一种铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷及其制备方法技术

一种铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷及其制备方法，它涉及一种压电陶瓷及其制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有压电陶瓷不能同时具备高居里温度和高压电性能及现有压电陶瓷的制备方法存在烧结温度高的问题。一种铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷，其化学式为：(1-x)Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-xPbTiO3；方法：一、合成YbNbO4前驱体：二、以YbNbO4前驱体、Pb3O4和TiO2为原料制备(1-x)Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-xPbTiO3陶瓷片；三、(1-x)Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-xPbTiO3陶瓷片经过被银极化处理，即得到铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷。本发明专利技术主要用于制备铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压电陶瓷及其制备方法。
技术介绍
压电陶瓷是ー类具有重要应用的多功能材料，利用其力、热、电、光、声和化学等方面的特殊性能，可对各类信息进行检测、转换、处理和存储，在エ业、民用和国防军事等领域 应用非常普遍，如医学超声波换能器、水声换能器阵列、压电陶瓷滤波器、声表面波电子器件和电光调制器等。据资料统计2000年全球压电陶瓷产品销售额约达30亿美元，2010年全球压电陶瓷销售额已近110亿美元，其销售量还在按大约每年15%左右的速度增长。因此对该类材料的基础理论与应用技术的研究具有重要的经济意义。随着压电陶瓷在エ业越来越广泛的应用，人们对压电陶瓷的性能提出了更高的要求ー是需要ー种能在较高温度(200°C 300°C)下保持良好压电性能的陶瓷，要求压电陶瓷具有较高的机电耦合系数kp和压电系数d33，同时，其居里温度T。也要高；ニ是随着人们对低能耗的追求，急需ー种在较低温度下就能够制备的压电陶瓷，从而降低生产成本，节约资源。现在エ业中广泛使用的压电陶瓷是锆钛酸铅陶瓷，市场上已经生产出各种类型的锆钛酸铅压电陶瓷。但是这些锆钛酸铅压电陶瓷难以同时满足上述要求例如，PZT-5A压电陶瓷虽然具有较高的居里温度(T。约为365°C )，但是其压电性能相对较差(d33约为374pC/N) ;PZT-5H压电性能相对较好(d33约为593pC/N)，但是因为居里温度太低(T。约为193°C )，很难在较高的温度领域下使用。另ー方面，PZT陶瓷的烧结温度大都在1200°C以上，不仅浪费能源，而且一旦含铅压电陶瓷烧结温度超过1000°c，Pb的挥发特别严重，大量铅蒸汽跑到周围环境中，对环境的危害性很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有压电陶瓷不能同时具备高居里温度和高压电性能及现有压电陶瓷的制备方法存在烧结温度高的问题，而提供。ー种铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷，其化学式为(1-x) Pb (Ybl72Nbl72) O3-XPbTiO3,其中所述 X 为0· 49 < X < O. 51。一种铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、合成YbNbO4前驱体首先将Nb2O5和Yb2O3放入球磨罐中，然后加入无水こ醇，在转速为120转/min 140转/min下球磨8h 12h，得到球磨混合料，然后在温度为室温下将球磨混合料干燥至恒重，再将干燥后的球磨混合料放入研钵中研磨至粉末粒径为60目 100目，得到粉末混合料，将粉末混合料加入到内腔直径为30mm的模具中，再把模具放在油压机中，在压カ为15MPa 20MPa条件下保压Imin 3min,得到厚度为3mm 6mm的压片，然后在温度为1100°C 1200°C下将厚度为3mm 6mm的压片烧结时间为2h 4h,将烧结后厚度为3mm 6mm的压片放入研钵中研磨，然后过80目筛，得到过筛后的粉末即为YbNbO4前驱体；步骤一中所述的Nb2O5与Yb2O3的摩尔比为I : I ;步骤一中所述加入无水こ醇的质量与Nb2O5和Yb2O3总质量的比为(11 ~ 1.3) I ；ニ、制备(1-x) Pb (Yb1/2Nb1/2) O3-XPbTiO3 陶瓷片①预烧结采用 YbNbO4 前驱体、Pb3O4和TiO2为原料，并依照化学式α-χ) Pb (Ybl72Nbl72) O3-XPbTiO3进行配比，混匀后放入球磨罐中，然后加入无水こ醇，在转速为120转/min 140转/min下球磨8h 12h,然后在温度为室温下将球磨后得到的混合物干燥至恒重，再将干燥后的混合物放 入研钵中研磨至粒径为60目 100目，得到混合粉末，并平均分成两份后，将ー份混合粉末加入到内腔直径为30mm的模具中，再把模具放在油压机中，在压カ为6MPa IOMPa条件下保压Imin 3min,得到厚度为3mm 6mm的待烧结压片，然后将厚度为3mm 6mm的待烧结压片放入氧化招坩埚中，另ー份混合粉末均匀覆盖在厚度为3_ 6_的待烧结压片上，覆盖厚度为1_ 2_，然后以3°C /min 5°C /min的升温速度升温至800°C 900°C，并在温度为800°C 900°C下预烧2h 4h，得到预烧结压片；②烧结先将预烧结压片冷却至室温，然后放入研钵中捣碎至颗粒粒径为60目 100目，然后转移至球磨罐中，并加入无水こ醇，在转速为120转/min 140转/min下球磨IOh 14h,然后在温度为110°C 130°C下干燥至恒重，再放入研钵中研磨至粉末粒径为60目 100目，得到二次球磨混合粉末，向二次球磨混合粉末中加入聚こ烯醇胶粘剂，加入量为2滴/克，混合均匀后静置20h 28h，得到静置混合物，将得到静置混合物加入到内腔直径为30mm的模具中，再把模具放在油压机中，在压カ为15MPa 20MPa条件下保压Imin 3min,得到厚度为3mm 6mm的静置混合物压片，然后放入研钵中捣碎，依次过80目和120目筛，再将120目筛上的粉末颗粒加入到内腔直径为13mm的模具中，再把模具放在油压机中，在压カ为3MPa 5MPa条件下保压Imin 3min,得到厚度为O. 8mm I. 5mm的压片，然后以2V /min 4で/min的升温速度从室温升温至500°C 600°C，并在温度为500°C 600°C下排塑O. 5h I. 5h，然后自然冷却至室温，再以2V /min 4°C /min的升温速度从室温升温至910°C 990°C，并在温度为910°C 990°C下烧结I. 5h 2. 5h，冷却至室温后即得到(1-x) Pb (Yb1/2Nb1/2) O3-XPbTiO3陶瓷片；步骤ニ①中所述(1-x) Pb (Yb1/2Nb1/2) O3-XPbTiO3中X为0. 49 < X < O. 51 ;步骤ニ①中所述加入无水こ醇的质量与YbNbO4前驱体、Pb3O4和TiO2总质量的比为(I. I I. 3) I ;步骤ニ②中所述加入无水こ醇的质量与步骤ニ①中制备的预烧结压片质量的比为(I. I I. 3) I ；三、被银极化处理首先将(1-x) Pb (Yb1/2Nb1/2) O3-XPbTiO3陶瓷片进行磨平处理，然后对磨平后(1-x) Pb (Ybl72Nbl72) O3-XPbTiO3陶瓷片进行被银处理，被银的厚度为10 μ m 20 μ m，然后在120°C 140°C下烘干至恒重，然后在500°C 600°C下烧银20min 40min，冷却至室温，然后利用极化装置在140°C 160°C、极化电场是20kV/cm 40kV/cm的条件下在硅油中进行极化处理，极化时间是15min 25min，然后降至室温、并撤去电压后静置20h 28h，即得到铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷。本专利技术的优点一、本专利技术制备的铌镱酸铅-钛酸铅压电陶瓷，居里温度T。为380°C 400°C，压电系数d33为450pC/N 460pC/N，矫顽场为16kV/cm 19kV/cm，机电耦合系数kp为O. 55 O. 57，机械品质因素Qm为56 71，不易发生退极化，不易被击穿；ニ、本专利技术步骤ニ中所需的烧结温度低(小于1000°C )，达到降低能耗，降低成本的目的；且因为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，蔚永军，杨彬，孙恩伟，郑立梅，曹文武，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：