CN101857436B - 一类铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体及其制备方法。该粉体的化学通式为：(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3或(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3+a MαOβ。其制备方法是：将至少包括可溶性的含K化合物和含Na化合物的可溶性原料溶于水中，形成均一稳定的溶液，作为包覆相；将不溶于水或难溶于水的至少包括含Nb化合物粉末的原料作为被包覆相，与包覆相混合，制得混合悬浮液，经喷雾干燥，得到相应的混合物粉末，再经煅烧，制得铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体。本发明的压电陶瓷粉体组分分布均一性好，粒径小、分布均匀，且工艺条件简单可控、效率高、能耗低、污染小、适宜工业化连续生产。

Description

一类铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一类压电陶瓷粉体的制备方法，特别是涉及一类铌酸钾钠（KNN）基无铅压电陶瓷粉体的制备方法，属于压电材料领域。
背景技术
铌酸钾钠（KNN）基陶瓷是一类重要的无铅压电陶瓷，由于其具有高的居里温度、机电耦合系数大、压电常数大等优点，被认为是最有希望取代铅基压电陶瓷的候选材料。但此类陶瓷材料存在机械品质因数较小、介电损耗较大、烧结性能较差等缺点。目前，人们通过元素离子取代改性、添加烧结助剂以及改进制备工艺等手段，意图改善KNN基压电陶瓷的烧结性能，并提高KNN基压电陶瓷的压电常数、机电耦合系数、机械品质因数等。当前，绝大多数研究者是采用传统的陶瓷制备工艺进行实验研究，在传统的陶瓷制备工艺过程中，常使用无水乙醇和原料混合经球磨若干小时后经干燥、预烧等工序制备出压电陶瓷粉体。从工业化生产角度考虑，该方法易于实现大规模合成粉体，但该方法存在能耗高、粉体均一性差等缺点。
目前，随着国家可持续发展战略的实施，开发出性能好的无铅压电陶瓷粉体，及其低成本、低能耗、高效率的制备技术具有重大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于弥补上述现有无铅压电陶瓷粉体及其制备方法存在的不足，提供一类各组分分布均一性好，粒径小、分布均匀，而且具有较高活性的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体，以及提供易于操作、费用低廉、能耗低、效率高的制备这类陶瓷粉体的方法。
实现本发明目的所采用的技术方案是：
一类铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体，它的化学通式如式(I)所示：(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3或(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3＋aMαOβ(I)
式(I)中，u、v、w、n分别表示相应的元素在该化学组成中所占的摩尔数，0.4≤u≤0.6，0≤v≤0.1，0≤w≤0.1，0≤n≤0.1，a为氧化物MαOβ所占的摩尔百分比，0≤a≤0.1，α=1，2或3 β=1,2,3,4或5，A为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La或Y中的一种或一种以上，H为Al、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta或W中的一种或一种以上，M为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La、Y、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta、W中的一种或一种以上。该铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的粒径不超过3μm。
上述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的制备方法包括以下步骤：
(1)按上述通式(I)中的化学计量比，称取各元素相应的化合物作为原料，原料中含K、Na或Li的化合物为可溶性化合物，含Nb或Sb的化合物为不溶于水或难溶于水的化合物粉末，含A或H的化合物为可溶性化合物或者为不溶于水或难溶于水的化合物粉末，含M的化合物为可溶性含氧化合物或者为不溶于水或难溶于水的含氧化合物粉末；所述不溶于水或难溶于水的化合物粉末或者含氧化合物粉末的粒径不超过2微米；
(2)将步骤(1)所选原料中可溶性的原料溶解于水中，使之形成均一稳定的溶液，作为包覆相；
(3)将步骤(1)所选原料中不溶于水或难溶于水的原料作为被包覆相，与包覆相混合后振荡均匀，得到混合悬浮液；
(4)将混合悬浮液在搅拌条件下，送入喷雾干燥器中高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在气流下于200~300℃干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，制得至少含K、Na、Nb元素的混合物粉末；
(5)将上述混合物粉末在700~950℃下保温煅烧2~5小时，制得铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体。
步骤(1)中所述含K化合物为碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、甲酸钾、醋酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、乙醇钾、叔丁醇钾、苯酚钾、乙炔钾或氢氧化钾中的任一种；含Na化合物为碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、甲酸钠、醋酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠、苯酚钠、乙炔钠或氢氧化钠中的任一种。
将步骤(1)所选原料中可溶性的原料溶解于水中，使之形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.1~4mol/L的溶液，作为包覆相。
步骤(4)中所述气流的流速为50~150m/s。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1. 本发明采用液相包覆技术和喷雾干燥技术相结合，制备了分散性好的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体，各组分分布均一性好，粒径小、分布均匀，具有较高的活性，可以有效地降低由粉体制备陶瓷时烧结阶段的温度。
2. 在本发明方法中，各种成份的混合是在水溶液中进行的，不同成份的离子或离子团能够得到充分的混合，确保了所得陶瓷材料在化学成分上的均匀分散，使产品性能均匀稳定。
3. 本发明以水做溶剂来制备铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体，从而有效地降低了生产成本；该方法所需的工艺条件简单且可控，生产周期短，效率高，适宜工业化连续生产；此外，本发明方法具有能耗低、污染小、与环境相协调等优点。利用本发明的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺可制得相应的无铅压电陶瓷。
附图说明
图1为实施例1中组分为(K0.5Na0.5)NbO3的无铅压电陶瓷粉体的XRD图谱；
图2为实施例1中组分为(K0.5Na0.5)NbO3的无铅压电陶瓷粉体的粒径分布图；
图3为利用实施例1中的 (K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图；
图4为实施例2中组分为(K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体的XRD图谱；
图5为利用实施例2中的(K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品的断面放大2500倍的SEM图；
图6为利用实施例2中的 (K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图；
图7为实施例4中组分为(K0.4752Na0.4802Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体的XRD图谱；
图8为利用实施例5中的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图；
图9为利用实施例5中的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10Hz条件下的电滞回线图；
图10为利用实施例7中的(K0.4776Na0.4776Li0.0398Y0.005)(Nb0.9552Sb0.0398 Mn0.005)O3无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图；
图11为利用实施例9中的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO＋0.2%MnO无铅压电陶瓷粉体制得的陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
实施例1：
(1)以K2CO3、Na2CO3和Nb2O5为原料，按照化学式 (K0.5Na0.5)NbO3的化学计量比称量进行配料，其中Nb2O5的粒径为0.5微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3和Na2CO3溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.1mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Nb2O5作为被包覆相，加入到上述包覆相中，两者经振荡混合后搅拌，制得均匀的混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为300℃、速度为150m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在900℃下保温煅烧3小时，制得(K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷粉体。该粉体的XRD图谱和粒径分布图分别见图1和图2。
利用本实例制备的(K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.5Na0.5)NbO3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表1。该陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图见图3。
表1. 经实施例1制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020081
实施例2：
(1)以K2CO3、Na2CO3、Bi2O3、TiO2和Nb2O5为原料，按照化学式 (K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3的化学计量比称量进行配料，其中TiO2和Nb2O5的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3和Na2CO3溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.1mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2和Nb2O5作为被包覆相，加入到上述包覆相中，混合振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为300℃、速度为150m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在850℃下保温煅烧3小时，制得(K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体。该粉体的XRD图谱见图4。
利用本实例制备的(K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.495Na0.5Bi0.005)(Nb0.99Ti0.01)O3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表2。该陶瓷样品的断面的SEM图和在10kHz条件下的介电－温度曲线图分别见图5和图6。
表2. 经实施例2制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020082
实施例3：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4802Na0.4752Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3和CH3COOLi·2H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.1mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，与上述包覆相混合后振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为300℃、速度为120m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在900℃下保温煅烧2小时，制得(K0.4802Na0.4752Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体，其粒径不超过3μm。
利用本实施例制备的(K0.4802Na0.4752Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4802Na0.4752Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表3。
表3. 经实施例3制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020083
实施例4：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4752Na0.4802Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3和CH3COOLi·2H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.5mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，与上述包覆相混合后振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为250℃、速度为120m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在800℃下保温煅烧5小时，制得(K0.4752Na0.4802Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体。该粉体的XRD图谱见图7。
利用本实施例制备的(K0.4752Na0.4802Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4752Na0.4802Li0.0396Bi0.005)(Nb0.9504Sb0.0396Ti0.01)O3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表4。
表4. 经实施例4制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020084
实施例5：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3和CH3COOLi·2H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.5mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，与上述包覆相混合后振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为250℃、速度为120m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在850℃下保温煅烧3小时，制得(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3无铅压电陶瓷粉体。
利用本实施例制备的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表5。该陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图和在10Hz条件下的电滞回线图分别见图8和图9。
表5. 经实施例5制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020085
实施例6：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、C4H6MnO4·4H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3+0.4%MnO的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O和C4H6MnO4·4H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为1mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，与上述包覆相混合后振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为250℃、速度为120m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在800℃下保温煅烧4小时，制得(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋0.4%MnO无铅压电陶瓷粉体。
利用本实施例制备的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋0.4%MnO无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋0.4%MnO无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表6。
表6. 经实施例6制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
实施例7：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、C4H6MnO4·4H2O、Y2O3、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4776Na0.4776Li0.0398Y0.005)(Nb0.9552Sb0.0398 Mn0.005)O3的化学计量比称量进行配料，其中Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Y2O3的粒径为1.2微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O和C4H6MnO4·4H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为1mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Nb2O5、Sb2O3和Y2O3作为被包覆相，加入到上述包覆相中，混合振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为200℃、速度为100m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在850℃下保温煅烧3小时，制得(K0.4776Na0.4776Li0.0398Y0.005)(Nb0.9552Sb0.0398Mn0.005)O3无铅压电陶瓷粉体。
利用本实施例制备的(K0.4776Na0.4776Li0.0398Y0.005)(Nb0.9552Sb0.0398Mn0.005)O3无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4776Na0.4776Li0.0398Y0.005)(Nb0.9552Sb0.0398Mn0.005)O3无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表7。该陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图见图10。
表7. 经实施例7制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
实施例8：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3+1.0%CuO的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O和Cu(NO3)2·3H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为4mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，加入到上述包覆相中，混合振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为200℃、速度为100m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在780℃下保温煅烧4小时，制得(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO无铅压电陶瓷粉体。
利用本实施例制备的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表8。
表8. 经实施例8制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020088
实施例9：
(1)以K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、C4H6MnO4·4H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3为原料，按照化学式(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO＋0.2%MnO的化学计量比称量进行配料，其中TiO2、Nb2O5和Sb2O3的粒径均为0.5微米，Bi2O3的粒径为1微米。
(2)在搅拌条件下将K2CO3、Na2CO3、CH3COOLi·2H2O、C4H6MnO4·4H2O和Cu(NO3)2·3H2O溶于水中，形成均一稳定的阳离子的总浓度为4mol/L的溶液，作为包覆相。
(3)将称量好的Bi2O3、TiO2、Nb2O5和Sb2O3作为被包覆相，加入到上述包覆相中，混合振荡均匀，制得混合悬浮液。
(4)将混合悬浮液在均匀搅拌的条件下，送入喷雾干燥器的离心喷头，将混合悬浮液高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在温度为200℃、速度为80m/s的气流下干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，得到混合物粉末。
(5)将上述混合物粉末在800℃下保温煅烧3小时，制得(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO＋0.2%MnO无铅压电陶瓷粉体。
利用本实施例制备的(K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO＋0.2%MnO无铅压电陶瓷粉体经传统的陶瓷制备工艺制得 (K0.4752Na0.48Li0.04Bi0.0048)(Nb0.9504Sb0.04Ti0.0096)O3＋1.0%CuO＋0.2%MnO无铅压电陶瓷，按常规方法对其进行电学性能测试，结果见表9。该陶瓷样品在10kHz条件下的介电－温度曲线图见图11。
表9. 经实施例9制得的陶瓷样品的电学性能测试结果
Figure GDA0000230020089
通式(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3或(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3＋a MαOβ中的元素A可以为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La或Y中的一种或一种以上，元素H可以为Al、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta或W中的一种或一种以上，元素M可以为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La、Y、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta、W中的一种或一种以上。含K化合物除K2CO3以外，还可以采用碳酸氢钾、硝酸钾、甲酸钾、醋酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、乙醇钾、叔丁醇钾、苯酚钾、乙炔钾或氢氧化钾。含Na化合物除Na2CO3以外，还可以采用碳酸氢钠、硝酸钠、甲酸钠、醋酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠、苯酚钠、乙炔钠或氢氧化钠。

Claims (2)

1.一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体通式的化学计量比，称取各元素相应的化合物作为原料，原料中含K、Na或Li的化合物为可溶性化合物，含Nb或Sb的化合物为不溶于水或难溶于水的化合物粉末，含A或H的化合物为可溶性化合物或者为不溶于水或难溶于水的化合物粉末，含M的化合物为可溶性含氧化合物或者为不溶于水或难溶于水的含氧化合物粉末；所述不溶于水或难溶于水的化合物粉末或者含氧化合物粉末的粒径不超过2微米，其中所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体通式为：(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3或(K1-u-vNauLivAw)(Nb1-n-wSbnHw)O3＋a MαOβ，式中，u、v、w、n分别表示相应的元素在该化学组成中所占的摩尔数，0.4≤u≤0.6，0≤v≤0.1，0≤w≤0.1，0≤n≤0.1，a为氧化物MαOβ所占的摩尔百分比，0≤a≤0.1，α=1，2或3，β=1,2,3,4或5,A为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La或Y中的一种或一种以上，H为Al、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta或W中的一种或一种以上，M为Li、Na、K、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Bi、La、Y、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ce、Zr、Mo、Tc、Sn、Pr、Pu、Th、Hf、Ge、Sb、Te、Ta、W中的一种或一种以上；
(2) 将步骤(1)所选原料中可溶性的原料溶解于水中，使之形成均一稳定的阳离子的总浓度为0.1~4mol/L的溶液，作为包覆相；
(3)将步骤(1)所选原料中不溶于水或难溶于水的原料作为被包覆相，与包覆相混合后振荡均匀，得到混合悬浮液；
(4)将混合悬浮液在搅拌条件下，送入喷雾干燥器中高速离心雾化，使包覆相包覆于被包覆相的颗粒表面，并在气流下于200~300℃干燥，经旋风分离器和袋式除尘器收集，制得至少含K、Na、Nb元素的混合物粉末，所述气流的流速为50~150m/s；
(5)将上述混合物粉末在700~950℃下保温煅烧2~5小时，制得铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体，且该粉体的粒径不超过3μm。
2.根据权利要求1所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含K化合物为碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、甲酸钾、醋酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、乙醇钾、叔丁醇钾、苯酚钾、乙炔钾或氢氧化钾中的任一种；含Na化合物为碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、甲酸钠、醋酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、乙醇钠、叔丁醇钠、苯酚钠、乙炔钠或氢氧化钠中的任一种。
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