一种中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料制造技术

本发明专利技术涉及无机非金属材料技术领域，特指一种中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料。所述压电陶瓷的组成为：（xPbNb2O6-mBiCoO3-y(Pb0.85Sr0.1Ba0.05)(Zr0.50Ti0.50)O3）+0.01~0.6wt.%LaMnO3+0.03~0.8wt.%WO3+0.01~0.6wt.%LiNbO3；其中,0.01≤x≤0.1mol,0.01≤m≤0.1mol,0.8≤y≤0.98mol,x+m+y=1。所制备的压电陶瓷的介电常数约为1500左右,机械品质因素为4200左右，径向机电耦合系数为0.20左右，谐振频率温度系数小于0.01%(-55~+85℃),谐振频率时间稳定性好小于0.005%（老化200小时），介质损耗小于0.03%；使用过程中性能稳定性好，安全性高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及无机非金属材料
，特指一种中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料。所述压电陶瓷的组成为：（xPbNb2O6-mBiCoO3-y(Pb0.85Sr0.1Ba0.05)(Zr0.50Ti0.50)O3）+0.01~0.6wt.%LaMnO3+0.03~0.8wt.%WO3+0.01~0.6wt.%LiNbO3；其中,0.01≤x≤0.1mol,0.01≤m≤0.1mol,0.8≤y≤0.98mol,x+m+y=1。所制备的压电陶瓷的介电常数约为1500左右,机械品质因素为4200左右，径向机电耦合系数为0.20左右，谐振频率温度系数小于0.01%(-55~+85℃),谐振频率时间稳定性好小于0.005%（老化200小时），介质损耗小于0.03%；使用过程中性能稳定性好，安全性高。【专利说明】一种中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料
本专利技术涉及无机非金属材料
，特指一种中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料，它采用常规的固相法陶瓷的制备方法，利用普通化学原料，制备得到高稳定高性能压电陶瓷，该压电陶瓷适合于制备中低频窄带陶瓷滤波器。技术背景压电陶瓷具有优良的压电效应，是功能陶瓷中应用非常广泛的一类，如传感器、换能器、滤波器等，在国民经济和国防工业中发挥着重要的作用，由于无铅压电陶瓷的压电性能与锆钛酸铅基压电陶瓷的压电性能相差很大，目前，压电陶瓷的应用主要是锆钛酸铅基及其三元和四元系压电陶瓷；目前，制作中低频窄带陶瓷滤波器等器件主要是锆钛酸铅基压电陶瓷，但是其温度稳定性和时间稳定性较差，随着温度和时间的变化，容易产生谐振频率的较大漂移，相对带宽的较大的变化，机械品质因素不够高，很难满足中低频窄带陶瓷滤波器的要求；为了改进压电陶瓷材料的性能，常采用两种途径:一是通过在基体材料中加入第三元或第四元以形成新材料来达到改性的目的；二是根据不同掺杂离子对材料性能的影响不同，对材料进行掺杂改性；本专利技术得到中低频窄带陶瓷滤波器等器件用高温度稳定高性能的铌酸铅钴酸铋锆钛酸铅四元系压电陶瓷，一般情况下，锆钛酸铅压电陶瓷的烧结温度在1260°C-1280°C，本专利技术的压电陶瓷的烧结温度为105(Tl080°C，这样大大的降低能耗，节约成本，同时能抑制氧化铅的挥发。
技术实现思路
本专利技术的目的是这样来实现的:一种中低频窄带陶瓷滤波器压电陶瓷，其配方为:(XPbNb2O6-HiBiCoO3-Y (Pb0.85Sr0.05) (Zr0 50Ti0 50)O3) +0.01 -0.6 wt.% LaMnO3 +0.03-0.8 wt.% W03+0.θ-θ.6wt.%LiNb03 ;其中，0.01 < x < 0.I mol, 0.01 ≤ m ≤ 0.1 mol, 0.8 ≤ y ≤ 0.98 mol, x+m+y=I? 其中PbNb2O6、BiCoO3、(Pba85SraiBaa05) (Zra5tlTia5tl)O3'LaMnO3' LiNbO3 分别是采用常规的化学原料以固相法合成。LaMn03、W03、LiNbO3 的加入量是基体(xPbNb206-mBiCo03_y (Pba85Sra ≤all05)(Zr0 5ciTici 5tl)O3)质量的 0.θ-θ.6 %、0.03-0.8 % 和 0.θ-θ.6%。所述压电陶瓷的介电常数为1483-1512，机械品质因素为4189-4230，径向机电耦合系数为0.18-0.22，谐振频率温度系数在-55-+85°C温度范围内为0.004%-0.008%,老化200小时后的谐振频率时间稳定性tft为0.0022%-0.0041%，介质损耗为0.018%-0.028%。本专利技术的压电陶瓷所用的PbNb2O6的制备过程包括:将常规的化学原料Pb3O4 和Nb2O5按1/3:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于900°C保温 120分钟，固相反应合成PbNb2O6，冷却后研磨过200目筛，备用。本专利技术的压电陶瓷所用BiCoO3的制备过程包括:将常规的化学原料Bi2O3和 Co2O3按1/2:1/2摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于900°C、50°C保温120分钟，固相反应合成BiCoO3,冷却后研磨过200目筛,备用。本专利技术的压电陶瓷所用LaMnO3的制备过程包括:将常规的化学原料La2O3 和MnO2按1/2:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于900°C、50°C 保温120分钟，固相反应合成LaMnO3,冷却后研磨过200目筛,备用。本专利技术采用常规的固相法陶瓷制备工艺，即首先按配方配料将配合料球磨粉碎 混合，进行烘干后，加入粘合剂造粒，再压制成生坯片，然后在空气中进行排胶 和烧结，经保温并自然冷却后，获得铌酸铅钴酸铋锆钛酸铅四元系压电陶瓷，在 陶瓷上被电极，然后极化，老化，测性能。上述中低频窄带陶瓷滤波器用压电陶瓷的配方最好采用下列二种方案: (xPbNb206-mBiCo03-y (Pb0 85Sr0> !Ba0.05) (Zr0 50Ti0> 50) O3) +0.03?0.4wt.% LaMnO3+0.04?0.6 wt.% W03+0.03 0.5wt.%LiNb03 ;其中，0.02 ≤ x ≤ 0.08 mol, 0.02 ≤ 0.08mol, 0.84 ≤ y ≤0.96 mol, x+m+y=I ；(xPbNb206-mBiCo03_y (Pb0 85Sr01Ba0 05) (Zr0 50Ti 0 50)O3 ) +0.04 ?0.3 wt.%LaMnO3 +0.05?0.5 wt.% W03+0.04?0.4wt.%LiNb03;其中，0.025 ≤ x ≤ 0.06 mol,0.025 ≤ m ≤ 0.06 mol, 0.88 ≤ y ≤ 0.95 mol, x+m+y =1。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点: 1、所制备的压电陶瓷的介电常数约为1500左右，机械品质因素(Qni)为4200左右，径向机电耦合系数(Kp)为0.20左右，谐振频率温度系数(τ fr)小于0.01% (-55 +85 °C ),谐振频率时间稳定性好(tft)小于0.005% (老化200小时)，介质损耗(tan δ )小于0.03% ;使用过程中性能稳定性好，安全性高。2、本专利的压电陶瓷性能很容易调节，以满足系列中低频窄带陶瓷滤波器等器件的要求。3、本陶瓷采用常规的固相法压电陶瓷制备工艺即可进行制备，所使用的原料是常规的化学原料，制作成本低。本专利技术的压电陶瓷的烧结温度为105(T108(TC，这样大大的降低能耗，节约成本，同时能抑制氧化铅的挥发。【具体实施方式】现在结合实施例对本专利技术作进一步的描述，表I给出本专利技术的实施例共4个试样的配方。本专利技术的实施例共4个试样的配方的主要原料采用常规的化学原料并预先合成PbNb2O6、BiCoO3' (Pba85SraiBaa05) (Zra5tlTia 5(|) 03、LaMn03、LiNbO3，按上述配方配料，将配好的料用蒸懼水或去离子水采用行星球磨机球磨混合，料:球:水=1:3: (0.6"?.0),球磨4?8小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中低频窄带陶瓷滤波器压电陶瓷，所述压电陶瓷的介电常数为1483?1512，机械品质因素为4189?4230，径向机电耦合系数为0.18?0.22，谐振频率温度系数在?55~+85℃温度范围内为0.004%?0.008%，老化200小时后的谐振频率时间稳定性tfr为0.0022%?0.0041%，介质损耗为0.018%?0.028%，其特征在于：所述压电陶瓷的组成为：（xPbNb2O6?mBiCoO3?y(Pb0.85Sr0.1Ba0.05)(Zr0.50Ti0.50)O3）+0.01~0.6?wt.%?LaMnO3?+0.03~0.8?wt.%?WO3+0.01~0.6wt.%LiNbO3；其中,0.01≤x≤0.1?mol,?0.01≤m≤0.1?mol,?0.8≤y≤0.98?mol,?x+m+y=1；其中PbNb2O6、BiCoO3、(Pb0.85Sr0.1Ba0.05)(Zr0.50Ti0.50)O3、LaMnO3、?LiNbO3分别是采用常规的化学原料以固相法合成；LaMnO3、WO3、LiNbO3的加入量是基体（xPbNb2O6?mBiCoO3?y(Pb0.85Sr0.1Ba0.05)(Zr0.50Ti0.50)O3）质量的0.01~0.6?%、0.03~0.8?%和0.01~0.6%。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新友，高春华，李军，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：