CN109824357A - 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法。该高压电和高介电低温共烧压电陶瓷化学通式为：(Pb_1‑qLa_q(Zr_{1‑ x}Ti_x)_1‑p(Zn_yNi_zNb_1‑y‑z)_pO₃)，其中，x＝0.4‑0.6、y＝0.1‑0.2、z＝0.1‑0.2、P＝0.3‑0.5、q＝0‑0.1。其制备方法是将配方中的氧化物原料球磨后烘干、粉碎、过筛，预烧后再球磨，然后再烘干、粉碎、过筛，与聚乙烯醇混合、造粒、压制成坯件，排胶后烧结，陶瓷表面被银、烧银、极化处理。本发明提供的压电陶瓷产品具有电陶瓷测试范围广、精确度高、功率小、压电和介电性能高等优点，本发明方法具有制备工艺简单，烧结温度低等优点。

Description

高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷及其制备方法，尤其涉及一种具有高压电和高介电性能的低温共烧压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术飞速发展，要求电子陶瓷元器件也趋于集成化、微型化和薄型化。锆钛酸铅压电陶瓷材料因具有优异的压电性能，而被广泛应用于各种电子陶瓷元器件中。但由于这类陶瓷材料的配方中通常含有60-70％的铅，会对环境造成一定程度的损害。另外，锆钛酸铅陶瓷材料的烧结温度很高(≥1200℃)，而高温度会使内电极银浆中贵金属钯材料增多，使得产品成本大幅度增加。

低温共烧压电陶瓷材料可在较低的烧结温度下获得较高的电性能，一定程度不仅可减少了铅的挥发，而且还能降低贵金属钯的用量、降低成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种高压电和高介电低温共烧压电陶瓷。

本发明的另一个目的在于提供一种制备该高压电和高介电低温共烧压电陶瓷的方法。

为了实现上述目的，本发明所提供的高压电和高介电低温共烧压电陶瓷的化学通式为：(Pb_1-qLa_q(Zr_1-xTi_x)_1-p(Zn_yNi_zNb_1-y-z)_pO₃)，x＝0.4-0.6、y＝0.1-0.2、z＝0.1-0.2、P＝0.3-0.5、q＝0-0.1。

本发明所提供的制备上述高压电和高介电低温共烧压电陶瓷的方法如下：

1)将23-28mol％Pb₃O₄、16-35mol％ZrO₂、15-35mol％TiO₂、2-10mol％NiO、7-16mol％Nb₂O₅、0-5mol％La₂O₃、2-10mol％ZnO的原料混合，球磨至平均粒径为1-2微米，得混合料；

2)将所述混合料在800-900℃条件下预烧2h，得瓷粉；

3)向所述瓷粉加入0.4-0.8wt％CuO，球磨至平均粒径为0.55μm，得二次球磨瓷粉；

4)向所述二次瓷粉加入8wt％PVA，造粒、压制成φ12×1mm的片状生坯，所述PVA的浓度为8％；

5)将所述生坯放入烧结炉中，600℃条件下排胶1h，然后在900-960℃条件下烧结3-5h，得低温共烧陶瓷材料；

6)将所述低温共烧陶瓷材料被银，然后在750℃条件下烧银20min，得被银片；

7)将所述被银片置于80℃的二甲基硅油中，施加3.5KV/mm的电场强度极化25min。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，以CuO为烧结助剂掺杂于PLZT-PZNN中，因此能够在烧结温度低于960℃条件下生产，本发明方法制备的陶瓷产品具有d₃₃≥550pC/N、Kp≥0.7、ε≥3000、tanδ≤2.5％的优点。本发明提供的压电陶瓷测试范围广、精确度高、功率小、压电和介电性能高；本发明制备方法简单，烧结温度低。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。

产品实施例

高压电和高介电低温共烧压电陶瓷的化学通式为：

(Pb_1-qLa_q(Zr_1-xTi_x)_1-p(Zn_yNi_zNb_1-y-z)_pO₃)，其中，x＝0.4-0.6、y＝0.1-0.2、z＝0.1-0.2、P＝0.3-0.5、q＝0-0.1。

制备上述高压电和高介电低温共烧压电陶瓷：

实施例1

1)将24-28mol％Pb₃O₄、17-21mol％ZrO2、25-29mol％TiO2、2-6mol％NiO、8-12mol％Nb2O5、0-3mol％La2O3、2-6mol％ZnO的原料混合，球磨至平均粒径为1-2微米，得混合料；

2)将所述混合料在800℃条件下预烧2h，得瓷粉；

3)向所述瓷粉中加入0.4-0.8wt％CuO，球磨至平均粒径为0.55μm，得二次球磨瓷粉；

4)向所述二次瓷粉加入8wt％PVA，造粒、压制成φ12×1mm的片状生坯，所述PVA的浓度为8％；

5)将所述生坯放入烧结炉中，600℃条件下排胶1h，然后在900-960℃条件下烧结4h，得低温共烧陶瓷材料；

6)将所述低温共烧陶瓷材料被银，然后在750℃条件下烧银20min，得被银片；

7)将所述被银片置于80℃的二甲基硅油中，施加3.5KV/mm的电场强度极化25min。

实施例2

各步骤同实施例1。其中，步骤1)中各氧化物原料用量为26-28mol％Pb₃O₄、19-21mol％ZrO2、27-29mol％TiO2、3-6mol％NiO、10-12mol％Nb2O5、0.2-2mol％La2O3、3-6mol％ZnO。

实施例3

各步骤同实施例1。其中：步骤1)中各氧化物原料用量为27-28mol％Pb₃O₄、20-21mol％ZrO₂、28-29mol％TiO₂、5-6mol％NiO、11-12mol％Nb₂O₅、0.2-0.5mol％La₂O₃、5-6mol％ZnO。

实施例4

各步骤同实施例1。其中：步骤1)中各氧化物原料用量为27-28mol％Pb₃O₄、20-21mol％ZrO₂、28-29mol％TiO₂、5-6mol％NiO、11-12mol％Nb₂O₅、0.3-0.5mol％La₂O₃、5-6mol％ZnO。

Claims (2)

1.一种高压电和高介电低温共烧压电陶瓷，其特征在于化学通式为：(Pb_1-qLa_q(Zr_{1- x}Ti_x)_1-p(Zn_yNi_zNb_1-y-z)_pO₃)，其中，x＝0.4-0.6、y＝0.1-0.2、z＝0.1-0.2、P＝0.3-0.5、q＝0-0.1。

2.一种制备权利要求1所述的高压电和高介电低温共烧压电陶瓷的方法，其特征在于方法如下：

1)将23-28mol％Pb₃O₄、16-35mol％ZrO₂、15-35mol％TiO₂、2-10mol％NiO、7-16mol％Nb₂O₅、0-5mol％La₂O₃、2-10mol％ZnO的原料混合，球磨至平均粒径为1-2微米，得混合料；

2)将所述混合料在800-900℃条件下预烧2h，得瓷粉；

3)向所述瓷粉中加入0.3-1wt％CuO，球磨至平均粒径为0.55μm，得二次球磨瓷粉；

4)向所述二次瓷粉加入8wt％PVA，造粒、压制成φ12×1mm的片状生坯，所述PVA的浓度为8％；

5)将所述生坯放入烧结炉中，600℃条件下排胶1h，然后在900-960℃条件下烧结3-5h，得低温共烧陶瓷材料；

6)将所述低温共烧陶瓷材料被银，然后在750℃条件下烧银20min，得被银片；

7)将所述被银片置于80℃的二甲基硅油中，施加3.5KV/mm的电场强度极化25min。