[发明专利]Sn-Ge改性BCZT无铅压电陶瓷

说明书

本发明公开了一种Sn‑Ge改性BCZT无铅压电陶瓷，属于压电陶瓷材料；其组分式为Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.09Ti_0.91‑x‑ySn_xGe_y)O₃，x＝y＝0wt％、0.008wt％、0.016wt％、0.024wt％、0.032wt％、0.04wt％；其制备方法是按所述组分式配料，然后球磨、预烧、二次球磨、喷雾造粒、压片成型、排胶烧结、印银、极化。本发明陶瓷d₃₃＝368pC/N，kp＝0.48；不仅制备方法简单、对设备无特殊要求，而且成本低、环境污染小。是一种无铅压电陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及一种无铅压电陶瓷，尤其涉及一种BCZT无铅压电陶瓷；属于压电陶瓷材料技术领域。

背景技术

Pb(Zr，Ti)O₃压电陶瓷(简称PZT)，广泛应用于压电变压器、压电致动器、滤波器、蜂鸣器等领域，但PbO在高温下易挥发，造成成分偏析，同时不便于回收，严重污染环境。目前应用最多的无铅压电陶瓷主要有BT系、KNN系和BNT系。

锆钛酸钙钡(简称BCZT)压电陶瓷属于典型的钙钛矿结构(ABO₃型)，其中Ba²⁺和Ca²⁺为A位离子，Zr²⁺和Ti⁴⁺为B位离子。BCZT压电陶瓷具有较高的压电系数和超高的介电常数，以及较低的介电损耗，此外还具有疲劳稳定性好等特点。2009年，任晓兵团队报道了关于BCZT无铅压电陶瓷具有优异的压电性能，d₃₃约为620pC/N，获得了国内外学者的较大关注，成为了一种在致动器、换能器以及蜂鸣器可以未来取代PZT压电陶瓷可能性较大的一种无铅材料。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种Sn-Ge改性BCZT无铅压电陶瓷，以替代PZT压电陶瓷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是按组成化学式(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.09Ti_0.91-x-ySn_xGe_y)O₃，x＝y＝0wt％、0.008wt％、0.016wt％、0.024wt％、0.032wt％、0.04wt％的化学计量比称取以下原料氧化物BaCO₃、CaCO₃、ZrO₂、TiO₂、SnO₂、GeO₂进行配料，具体制备步骤如下：

1)将上述各原料氧化物混合、湿法球磨24h，烘干后过18目筛，得一次磨料；

2)将所述一次磨料按2℃/min的速率升至980℃、保温2h，随炉冷却，得瓷粉；

3)将所述瓷粉湿法球磨24h，烘干后加入浓度为8％的PVA，再球磨2h，喷雾造粒；所述PVA的添加量为5wt％；

4)将所述粒料压片成型，得生坯；

5)将所述生坯先2℃/min升至200-600℃、保温1h，然后按1.5℃/min升至1320℃、保温4h，随炉冷却，得瓷片；

6)所述瓷片表面印刷银浆，然后按3℃/min的速率升至750℃，保温20min，随炉冷却；

7)将经过烧银处理的瓷片在100℃的硅油中极化30min，电场强度为4KV/mm。

与现有技术比较，本发明压电陶瓷芯片的d₃₃＝368pC/N，kp＝0.48；不仅制备方法简单、对设备无特殊要求，而且成本低、环境污染很小。

附图说明