[发明专利]一种硬脂酸铋包覆锆钛酸铅镧的粉末注射成型专用料及制备方法

说明书

本发明涉及一种硬脂酸铋包覆锆钛酸铅镧的粉末注射成型专用料及制备方法，包括如下组分的原料：PLZT粉末86.87～88.99％、聚乙二醇6.01～7.88％、聚乙烯醇缩丁醛2.00～2.62％、聚甲醛2.00～2.62％、粉体改性剂0.50～4.00％、余量为润滑助剂，该制备方法是以硬脂酸铋对PLZT粉末进行表面处理，经过配料后在密炼机中完成混合，破碎后挤出造粒并注射成形，于去离子水中完成第一步脱脂后烧结成瓷。本发明通过硬脂酸铋对PLZT粉末包覆处理，降低了喂料粘度，烧结后成品致密性大大提高，解决了细粉末在注射成型过程中的团聚问题，并提高了PLZT压电陶瓷的介电常数与压电性能。

技术领域

本发明涉及粉末注射成型技术及压电陶瓷制备技术，尤其涉及一种硬脂酸铋包覆锆钛酸铅镧(PLZT)的粉末注射成型技术及制备方法。

背景技术

粉末注射成型是在塑料注射成型和粉末冶金的基础上发展起来的一种新型近净成型技术。以金属或无机粉末和粘结剂的混合物作为喂料，借助注射机在一定压力、温度和速度下将具有流动态的喂料注入模具型腔中，冷却得到注射生坯，后经过脱脂、烧结和简单的后续加工获得成品。制品表面质量好，密度高，精度高，易于实现自动化生产。

针对细粉末在注射成型中固含量低、易团聚等问题，最常用的方法是利用各种表面活性剂对粉末进行预处理。表面活性剂大致可以分为两类：一类是脂肪酸(SA，OA，HSA)，通过Lewis酸碱反应氢键吸附在陶瓷粉末表面；另一类是偶联剂(硅烷，钛酸盐)，通过共价键结合到陶瓷粉上。它们都可以作为熔融聚合物和陶瓷粉末之间的桥梁，改善陶瓷粉末在粘合剂中的分散，从而增加粘合剂组分之间的相容性并降低粘度。

而对于压电陶瓷来说，硅、钛等元素的掺入，可能会破坏原有的晶体结构，对压电性能造成不利影响。铋是一种常用的压电陶瓷的软性掺杂元素，用于提高压电性能、降低烧结温度。本研究创新性地使用硬脂酸铋作为粉体改性剂，改善粉体与树脂的结合，提高注射坯强度和流变，同时其在加热烧结时可在压电粉体表面生成纳米氧化铋，提高氧化铋的掺杂效率。使用CIM技术制备了PLZT注射专用料，获得了低粘度、更好的粉体分散性，并提高了PLZT陶瓷的压电性能。粘结剂选择以PEG为主的环保型水脱脂粘结剂，既避免了有机溶剂的污染，也比热脱脂效率更高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种硬脂酸铋包覆PLZT的粉末注射成型技术及制备方法，通过硬脂酸铋对PLZT粉末包覆处理，降低了喂料粘度，烧结后成品致密性大大提高，解决了细粉末在注射成型过程中的团聚问题，制备出低粘度，高注射坯强度的注射专用料，并可提高氧化铋的掺杂效率，使得PLZT压电陶瓷的压电性能提高，使其更具市场竞争力。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种硬脂酸铋包覆PLZT的粉末注射成型技术及制备方法，其包含以下:

PLZT粉末(锆钛酸铅镧)、粉体改性剂硬脂酸铋和粘结剂，粘结剂主要由粘结剂由PEG、PVB、POM和润滑助剂混合组成；

上述各组分的质量百分比如下：PLZT粉末86.87～88.99％、聚乙二醇(PEG)6.01～7.88％、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)2.00～2.62％、聚甲醛(POM)2.00～2.62％、粉体改性剂0.50～4.00％、余量为润滑助剂。

所选用的PLZT粉末各组分配比是：

Pb_0.91La_0.06(Zr_0.58Ti_0.42)_0.975Nb_0.02O₃，其中Pb₃O₄为64.43％，La₂O₃为3.03％，ZrO₂为21.59％，TiO₂为10.13％和Nb₂O₅为0.82％。