[发明专利]一种PWC改性PLZT压电陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于压电材料技术领域，具体涉及一种低温助剂Pb(W_0.5Cu_0.5)O₃改性PLZT压电陶瓷的制备方法，可以用于储能器和超声传感器。 

背景技术

钙钛矿结构(ABO₃)的PLZT陶瓷具有良好的铁电，压电和介电性能，因而常用作储能器和微型驱动器。然而，由于高温烧结条件下组分会形成无定型结晶并且伴随着氧化铅的挥发会造成化学计量式缺陷，用传统的烧结方法在烧结温度为1200℃时，很难得到致密的烧结良好的PLZT陶瓷。近年来，人们通过热压烧结，高能球磨和低温助剂等方法可以成功的运用于PLZT陶瓷的制备。和传统的方法比较这些方法中低温助剂可以提高陶瓷致密度和电学性能。本专利采用PWC作为低温助剂改性PLZT陶瓷：一方面由于PWC低温助剂具有较低的熔点，在烧结前期可以形成熔融相促进烧结，有助于粒子的扩散与传输。另一方面，在烧结后期W和Cu可以占据钙钛矿结构的B位，不会导致杂相生成。用该方法制备的陶瓷具有很高的致密度，晶粒很细，结构均一，电学性能优异。 

发明内容

本专利采用固相烧结工艺以PWC作为低温助剂改性制备PLZT压电陶瓷。按照化学计量式Pb_0.9025La_0.065(Zr_0.58Ti_0.42)_0.975Nb_0.02O₃、Pb(W_0.5Cu_0.5)O₃制备陶瓷粉体，原料干燥、原料称量、前驱体的制备、混合悬浮液的制备(PLZT+PWC)、粉磨、造粒、成型、烧结、烧成的陶瓷研磨、抛光。晶体结构分、表明形貌分析、致密度测量；抛光样品、焙烧电极极化等、电学性能测试。 

在制备陶瓷粉体时，添加低温助剂PWC，添加量为2wt.％～10wt.％,添加量4wt.％时效果较好，可以降低烧结温度，促进陶瓷的致密化并减少微观组织缺陷，而且具有低的介电损耗和矫顽场，可以用作储能器和超声传感器。 

附图说明

图1为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在1100℃下烧结的XRD衍射图 

图2为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在1100℃烧结表面SEM图 

图3为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同温度下烧结的密度图 

图4为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同温度下烧结的机电耦合系数图 

图5为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同温度下烧结的压电应变常数图 

图6为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同温度下烧结的机械品质因数图 

图7为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同温度下烧结的相对介电常数图 

图8为4wt.％的低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在不同烧结温度下的电滞回线图 

图9为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在1100℃下烧结的介电损耗图 

图10为不同组分低温助剂PWC改性PLZT陶瓷在1100℃下烧结的晶胞参数表 

具体实施方式

此种PWC改性掺杂PLZT压电陶瓷的制备方法，包含以下步骤 

(1)PLZT陶瓷粉体的制备 

以分析纯的Pb₃O₄,ZrO₂,TiO₂,La₂O₃,and Nb₂O₅作为原料，按照化学计量Pb_0.9025La_0.065(Zr_0.58Ti_0.42)_0.975Nb_0.02O₃称取，混合。将生成的混合物在850℃下烧结四小时，之后再1000℃下烧结2小时。制得的粉体装入含有二氧化锆球的尼龙球磨罐，以去离子水为介质球磨3小时。分离浆料，烘干得到分布均匀、粒度较细的PLZT陶瓷粉体。 

(2)PWC的改性掺杂