丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的方法技术

本发明专利技术涉及一种丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺。采用本方法所选择的原料及提供的工艺条件，可以获得取向度因子达８０％的织构化钙钛矿无铅压电陶瓷。该钙钛矿无铅压电陶瓷的化学式为：（１－ｘ）Ｎａ↓［０．５］Ｂｉ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］∶ｘＫ↓［０．５］Ｂｉ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］。本发明专利技术的特征是以助融剂法合成的片状Ｂｉ↓［４］Ｔｉ↓［３］Ｏ↓［１２］或水热法合成的ＴｉＯ↓［２］晶须为模板，以ＴｉＯ↓［２］，Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］，Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］，Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］为其它原料，加入粘结剂、溶剂，配成丝网印刷浆料，然后通过多层印刷和干燥得到陶瓷膜片，并进一步剪裁、叠压、排塑、烧结得到织构化陶瓷。该发明专利技术的主要特点是浆料配置和印刷工艺简便，压电陶瓷晶粒取向度较高。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，属于压电陶瓷制备领域。
技术介绍
压电陶瓷作为一类重要的功能材料，在机械、电子、精密控制等领域有着广泛的应用。然而，目前实用的压电陶瓷主要是以Pb(Ti，Zr)O3(PZT)为基的材料，其中氧化铅占原料总重的70％左右，在材料的制备过程中，铅的挥发会给环境带来很大的损害。为适应环境保护的需求，压电陶瓷无铅化或低铅化成为此类陶瓷的发展趋势之一。目前的无铅压电陶瓷材料主要有钛酸盐陶瓷(如BaTiO3，Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷)，铌酸盐陶瓷(如LixNa1-xNbO3)，铋层状结构的压电陶瓷(如Bi4Ti3O12陶瓷)等。其中Na0.5Bi0.5TiO3是一种A位复合取代的钙钛矿型结构的铁电材料，在室温下，它的剩余极化Pr＝38μC/cm2，矫顽场为Ec＝7.3kV/mm，具有很强的铁电性。自从1960年Smolenskii报道该物质的铁电性以来，这一体系引起了越来越多研究者的关注。其中钛酸铋钠钾被认为是一类很有前途的无铅压电材料。但是与PZT(d33＝71～590pC/N，kp＝0.25～0.65)相比，这类材料(本文档来自技高网...

【技术保护点】
丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，包括下述步骤：　　　　（１）采用助融剂法合成的片状Ｂｉ↓［４］Ｔｉ↓［３］Ｏ↓［１２］为模板剂粉料，片状Ｂｉ↓［４］Ｔｉ↓［３］Ｏ↓［１２］模板剂提供的Ｔｉ占所需Ｔｉ量摩尔比的５％－３０％，以ＴｉＯ↓［２］，Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］，Ｋ↓［２］ＣＯ↓［３］，Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］为其它原料粉料并按化学式（１－ｘ）Ｎａ↓［０．５］Ｂｉ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］∶ｘＫ↓［０．５］Ｂｉ↓［０．５］ＴｉＯ↓［３］，０＜ｘ≤０．２称取；　　　　（２）选用甲基纤维素、乙基纤维素或硝化纤维素作为粘结剂；　　　　（３）选用乙二醇、醋酸丁酯或松油醇作为溶剂；　　　　（...

【技术特征摘要】
1.丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，包括下述步骤(1)采用助融剂法合成的片状Bi4Ti3O12为模板剂粉料，片状Bi4Ti3O12模板剂提供的Ti占所需Ti量摩尔比的5％-30％，以TiO2，Na2CO3，K2CO3，Bi2O3为其它原料粉料并按化学式(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3xK0.5Bi0.5TiO3，0＜x≤0.2称取；(2)选用甲基纤维素、乙基纤维素或硝化纤维素作为粘结剂；(3)选用乙二醇、醋酸丁酯或松油醇作为溶剂；(4)按质量比1∶10-30∶5-15将粘结剂∶溶剂∶粉料配料，将原料球磨混合均匀得到所需的浆料；(5)将浆料丝网印刷到衬底上烘干，重复多次，得到丝网印刷膜片，膜片剪裁为所需大小和形状的膜片，经过叠压后得到块状样品；(6)块状样品经排塑、烧结后得到织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷。2.按权利要求1所述的丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，其特征在于所述的烧结过程可以升温速率每小时50～300℃升温至700～1200℃范围内保温0.5～10小时。3.按权利要求1或2所述的丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，其特征在于所述的排塑过程可在450～650℃范围内排塑1～5小时进行。4.按权利要求1或2所述的丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，其特征在于所述的烘干过程的温度为70～120℃。5.按权利要求1或2所述的丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺，其特征在于所用的衬底为涤纶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永祥，荆学珍，曾江涛，杨群保，殷庆瑞，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]