[发明专利]一种多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料，其特征在于：以Bi₄Ti₃O₁₂体系为基础，Nb₂O₅，Ta₂O₅和Sb₂O₃为掺杂物，即压电陶瓷材料的化学通式表示如下：Bi₄Ti_3-2xNb_xTa_x-ySb_yO₁₂ ，其中，0＜x≤0.1，0＜y≤0.1。

2.一种多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料的制备方法，包括配料、球磨、预烧、压块、排胶、烧结、涂电极、极化，其特征在于，包括如下步骤：

（1） 按照通式Bi₄Ti_3-2xNb_xTa_x-ySb_yO₁₂中的化学计量比称取基体配料；

（2） 混料球磨，将上述混合物装入无水乙醇，球磨1～72小时，使粉体更加均匀合适，为产品质量提供了保证；

（3） 预烧，将球磨后的混合物预烧，预烧温度700～850℃，聚乙烯醇的量为10～18wt%，预烧时间1～5小时，预烧后得到料块；

（4）采用30～100MPa压力预压成型，然后采用冷等静压方式，用50～250 MPa压力进一步提高胚体致密度；

（5）排胶，将致密胚体进行排胶，温度500～800℃，保温时间为24～60小时，排胶后得到瓷胚；

（6）烧成，将陶瓷片进行烧成，烧成温度1050～1150℃，保温时间1～4小时，得到陶瓷片；

（7）涂电极，将陶瓷片清洗、烘干、丝网印刷涂银电极、烧银，烧银温度750～800℃，保温时间10~60min；

（8）极化，极化温度160～200℃，极化时间5～60分钟，极化电场1～5KV /mm。

3.根据权利要求2所述的多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的预烧在氧化铝坩埚中完成，所述步骤（5）中的排胶和步骤（6）中的烧成均是将胚体装上铂片，然后再马弗炉中完成。

4.根据权利要求2所述的多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中球磨3～36小时。

5.根据权利要求3或4所述的多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的多元素掺杂钛酸铋基无铅压电陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：

（1） 按照通式Bi₄Ti_2.98Nb_0.01Ta_0.002Sb_0.008O₁₂中的化学计量比称取基体配料；

（2） 混料球磨，将上述混合物装入无水乙醇，球磨36小时，使粉体更加均匀合适，为产品质量提供了保证；

（3） 预烧，将球磨后的混合物预烧，预烧最高温度800℃，聚乙烯醇的量为18wt%，预烧时间4小时，预烧后得到料块；

（4）采用50MPa压力预压成型，然后采用冷等静压方式，用200MPa压力进一步提高胚体致密度；

（5）排胶，将致密胚体进行排胶，温度800℃，保温时间为24～60小时，排胶后得到瓷胚；

（6）烧成，将陶瓷片进行烧成，烧成温度1100℃，保温时间2小时，得到陶瓷片；

（7）涂电极，将陶瓷片清洗、烘干、丝网印刷涂银电极、烧银，烧银温度800℃，保温时间15min；

（8）极化，极化温度180℃，极化时间30分钟，极化电场1～5KV/mm。