宽温区相变型热释电陶瓷材料的制备方法技术

一种宽温区相变型热释电陶瓷材料的制备方法，其步骤包括：　（１）根据化学式Ｐｂ［（Ｍｎ↓［０．３３］Ｎｂ↓［０．６７］）↓［０．５］（Ｍｎ↓［０．３３］Ｓｂ↓［０．６７］）↓［０．５］］↓［０．０８］（Ｚｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］）↓［０．９２］Ｏ↓［３］，其中，ｘ表示Ｚｒ与Ｔｉ之间的摩尔分数比，０．８０≤ｘ≤０．９８，在ｘ的取值范围内选取二个不同的值，将ＰｂＯ、ＺｒＯ↓［２］、ＴｉＯ↓［２］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］粉体和Ｍｎ（ＮＯ↓［３］）↓［２］按各自化学式中的化学计量比进行混合，得到二种混合物；　（２）将步骤（１）得到的二种混合物分别在８００～９００℃保温４～６小时，得到二种预烧粉体；　（３）将上述二种预烧粉体作为基料，按质量比１∶２～２∶１进行均匀混合，将混合好的粉体成型后，在１２５０～１３００℃保温２～３ｈ进行烧结；　（４）将烧结后的材料进行磨片、清洗、上电极和烧电极；　（５）将烧电极后的材料进行极化，然后保压冷却到室温。

Preparation method of phase change type pyroelectric ceramic material with wide temperature range

A preparation method of phase wide temperature type pyroelectric ceramic material, which comprises the following steps: (1) according to the chemical formula of Pb (Mn: 0.33 Nb: 0.67): 0.5 (Mn: 0.33 Sb: 0.67) down 0.5, down. 0.08 (Zr: X: Ti 1 - x): 0.92 O: 3, among them, X said the mole fraction between Zr and Ti, 0.80 = x = 0.98, we selected two different values in the range of X, PbO, ZrO: \2, TiO: 2, Nb: 2 O: 5, Sb: 2 O: 3 powder and Mn (NO: 3): 2 according to their chemical chemical formula in design Than by mixing two kinds of mixtures; (2) the step (1) of two kinds of mixture obtained in 800 ~ 900 DEG C for 4 to 6 hours, two kinds of calcined powders; (3) the above two kinds of calcined powders as the base material, according to the mass ratio of 1: 2 2 to 1 are uniformly mixed, the powder forming a good mix, in 1250 ~ 1300 DEG C for 2 ~ 3H sintering; (4) the sintered material grinding, cleaning, electrode and electrode; (5) the burning of the electrode material after the polarization, then the pressure cooling to room temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热释电陶瓷材料的制备方法，具体的说，涉及宽温区高性能铌锰酸铅一锑锰酸铅一锆钛酸铅(PMN-PMS-PZT)热释电陶瓷材料的制 备方法。
技术介绍
在各种材料中，热释电陶瓷材料由于具有制作工艺简单、成本低廉、 性能稳定可靠、容易加工、机械性能好、耐电强度高等一系列有点，使其 在高温、大面积、大批量、高功率及环境恶劣的条件下使用显示了优越性。 目前商业化生产中主要应用的是常规型陶瓷，这种陶瓷通常是锆钛酸铅 (PZT)三元系统，材料的特征是有很大的热释电系数和较高的热释电优 值，材料的机械强度高，加工性能好， 一致性和重复性好，在制作探测器 的工业化生产工艺中成品率高。为了满足现代红外探测器件的需要，人们尝试利用材料的一些特使性 能。材料在相界附近或相变时，由于组分的变化或结构的不稳定，往往会 出现较好的热电和介电性能，相变时的热释电性能备受关注。铌锰酸铅一 锑锰酸铅一锆钛酸铅(PMN-PMS-PZT)材料由于存在一个从低温三方相到 高温三方相的相变，即铁电一铁电相变，并且相变过程中伴随着自发极化 的变化，从而体现非常高的热释电系数。相变过程中材料的介电性能变化 不大，材料在此相变区具有较高的探测率优值。因此，PMN-PMS-PZT材 料成为研究热点。虽然PMN-PMS-PZT系列材料在相变点的热释电系数较高，但是热释 电峰出现的温区较窄，很难满足现代热释电器件的要求。材料的热释电性能受到材料相变情况的直接影响，拓宽材料的相变温区，将使材料的热释 电系数在较宽的温度范围内维持在较高水平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 利用该方法所制备的热释电陶瓷具有较低的损耗和介电常数，且热释电系 数在较宽温区范围内都能维持在较高水平。本专利技术提供的，其步骤包括: (1 )根据化学式Pbo.o8(ZrxTi,.x),03，其中，x表示Zr与Ti之间的摩尔分数比，0.80^^0.98，在x的取值范围 内选取二个不同的值，将PbO、 Zr02、 Ti02、 Nb205、 Sb2Cb粉体和Mn(N03)2 按各自化学式中的化学计量比进行混合，得到二种混合物；(2)将步骤(1 )得到的二种混合物分别在800 900。C保温4 6小时， 得到二种预烧粉体；G)将上述二种预烧粉体作为基料，按质量比1:2 2:1进行均匀混合， 将混合好的粉体成型后，在1250 1300。C保温2 3h进行烧结；(4) 将烧结后的材料进行磨片、清洗、上电极和烧电极；(5) 将烧电极后的材料进行极化，然后保压冷却到室温。本专利技术制备的混合PMN-PMS-PZT热释电陶瓷在较宽的温度范围内具 有较高的热释电系数，低的介电损耗和合适的介电常数，具有良好综合热 释电性能，符合制作热释电红外探测器的要求。其性能如表l。表1 混合组分PMN-PMS-PZT混合材料在20 55"性能参数<table>table see original document page 4</column></row><table><table>table see original document page 5</column></row><table>附图说明图1为本专利技术制备热释电陶瓷的工艺流程图；图2为PMN-PMS-PZT混合材料的XRD分析图谱；图3为混合材料在2e二43。附近的XRD放大照片，其中，x二95和x二 85的PMN-PMS-PZT按质量比混合，比例为图(a) 1: 2，图(b) 1: 1， 图(c) 2: 1。具体实施方式本专利技术方法所制备的热释电陶瓷的基本结构组成是Pb謹(ZrxTi,.x)。.9203，其中，0.80^^0.98。本专利技术通过改变烧结温度和锰掺杂量总结出较好的配方和制备工艺。下面通过具体实例，进一步说明本专利技术的特点和效果 实例1:根据化学式Pb謹(ZrxTVx)Q.9203 ，将分析纯PbO、 Zr02、 Ti02、 Nb205、 813203粉体和 Mn(N03)2溶液按各自化学式中的化学计量比配置x二95和x二85两种 PMN-PMS-PZT粉料，分别经球磨、粉碎、过筛后，在80(TC保温6小时预烧， 将预烧合成的两种粉料按PMN-PMS-PZT(95):PMN-PMS-PZT(85)二1:2进行均匀混合、粉碎、过筛、成型(其中成型过程包括预成型和冷等静压成型 两步)，然后采用双坩埚密封气氛叠烧的方式在1265'C保温2小时烧结。将 烧结后的试样磨片、清洗、被银、烧电极。然后将试样放在12(TC硅油中加3KV/mm电场极化30分钟后保压冷却至室温，短路放置24小时后测试。其性能见表2。实例2—3:将预烧后的PMN-PMS-PZT(95)禾口 PMN-PMS陽PZT(85)粉料按 PMN-PMS-PZT(95):PMN-PMS-PZT(85)=1:1和2:1进行混合。其余同实例1 ， 工艺参数见表2。其性能见表3。 实例4一5将预烧后的PMN-PMS-PZT(95)禾Q PMN-PMS-PZT(85)粉料按 PMN-PMS-PZT(95):PMN-PMS-PZT(85)=1:2进行混合，烧结温度分别为 1200 。C和1300。C。将烧电极后的材料在100 120。C的硅油中加3 5KV/mm 电压极化15 20分钟，然后保压冷却到室温。其余同实例l，工艺参数见 表2。其性能见表3。 实例6将预烧后的PMN-PMS-PZT(80)禾n PMN-PMS-PZT(98)粉料按 PMN-PMS-PZT(80):PMN-PMS-PZT(98^1:1进行混合。其余同实例l，工艺 参数见表2。其性能见表3。表2不同工艺参数表<table>table see original document page 6</column></row><table>表3不同混合比例的PMN-PMS-PZT热释电材料的性能参数<table>table see original document page 7</column></row><table>权利要求1、一种，其步骤包括(1)根据化学式Pb0.08(ZrxTi1-x)0.92O3，其中，x表示Zr与Ti之间的摩尔分数比，0.80≤x≤0.98，在x的取值范围内选取二个不同的值，将PbO、ZrO2、TiO2、Nb2O5、Sb2O3粉体和Mn(NO3)2按各自化学式中的化学计量比进行混合，得到二种混合物；(2)将步骤(1)得到的二种混合物分别在800～900℃保温4～6小时，得到二种预烧粉体；(3)将上述二种预烧粉体作为基料，按质量比1∶2～2∶1进行均匀混合，将混合好的粉体成型后，在1250～1300℃保温2～3h进行烧结；(4)将烧结后的材料进行磨片、清洗、上电极和烧电极；(5)将烧电极后的材料进行极化，然后保压冷却到室温。2、 根据权利要求l所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中，成型 后进行等静压处理，再进行烧结。3、 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中， 烧结采用双坩锅密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽温区相变型热释电陶瓷材料的制备方法，其步骤包括：　（１）根据化学式Ｐｂ［（Ｍｎ↓［０．３３］Ｎｂ↓［０．６７］）↓［０．５］（Ｍｎ↓［０．３３］Ｓｂ↓［０．６７］）↓［０．５］］↓［０．０８］（Ｚｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］）↓［０．９２］Ｏ↓［３］，其中，ｘ表示Ｚｒ与Ｔｉ之间的摩尔分数比，０．８０≤ｘ≤０．９８，在ｘ的取值范围内选取二个不同的值，将ＰｂＯ、ＺｒＯ↓［２］、ＴｉＯ↓［２］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］粉体和Ｍｎ（ＮＯ↓［３］）↓［２］按各自化学式中的化学计量比进行混合，得到二种混合物；　（２）将步骤（１）得到的二种混合物分别在８００～９００℃保温４～６小时，得到二种预烧粉体；　（３）将上述二种预烧粉体作为基料，按质量比１∶２～２∶１进行均匀混合，将混合好的粉体成型后，在１２５０～１３００℃保温２～３ｈ进行烧结；　（４）将烧结后的材料进行磨片、清洗、上电极和烧电极；　（５）将烧电极后的材料进行极化，然后保压冷却到室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋洋，姜胜林，曾亦可，张光祖，谢甜甜，卢琳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83