一种掺杂复合系高居里温度压电陶瓷的化学制备方法

摘要

本发明涉及一种复合结构高居里温度压电陶瓷的化学制备方法。所述陶瓷材料的组成通式为(1-x)(0.1BiYbO₃-0.9PbTiO₃)-xPbZrO₃-yMe，其中x＝0.3～0.6，y＝0.0005～0.05，Me为Cr或Mn。本方法以铋、镱、铅、锆，锰，铬及钛的盐类为起始原料，通过合适的分散介质和螯合剂及温度、浓度等工艺的控制，制成均匀溶液，经干燥、煅烧、球磨、再干燥制成纳米级粉体，再经造粒、压片、烧结、涂银和极化制得所需压电陶瓷。本发明所提出的制备方法具有工艺稳定，重复性好，成本低，烧结温度低等优点，所述方法制备的陶瓷材料致密均匀、具有较高的居里温度(390～410℃)、较高的压电常数(250-370pC/N)，在较宽范围可变的机械品质因数(50～500)、较低的介电损耗(0.005～0.03)，能满足不同压电器件需要。具有良好的使用前景。

主权项

一种掺杂复合系高居里温度压电陶瓷的制备方法，其特征在于，本压电陶瓷的组成用以下通式表示：(1‑x)(0.1BiYbO₃‑0.9PbTiO₃)‑xPbZrO₃‑yMe，其中0.6≥x≥0.3，0.05≥y≥0.0005，Me为金属元素，选自Mn和Cr金属元素中的一种或两种，且当Me为两种时，其摩尔分数之和为1；其中，该方法包括以下步骤：1)将铋、镱、铅、锆、锰或铬的盐类及钛的有机盐分别溶解于溶剂中，制备相应的金属盐溶液，通过加热、搅拌方法使上述金属盐溶解直至溶液澄清；2)在步骤1)制备的各溶液中加入螯合剂制成稳定的溶液；3)将步骤2)得到的溶液按一定顺序混合，得到溶胶，并于60～100℃下对溶胶进行加热浓缩2～8h得到湿凝胶；4)将湿凝胶于100～150℃下加热3～8h，再于160～200℃下烘3～8h得到干凝胶；5)将干凝胶粉碎研磨后摊平于陶瓷坩埚基板上，在500～850℃下锻烧3～8h，制得陶瓷粉料；6)将陶瓷粉料进行球磨，并将球磨得到的浆料烘干，加入PVA粘接剂后进行研磨造粒、过筛，并压制成陶瓷坯体；7)将陶瓷坯体排塑后，在950～1150℃烧结1‑6h，制得压电陶瓷体；8)将压电陶瓷体涂银电极后，在140‑180℃的油浴中极化20‑30分钟降温，制得所需压电陶瓷制品。