[发明专利]一种无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件及其制备方法

权利要求书

1.一种无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件，其特征在于：所述无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件的化学通式为：(1-x-y)CaBi₂Ta_2-aNb_aO₉+xNa_0.5-bK_bBi_2.5Nb₂O₉+ySrBi₂Nb_2-cSb_cO₉+z wt％P，其中，0.05≤x≤0.85，0≤y≤0.1，0a≤0.2，0b≤0.2，0c≤0.1，0z5，P为CoO和MnCO₃中一种或两种烧结助剂的组合。

2.根据权利要求1所述的无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件，其特征在于：所述烧结助剂中，z wt％P＝m wt％CoO+nwt％MnCO₃，0m≤3，0n≤3且0m+n5。

3.根据权利要求2所述的无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件，其特征在于：所述无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件的居里温度为720～910℃，压电常数d₃₃为15～27pC/N。

4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按照化学通式取金属氧化物原料Bi₂O₃、Ta₂O₅、Nb₂O₅、Sb₂O₃和金属盐原料CaCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、SrCO₃，经预球磨、烘干、预烧后，得到以CaBi₂Ta_2-aNb_aO₉、Na_0.5-bK_bBi_2.5Nb₂O₉、SrBi₂Nb_2-cSb_cO₉为主成分的陶瓷粉体；

S2、将陶瓷粉体和烧结助剂混合，进行二次球磨、烘干，加入粘合剂，造粒、成型、排塑，得陶瓷素坯；

S3、将陶瓷素坯进行烧结，得到压电陶瓷；

S4、将压电陶瓷经过研磨、表面烧渗金属电极，放入硅油中，在120～250℃温度下，直流电场条件下进行极化处理后，得到无稀土掺杂高居里温度压电陶瓷元件。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述预烧温度为700～900℃，预烧时间为2～6h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1和S2中，预球磨和二次球磨时，使用异丙醇作为分散介质，转速为200～320转/min，球磨时间为12～36h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，粘合剂为10wt％的聚乙烯醇水溶液，粘结剂的加入量为陶瓷粉体质量的5～10％；

成型为干压成型，成型压力为150～400MPa；

排塑温度为500～600℃，时间为4～12h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述烧结包括以下步骤：先以15～20℃/min升温速率升温至1150～1220℃，保温5～15min，再以20℃/min的降温速率降温至950～1050℃，保温2～8h，冷却。