一种固溶改性钛酸铋钠系无铅压电陶瓷及其制备方法

摘要

本发明提供一种固溶改性钛酸铋钠系无铅压电陶瓷及其制备方法，以化学组成通式(1-x)(0.74Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.26SrTiO₃)-xBa(Zr_0.05Ti_0.95)O₃或(1-y)(0.9Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.1CaTiO₃)-yBa(Zr_0.05Ti_0.95)O₃表示，其中0.04≤x≤0.1，0.04≤y≤0.1，本发明在准同型相界的0.74Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.26SrTiO₃、0.9Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.1CaTiO₃体系中固溶Ba(Zr_0.05Ti_0.95)O₃，通过两步成型法与自承重加压烧结工艺获得高致密度微晶结构陶瓷，晶粒尺寸分布均匀，利用准同型相界组成特征与固溶改性方法优化材料的压电性能，压电常数d₃₃可以达到110～138PC/N，材料的机电耦合系数也明显提高，材料制备工艺简单、稳定，是制造用于气体传感器及工业无损探伤等领域的小功率超声器和换能器的优选材料。

主权项

一种制备固溶改性钛酸铋钠系无铅压电陶瓷的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)配料混合：将原料按所述组成通式进行称料，然后将原料采用湿法球磨进行混料得粉料A；2)预合成：将粉料A干燥后置于马弗炉中以3‑5℃/min的速度从室温升至750‑850℃，然后保温1‑3小时，保温后随炉冷却得瓷粉；3)细磨：将瓷粉采用湿法球磨进行细磨得粉料B；4)成型：将粉料B烘干后造粒，然后采用两步成型压片得坯体；所述两步成型压片包括以下步骤：造粒后，先在15‑25MPa压力下保持90‑120s，得到厚度为1‑2mm的片状体，再将片状体包封在弹性橡胶模内进行等静压二次成型得坯体，等静压二次成型的条件为：在180‑240MPa压力下保持160‑220s；5)将坯体进行排胶处理后置于高温炉中进行自承重加压烧结得陶瓷片；所述自承重加压烧结包括以下步骤：在排胶处理后的坯体上水平放置刚玉板，使待烧结坯体承受8‑12kPa的压力，然后在高温炉中以3‑5℃/min的速度从室温升至1080‑1140℃，然后保温2‑3小时；所述无铅压电陶瓷为具有如式1或式2所示组成通式的陶瓷：(1‑x)(0.74Na_0.5Bi_0.5TiO₃‑0.26SrTiO₃)‑xBa(Zr_0.05Ti_0.95)O₃   式1或(1‑y)(0.9Na_0.5Bi_0.5TiO₃‑0.1CaTiO₃)‑yBa(Zr_0.05Ti_0.95)O₃   式2，其中0.04≤x≤0.1，0.04≤y≤0.1。