铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了属于功能陶瓷材料领域的一种铌酸钾钠系无铅压电陶瓷及其制备方法。本发明专利技术提供的铌酸钾钠系压电陶瓷的组成成分以式（１－ｎ）Ｋ↓［ｘ］Ｎａ↓［１－ｘ］ＮｂＯ↓［３］.ｎＭＨ表示，是采用放电等离子烧结（ＳＰＳ）工艺制备的，将原料研磨混和后，先经过焙烧合成铌酸盐，再得到的粉料通过放电等离子烧结（ＳＰＳ），然后在含氧气氛中进行退火处理制备出压电／铁电陶瓷材料。该压电陶瓷组合物不含铅，并具有良好的压电性能。烧结温度低，烧结时间短，可获得细小、均匀的组织，高致密度并能保持原始材料的自然状态；本发明专利技术工艺在于放电等离子、放电冲击压力及电场等的共同作用下，使试样活化表面、加速扩散、提高塑性变形。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能陶瓷材料领域，特别涉及利用放电等离子烧结法的一种。
技术介绍
压电陶瓷是重要的功能陶瓷材料，目前所用的压电陶瓷绝大部分为铅基压电陶瓷，其在制备、使用过程中及废弃后都会造成污染环境。使用无铅压电陶瓷来代替铅基压电陶瓷成为必然。铌酸钾钠(KNbO3-NaNbO3)属于无铅压电陶瓷，且不含其他有毒有害元素。NaNbO3、KNbO3等类钙钛矿型化合物晶体，这类化合物的通式为ANbO3(A为Na、K等)。反铁电体NaNbO3和铁电体KNbO3可以形成完全固溶体，结构仍为钙钛矿结构；主要成分以式(1-n)KxNa1-xNbO3·nM1M2M3M4O5(M1为1价金属元素，M2为2价金属元素，M3为3价金属元素，M4为4价金属元素)表示。相比于PZT等铅基压电陶瓷，铌酸钾钠系压电陶瓷具有下列特点介电常数小，频率常数大，密度小，声学速度高。由于Na、K在高温下易挥发，因而采用普通陶瓷烧结工艺难以得到致密性高的陶瓷，热压烧结一直是制备碱金属铌酸盐陶瓷的主要方法。日本木村制作所的木村雅彦、安藤阳、小川智之等利用固相反应烧结技术，制备了以式(1-n)(Na1-xLix)1-yKy(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铌酸钾钠系无铅压电陶瓷，其特征在于：所述铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的组成成分以式（１－ｎ）Ｋ↓［ｘ］Ｎａ↓［１－ｘ］ＮｂＯ↓［３］.ｎＭＨ表示，（式中ＭＨ为金属氧化物或碳酸盐，Ｍ为不同价金属元素，Ｈ为ｏ或ｃｏ↓［３］根，０．２１≤ｘ≤０．９５，０≤ｎ≤０．３０），ＮａＮｂＯ↓［３］与ＫＮｂＯ↓［３］两者的和占材料总量的７０～１００ｗｔ％之间，并复合０～３０ｗｔ％的ＭＨ。

【技术特征摘要】
1.一种铌酸钾钠系无铅压电陶瓷，其特征在于所述铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的组成成分以式(1-n)KxNa1-xNbO3·nMH表示，(式中MH为金属氧化物或碳酸盐，M为不同价金属元素，H为o或co3根，0.21≤x≤0.95，0≤n≤0.30)，NaNbO3与KNbO3两者的和占材料总量的70～100wt％之间，并复合0～30wt％的MH。2.根据权利要求种铌酸钾钠系无铅压电陶瓷，其特征在于所述MH为钙、铜、锰、钡、锂、钇、锶、钛、锆、镧、镁、铝、硅、铁、钴、镍、银、锡、锑、钽和钨的氧化物或碳酸盐中的至少一种。3.一种铌酸钾钠系无铅压电陶瓷的制备方法。其特征在于所述制备方法是用放电等离子烧结法制备铌酸钾钠(KNbO3-NaNbO3)系压电陶瓷的，其具体工艺流程为1)以Nb2O5、Na2CO3、K2CO3、CaCO3、CuO、MnCO3、BaCO3、LiCO3、SrCO3、TiO2、ZrO2等为原料，按照化学式(1-n)KxNa1-xNbO3·nMH进行配料；2)配好的原料加入以无水乙醇为介质中，用行星式球磨机粉磨混料1-8小时，烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬锋，张波萍，张利民，张海龙，
申请(专利权)人：清华大学，北京科技大学，日本丰田汽车株式会社，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]