一种锰锑酸铅掺杂的铌镍‑锆钛酸铅压电陶瓷

摘要

本发明公开了一种锰锑酸铅(PMS)掺杂的铌镍‑锆钛酸铅压电陶瓷(PNN‑PZT)，原料配方为：(1‑x)Pb(Ni_1/3Nb_2/3)_0.5Zr_yTi_0.5‑yO₃‑xPb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃，式中，x、y为摩尔含量，数值分别为x＝0.0‑0.06，y＝0.10‑0.20。本发明采用传统的固相合成工艺，预烧温度为800‑900℃，烧结温度为1000‑1300℃，得到了新型的压电陶瓷材料，此材料具有高的压电系数(d₃₃^*～1000pm/V)以及优异的力学性能(E～120GPa，K_1C～1.44Mpa·m^1/2)。本发明是一种以锆钛酸铅为基础的压电陶瓷，具有高的压电系数和优异的力学性能。该新型压电陶瓷主要用于微位移驱动器、压电传感器、换能器等领域，具有很大的市场价值。

主权项

一种锰锑酸铅(PMS)掺杂的铌镍‑锆钛酸铅压电陶瓷(PNN‑PZT)，其配方组成为：(1‑x)Pb(Ni_1/3Nb_2/3)_0.5Zr_yTi_0.5‑yO₃‑xPbMn_1/3Sb_2/3O₃，式中，x、y为摩尔含量，数值分别为x＝0.0‑0.06，y＝0.10‑0.20；其制备方法包括以下步骤：步骤(1)、将分析纯级NiO和Nb₂O₅按比例称量后，球磨混合，烘干，过筛后在1000℃烧结6h，得到NiNb₂O₆；步骤(2)、将步骤(1)得到的NiNb₂O₆，与Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、MnO₂、Sb₂O₃按化学计量比称量后，球磨混合，烘干，过40目筛后，压片，在860℃烧结2h；步骤(3)、将步骤(2)得到的原料块，碾碎，球磨，烘干，过筛后，加入一定量的PVA水溶液造粒；步骤(4)、将步骤(3)得到的陶瓷粉体，模压成型，得到生坯片；步骤(5)、将步骤(4)得到的生坯片先在600℃脱脂，然后在1250℃烧结2h，得到陶瓷片；步骤(6)、将步骤(5)得到的陶瓷片进行抛光、表面被银和极化处理；该压电陶瓷具备以下性能：在E＝1kV/mm情况下，测得的压电系数d33*＝898‑1036pm/V、机械耦合系数kp＝0.56‑0.48、测试频率为1kHz时，介电损耗tanδ＝1.8‑0.4％、杨氏模量E＝98‑135GPa、硬度H＝5.9‑6.7GPa、断裂韧性K_1C＝1.24‑1.72MPa·m^1/2。