一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子陶瓷材料领域，具体为一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料及其制备方法，由主体材料和表面镀层组成；所述主体材料的化学式为Pb

【技术实现步骤摘要】
一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子陶瓷材料领域，具体涉及一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]电子陶瓷(electronic ceramic)，是指在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷。其是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷，也是目前航天、新能源、新材料、微电子、激光、海洋工程和生物工程等高新技术的重要组成部分和不可缺少的物质基础，是当前高技术竞争的热点之一。
[0003]自19世纪80年代，居里兄弟首先在石英晶体上发现压电效应后，压电材料和压电器件的研究和生产发展极为迅速。压电陶瓷作为电子陶瓷材料的一种是实现机械能与电能相互转换的功能材料，作为电子信息材料的一个重要分支，广泛应用于压电振子和压电换能器等领域。
[0004]PZT基压电陶瓷材料具有压电常数高、易掺杂改性、稳定性好等特点，烧结温度一般在1200℃以上，虽然目前已经被广泛应用，但是，随着科技的发展，现有的PZT基压电陶瓷材料逐渐不能满足实际应用，需要对其进行改进以提供更多性能更优的压电陶瓷材料。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料及其制备方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料，由主体材料和表面镀层组成；
[0008]所述主体材料的化学式为
[0009]Pb
x
Sm1‑
x
(Mn
y
Nb1‑
y
)
n
(Zr
z
Ti1‑
z
)1‑
n
O3+awt.％Y2O3+bwt.％Al2O3+cwt.％Sb2O3；
[0010]其中，0.8≤x＜1，0.4≤y≤0.6，0.5≤z≤0.8，n＝0.15
‑
0.2，a＝0.55
‑
0.95，b＝1
‑
1.25，c＝0.22
‑
0.30；
[0011]所述表面镀层为Ni
‑
Ag
‑
P层。
[0012]进一步地，x为0.85、0.9、0.95、0.96或0.98，y为0.4、0.45、0.5、0.55或0.6，z为0.51、0.52、0.53、0.54或0.55。
[0013]进一步地，a＝0.55，b＝1，c＝0.25。
[0014]进一步地，所述压电陶瓷材料的介电常数2303≤ε≤2330，机电耦合系数0.62≤kp≤0.67，介电损耗0.24
×
10
‑2≤tanδ≤0.38
×
10
‑2，压电应变常数309≤d
33
≤343，机械品质因数842≤Qm≤885。
[0015]上述高介低损耗压电陶瓷继电器材料的制备方法如下：
[0016]S1：按照化学式配比称量PbO、Sm2O3、MnO2、Nb2O3、ZrO2、TiO2、Y2O3、Al2O3、Sb2O3，烘干后，加入球磨罐，以乙醇、柠檬酸铵、水组成的混合分散剂中，球磨12
‑
15h后，80
‑
85℃干燥8
‑
10h，800
‑
900℃预烧2
‑
5h，再继续球磨12
‑
15h，加入聚乙烯醇造粒，压片后先以5
‑
10℃/min的速度升温至500
‑
550℃排胶，再以2
‑
4℃/min的速度升温至1250
‑
1320℃烧结4
‑
6h即可，得到主体材料；
[0017]S2：将主体材料除油、粗化、敏化、活化、还原后浸入镀液中，60
‑
70℃施镀100
‑
120min，所述镀液由以下重量百分数的成分组成：
[0018]NiSO4·
6H2O 2
‑
2.5％、Ag2SO
4 1
‑
1.5％、NaH2PO
2 2
‑
3％、柠檬酸钠4
‑
5％、EDTA 1
‑
3％、硼酸0.1
‑
1％、表面活性剂BS
‑
12 0.5
‑
1％、余量为水；
[0019]S3：将上述镀件水洗、乙醇洗后，65
‑
80℃干燥5
‑
10h即可。
[0020]进一步地，除油操作如下：
[0021]将主体材料放入除油液中，80
‑
85℃除油20
‑
40min，取出后热水洗涤后烘干即可，所述除油液由以下重量百分数的成分组成：
[0022]除油剂FW 3
‑
5％、NaOH 1
‑
1.5％、Na2CO
3 1
‑
1.5％、Na3PO
4 0.8
‑
1％、余量为水。
[0023]进一步地，粗化操作如下：
[0024]将主体材料放入HF、水按质量比1：1
‑
3组成的粗化液中，室温浸渍5
‑
10min。
[0025]进一步地，敏化操作如下：
[0026]将主体材料放入SnCl2、HCl、水按质量比1
‑
1.5：2
‑
2.5：80
‑
100组成的敏化液中，室温浸渍5
‑
10min后水洗至无Cl
‑
，烘干。
[0027]进一步地，活化操作如下：
[0028]将主体材料放入质量浓度为0.1
‑
0.2％的PdCl2溶液中，室温浸渍5
‑
10min后水洗，烘干。
[0029]进一步地，还原操作如下：
[0030]将主体材料放入质量浓度为0.4
‑
1％的NaH2PO2溶液中，室温浸渍5
‑
10min后水洗，烘干。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术提供了一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料，是专利技术人在PZT基压电陶瓷材料基础上通过多元复合掺杂改性所获得的，通常认为，介电常数是晶粒和晶界的共同作用的结果，晶粒尺寸较小，晶界所占的比例越大，介电常数就越高，本专利技术所制备的压电陶瓷材料晶粒生长良好，瓷体的致密度高，气孔小，气孔率低，这是因为适量的Sm、Mn、Nb固熔到晶格内部，降低界面能，促进晶粒的生长和细化，增加了晶界的比例，提升了介电常数，本专利技术所制备压电陶瓷材料具有优异的压电性能，其中，介电常数2303≤ε≤2330，机电耦合系数0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高介低损耗压电陶瓷继电器材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料由主体材料和表面镀层组成；所述主体材料的化学式为Pb
x
Sm1‑
x
(Mn
y
Nb1‑
y
)
n
(Zr
z
Ti1‑
z
)1‑
n
O3+awt.％Y2O3+bwt.％Al2O3+cwt.％Sb2O3；其中，0.8≤x＜1，0.4≤y≤0.6，0.5≤z≤0.8，n＝0.15
‑
0.2，a＝0.55
‑
0.95，b＝1
‑
1.25，c＝0.22
‑
0.30；所述表面镀层为Ni
‑
Ag
‑
P层。2.如权利要求1所述的高介低损耗压电陶瓷继电器材料，其特征在于，x为0.85、0.9、0.95、0.96或0.98，y为0.4、0.45、0.5、0.55或0.6，z为0.51、0.52、0.53、0.54或0.55。3.如权利要求1所述的高介低损耗压电陶瓷继电器材料，其特征在于，a＝0.55，b＝1，c＝0.25。4.如权利要求1所述的高介低损耗压电陶瓷继电器材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料的介电常数2303≤ε≤2330，机电耦合系数0.62≤kp≤0.67，介电损耗0.24
×
10
‑2≤tanδ≤0.38
×
10
‑2，压电应变常数309≤d
33
≤343，机械品质因数842≤Qm≤885。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的高介低损耗压电陶瓷继电器材料的制备方法，其特征在于，具体如下：S1：按照化学式配比称量PbO、Sm2O3、MnO2、Nb2O3、ZrO2、TiO2、Y2O3、Al2O3、Sb2O3，烘干后，加入球磨罐，以乙醇、柠檬酸铵、水组成的混合分散剂中，球磨12
‑
15h后，80
‑
85℃干燥8
‑
10h，800
‑
900℃预烧2
‑
5h，再继续球磨12
‑
15h，加入聚乙烯醇造粒，压片后先以5
‑
10℃/min的速度升温至500
‑
550℃排胶，再以2
‑
4℃/min的速度升温至1250
‑
1320℃烧结4
‑
6h即可，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：方豪杰，贺亦文，张晓云，曾雄，张斗，黄荣厦，龙莹，
申请(专利权)人：湖南省美程陶瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：