防止高温带来Pb0挥发而污染环境方面均有着重要的经 济和社会效益。因此，开发高性能、高可靠性、低的烧结鹏、低成本多层压电陶 瓷材料已成为重要的研究方向。目前，研究工作主要集中在二元系、三元系和四元系的压电陶瓷材料上，如 PZT、 P丽-PZT、 PZN-PMS-PZT、 PNW-PMN-PZT。但研究五元系并同时获得高压电常数da、高平面机电耦合系数Kp、高介电常数εr和低的机械品质因数Qm、低的介电损耗tan &低的的体系尚不多见。申请人已经申请了申请号为200810150177.4，发 明名称为驱动器用含铌锑酸铅的五元系压电陶瓷材料及制备方法的专利，它具有优良的压电特性，.但烧结 比较高(1150 ℃ 1200 ℃)。因此本工作旨在找出一 种合适的添加剂以降低五元系Pb (Mg1/2W1/2) 03-Pb (Sb1/2Nb1/2) 03-Pb (Ni 1/3Nb2/3) 03-PZT (PMWSN-PNN-PZT)陶瓷烧结温度的同时兼顾高的电性能。通过探讨Ba(Cu1/2W1/2)O3含 量对PMWSN-PNN-PZT陶瓷的烧结^和电性能的影响，从而寻找一个最佳组份和制 备工艺，以制备具有高压电常数、高平面机电耦合系数、高介电常数和低的机械品 质因数、低的介电损耗并兼顾低烧结温度的压电陶瓷驱动器用材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题在于提供一种高压电常数、高平面机电耦合系 数、低鹏结且驢范围宽、性能好、实用性强、易生产的掺杂的五元系低鹏结 压电陶瓷材料。本专利技术所要解决的另一个技术问题在于提供一种掺杂的五元系低温烧结压电 陶瓷材料的制备方法。解决上述技术问题所采用的方案是用下述通式表示的材料组成-0. 02Pb(Mg1/2W1/2)03-yPb (Sb1/2Nb1/2) ]03-(0. 39-y) Pb(Ni1/3Nb2/3)03-Pbft59(Zra38Ti0.21)03+xB a(Cu1/2W1/2)03，式中O.OO wt.%≤x≤0.40 wt.%， 0. 000<y≤0. 030 mol。上述掺杂的五元系低温烧结压电陶瓷材料的制备方法包括步骤如下1、 制备鸨铜酸钡将BaC03与CuO、 W03按摩尔比为2: 1: 1混合，装入尼龙罐中，加入无水乙醇 为分散剂和氧化锆球为球磨介质，无水乙醇与原料的重量比为l: 1.5 2.5，用球磨 机球磨12小时，转速为400转/分，分离氧化锆球，将混合料放入干燥箱内，80℃ 千燥10小时，再放入研钵中研磨30分钟，过80目筛。过筛后的料置于氧化铝坩 埚内，用玛瑙棒压实至松装密度为1. 2 1. 5g/cm3，加盖，在电阻炉内680 760℃预 烧2 4小时合成Ba(Cu1/2W1/2)O3，自然冷却到室温，出炉，将预烧粉体捣碎研磨l 小时，装入尼龙罐中，同上工艺进行球磨烘干备用。2、 配料合成将Ba(Cu1/2W1/2)O3、 Pb304、 Zr02、 Ti02 、 Mg(OH)2 MgC03 6H2O、W03、 Sb205、 Nb205、 NiO按通式的化学计量比进行混合， 装入尼龙罐中，加入无水乙醇为分散剂和氧化 锆球为球磨介质，无水乙醇与混合料的质量比为l: 2，用球磨机球磨6 12小时， 转速为400转/分，分离氧化锆球，将混合料方从千燥箱内，80℃干燥5 10小时， 再放入研钵中研磨30分钟，过80目筛。3、 预烧将研磨后的料置于氧化铝柑埚内，用玛瑙棒压实至松装密度为1. 5g/cm3，加盖， 在电阻炉内800 850℃予鹏保温2 4小时，自然冷却到室温，出炉。将搬粉体捣碎研磨1小时，装入尼龙罐中，加入无水乙醇为分散剂和氧化锆球为球磨介质， 无水乙醇与職粉体的质量比为l: 2,用球磨机球磨6 12小时，进行二次球磨， 魏为300转/分，分离氧化锆球，将混合料放入干燥箱内，80℃千燥5 10小时， 过80目筛。4、 造粒将预烧过的烧块用研钵研细过160目筛，加入丙三醇和质量浓度为5%的聚乙 烯醇溶液，预烧粉体与5%的聚乙烯醇溶液、丙三醇的质量比为l: 0.068 0.072: 0.0097 0.013，充分搅拌，自然干燥，过120目的筛，制成球状粉粒。5、 压片将造粒后的粉粒方M直径为15mm的不锈钢模具内，在100Mpa压力下压成1. 5ram 的圆柱状坯件。6、 排胶将坯件放入电阻炉内，500℃保温1小时进行有机物排除。7、 烧结将排胶坯放入氧化铝坩锅内, 盖上氧化铝坩锅进行密封，升温速度2~5℃/分钟, 880 1000℃烧结3 5小时，随炉自然冷却到室温。8、 烧银将烧结好的陶瓷表面打磨，抛光至0. 8 1. 2mm厚，用功率为100w的超声波清 洗机、频率为50kHz的超声波清洗30併中，烘箱内80℃干燥5 10小时，在其上 下表面涂覆厚度为0.01 0.03咖的银浆，置于电阻炉中，850℃保温30分钟，自 然冷却至室温。9、 极化将烧好银的试样置于甲基硅油中加热至120 180℃，施加3kV/mm 5kV/mm的 直流高压，持续15 30分钟，制备成压电陶瓷。10、 测试压电性能极化完测试片，室温下静置24小时后测试压电性能。在本专利技术的制备鸨铜酸钡工艺步骤1中，经研磨过筛后的BaC03 、 CuO、 WO3混合料，在电阻炉内优选700 750℃预烧2 3小时合成Ba(CU1/2W1/2)O3。在预烧工艺 步骤3中，舰磨后的料置于氧化铝埘埚内，用玛瑙棒压实至松装密度为1. 5g/cm3, 加盖，在电阻炉内优选800 830℃预烧保温2 3小时。在烧结工艺步骤7中，将 排胶坯件^A氧化铝钳埚内，盖上氧化铝坩埚盖进行密封，升,度2 5tV，， 优选900 950℃烧结3 4. 5小时。在本专利技术的制备钩铜酸钡工艺步骤l中，经研磨过筛后的BaC03本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂的五元系低温烧结压电陶瓷材料，其特征在于：用下述通式０．０２Ｐｂ（Ｍｇ↓［１／２］Ｗ↓［１／２］）Ｏ↓［３］－ｙＰｂ（Ｓｂ↓［１／２］Ｎｂ↓［１／２］）］Ｏ↓［３］－（０．３９－ｙ）Ｐｂ（Ｎｉ↓［１／３］Ｎｂ↓［２／３］）Ｏ↓［３］－Ｐｂ↓［０．５９］（Ｚｒ↓［０．３８］Ｔｉ↓［０．２１］）Ｏ↓［３］＋ｘＢａ（Ｃｕ↓［１／２］Ｗ↓［１／２］）Ｏ↓［３］表示的材料组成，式中０．００ｗｔ．％≤ｘ≤０．４０ｗｔ．％，０．０００＜ｙ≤０．０３０ｍｏｌ。
【技术特征摘要】
1、一种掺杂的五元系低温烧结压电陶瓷材料，其特征在于用下述通式0.02Pb(Mg1/2W1/2)O3-yPb(Sb1/2Nb1/2)]O3-(0.39-y)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb0.59(Zr0.38Ti0.21)O3+xBa(Cu1/2W1/2)O3表示的材料组成，式中0.00wt.％≤x≤0.40wt.％，0.000＜y≤0.030mol。2、 一种权利要求1掺杂的五元系低鹏结压电陶瓷材料的制备对去，其特征 在于该方法包括下述步骤a)制备鸨铜酸钡将BaC03与CuO、 W03按摩尔比为2: 1: 1混合，装入尼龙罐中，加入无水乙醇 为分散齐,氧化锆球为球磨介质，无水乙醇与原料的重量比为l: 1.5 2.5，用球磨 机球磨12小时，,为400转/分，分离氧化锆球，将混合料放入T^燥箱内，80°C 千燥10小时，再方j(A研钵中研磨30辦中，过80目筛；过筛后的料置于氧化铝坩 埚内，用玛瑙棒压实至松装密度为1. 2 1. 5g/cm3,加盖，在电阻炉内680 76(TC预 烧2 4小时合成Ba(CUl/2W1/2)03，自然冷却到室温，出炉，将预烧粉体捣碎研磨1 小时，装入尼龙罐中，同上工艺进行球磨烘干备用；(2) 配料合成将Ba(Cu!/2Wv2)03、 Pb304、 Zr02、 Ti02 、 Mg(0H)2 MgC03 6H20、 W03、 Sb205、 Nb205、 NiO按通式的化学计量比进行混合，^A尼龙罐中，加入^7乂乙醇为分散剂和氧化 锆球为球磨介風无水乙醇与混合料的质量比为1: 2，用球磨机球磨6 12小时， 織为400转/分，分离氧化锆球，将混合料方^A千燥箱内，8(TC干燥5 10小时， 再放入研钵中研磨30分钟，过80目筛；(3) 预烧将研磨后的料置于氧化铝坩埚内，用玛瑙棒压实至松装密度为1. 5g/cm3，加盖， 在电阻炉内800 850。C预烧保温2 4小时，自然冷却到室温，出炉。将予赚粉体 捣碎研磨1小时，m尼龙罐中，加入无水乙醇为分散剂和氧化锆球为球磨介质， 无水乙醇与予鹏粉体的质量比为1: 2，用球磨机球磨6 12小时，进行二次球磨， ,为300转/分，分离氧化锆球，将混合料放入千燥箱内，8(TC千燥5 10小时， 过80目筛；(4) 造粒.将予鹏过的烧块用ff^研细过160目筛，加入丙三醇和...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨祖培，晁小练，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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