一种高密度、低损耗及高介电常数压电陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高密度、低损耗、高介电常数压电陶瓷，其化学通式为：Pb

【技术实现步骤摘要】
一种高密度、低损耗及高介电常数压电陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术压电陶瓷
，具体涉及一种高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]压电陶瓷材料是一种电能与机械能相互转换的材料，即给压电材料施加一个机械应力，将会在其表面产生电荷，反之，将外加电场施加在压电材料上，压电材料也会产生机械形变。压电陶瓷具有体积小、分辨率高、响应快、推力大等一系列特点，在传感器、执行器、换能器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用。
[0003]然而目前市场上对高档医用超声诊断仪的不断要求。同时，一般介电常数都比较低4800以下、介电损耗都比较大，约在3％以上，且密度较低，限制了薄片作为高频的应用；压电常数低，限制了高精灵敏度的要求，从而限制了其整体的发展。
[0004]因此，亟需一种高密度、低损耗、高介电常数的压电陶瓷及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术问题，提供一种高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，具有低介电损耗，高介电常数，高密度，高压电常数的优点，适用于各种高端医疗设备，有增长使用寿命，提高灵敏度的优点。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷的制备方法。
[0007]为实现上述第一个目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种高密度、低损耗及高介电常数压电陶瓷，所述压电陶瓷的化学通式为：Pb
x
Ca
e
Sb
y
La1‑
x
‑
e
‑
y
(Zr
w
Ti
v
Nb1‑
w
‑
v
)O3+m％Cr2O3+n％PbO；通过在上述体系中掺杂La
3+
能降低晶格畸变程度，使得伪四方相结构得到增强，并且La
3+
能明显抑制样品晶粒长大，晶粒的减小对样品电学性能的提高起着促进作用，且能降低氧空位的钉扎效应，达到降低介电损耗的目的，通过在上述体系中掺杂少量Ca
2+
，能够增强Zr
4+
与Ti
4+
之间的相互作用，从而达到提高压电陶瓷的密度。
[0009]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述化学通式中0.5<x<1，0<e<0.5，0<y<0.5，0<La<0.5。
[0010]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述化学通式中0<w<0.8，0<v<0.7；通过加入Nb2O5可改变了陶瓷中氧空位的浓度和阳离子空位浓度，在不降低压电常数的情况下提高材料的介电常数和调控缺陷浓度，而PbO存在很丰富的液相区，加入后在烧结过程中形成少量液相，从而降低烧结温度，降低介电损耗，并使得压电陶瓷的耐受性和密度提高，本申请相较于现有技术，具有高介电常数，高压电常数，低损耗和高温条件下的耐受性，适用于高档医疗设备和各种介电常数要求较高的设备。
[0011]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述化学通式中0<m<5，0<n
<5。
[0012]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述压电陶瓷的包括以下组分Pb3O4,Sb2O3,La2O3,ZrO2,TiO2,Nb2O5,Cr2O3。
[0013]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述压电陶瓷的介电常数＞5000。
[0014]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述压电陶瓷的介电损耗≤1.2％。
[0015]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，所述压电陶瓷的密度≥7.85。
[0016]为实现上述第二个目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0017]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]步骤1：将Pb3O4,Sb2O3,La2O3,ZrO2,TiO2,Nb2O5,Cr2O3作为原料，按Pb
x
Ca
e
Sb
y
La1‑
x
‑
e
‑
y
(Zr
w
Ti
v
Nb1‑
w
‑
v
)O3+m％Cr2O3+n％PbO的配比混合均匀，在850℃
‑
900℃下保温3
‑
4小时后得到混合粉料；
[0019]步骤2：将Pb
x
Ca
e
Sb
y
La1‑
x
‑
e
‑
y
(Zr
w
Ti
v
Nb1‑
w
‑
v
)O3+m％Cr2O3+n％PbO混合粉料细磨2
‑
4h，再加入0.4
‑
0.8wt％的聚乙烯醇(PVA)粘结剂造粒，再压制成型；
[0020]步骤3：最后将成型后坯体于1120
‑
1280℃下烧结3
‑
5h，冷却后印刷银浆，最后对烧好银后的试样进行极化，即得成品；
[0021]如上所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷的制备方法，所述步骤2中细磨后粉体的粒径为1
‑
2μm。
[0022]本专利技术相对于现有技术，有以下优点：
[0023]本专利技术所提供的一种高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其化学通式为：Pb
x
Ca
e
Sb
y
La1‑
x
‑
e
‑
y
(Zr
w
Ti
v
Nb1‑
w
‑
v
)O3+m％Cr2O3+n％PbO，通过掺杂La
3+
能降低晶格畸变程度，使得伪四方相结构得到增强，并且La
3+
能明显抑制样品晶粒长大，晶粒的减小对样品电学性能的提高起着促进作用，且能降低氧空位的钉扎效应，达到降低介电损耗的目的，通过加入Nb2O5可改变了陶瓷中氧空位的浓度和阳离子空位浓度，在不降低压电常数的情况下提高材料的介电常数和调控缺陷浓度，而PbO存在很丰富的液相区，加入后在烧结过程中形成少量液相，从而降低烧结温度，降低介电损耗，并使得压电陶瓷的耐受性和密度提高，本申请相较于现有技术，具有高密度、高介电常数，高压电常数，低损耗和高温条件下的耐受性，适用于高端医疗设备和各种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷的化学通式为：Pb
x
Ca
e
Sb
y
La1‑
x
‑
e
‑
y
(Zr
w
Ti
v
Nb1‑
w
‑
v
)O3+m％Cr2O3+n％PbO。2.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述化学通式中0.5&lt;x&lt;1，0&lt;e&lt;0.5，0&lt;y&lt;0.5，0&lt;La&lt;0.5。3.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述化学通式中0&lt;w&lt;0.8，0&lt;v&lt;0.7。4.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述化学通式中0&lt;m&lt;5，0&lt;n&lt;5。5.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷的包括以下组分Pb3O4,Sb2O3,La2O3,ZrO2,TiO2,Nb2O5,Cr2O3。6.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷的介电常数＞5500。7.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷的介电损耗≤1.2％。8.根据权利要求1所述的高密度、低损耗及高介电常数的压电陶瓷，其特征在于：所述压电陶瓷的密度≥7.85。9.权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘付佩，李茂洪，粟波，
申请(专利权)人：中山市声诺仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：