一种高压电常数的压电陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子陶瓷材料领域，具体为一种高压电常数的压电陶瓷材料及其制备方法，由以下化学式表示：Pb

【技术实现步骤摘要】
一种高压电常数的压电陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子陶瓷材料领域，具体涉及一种高压电常数的压电陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]压电陶瓷是能够将电能与机械能相互转换的功能型材料，如铌酸铅和锆钛酸铅压电陶瓷，由于具有良好的机械能与电能转换能力，被广泛应用于如超声传感器、压电致动器、压电变压器、压电电声器件等各个领域，随着电子器件向小型化、智能化的发展，对压电陶瓷的性能提出了越来越高的要求，如高压电常数、高介电常数和高机电耦合系数等，而开发高压电常数的压电陶瓷一直是本领域研究人员的研究重点。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有技术的缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高压电常数的压电陶瓷材料及其制备方法。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种高压电常数的压电陶瓷材料，由以下化学式表示：
[0006]Pb
x
Sr1‑
x
(Sb
y
Nb1‑
y
)
a
(Ti
0.6
Sn
z
Zr
0.4
‑
z
)
b
Hf1‑
a
‑
b
O3‑
cLnAlO3[0007]其中，x、y、z、a、b表示原子百分比，c代表LnAlO3占Pb
x
Sr1‑
x
(Sb
y
Nb1‑
y
)
a
(Ti
0.6
Sn
z
Zr
0.4
‑
z
)
b
Hf1‑
a
‑
b
O3的质量百分比；
[0008]其中，x为0.80
‑
0.86，y为0.5
‑
0.6，z为0.3
‑
0.35，a为0.18
‑
0.25，b为0.65
‑
0.73，c为0.02
‑
0.04；
[0009]Ln为镧系元素。
[0010]进一步地，x为0.82
‑
0.85，y为0.53
‑
0.55，z为0.31
‑
0.33。
[0011]更进一步地，x为0.85，y为0.55，z为0.32。
[0012]进一步地，a为0.20
‑
0.22，b为0.68
‑
0.70，c为0.025
‑
0.03。
[0013]更进一步地，a为0.20，b为0.70，c为0.03。
[0014]进一步地，La、Nd或Sm。
[0015]本专利技术还提供了一种高压电常数的压电陶瓷材料的制备方法，具体如下：
[0016]S1：按照化学式的计量比称取Pb3O4、SrCO3、Sb2O3、Nb2O5、TiO2、SnO2、ZrO2、HfO2、LnAlO3混合球磨10
‑
15h后，升温至1200
‑
1350℃预烧2
‑
5h，恢复室温后继续球磨10
‑
15h，得到预烧粉体；
[0017]S2：将预烧粉体加入无水乙醇中，超声分散后，加入硬脂酸，并以600
‑
800r/min的速度搅拌3
‑
5h后离心烘干，再与粘结剂混合均匀得到浆料，将浆料注射入模具中保压，得到坯体，将坯体加入脱胶液中，浸泡30
‑
50min后取出烘干，再一段升温至600
‑
650℃保温3
‑
5h，再二段升温至1380
‑
1450℃保温4
‑
6h，得到压电陶瓷粗品。
[0018]S3：将压电陶瓷粗品表面抛光后被覆银电极，再置于硅油中加2
‑
3kV/mm的直流电
压极化5
‑
15min即可。
[0019]进一步地，S2中粘结剂由聚乙烯醇缩丁醛与聚甲醛组成。
[0020]进一步地，S2中脱胶液为甲醇水溶液。
[0021]进一步地，S2中一段升温速度为10
‑
20℃/min，二段升温速度为2
‑
5℃/min。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]目前国内的学者们对三元系Pb1‑
y
‑
z
Sr
y
Ba
z
(Mg
1/3
Nb
2/3
)Ti
m
Zr
n
O3+pwt.％La2O3、Pb1‑
m
Sr
m
(Mg
1/3
Nb
2/3
)Ti
y
Zr
z
O3+awt.％NiO+bwt.％SiO2+cwt.％La2O3+dwt.％Sm2O3等压电材料进行了研究，但其压电常数普遍不高，专利技术人采用Sn
4+
离子和Hf
4+
离子取代并引入LaAlO3进行复合，所制备的压电陶瓷材料致密度高，气孔少，在室温附近三方相和四方相共存，具有良好的压电、介电性能，其中压电常数≥833pC/N，介电常数≥7217，平面机电耦合系数≥0.78，介电损耗≤0.033％，在压电致动器、压电传感器等上有广阔的应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1所制备压电陶瓷材料室温下的显微结构图。
具体实施方式
[0025]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]实施例1：
[0027]一种高压电常数的压电陶瓷材料，由以下化学式表示：
[0028]Pb
0.85
Sr
0.15
(Sb
0.55
Nb
0.45
)
0.20
(Ti
0.6
Sn
0.32
Zr
0.08
)
0.70
Hf
0.10
O3‑
0.03LaAlO3[0029]其制备方法如下：
[0030]按照化学式的计量比称取Pb3O4、SrCO3、Sb2O3、Nb2O5、TiO2、SnO2、ZrO2、HfO2、LnAlO3混合球磨15h后，升温至1300℃预烧5h，恢复室温后继续球磨12h，得到预烧粉体，将预烧粉体加入无水乙醇中，超声分散后，加入硬脂酸，并以800r/min的速度搅拌5h后离心烘干，再与聚乙烯醇缩丁醛与聚甲醛按质量比1:1组成的粘结剂混合均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电常数的压电陶瓷材料，其特征在于，由以下化学式表示：Pb
x
Sr1‑
x
(Sb
y
Nb1‑
y
)
a
(Ti
0.6
Sn
z
Zr
0.4
‑
z
)
b
Hf1‑
a
‑
b
O3‑
cLnAlO3其中，x、y、z、a、b表示原子百分比，c代表LnAlO3占Pb
x
Sr1‑
x
(Sb
y
Nb1‑
y
)
a
(Ti
0.6
Sn
z
Zr
0.4
‑
z
)
b
Hf1‑
a
‑
b
O3的质量百分比；其中，x为0.80
‑
0.86，y为0.5
‑
0.6，z为0.3
‑
0.35，a为0.18
‑
0.25，b为0.65
‑
0.73，c为0.02
‑
0.04；Ln为镧系元素。2.如权利要求1所述的高压电常数的压电陶瓷材料，其特征在于，x为0.82
‑
0.85，y为0.53
‑
0.55，z为0.31
‑
0.33。3.如权利要求1所述的高压电常数的压电陶瓷材料，其特征在于，x为0.85，y为0.55，z为0.32。4.如权利要求1所述的高压电常数的压电陶瓷材料，其特征在于，a为0.20
‑
0.22，b为0.68
‑
0.70...

【专利技术属性】
技术研发人员：方豪杰，贺亦文，张晓云，张斗，袁晰，
申请(专利权)人：湖南省美程陶瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：