一种低温烧结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料，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］＋ｘＬｉＳｂＯ↓［３］表示的材料组成，式中０．００ｗｔ．％＜ｘ≤０．４０ｗｔ．％，０．０００≤ｙ≤０．０３０ｍｏｌ。其制备方法包括制备锑酸锂、配料合成、预烧、造粒、压片、排胶、烧结、烧银、极化工艺步骤。本发明专利技术经实验室研究结果表明，所制备的五元系压电陶瓷材料，压电常数高、平面机电耦合系数高、低温烧结性能好，与文献报道的同类压电陶瓷材料相比，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９００℃，制备工艺简单，重复性好，成品率高，成本低。
【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
压电材料是一种倉辦将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。由于它具有高 的压电性能、容易加工成复杂性状、价格低廉、易于批量生产靴点，已被广泛应 用于电子器件中。但是，现有的压电陶瓷材料尚不能满足实际应用对材料性能的综 合要求。为改进压电陶瓷材料的性能，常采用两种途径 一魏过在基^t才料中加 入第三元或第四元以形成新材料来达到改性的目的；二是根据不同掺杂离子对材料 结构和性能的影响不同，对现有材料进行掺杂改性。另外，铅基压电陶瓷在高 结时，由于铅挥发，使得组成偏离、性能下降以M环境造成污染等技术问题，尤 其是为了能采用低成本的银取代贵金属钯作为多层压电陶瓷器件的内电极，有必要 对压电陶瓷进行低温烧结研究。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。但 是，高^^结下铅挥发可导致化学计量比偏离、性能下降、污染环境。目前常用密 封烧结法、气氛片法、埋粉法、铅过量法，不能从根本上解决铅挥发，抑制铅挥发 积极而有效的方法是实现压电陶瓷的低温晓结。开发低温晓结压电陶瓷材料是发展 高性能、高可靠性、低成本多层压电陶瓷器件的重要5开究方向。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、高平面机电耦合系数和低的烧结温度、低的机械品质因数、低的机电损耗的体系尚 不多见。申请人已经申请了申请号为200810150177.4，专利技术名称为驱动器用含 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 结温度比较高(1150 °C 1200 °C)。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(Ni1/3Nb2/3)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LiSb03含量对PMWSN-PNN-PZT陶瓷的烧结鹏和电性能的影响，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、高々垴常^n低的机械品质因数、低的介电损耗并兼顾低的 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、高机电耦合系数、 低温晓结且温度范围宽、性能好、实用性强、易生产的fffl烧结锑M掺杂的5^ 系压电陶瓷材料。本专利技术所要解决的另一个技术问题在于提供一种低温烧结锑酸锂掺杂的五元 系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 (Zr0.38Ti0.21) 03+x Li Sb03，式中O. 00 wt.%<x《0.40 wt.%， 0. 000《y《0. 030 mol。上述低温烧结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料的制备方法包括步骤如下1、 制备锑酸锂先将Li2C03、 Sb20s按摩尔比为l: l进行混合，駄尼龙罐中，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1: 1. 5 2. 5，用球磨机 球磨12小时，魏为400转/分，分离氧化锆球，将混合料方i(A千燥箱内8(TC干燥 IO小时烘干，再方j(A研钵中研磨30併巾，过80目筛，过筛后的料置于氧化铝坩埚 内，用玛瑙棒压实，松装密度为1. 2 1. 5g/cm3,加盖，在电阻炉内570 73(TC予鹏 保温2 4小时合成LiSb03，自然冷却到室温，出炉；将予鹏粉体捣碎研磨1小时， 装入尼龙罐中，同上工艺进行球磨烘千备用。2、 配料合成然后将合成的LiSb03、 Pb304、 Zr02、 Ti02 、 Mg (OH) 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1: 2，用球磨机球磨6 12小 时，繊为400转/分，分离氧化锆球，将混合料方认干燥箱内S0。C干燥5 10小 时，再放入研钵中研磨30分钟，过80目筛。3、 预烧糊开磨后的料置于氧化铝钳埚内，用玛瑙棒压实，使其松驗度达到1. 5g/cm3，加盖，在电阻炉内800 850'C鹏保温2 4小B寸，自然7賴瞎度温，出炉。将预 烧粉体捣碎研磨l小时，^A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: 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，将混合料駄千燥箱内8(TC千燥5 10小时， 过80目筛。4、 造粒将预烧过的烧±央用5脚研细过160目筛，加入质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液 和丙三醇溶液，原料与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、 压片将球状粉粒放入直径为15咖的不锈钢模具内，在100Mpa压力下压成1. 5咖的 圆柱状坯件。6、 排胶将坯件放入电阻炉内，50(TC保温1小时进行有机物排除。7、 烧结糊,特Mtt化靴埚内，^h氧化娜埚織行密封，升^iM2 5。C/儒， 在880 95(TC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射中，烘箱内8CTC烘干，在其上下表面涂覆 厚度为0. 01 0. 03mm的银浆，置于电阻炉中85(TC保温30分钟，自然冷却至室温。9、 极化将烧好银的i式样置于甲基硅油中加热至120 180°C，施加3kV/咖 5kV/imi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锑酸锂工艺步骤1中，经研磨过筛后的Li2C03、 Sb2(V混合料， 在电阻炉内 570 700'C预烧2 3小时合成LiSb03。在预烧工艺步骤3中，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，在电阻炉内优选800 83(TC保温2 3小时。在烧结工艺步骤7中，将排胶坯件放 入氧化铝坩埚内，盖上氧化铝坩埚盖进行密封，升,度2 5。C/，， tt^880 93(TC烧结3 4.5小时。在本专利技术的制备锑酸锂工艺步骤l中，经研磨过筛后的Li2C03、 SWV混合料， 在电阻炉内最佳61(TC预瞎3小时合成LiSb03。在预瞎工艺步骤3中，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，在电阻炉内最 佳80(TC予鹏保温3小时。在烧结工艺步骤7中，将排胶坯件放入氧化铝坩埚内， 盖上氧化铝坩埚盖进行密封，升温速度2 5XV分钟，最佳90(TC烧结4小时。本专利技术经实验室研究结果表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温烧结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料，其特征在于：用下通式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］＋ｘＬｉ ＳｂＯ↓［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、一种低温烧结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料，其特征在于用下通式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+xLi SbO3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低繊结锑酸锂掺杂的五元系压电陶瓷材料的制备方法， 其特征在于该方法包括下述步骤(1) 制备锑酸锂先将Li2C03、 SbA按摩尔比为l: l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，无水乙醇与原料的重量比为l: 1.5 2.5，用球磨机 球磨12小时，魏为400转/分，分离氧化锆球，将混合料方从千燥箱内8(TC千燥 IO小时烘干，再方^A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，松装密度为1. 2 1. 5g/cm3,加盖，在电阻炉内570 73(TC予鹏 保温2 4小时合成LiSb03，自然冷却到室温，出炉；将予鹏粉体捣碎研磨1小时， 装入尼龙罐中，同上工艺进行球磨烘干备用；(2) 配料合成然后将合成的LiSb03、 Pb304、 Zr02、 Ti02 、 Mg (OH) 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: 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j(A千燥箱内8(TC千燥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，使其松装密度达到1. 5g/cm3, 加盖，在电阻炉内800 85(TC预烧保温2 4小时，自然冷却到室温，出炉。将预 烧粉体捣^ 开磨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，无水乙醇与原料的重量比为l: 2，用球磨机球磨6 12小时，进行二次球磨， 織为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) 造粒将鹏过的烧i細f^研细过160...
【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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