[发明专利]一种硅化锆基压电陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体是一种硅化锆基压电陶瓷及其制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。硅化锆是可使材料在保持陶瓷优良力学性能，也是陶瓷材料中常用的原料，但是在压电陶瓷领域中，结构稳定性差，在外部条件作用下，极易产生退极化现象，导致材料性能恶化，从而影响产品正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅化锆基压电陶瓷及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硅化锆基压电陶瓷，按照重量份的原料包括：硅化锆15-25份、氧化铌0.3-0.7份、碳酸钡11-19份、二硫化钼1-5份、玉石粉1-5份、二氯乙酸3-7份、黑胆石7-15份、聚氧乙烯醚1-5份、叔碳酸乙烯酯2-6份。

作为本发明进一步的方案：所述硅化锆基压电陶瓷，按照重量份的原料包括：硅化锆18-22份、氧化铌0.4-0.6份、碳酸钡13-17份、二硫化钼2-4份、玉石粉2-4份、二氯乙酸4-6份、黑胆石9-13份、聚氧乙烯醚2-4份、叔碳酸乙烯酯3-5份。

作为本发明进一步的方案：所述硅化锆基压电陶瓷，按照重量份的原料包括：硅化锆20份、氧化铌0.5份、碳酸钡15份、二硫化钼3份、玉石粉3份、二氯乙酸5份、黑胆石11份、聚氧乙烯醚3份、叔碳酸乙烯酯4份。

一种硅化锆基压电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

1)将二氯乙酸与其质量6-8倍的去离子水混合，制得二氯乙酸溶液；将聚氧乙烯醚与其质量3-4倍的去离子水混合，制得聚氧乙烯醚溶液；

2)将二硫化钼、玉石粉、黑胆石混合后粉碎、过120-150目筛，然后加入二氯乙酸溶液，升温至85-90℃，并在该温度下密封搅拌处理1.2-1.4h，制得混合物A；

3)将硅化锆、氧化铌、碳酸钡混合后粉碎、过120-150目筛，然后加入聚氧乙烯醚溶液，升温至110-115℃，并在该温度下密封搅拌处理0.5-0.6h，制得混合物B；

4)将混合物A与混合物B、叔碳酸乙烯酯混合后，升温至125℃并在该温度下密封搅拌1.6-1.8h，然后停止加热并超声处理25min，离心分离取沉淀、洗涤烘干即得混合物C；

5)将混合物C在1020℃的温度下煅烧6h，冷却即得硅化锆基压电陶瓷。

作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌速度为200r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤3)中，搅拌速度为300r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，搅拌速度为120r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，超声功率为500W。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，离心转速为14000r/min，离心时间为30min。

本发明另一目的是提供上述硅化锆基压电陶瓷在压电大功率产品中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用硅化锆、氧化铌、碳酸钡、二硫化钼、玉石粉、二氯乙酸、黑胆石、聚氧乙烯醚、叔碳酸乙烯酯及上述制备工艺制得的压电陶瓷，各原料间经上述工艺灯产生了协同作用，使压电陶瓷不仅具有耐高温、耐腐蚀性能，还具有导电率高、重量轻、抗拉强度高(550MPa以上)、良好的稳定性和耐候性，高温冲击变化很小。采用本发明制成的器件，性能漂移小，失效率低，大大提高了产品的稳定性与一致性，推动了压电大功率产品的大规模应用。本发明制备工艺简单，易于控制操作，适于工业化生产。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1