【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能性陶瓷材料领域，特别是涉及一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法、电子设备。
技术介绍
1、压电陶瓷通过压电效应可以实现机械能和电能的相互转换，是一种重要的功能材料。基于独特的机电耦合特性，压电陶瓷材料被广泛地应用于生物医疗、消费电子、能源环境等领域。过去几十年间，以锆钛酸铅（pzt）陶瓷为代表的铅基压电材料一直占据着主要市场，然而pzt基陶瓷因含铅量较高，不符合绿色环保、可持续发展的要求。为了适应未来压电陶瓷无铅化的趋势，开发环境友好型无铅压电陶瓷材料显得尤为重要。
2、根据应用领域不同，压电陶瓷一般分为软性压电陶瓷和硬性压电陶瓷两种，软性压电材料通常具有较高的压电常数（d33），广泛应用在多层陶瓷致动器、超声雾化、医学成像等领域；硬性压电陶瓷具有较高的机械品质因数（qm），在工作时产生的热量较少，广泛应用于超声马达，焊接等大功率机电转换系统。
3、压电常数作为评估压电陶瓷材料压电性能的重要指标之一，从目前的研究进展来看，铌酸钾钠基（简称knn基）陶瓷可以取得较高的压电常数（d33），比如d33可以达到500pc/n以上，在压电性能上已经可以和商用的pzt基陶瓷相媲美，被认为是最有望替代含铅压电陶瓷的体系之一，但是其机械品质因数（qm）较低，比如低于40，限制了其在大功率输出设备中的应用。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术开发了一种兼具适中的压电常数d33和高机械品质因素qm铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，有望在无铅中、高功率压电器件领域获得
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的组分
4、(1-x)k0.48na0.55bianb0.96zrbsbco3-xcuo；
5、其中，0.01≤a≤0.08，0.02≤b≤0.08，0.02≤c≤0.08，0.001≤x≤0.2，x表示cuo的摩尔分数。
6、在其中一些实施例中，0.002≤x≤0.005。
7、在其中一些实施例中，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电常数为300pc/n～360pc/n。
8、在其中一些实施例中，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的机械品质因数为100～160。
9、本专利技术还提供了一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
10、按照(1-x)k0.48na0.55bianb0.96zrbsbco3-xcuo配取钾源、钠源、铌源、锑源、锆源、铋源以及氧化铜；
11、将所述钾源、钠源、铌源、锑源、锆源和铋源进行混料，制备第一混合物；
12、对所述第一混合物进行第一球磨处理和预烧结处理，制备前驱体；
13、分别对所述前驱体进行第二球磨处理，对氧化铜进行第三球磨处理；
14、对所述第二混合物进行第四球磨处理、造粒处理、干压处理、排胶处理和再次烧结处理，制备陶瓷制品；
15、对所述陶瓷制品进行印银烧银处理及极化处理。
16、在其中一些实施例中，预烧结处理的温度为750℃~950℃，保温时间为3h~9h。
17、在其中一些实施例中，再次烧结处理的温度为1000℃~1300℃，保温时间为2h~6h。
18、在其中一些实施例中，烧银处理的温度为600℃~800℃，保温时间20min~50min。
19、在其中一些实施例中，极化处理的温度为70℃~120℃，极化时间为10min~30min。
20、在其中一些实施例中，第一球磨处理包括如下步骤：以无水乙醇为球磨介质，以直径为2mm~5mm的锆珠作为球磨珠与第一混合物混合；所述第一混合物、所述球磨珠和所述无水乙醇的质量比为1：2~5：0.5~2.5，第一球磨的时间为2h~10h。
21、在其中一些实施例中，第二球磨处理包括如下步骤：以无水乙醇为球磨介质，以直径为2mm~5mm的锆珠作为球磨珠与前驱体混合；所述前驱体、所述球磨珠和所述无水乙醇的质量比为1：2~5：0.5~2.5，第二球磨的时间为2h~10h。
22、在其中一些实施例中，第三球磨处理包括如下步骤：以无水乙醇为球磨介质，以直径为2mm~5mm的锆珠作为球磨珠与氧化铜混合；所述氧化铜、所述球磨珠和所述无水乙醇的质量比为1：2~5：0.5~2.5，第三球磨的时间为2h~10h。
23、在其中一些实施例中，第四球磨处理包括如下步骤：以无水乙醇为球磨介质，以直径为2mm~5mm的锆珠作为球磨珠与第二混合物混合；所述第二混合物、所述球磨珠和所述无水乙醇的质量比为1：2~5：0.5~2.5，第四球磨的时间为5h~20h。
24、在其中一些实施例中，第一球磨处理、第二球磨处理、第三球磨处理以及第四球磨处理后，还包括对球磨处理后的湿粉浆料进行烘干处理的步骤。
25、在其中一些实施例中，烘干处理的温度为100℃~150℃，时间为2h~6h。
26、在其中一些实施例中，造粒处理包括如下步骤：
27、采用质量分数为3%~10%的聚乙烯醇溶液与经第四球磨处理后并烘干处理得到的陶瓷粉料混合，所述陶瓷粉料与所述聚乙烯醇溶液的质量比为（5~20）：100。
28、一种电子设备，包括上述任一实施例所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷。
29、本专利技术通过调控硬性掺杂物氧化铜的掺杂量，提高了铌酸钾钠基陶瓷的氧空位浓度，增强了畴壁的钉扎作用，抑制畴壁运动，从而实现了铌酸钾钠基陶瓷的硬性调控，获得了具有适中的压电常数d33和高机械品质因素qm的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，有望在无铅中功率压电器件领域获得应用。
30、本专利技术的制备工艺简单，没有用特殊的气氛烧结或者热压烧结等，工艺难度小，成本低，具有在工业上应用的潜力。
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1.一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的组分为(1-x)K0.48Na0.55BiaNb0.96ZrbSbcO3-xCuO；
2.根据权利要求1所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，0.002≤x≤0.005。
3.根据权利要求1或2所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，满足如下（1）~（2）中一项或几项：
4.一种权利要求1~3任一项所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，满足如下（1）~（4）条件中的一项或几项：
6.根据权利要求4所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，满足如下（1）~（4）中的一项或几项：
7.根据权利要求4~6任一项所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，第一球磨处理、第二球磨处理、第三球磨处理以及第四球磨处理后，还包括对球磨处理后的湿粉浆料进行烘干处理的步骤。
8.根据权利要求7所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制
9.根据权利要求4~6任一项所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，造粒处理包括如下步骤：
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1~3任一项所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的组分为(1-x)k0.48na0.55bianb0.96zrbsbco3-xcuo；
2.根据权利要求1所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，0.002≤x≤0.005。
3.根据权利要求1或2所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，满足如下（1）~（2）中一项或几项：
4.一种权利要求1~3任一项所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，满足如下（1）~（4）条件中的一项或几项：
6.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖忠新，邱䶮，黄仕华，张喆斯，
申请(专利权)人：广东奥迪威传感科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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