[发明专利]一种低温共烧压电陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及非金属材料领域，且特别涉及一种低温共烧压电陶瓷材料及其制备方法。该压电陶瓷材料通过添加特定比例及成分的烧结助剂，降低了烧结温度，抑制了烧结过程中PbO的挥发，并且压电陶瓷材料压电性能优良，具有广阔的实际应用前景。该制备方法，将原料Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、NiO、CuO、Bi₂O₃和Li₂CO₃按照该压电陶瓷材料化学式的化学计量比对应的质量百分比称取，球磨过筛后造粒压片，在940℃～960℃烧结3‑5小时。可有效地延缓烧结过程中PbO的挥发，有效地节约能源，并且制得的压电陶瓷材料电性能良好。

技术领域

本发明涉及非金属材料领域，且特别涉及一种低温共烧压电陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着集成电路设计和新材料的快速发展，电子产品越来越趋向于小型化、轻型化和廉价化。多层结构的压电陶瓷材料已广泛应用于各种设备如变压器、扬声器、过滤器等。具有优异的压电常数和机电耦合系数高的PNN-PZT压电陶瓷材料综合应用在军事和民用中。众所周知，对PNN-PZT陶瓷烧结温度约为1200～1300℃。铅蒸气在960℃以上的高温中会挥发，在常规固相反应中会降低样品的电学性质。此外，铅是对人体健康极为有害的重金属之一。目前，最常用的减缓氧化铅挥发的方法是在密闭气氛中烧结，加入适量的PbO，但问题没有得到有效解决。

一般情况下，当烧结温度不适当降低时，压电陶瓷材料的电性能会恶化。因此，降低烧结温度，保证致密性，保持陶瓷基体良好的电性能，已成为低温烧结压电陶瓷材料的关键。所以研发一种低温烧结同时又具有优异的电学性能已成为压电陶瓷材料行业的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温共烧压电陶瓷材料及其制备方法，是三元系Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr0.₄₁Ti_0.59)O₃压电陶瓷材料，通过在其内部添加适量的Bi₂O_3、Li₂CO₃、CuO等助烧剂，在不损害其压电性能的基础上，降低其烧结温度，抑制PbO的蒸发。同时，低温烧结技术可以抑制多层电容陶瓷片中，电极层金属原子向陶瓷内部扩散，降低多层陶瓷的电性能及服役寿命。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提供了一种低温共烧压电陶瓷材料，压电陶瓷材料的化学式为：

0.3Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-0.7Pb(Zr_0.41Ti_0.59)O₃+xwt.％CuO+ywt.％LiBiO₂，其中x＝0.1-0.3,y＝1-2。

一种压电陶瓷材料的制备方法：

将原料Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、NiO、CuO、Bi₂O₃和Li₂CO₃按0.3Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-0.7Pb(Zr_0.41Ti_0.59)O₃+xwt.％CuO+ywt.％LiBiO₂，其中x＝0.1-0.3,y＝1-2的化学计量比对应的质量百分比称取，球磨过筛后造粒压片，在940℃～960℃烧结3-5小时。