[发明专利]一种KNN基无铅压电陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种KNN基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述KNN基无铅压电陶瓷的化学通式为：(1-y)(K_0.45Na_0.55)NbO₃+y(Ni_xZn_1-xFe₂O₄)+zAl₂O₃·2SiO₂·2H₂O，其中，0.3≤x≤0.7，0.01≤y≤0.2，0.01≤Z≤0.05；x，y、z为摩尔百分比。

2.根据权利要求1所述的KNN基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述KNN基无铅压电陶瓷原料包括以下组分：碳酸盐、五氧化二铌、镍锌铁氧体、高岭土。

3.根据权利要求2所述的KNN基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述镍锌铁氧体原料包括：氧化铁、氧化镍和氧化锌。

4.根据权利要求2所述的KNN基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述高岭土包括46.54％的SiO₂，39.5％的Al₂O₃，13.96％的H₂O。

5.根据权利要求2所述的KNN基无铅压电陶瓷，其特征在于：所述碳酸盐为碳酸钾和碳酸钠。

6.一种KNN基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：将碳酸盐、五氧化二铌、氧化铁、氧化镍、氧化锌、二氧化硅、氧化铝分别放入培养皿，置于烘箱内，在120-150℃下保温3-6h；

步骤(2)：按化学通式(1-y)(K_0.45Na_0.55)NbO₃+y(Ni_xZn_1-xFe₂O₄)+z Al2O3·2SiO₂·2H₂O，其中，0.3≤x≤0.7，0.01≤y≤0.2，0.01≤Z≤0.05的化学计量比称量步骤(1)处理完成的原料；

步骤(3)：将步骤(2)称量的所有原料分散于无水乙醇中，混合均匀，得到混合物，将混合物烘干、粉碎，得到预混粉；

步骤(4)：将预混粉放入加热炉中升温至850-950℃保温2-6h，再降温至室温、粉碎，得到预烧粉；

步骤(5)：将预烧粉放入模具成型，对模具冲压制成生坯，将生坯放入空气炉中烧结，在烧结温度为1080℃-1130℃下保温1-4h，得到压电陶瓷片；

步骤(6)：将压电陶瓷片两侧涂上银层，标注正负极，得到被银陶瓷片；

步骤(7)：将被银陶瓷片极化老化后得到KNN基无铅压电陶瓷。

7.根据权利要求6所述的KNN基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(3)通过球磨机湿磨混合均匀，球磨机的转速为200-800rpm，湿磨时间为12-48h。

8.根据权利要求6所述的KNN基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(5)中将预烧粉放入模具中采用干法压制成型或流延成型。

9.根据权利要求6所述的KNN基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(6)中压电陶瓷片加工成所需形状后，在压电陶瓷片的两表面丝网印刷上厚度为0.01mm的银浆，在150℃下烘干，再在加热炉中升温至600-700℃，保温60min后降温至室温，得到被银陶瓷片。

10.根据权利要求6所述的KNN基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(7)中将被银陶瓷片放入装有硅油的极化容器中，油浴加热至80-120℃，在3-5kV/mm的电压下极化20-30min，然后在室温下放置24h老化，得到KNN基无铅压电陶瓷。