一种压电陶瓷材料及其制备方法和压电器件技术

本申请公开了一种压电陶瓷材料及其制备方法和压电器件。压电陶瓷材料的化学式为：0.7Pb(Zr

【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷材料及其制备方法和压电器件


[0001]本申请涉及压电材料
，更具体地，涉及一种压电陶瓷材料及其制备方法和压电器件。

技术介绍

[0002]压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其中PZT(锆钛酸铅)基压电陶瓷因具有制造方便、成本低廉、电性能优异、性能稳定等优点在实际生产应用中仍占主导地位。但是传统PZT基压电陶瓷的烧结温度较高，一般都在1100℃～1300℃，而铅蒸气在960℃以上的高温中会挥发，在常规固相反应中不仅会降低样品的电学性质，且铅是对人体健康极为有害的重金属之一，容易造成环境污染。

技术实现思路

[0003]本申请的一个目的是提供一种压电陶瓷材料及其制备方法和压电器件的新技术方案。
[0004]根据本申请的第一方面，提供了一种压电陶瓷材料，化学式为：
[0005]0.7Pb(Zr
0.46
Ti
0.54
)O3‑
(0.2
‑
a)Pb(Zn
1/3
Nb
2/3
)O3‑
0.1Pb(Ni
1/3
Nb
2/3
)O3‑
aBi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3+bwt％Li2CO3；其中，0.005≤a≤0.05，0≤b<1。
[0006]可选地，所述压电陶瓷材料还包括添加剂，所述添加剂为CeO2、Fe2O3、MgO、CuO中的一种或多种。
[0007]可选地，所述添加剂的添加比例为0
‑
0.5wt％。
[0008]可选地，所述压电陶瓷材料中，Pb源采用PbO或者Pb3O4、Zr源采用ZrO2、Ti源采用TiO2、Zn源采用ZnO、Nb源采用Nb2O5、Ni源采用NiO、Li源采用Li2CO3。
[0009]可选地，所述压电陶瓷材料的烧结温度为850℃
‑
950℃。
[0010]可选地，所述压电陶瓷材料的居里温度Tc>230℃，压电系数d33＞600pC/N。
[0011]根据本申请的第二方面，提供一种第一方面所述的压电陶瓷材料的制备方法，包括：
[0012]按照所述化学式的配比称量原材料，在原材料中加入去离子水，进行分散研磨，得到混合均匀的物料I；
[0013]将物料I进行烘干、过筛后，在一定预烧温度下进行预烧，得到合成物料Ⅱ；
[0014]将合成物料Ⅱ进行研磨分散，得到所述压电陶瓷材料。
[0015]可选地，所述预烧温度为750
‑
850℃。
[0016]可选地，采用锆球作为研磨介质进行分散研磨。
[0017]根据本申请的第三方面，提供一种压电器件，采用第一方面所述的压电陶瓷材料制备。
[0018]根据本申请的一个实施例，本申请提供的压电陶瓷材料在较低的烧结温度下具有良好的压电性能，不仅降低了环境污染，而且在制备多层压电陶瓷产品时能够匹配银电极
或者降低银钯电极中钯的含量。通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0019]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
[0020]图1是采用本申请提供的压电陶瓷材料制备的压电陶瓷器件的表面SEM照片。
[0021]图2是图1中的压电陶瓷器件的断面SEM照片。
具体实施方式
[0022]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0023]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0024]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0025]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0027]根据本申请的第一方面，提供了一种压电陶瓷材料，化学式为：
[0028]0.7Pb(Zr
0.46
Ti
0.54
)O3‑
(0.2
‑
a)Pb(Zn
1/3
Nb
2/3
)O3‑
0.1Pb(Ni
1/3
Nb
2/3
)O3‑
aBi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3+bwt％Li2CO3；其中，0.005≤a≤0.05，0≤b<1。
[0029]具体地，在本实施例中，压电陶瓷材料包括0.7Pb(Zr
0.46
Ti
0.54
)O3‑
(0.2
‑
a)Pb(Zn
1/3
Nb
2/
)O3‑
0.1Pb(Ni
1/3
Nb
2/3
)O3‑
aBi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3和Li2CO3，其中，通过元素掺杂形成PZT
‑
PZN
‑
PNN体系，形成的Pb空位具有电荷补偿效应和缓冲效应，畴壁运动易于进行，矫顽场降低，材料偏软；通过Bi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3的加入一方面能够降低压电陶瓷材料的烧结温度，另一方面还能够保证材料的压电性能降低不明显，而通过低熔点氧化物Li2CO3的加入促进液相烧结，进一步降低了压电陶瓷材料的烧结温度。较低的烧结温度和良好的压电性能使得采用压电陶瓷材料制备压电陶瓷器件时，大大降低了制备成本，且铅蒸汽的挥发量也大大减少，降低了环境污染。另外，银的熔点在962℃，本申请提供的压电陶瓷材料烧结温度为850
‑
950℃能够匹配银电极或者降低银钯电极中钯的含量，在压电声学器件、触觉反馈、压电马达等器件中具有广泛的应用。
[0030]在制备上述压电陶瓷材料的过程中，Pb(Zr
0.46
Ti
0.54
)O3、Pb(Zn
1/3
Nb
2/3
)O3、Pb(Ni
1/3
Nb
2/3
)O3、和Bi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3各材料之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷材料，其特征在于，化学式为：0.7Pb(Zr
0.46
Ti
0.54
)O3‑
(0.2
‑
a)Pb(Zn
1/3
Nb
2/3
)O3‑
0.1Pb(Ni
1/3
Nb
2/3
)O3‑
aBi(Zn
1/2
Ti
1/2
)O3+bwt％Li2CO3；其中，0.005≤a≤0.05，0≤b<1。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷材料，其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为CeO2、Fe2O3、MgO、CuO中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的压电陶瓷材料，其特征在于，所述添加剂的添加比例为0
‑
0.5wt％。4.根据权利要求1所述的压电陶瓷材料，其特征在于，其中，Pb源采用PbO或者Pb3O4、Zr源采用ZrO2、Ti源采用TiO2、Zn源采用ZnO、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨月霞，高洪伟，俞胜平，
申请(专利权)人：歌尔微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：