[发明专利]一种高性能K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiScO3无铅压电陶瓷无效
| 申请号： | 200910114460.6 | 申请日： | 2009-09-30 |
| 公开（公告）号： | CN101747038A | 公开（公告）日： | 2010-06-23 |
| 发明（设计）人： | 江民红;刘心宇;邓满姣;唐焕丽 | 申请（专利权）人： | 桂林电子科技大学 |
| 主分类号： | C04B35/495 | 分类号： | C04B35/495;C04B35/622 |
| 代理公司： | 桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司 45112 | 代理人： | 罗玉荣 |
| 地址： | 541004 广*** | 国省代码： | 广西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 性能 sub 0.5 na nbo lisbo bisco 压电 陶瓷 | ||
技术领域
本发明涉及无铅压电陶瓷材料，具体是K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiScO3系无铅压电陶瓷及 其制备方法。
背景技术
压电材料作为一种机械能与电能相互转换的功能材料，在电、磁、声、光、热、力等功 能转换器件中发挥着重要的作用。随着人类社会可持续发展的要求以及一些发达国家有关电 子产品无铅化法规的全面实施，近年来无铅压电陶瓷的研究与开发受到极大关注。
而无铅压电陶瓷中的铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3，简称KNN)因其居里温度高(Tc＞300℃)，压 电性能良好(d33可超过100pC/N)，介电常数低，密度小，频率常数大，被认为是当前可能替 代铅基压电陶瓷的候选无铅压电陶瓷材料之一，它的研究和开发是当前压电铁电材料领域的 研究热点之一。然而，Na和K高温下易挥发，采用传统陶瓷工艺难以获得致密性良好的陶瓷体， 采用热压或等静压工艺能够获得致密的KNN陶瓷，材料的温度稳定性得到较大改善，相对密度 可达99％，但材料的稳定性程度并不令人十分满意，且热压工艺生产成本较高，材料尺寸大 小受到限制。
近年来，人们对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷进行了各种改性研究，例如固溶改性、掺杂改 性、工艺改性等。但所获的材料的综合性能仍不理想，要么材料的压电性能良好但工艺成本 过高，或者材料的损耗较大，或者材料的居里温度过低；要么工艺成本低，但压电性能又达 不到应用要求，或者材料的致密度低；等等。其中，据文献报导，在铌酸钾钠中添加适量锑 酸锂(LiSbO3)后，陶瓷的性能获得了明显的改善。且在掺杂量为5％时，(1-x)KNN-xLS陶瓷 的电学性能最佳，各项性能分别为：d33～220pC/N；kp～43％；Tc～368℃；tanδ～2.8％。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用传统陶瓷烧结工艺制备的介电损耗低、居里温度和致密度 高、压电性能优异的高性能的K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiScO3无铅压电陶瓷。
本发明目的通过下述技术方案来实现：在K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3中添加BiScO3构成的无 铅压电陶瓷，可以用通式(1-x-y)(K0.5Na0.5)NbO3-xLiSbO3-yBiScO3来表示，式中x、y表示陶 瓷体系中摩尔含量，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.01。
其制备方法，包括湿磨、烘干、烧成、二次球磨、造粒、压制成型、烧结、打磨、披银、 硅油中极化。在烧结时以120℃/h的升温速度到500℃保温2h，再以120℃/h的升温速度到 1060～1150℃保温1～9h烧结。烧结后，随炉冷却至室温。
本发明高性能的K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3-BiScO3无铅压电陶瓷，具有优良的压电性能及综 合性能。通过选择适当的x、y值及工艺参数，烧结温度在1060℃～1150℃，均可使该体系 陶瓷各项性能很好，其中该体系的各项最佳性能为：压电常数d33突破300pC/N，平面机电耦 合系数kp高达0.528，机械品质因素Qm为54.00，介电常数εr达1742，介电损耗(tanδ)低 于2.5％，已经达到部分商用的铅基压电陶瓷的性能，即具备部分替代铅基压电陶瓷的条件。
具体实施方式
实施例1：
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