[发明专利]适用于变压器的压电陶瓷复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料这一技术领域，特别涉及到适用于变压器的压电陶瓷复合材料制备方法。

背景技术

压电材料是一种能进行能量转换的新型功能材料，它能够实现机械能与电能之间的转换，随着电子科技与信息技术的快速发展，压电材料在人们生活的各个领域越来越普遍。

压电陶瓷是一类典型的电介质材料，在电场的作用下会产生极化或极化状态改变，以感应的方式传递电的作用，其广泛应用于宇航、电子、计算机、超声、激光和能源等领域。随着现代科学技术的发展，功率型压电陶瓷的应用日益广泛。如近年来迅速发展的压电马达、压电驱动器、压电式振动给料器、各类压电变压器、大功率超声焊接和超声清洗以及应用于国防的水声换能器等都是以高性能大功率压电陶瓷材料为基础的，这些应用对压电陶瓷材料提出了更高的要求。其中对于其应用较为广泛的变压器领域，传统的变压器材料存在均匀致密性较差，机械强度低，压电活性不理想，高温烧结时能耗大、成本高、铅挥发造成环境污染和组分偏差并影响压电性能，在低温烧结时导致压电性能的降低的不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供适用于变压器的压电陶瓷复合材料制备方法，该方法采用将氮化硅、氧化铝、钒酸银混合后进行球磨处理，将球磨混合物置于乙二醇中，加入正硅酸乙酯、间苯二胺、聚铝硅氧烷，搅拌加热得到热反应混合液，再将热反应混合液陈化处理、调节pH后干燥得陶瓷浆料，最后将陶瓷浆料在模具中固化、脱模，得到坯料，再将坯料烧结得适用于变压器的压电陶瓷复合材料。制备而成的适用于变压器的压电陶瓷复合材料，其不含铅，机械强度和耐压强度高，在电子器件产品中具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

适用于变压器的压电陶瓷复合材料制备方法，包括以下步骤：

（1）将氮化硅50-60份、氧化铝25-35份、钒酸银10-20份混合，放入球磨机中球磨处理，得到球磨混合物；

（2）将球磨混合物置于乙二醇中，再加入正硅酸乙酯12-18份、间苯二胺8-12份、聚铝硅氧烷3-5份，边搅拌边加热至150℃，保持30 min，得热反应混合液；

（3）将热反应混合液在室温下陈化12 h，用3 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至8.0，随后置于80℃下干燥8 h，得陶瓷浆料；

（4）将陶瓷浆料加入到模具中进行固化，随后脱模，得到坯料，随后将坯料送入烧结炉，在1300-1500℃进行烧结，保温2 h，随炉冷却至室温后得到压电陶瓷材料。

优选地，所述步骤（1）中球磨处理是在转速220-250 r/min下球磨3 h。

优选地，所述步骤（4）固化是在250℃、15MPa条件下进行60-80 min。

优选地，所述步骤（4）中，先将坯料预烧后再进行烧结，预烧温度为950℃，预烧时间为1.5 h。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的适用于变压器的压电陶瓷复合材料的制备方法采用将氮化硅、氧化铝、钒酸银混合后进行球磨处理，将球磨混合物置于乙二醇中，加入正硅酸乙酯、间苯二胺、聚铝硅氧烷，搅拌加热得到热反应混合液，再将热反应混合液陈化处理、调节pH后干燥得陶瓷浆料，最后将陶瓷浆料在模具中固化、脱模，得到坯料，再将坯料烧结得适用于变压器的压电陶瓷复合材料。制备而成的适用于变压器的压电陶瓷复合材料，其不含铅，机械强度和耐压强度高，在电子器件产品中具有较好的应用前景。

（2）本发明采用了氮化硅、氧化铝、钒酸银、正硅酸乙酯、间苯二胺、聚铝硅氧烷这几种原料复配制备压电陶瓷材料，虽然这些材料并非首次应用于陶瓷材料中，但按照一定配比量组合使用后，辅以相应的处理方式，给最后制备得到的陶瓷材料带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

（1）将氮化硅50份、氧化铝25份、钒酸银10份混合，放入球磨机中在转速220 r/min下球磨3 h，得到球磨混合物；

（2）将球磨混合物置于乙二醇中，再加入正硅酸乙酯12份、间苯二胺8份、聚铝硅氧烷3份，边搅拌边加热至150℃，保持30 min，得热反应混合液；

（3）将热反应混合液在室温下陈化12 h，用3 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至8.0，随后置于80℃下干燥8 h，得陶瓷浆料；