[发明专利]一种烧结温度低的高效压电陶瓷材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷及其制备工艺领域，尤其涉及一种锆钛酸铅(PZT) 压电陶瓷，适用于压电陶瓷蜂鸣片、多层压电扬声器、多层压电执行器 (actuator)。

背景技术

PZT压电陶瓷是是将二氧化铅、锆酸铅、钛酸铅在高温下烧结而成的 多晶体，广泛用于工业、农业、军事、医疗等领域，但现有技术的PZT压电 陶瓷烧结温度大多在1300℃左右，铅挥发严重，不仅影响材料性能，更是污 染环境，研究低温烧结有着重大意义：①减少铅挥发，避免陶瓷的组成偏离 设计组成；②减少环境污染；③节省能源，延长设备使用寿命；④在多层压 电器件中，可减少使用Pt、Pd等贵金属的用量，甚至可以使用Ni、Cu等贱 金属作为电极，大大降低器件的成本。

期刊《硅酸盐学报》2006年第4期，低温烧结PZT-0.5％PbO-WO3压电陶 瓷一文中，公开了一种低温烧结的压电陶瓷，其烧结温度为1100℃，介电常 数为1593，d₃₃＝364pC/N，Kp＝0.596，其压电性太低，不能用于制备大功率多 层扬声器。

专利申请号为200410016324.0的中国发明专利，公开了“掺杂铌锰酸铅- 锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备工艺”，其烧结温度为1050℃-1250℃，由于 其压电性能低，不能用于制造大功率压电陶瓷扬声器。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种烧结温度低、压电性能 高的压电陶瓷。

本发明的另一目的是提供所述压电陶瓷的制备工艺。

本发明是这样实现的：

一种烧结温度低的高效压电陶瓷材料，包括主要成份和辅助成份，

所述主要成份化学式为：

[Pb_(a-b)Me_b]{(Ni_1/3Nb_2/3)_c(Zn_1/3Nb_2/3)_d}Ti_eZr_fO₃  (1)

其中Me为Ba、Ca、Sr中的任一种或两种元素，且0.97≤a≤1.05， 0.03≤b≤0.10，0.05≤c≤0.15，0.05≤d≤0.15，0.35≤e≤0.45，0.35 ≤f≤0.45，且c+d+e+f＝1；

以主要成分的总重量为100％添加以下辅助成份：

0.008％～0.1％ SiO₂或0.008％～0.1％ H₃BO₃或两者的混合物；

0.10％～0.60％的Sb₂O₅或Sb₂O₃；

0.10％～0.60％的Bi₂O₃或Bi₂O₅；

0.03％～0.20％ Li₂CO₃或Na₂CO₃或两者的混合物；

0.08％～0.2％ CuO。

本发明提供的压电陶瓷中优选下列含量的主要成分和辅助成份：

所述主要成份化学式为：

Pb_0.915Sr_0.05Ba_0.03(Ni_1/3Nb_2/3)_0.08(Zn_1/3Nb_2/3)_0.12Ti_0.40Zr_0.40O₃  (2)

以主要成分的总重量为100％添加以下辅助成份：

0.05％ SiO₂和0.05％ H₃BO₃的混合物、0.30％的Sb₂O₃、0.40％的Bi₂O₅、 0.15％的Li₂CO₃、0.15％的CuO。