[发明专利]钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷，其材料具有以下化学通式：Pb_0.98Ba_0.015Sr_0.005(Zr_0.52Ti_0.48)O₃+xwt％Sm₂O₃，其中0.1≤x≤0.5，wt％表示质量百分比；

其中，所述钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

按照所述化学通式的化学计量比称取Pb₂O₃、BaCO₃、SrCO₃、ZrO₂、TiO₂和Sm₂O₃，加入去离子水后进行球磨、烘干、过筛、预压、煅烧；

将煅烧后的物料破碎后进行二次球磨、烘干、研磨过筛，得到陶瓷粉体；

将所述陶瓷粉体压制成坯料，并进行排胶、高温烧结、低温氧化后，得到氧化后的陶瓷；以及

将所述氧化后的陶瓷经丝印被银、煅烧、极化后，得到钐离子掺杂锆钛酸铅基压电陶瓷片；

制备方法中各原料的加入顺序为：

先在球磨桶中加入Pb₂O₃，之后加入BaCO₃、SrCO₃和Sm₂O₃，最后加入ZrO₂和TiO₂。

2.如权利要求1所述的钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷，其中，x＝0.1、0.2或者0.4。

3.如权利要求1所述的钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷，其居里温度为350～420℃，压电常数为480～550pC/N，相对介电系数为1720～1850。

4.如权利要求1所述的钐离子掺杂锆钛酸铅基高性能压电陶瓷的制备方法，其中，所述球磨桶中，总原料：玛瑙球：去离子水的重量比为1:1.5:0.8或者1:2:0.6。

5.如权利要求4所述的制备方法，其中，所述加入去离子水后进行球磨烘干、过筛、预压、煅烧的步骤包括：

将所称取的物料球磨6～12h后烘干，将烘干后的粉料研磨过40～60目筛；

将过筛后的粉料进行预压，并将预成型后的块状料在700～900℃下煅烧。

6.如权利要求5所述的制备方法，其中，

球磨机转速为100～150转/min，烘干温度为100～120℃，烘干时间为18～24h，预压压强为0.8～1.5T/cm²，块状料的煅烧时间为1～2h。

7.如权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其中，所述将煅烧后的物料破碎后进行二次球磨、烘干、研磨过筛的步骤包括：

将所述煅烧后的物料破碎后过30～50目筛，并进行二次球磨和烘干；

将烘干后的粉料充分研磨后过筛，并加入PVA水溶液后再次研磨过筛，得到所述陶瓷粉体。

8.如权利要求7所述的制备方法，其中，所述PVA水溶液按照粉料总质量3～6％的比例添加，其中PVA水溶液的质量百分比浓度为7-10％。

9.如权利要求8所述的制备方法，其中，将所述陶瓷粉体压制成坯料，并进行排胶、高温烧结、低温氧化的步骤包括：

将所述陶瓷粉体置入模具中压制成型得到坯料，将坯料放入高温炉中升温至600～800℃，保温1～2h后排胶；

将排胶后的坯料放入坩埚中，并在高温炉中按照第一升温速率升温至1180～1260℃后保温1～3h，得到烧成陶瓷；以及

将所述烧成陶瓷冷却后放置到低温炉中，按照第二升温速率升温至700～900℃后保温2～3h，得到氧化后的陶瓷。