CN110642621A - 一种高性能的压电陶瓷及其制作方法 - Google Patents

一种高性能的压电陶瓷及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110642621A
CN110642621A CN201910999740.3A CN201910999740A CN110642621A CN 110642621 A CN110642621 A CN 110642621A CN 201910999740 A CN201910999740 A CN 201910999740A CN 110642621 A CN110642621 A CN 110642621A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
putting
raw materials
namely
drying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910999740.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110642621B (zh
Inventor
何龙
施小罗
范文筹
刘志潜
刘宗玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Yuntian Atomization Technology Co Ltd
Original Assignee
Hunan Yuntian Atomization Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Yuntian Atomization Technology Co Ltd filed Critical Hunan Yuntian Atomization Technology Co Ltd
Priority to CN201910999740.3A priority Critical patent/CN110642621B/zh
Publication of CN110642621A publication Critical patent/CN110642621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110642621B publication Critical patent/CN110642621B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
    • C04B35/493—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3267—MnO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高性能的压电陶瓷，其主要成分包括99.7wt％铌锡‑锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质，铌锡‑锆钛酸铅三元系材料的化学通式为Pb(1‑x‑y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1‑m‑n)ZrmTin]O3；其中所述化学通式中：x＝0.01～0.07；y＝0.01～0.07；m＝0.40～0.48；n＝‑0.45～0.49。本发明材料压电陶瓷材料具有较高的压电应变常数d33和机电耦合系数kp，适中的机械品质因数和介质损耗，是一种高性能的压电陶瓷材料。

Description

一种高性能的压电陶瓷及其制作方法
技术领域
本发明涉及压电陶瓷领域，尤其涉及一种高性能的压电陶瓷及其制作方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，人们对健康的理解认识也在不断提高，在这种大环境下，电子烟作为香烟或卷烟的替代品应运而生，满足广大烟民对香烟依赖的同时，大幅降低对自身和他人健康的危害。超声雾化电子烟产品在工作过程中，压电超声雾化片(简称雾化片)处在干烧状态，雾化片表面瞬间温度会达到170℃，这与传统的超声雾化应用技术有很大的区别，传统的超声雾化应用，会避免雾化片处在干烧状态，雾化片表面瞬间温度一般在 120℃以下。由于雾化片长期处在干烧工作状态，容易导致雾化片性能快速衰减，使用寿命短，一般在工作2000口，每口持续时间5秒，烟雾量明显衰减，雾化不稳定、保护层脱落等问题。
因为急需研发出一种使用温度高、衰减小、寿命长的可应用于电子烟油雾化的压电陶瓷，以解决现有电子烟超声波雾化片在使用过程中的衰减过快问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于解决现有电子烟超声波雾化片在使用过程中的衰减过快问题。提供一种使用温度高、衰减小、寿命长的可应用于电子烟油雾化的压电陶瓷。针对现有技术的上述缺陷，提供一种高性能的压电陶瓷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高性能的压电陶瓷包括：99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及 0.3wt％的微量杂质；所述铌锡-锆钛酸铅三元系材料的化学通式为Pb(1-x-y) BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3，其中所述化学通式中：x＝0.01～0.07； y＝0.01～0.07；m＝0.40～0.48；n＝0.45～0.49。
优选的，所述化学通式中的Sn采用分析纯级的Sn0，Ba采用分析纯级的 BaC03，Ca采用分析纯级的CaC03。
优选的，所述微量杂质包括MnO2、Hf02、Co2O3、Bi2O3、LiC03及Al2O3。
优选的，所述MnO2占总组成的0.2wt％，所述Hf02和所述Co2O3占总组成 0.07wt％，所述Bi2O3和所述LiC03占总组成0.02wt％，所述Al2O3占总组成 0.01wt％。
优选的，所述Hf02和所述Co2O3的占比比例为3：7，所述Bi2O3和所述LiC03的占比比例为6：4。
根据本发明的另一个方面，一种高性能的压电陶瓷的制作方法，包括如下步骤：
S1:配料,按配方准确的称取对应的原料放入容器中，待用；
S2:混料,将称量好的原料加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
S3：预烧，将烘干后的原料碾碎后装入预烧坩埚后放入马弗炉进行预烧；
S4：细磨，将预烧后的原料破碎加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
S5：轧膜成型，将细磨后的原料依次经过粗轧、并轧、减薄、精轧及冲片步骤后形成的坯片放入匣钵中；
S6：排胶烧成，将装有坯片的匣钵放入排胶炉中排胶后放入马弗炉进行烧结，烧结后形成压电陶瓷片；
S7:清洗、上电极，用无水乙醇将压电陶瓷片表面的清洗干净后用手工印刷机将压电陶瓷片两面依次被上电极后放入网带炉进行烘干后放置12小时；
S8：极化，将有电极压电陶瓷片放入高压电场进行极化，被极化完成的压电陶瓷片放置12h。
优选的，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述烘干条件为烘干温度120℃、烘干时长10h，所述分样筛为200目。
优选的，所述步骤S3中的预烧曲线为390min升到1045℃，保温120min。
优选的,所述步骤S6中烧成曲线为8h升到1305℃，保温120min。
优选的,所述步骤S7中的放入网带炉的烘干条件为烘干温度为720℃，烘干时长为35min。
和现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：所制备的压电陶瓷其机械品质因素(Qm)为1545左右，径向机电耦合系数(Kp)为0.65左右，压电应变常数(d33)为340pC/N左右，介质损耗为(tgδ)平均小于0.04％。该压电陶瓷应用于电子烟雾化其使用适应温度高、衰减小、寿命长的，解决了现有电子烟超声波雾化片在使用过程中的衰减过快问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将描述了实现本发明采用的实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文所举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
实施例一
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成为 99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；铌锡-锆钛酸铅三元系材料的化学通式为Pb(1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3，其中化学通式中：x＝0.03；y＝0.02；m＝0.44；n＝0.49。
具体的，Sn用分析纯级的Sn0,Ba用分析纯级的BaC03,Ca用分析纯级的 CaC03。
更具体的，其微量杂质包括占总组成的0.2wt％的二氧化锰MnO2，占总组成0.07wt％的氧化铪Hf02和氧化钴Co2O3，占总组成0.02wt％的氧化铋Bi2O3和碳酸锂LiC03，占总组成0.01wt％的三氧化二铝Al2O3。
更具体的，氧化铪Hf02和氧化钴Co2O3的占比比例为3：:7，氧化铋Bi2O3和碳酸锂LiC03的占比比例为6：4。
具体的,本实施例中铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷的制备方法如下：
S1:配料,按该配方的化学计量比准确的称取对应的原料放入容器中，待用；
具体的，步骤S1称取的原料最好放入不锈钢盆中，其内壁比较光滑，不会粘料，可以保证实际投料的准确性。
S2:混料,将称量好的原料加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
具体的，步骤S2包括将氧化锆罐用去离子水洗净后加入520g洗离子水后投入行星球磨120min，将不锈钢盆和200目分样筛用去离子水冲洗干净后，将混磨后的料浆过200目分样筛虑掉杂质、大颗粒和锆球，将用不锈钢盆装好的浆料放入烘箱烘干。更具体的，该烘干温度为120℃、烘干时长为10h。
S3：预烧，将烘干后的原料碾碎后装入预烧坩埚后放入马弗炉进行预烧；
具体的，步骤S3中的预烧曲线为390min升到1045℃，保温时长为120min。
S4：细磨，将预烧后的原料破碎加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
具体的，步骤S4包括将预烧好的粉料破碎，其颗粒小于3mm，装入用去离子水洗净后氧化锆罐的同时加入520g洗离子水后投入行星球磨120min，将不锈钢盆和200目分样筛用去离子水冲洗干净后，将混磨后的料浆过200目分样筛虑掉杂质、大颗粒和锆球，将用不锈钢盆装好的浆料放入烘箱烘干。更具体的，该烘干温度为120℃、烘干时长10h。
S5：轧膜成型，将细磨后的原料依次经过粗轧、并轧、减薄、精轧及冲片步骤后形成的坯片放入匣钵中；
具体的，步骤S5中的粗轧包括如下步骤：
a.将细磨烘干的粉料碾碎，加18％的PVA初步混匀；
b.用铲刀将粉料和胶水上精轧机粗轧；
c.下料后用干净的小塑料袋密封陈腐16h以上。
更具体的，在粗轧过程中需尽可能的用铲刀干预，使粉料和胶混合均匀，上料后15分钟左右开启电风扇，整个粗轧过程大概在60min左右。
具体的，步骤S5中的并轧包括如下步骤：
a.取陈腐完成的料块在精轧机上进行并轧，其并轧厚度为1.8mm；
b.用切刀将并轧完成的料片沿宽度方向切成所需尺寸的小料片；
c.用干净的真空袋将小料片包裹密封陈腐不少于16h。
更具体的，并轧完成的料片，厚度分散应不大于20μm，料片要柔软，目测无气泡。
具体的，步骤S5中的减薄包括如下步骤：
a.将取陈腐完成的料片，分两次将料片沿长度方向减薄到1.2mm；
b.将减薄完成的料片放在晾片上进行晾干，提升坯片的密度；
c.收取料片沿宽度方向按所需尺寸进行切片，用干净的塑料袋密封保存切片。
更具体的，当坯片的密度大于5.45时可以收取料片，晾片的时长约为4h。
具体的，步骤S5中的精轧包括如下步骤：
a.将坯片在精轧机上进行精轧；
b.将精轧好的坯片密封保存并做好标识。
更具体的，精轧后的坯片厚度为975±5μm。
具体的，步骤S5中的冲片包括如下步骤：
a.取精轧完成的坯片用脚踏冲机将坯片冲剪成所需尺寸、形状的坯片。
b.将坯片放入匣钵中。
S6：排胶烧成，将装有坯片的匣钵放入排胶炉中排胶后放入马弗炉进行烧结，烧结后形成压电陶瓷片；
具体的，步骤S6中的排胶时长为72h，在烧成过程中用隔离粉将坯片进行隔离放入氧化铝坩埚在放入马弗炉进行烧成。更具体的，其烧成曲线为8h升温到1305℃，保温时长为120min。
S7:清洗、上电极，用无水乙醇将压电陶瓷片表面的清洗干净后用手工印刷机将压电陶瓷片两面依次被上电极后放入网带炉进行烘干后放置12小时；
具体的，步骤S7中的还包括将刷好一面电极的瓷片在120℃的烘箱烘 30min在引另一面电极。更具体的，被上的电极为φ9.5，网带炉中的烘干条件为烘干温度720℃，烘干时长为35min。
具体的，步骤S8中的极化条件为极化电压为1.2kv，极化温度为360℃。
S8：极化，将有电极压电陶瓷片放入高压电场进行极化，被极化完成的压电陶瓷片放置12h。
经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1934，径向机电耦合系数(Kp)为0.69，压电应变常数 (d33)为370pC/N，介质损耗为(tgδ)为0.6％。
实施例二
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.04；y＝0.01；m＝0.46；n＝0.47，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1105，径向机电耦合系数(Kp)为0.58，压电应变常数(d33)为285pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.3％。
实施例三
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.06；y＝0.02；m＝0.475；n＝0.48，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1042，径向机电耦合系数(Kp)为0.74，压电应变常数(d33)为427pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.5％。
实施例四
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.07；y＝0.01；m＝0.48；n＝0.48，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1450，径向机电耦合系数(Kp)为0.65，压电应变常数(d33)为289pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.4％。
实施例五
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.05；y＝0.01；m＝0.46；n＝0.47，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1563，径向机电耦合系数(Kp)为0.64，压电应变常数(d33)为345pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.3％。
实施例六
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.03；y＝0.02；m＝0.45；n＝0.48，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1847，径向机电耦合系数(Kp)为0.62，压电应变常数(d33)为323pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.5％。
实施例七
本实施例提供了一种铌锡-锆钛酸铅三元系的压电陶瓷材料，其组成包括99.7wt％的铌锡-锆钛酸铅三元系材料及0.3wt％的微量杂质；其化学通式为Pb (1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3。
具体的，其中x＝0.06；y＝0.02；m＝0.48；n＝0.485，其他成分和实施步骤与实施例一基本一致，在此不一一赘述，经测试得知：本实施例制备得到的高温压电陶瓷材料性能参数如下：其机械品质因素(Qm)为1877，径向机电耦合系数(Kp)为0.66，压电应变常数(d33)为372pC/N，介质损耗为(tg δ)为0.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能的压电陶瓷，其特征在于，所述压电陶瓷的组成包括99.7wt％铌锡-锆钛酸铅三元系材料的及0.3wt％的微量杂质；
所述铌锡-锆钛酸铅三元系材料的化学通式为Pb(1-x-y)BaxCay[(Sn1/3Nb2/3)(1-m-n)ZrmTin]O3；
其中所述化学通式中：x＝0.01～0.07；y＝0.01～0.07；m＝0.40～0.48；n＝0.45～0.49。
2.根据权利要求1所述的一种高性能的压电陶瓷,其特征在于，所述化学通式中的Sn采用分析纯级的Sn0，Ba采用分析纯级的BaC03，Ca采用分析纯级的CaC03。
3.根据权利要求1所述的高性能的压电陶瓷,其特征在于，所述微量杂质包括MnO2、Hf02、Co2O3、Bi2O3、LiC03及Al2O3。
4.根据权利要求3所述的一种多高性能的压电陶瓷，其特征在于，所述MnO2占总组成的0.2wt％，所述Hf02和所述Co2O3占总组成0.07wt％，所述Bi2O3和所述LiC03占总组成0.02wt％，所述Al2O3占总组成0.01wt％。
5.根据权利要求4所述的一种高性能的压电陶瓷，其特征在于，所述Hf02和所述Co2O3的占比比例为3：7，所述Bi2O3和所述LiC03的占比比例为6：4。
6.根据权利要求1-5所述的任一一种高性能的压电陶瓷的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:配料,按配方准确的称取对应的原料放入容器中，待用；
S2:混料,将称量好的原料加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
S3：预烧，将烘干后的原料碾碎后装入预烧坩埚后放入马弗炉进行预烧；
S4：细磨，将预烧后的原料破碎加去离子水放入氧化锆罐投入行星球球磨后用分样筛滤掉杂质、大颗粒和锆球后烘干；
S5：轧膜成型，将细磨烘干后的原料依次经过粗轧、并轧、减薄、精轧及冲片步骤后形成的坯片放入匣钵中；
S6：排胶烧成，将装有坯片的匣钵放入排胶炉中排胶后放入马弗炉进行烧结，烧结后形成压电陶瓷片；
S7:清洗、上电极，用无水乙醇将压电陶瓷片表面的清洗干净后用手工印刷机将压电陶瓷片两面依次被上电极后放入网带炉进行烘干后放置12小时；
S8：极化，将有电极压电陶瓷片放入高压电场进行极化，被极化完成的压电陶瓷片放置12h。
7.根据权利要求6所述的一种高性能的压电陶瓷的制作方法，其特征在于，所述步骤S2和所述步骤S4中，所述烘干条件为烘干温度120℃、烘干时长10h，所述分样筛为200目。
8.根据权利要求7所述的一种高性能的压电陶瓷的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中的预烧曲线为390min升到1045℃，保温120min。
9.根据权利要求1所述的一种高性能的压电陶瓷的制作方法，其特征在于，所述步骤S6中烧成曲线为8h升到1305℃，保温120min。
10.根据权利要求1所述的一种高性能的压电陶瓷的制作方法，其特征在于，所述步骤S7中的放入网带炉的烘干条件为烘干温度为720℃，烘干时长为35min。
CN201910999740.3A 2019-10-21 2019-10-21 一种高性能用于电子烟油雾化的压电陶瓷及其制作方法 Active CN110642621B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910999740.3A CN110642621B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种高性能用于电子烟油雾化的压电陶瓷及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910999740.3A CN110642621B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种高性能用于电子烟油雾化的压电陶瓷及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110642621A true CN110642621A (zh) 2020-01-03
CN110642621B CN110642621B (zh) 2021-12-21

Family

ID=69013178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910999740.3A Active CN110642621B (zh) 2019-10-21 2019-10-21 一种高性能用于电子烟油雾化的压电陶瓷及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110642621B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113716957A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 深圳麦克韦尔科技有限公司 陶瓷及其制备方法、陶瓷粉体、压电陶瓷和雾化装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1292362A (zh) * 1999-07-02 2001-04-25 Tdk株式会社 压电陶瓷及使用该压电陶瓷的压电器件
CN102503409A (zh) * 2011-11-02 2012-06-20 聊城大学 一种锡钛酸钡钙无铅压电陶瓷及其制备工艺
CN102815942A (zh) * 2012-04-20 2012-12-12 汕头市创新科技电子有限公司 一种压电陶瓷材料及其制成的压电陶瓷振子
CN103936412A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 北京大学 一种铌锡酸铅-钪酸铋-钛酸铅三元系高温压电陶瓷材料及其制备方法
CN104761260A (zh) * 2015-03-18 2015-07-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种(BaxCa1-x)(TiyM1-y)O3体系压电陶瓷材料及其制备方法
CN109320241A (zh) * 2018-10-22 2019-02-12 西安电子科技大学 一种锂铝共掺杂铪钛酸铅-铌镍酸铅压电陶瓷的制备方法
US20190140162A1 (en) * 2016-04-21 2019-05-09 Epcos Ag Piezoelectric ceramic, method for the production thereof and electroceramic component comprising the piezoceramic

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1292362A (zh) * 1999-07-02 2001-04-25 Tdk株式会社 压电陶瓷及使用该压电陶瓷的压电器件
CN102503409A (zh) * 2011-11-02 2012-06-20 聊城大学 一种锡钛酸钡钙无铅压电陶瓷及其制备工艺
CN102815942A (zh) * 2012-04-20 2012-12-12 汕头市创新科技电子有限公司 一种压电陶瓷材料及其制成的压电陶瓷振子
CN103936412A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 北京大学 一种铌锡酸铅-钪酸铋-钛酸铅三元系高温压电陶瓷材料及其制备方法
CN104761260A (zh) * 2015-03-18 2015-07-08 中国科学院福建物质结构研究所 一种(BaxCa1-x)(TiyM1-y)O3体系压电陶瓷材料及其制备方法
US20190140162A1 (en) * 2016-04-21 2019-05-09 Epcos Ag Piezoelectric ceramic, method for the production thereof and electroceramic component comprising the piezoceramic
CN109320241A (zh) * 2018-10-22 2019-02-12 西安电子科技大学 一种锂铝共掺杂铪钛酸铅-铌镍酸铅压电陶瓷的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUEFENG CHEN ET.AL: "Dynamic Hysteresis and Scaling Behavior of Energy Density in Pb0.99Nb0.02[(Zr0.60Sn0.40)0.95Ti0.05]O3 Antiferroelectric Bulk Ceramics", 《J. AM. CERAM. SOC.》 *
ZUNPING XU ET.AL: "Impact of phase transition sequence on the electrocaloric effect in Pb(Nb,Zr,Sn,Ti)O3 ceramics", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *
包秀兰 等: "锆钛酸铅压电陶瓷的制备工艺研究", 《陶瓷学报》 *
王振 等: "HfO2 含量对铌锑锆钛酸铅压电陶瓷性能的影响", 《电子元件与材料》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113716957A (zh) * 2021-08-04 2021-11-30 深圳麦克韦尔科技有限公司 陶瓷及其制备方法、陶瓷粉体、压电陶瓷和雾化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110642621B (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3874229B2 (ja) 圧電セラミックスおよびこれを用いた圧電デバイス
CN111393161B (zh) 钛酸铋钠钛酸锶基储能陶瓷材料及其制备方法
JP2001508753A (ja) 低い焼結温度で銀とともに焼成し得る低損失ｐｚｔセラミック組成物およびそれを製造するための方法
CN113716957B (zh) 陶瓷及其制备方法、陶瓷粉体、压电陶瓷和雾化装置
CN101547875A (zh) 压电陶瓷及压电元件
JP3654408B2 (ja) 圧電磁器組成物
CN110642621B (zh) 一种高性能用于电子烟油雾化的压电陶瓷及其制作方法
CN113307619A (zh) 一种铁酸铋-钛酸铅-铌镁酸铋三元体系高温压电陶瓷的制备方法
CN1126723C (zh) 压电陶瓷组合物及用它制造的压电元件
JP2942535B1 (ja) 圧電体磁器組成物
CN110668815B (zh) 一种应用于电子槟榔的压电陶瓷及其制作方法
JP2006315909A (ja) 圧電セラミックス
KR910001362B1 (ko) 강유전성 세라믹
CN1622359A (zh) 压电陶瓷装置的制造方法
CN110862262B (zh) 一种应用于声音元件的高性能压电陶瓷及其制作方法
JPH11322426A (ja) 圧電磁器組成物
JP3974952B2 (ja) 圧電体の製造方法
CN115403375A (zh) 一种锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法
JP7349935B2 (ja) リチウムイオン伝導体並びにそれを含む電極合剤及び電池
JPH09241070A (ja) 誘電体磁器組成物
CN1161314A (zh) 压电陶瓷
JPH0226794B2 (zh)
JP4481744B2 (ja) 非鉛系圧電性物質の製造方法
CN114907122B (zh) 锆酸钙-钛酸铋钾-锑铌酸钾钠锂三元无铅压电陶瓷及其制备方法
JP3761970B2 (ja) 圧電磁器組成物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant