一种高致密性压电陶瓷材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高致密性压电陶瓷材料的制备方法，属于压电陶瓷材料制备技术领域。本发明专利技术利用废弃硅酸盐玻璃球磨后，与碳酸钾、碳酸钠等混合研磨，再球磨过滤得滤饼，干燥后经二次煅烧制得高致密性压电陶瓷材料。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术制备步骤简单，充分利用废弃硅酸盐玻璃制备压电陶瓷材料，有效解决了其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高问题，实现了资源可循环利用；所得产品致密性高，压电性能高，介电损耗降低为0.4～0.7%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高致密性压电陶瓷材料的制备方法，属于压电陶瓷材料制备

技术介绍
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应，压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等，除了用于高科技领域，它更多的是在日常生活中为人们服务，为人们创造更美好的生活而努力。目前大规模使用的压电陶瓷材料主要是性能优异的以锆钛酸铅（PZT）为基的二元系及多元系陶瓷，但是PbO（或Pb3O4）含量约占其原料总量的70%左右，PbO有毒、高温下具有挥发性，在材料的制备过程中不仅危害环境，使产品一致性和重复性降低，导致陶瓷性能下降。BT基无铅压电陶瓷，由于其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高，在室温附近存在斜方晶系和四方晶系相变，导致材料致密性差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前压电陶瓷材料，由于其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高，导致材料致密性差的弊端，提供了一种利用废弃硅酸盐玻璃球磨后，与碳酸钾、碳酸钠等混合研磨，再球磨过滤得滤饼，干燥后经二次煅烧制得高致密性压电陶瓷材料的方法。本专利技术制备步骤简单，充分利用废弃硅酸盐玻璃制备压电陶瓷材料，有效解决了其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高问题，所得产品致密性高。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：（1）收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨1～2h后，收集球磨粉末并过75～80目筛，制备得玻璃粉末；（2）按重量份数计，分别称量25～30份上述制备的玻璃粉末、10～15份碳酸钾、10～15份碳酸钠、5～10份氧化铝、3～5份碳酸钠、1～2份氢氧化钾和65～70份无水乙醇置于研钵中，研磨1～2h后，制备得预研磨浆料；（3）将上述制备的预研磨浆料置于聚四氟乙烯球磨罐中，在450～500r/min下球磨3～5h，随后收集球磨浆液，过滤并收集滤饼，将滤饼置于65～80℃下干燥6～8h；（4）将上述干燥滤饼置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于管式炉中，在780～880℃下煅烧2～3h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，随后对管式炉中通氢气排除空气，再在氢气气氛下，以10℃/min速率程序升温至1180～1200℃，保温煅烧1～2h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，即可制备得一种高致密性压电陶瓷材料。本专利技术制得的高致密性压电陶瓷材料居里温度为356～368℃，介电损耗为0.4～0.7%，相对介电常数为1350～1460，机械品质因数为580～860，纵向压电应变常数为256～269PC·N-1，横向压电应变常数为-156～-36PC·N-1。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备步骤简单，充分利用废弃硅酸盐玻璃制备压电陶瓷材料，有效解决了其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高问题，实现了资源可循环利用；（2）所得产品致密性高，压电性能高，介电损耗降低为0.4～0.7%。具体实施方式首先收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨1～2h后，收集球磨粉末并过75～80目筛，制备得玻璃粉末；然后按重量份数计，分别称量25～30份上述制备的玻璃粉末、10～15份碳酸钾、10～15份碳酸钠、5～10份氧化铝、3～5份碳酸钠、1～2份氢氧化钾和65～70份无水乙醇置于研钵中，研磨1～2h后，制备得预研磨浆料；再将上述制备的预研磨浆料置于聚四氟乙烯球磨罐中，在450～500r/min下球磨3～5h，随后收集球磨浆液，过滤并收集滤饼，将滤饼置于65～80℃下干燥6～8h；最后将上述干燥滤饼置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于管式炉中，在780～880℃下煅烧2～3h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，随后对管式炉中通氢气排除空气，再在氢气气氛下，以10℃/min速率程序升温至1180～1200℃，保温煅烧1～2h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，即可制备得一种高致密性压电陶瓷材料。实例1首先收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨1h后，收集球磨粉末并过75目筛，制备得玻璃粉末；然后按重量份数计，分别称量25份上述制备的玻璃粉末、10份碳酸钾、10份碳酸钠、5份氧化铝、3份碳酸钠、1份氢氧化钾和65份无水乙醇置于研钵中，研磨1h后，制备得预研磨浆料；再将上述制备的预研磨浆料置于聚四氟乙烯球磨罐中，在450r/min下球磨3h，随后收集球磨浆液，过滤并收集滤饼，将滤饼置于65℃下干燥6h；最后将上述干燥滤饼置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于管式炉中，在780℃下煅烧2h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，随后对管式炉中通氢气排除空气，再在氢气气氛下，以10℃/min速率程序升温至1180℃，保温煅烧1h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，即可制备得一种高致密性压电陶瓷材料。本专利技术制备步骤简单，充分利用废弃硅酸盐玻璃制备压电陶瓷材料，有效解决了其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高问题，实现了资源可循环利用；所得产品致密性高，压电性能高，介电损耗降低；制得的高致密性压电陶瓷材料居里温度为356℃，介电损耗为0.4%，相对介电常数为1350，机械品质因数为580，纵向压电应变常数为256PC·N-1，横向压电应变常数为-156PC·N-1。实例2首先收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨2h后，收集球磨粉末并过78目筛，制备得玻璃粉末；然后按重量份数计，分别称量28份上述制备的玻璃粉末、13份碳酸钾、13份碳酸钠、8份氧化铝、4份碳酸钠、2份氢氧化钾和68份无水乙醇置于研钵中，研磨1～2h后，制备得预研磨浆料；再将上述制备的预研磨浆料置于聚四氟乙烯球磨罐中，在475r/min下球磨4h，随后收集球磨浆液，过滤并收集滤饼，将滤饼置于72℃下干燥7h；最后将上述干燥滤饼置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于管式炉中，在830℃下煅烧3h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，随后对管式炉中通氢气排除空气，再在氢气气氛下，以10℃/min速率程序升温至1590℃，保温煅烧2h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，即可制备得一种高致密性压电陶瓷材料。本专利技术制备步骤简单，充分利用废弃硅酸盐玻璃制备压电陶瓷材料，有效解决了其居里温度较低、工作温区较窄、矫顽场较高问题，实现了资源可循环利用；所得产品致密性高，压电性能高，介电损耗降低；制得的高致密性压电陶瓷材料居里温度为362℃，介电损耗为0.6%，相对介电常数为1405，机械品质因数为720，纵向压电应变常数为263PC·N-1，横向压电应变常数为-96PC·N-1。实例3首先收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高致密性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨1～2h后，收集球磨粉末并过75～80目筛，制备得玻璃粉末；（2）按重量份数计，分别称量25～30份上述制备的玻璃粉末、10～15份碳酸钾、10～15份碳酸钠、5～10份氧化铝、3～5份碳酸钠、1～2份氢氧化钾和65～70份无水乙醇置于研钵中，研磨1～2h后，制备得预研磨浆料；（3）将上述制备的预研磨浆料置于聚四氟乙烯球磨罐中，在450～500r/min下球磨3～5h，随后收集球磨浆液，过滤并收集滤饼，将滤饼置于65～80℃下干燥6～8h；（4）将上述干燥滤饼置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚置于管式炉中，在780～880℃下煅烧2～3h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，随后对管式炉中通氢气排除空气，再在氢气气氛下，以10℃/min速率程序升温至1180～1200℃，保温煅烧1～2h，待煅烧完成后，静置冷却至室温，即可制备得一种高致密性压电陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种高致密性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）收集废弃硅酸盐玻璃，将其洗净后自然晾干，再在液压破碎机下破碎，随后将破碎颗粒置于球磨装置中，待球磨1～2h后，收集球磨粉末并过75～80目筛，制备得玻璃粉末；（2）按重量份数计，分别称量25～30份上述制备的玻璃粉末、10～15份碳酸钾、10～15份碳酸钠、5～10份氧化铝、3～5份碳酸钠、1～2份氢氧化钾和65～70份无水乙醇置于研钵中，研磨1～2h后，制备得预研磨浆料；（3）将上述制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，盛海丰，高玉刚，
申请(专利权)人：吴迪，
类型：发明
国别省市：江苏;32