[发明专利]钛酸钡基无铅电致伸缩陶瓷及其制备方法

摘要

本发明公开了一种钛酸钡基无铅电致伸缩陶瓷及其制备方法，原料组分及其摩尔百分比含量为50Ba(Zr0.35Ti0.65)O3-50(Ba0.75Ca0.25)TiO3，在此基础上外加1～7wt%的CaO-Al2O3-SiO2，简称CAS。本发明采用传统的固相合成制备方法，得到了一种烧结温度较低，具有弛豫特征和大电致伸缩系数的无铅电致伸缩陶瓷。本发明的成分及工艺步骤简单、易于操作、重复性好、成品率高；主要应用于换能器和微位移器等。

主权项

一种钛酸钡基无铅电致伸缩陶瓷，原料组分及其摩尔百分比含量为50Ba(Zr0.35Ti0.65)O3‑50(Ba0.75Ca0.25)TiO3，在此基础上外加1～7wt%的CaO‑Al2O3‑SiO2，简称CAS；该钛酸钡基无铅电致伸缩陶瓷得制备方法，制备步骤如下：(1)配料合成按50Ba(Zr0.35Ti0.65)O3‑50(Ba0.75Ca0.25)TiO3的化学计量比称取原BaCO3，CaCO3，ZrO2和TiO2进行混合，装入球磨罐中，球磨介质为水和玛瑙球，球∶料∶水的重量比为2∶1∶0.6，球磨4h，球磨转速为750转/分，再将混合料放入烘箱内80℃烘干，再放入研钵内研磨，过80目筛；(2)预烧将步骤(1)中研磨、过筛后的粉料放入坩埚内，用玛瑙棒压实，加盖，密封；在马弗炉中于1150℃进行预烧，保温2h，自然冷却到室温，出炉；(3)二次球磨在步骤（2）中烘干的粉料中加入质量分数为加入质量分数为1～7%的CaCO3、Al2O3和SiO2，CaCO3、Al2O3和SiO2的组成为23.3%：14.7%：62.0%，将粉料在研钵中进行研磨，过80目筛，装入球磨罐，球∶料∶水的重量比为2∶1∶0.6，再二次球磨6h，转速750rad/min，将粉料放入烘箱80℃烘干；(4)造粒将步骤(3)烘干的粉料在研钵中研细，过筛，加入重量百分比为5%～10%的聚乙烯醇，充分搅拌，过筛，将粉料放入直径为35㎜的不锈钢模具内，在100‑120Mpa压力下压成圆柱状坯件；(5)成型步骤（4）中造粒后的粉料静置24h，再将粉料放入直径为15㎜的不锈钢模具中，在300Mpa压力下压成圆柱状坯件；(6)排胶步骤（5）中的坯件放入马弗炉中，，温度升至400℃，保温1h，进行有机物排除；(7)烧结将步骤（6）中排胶后的坯件放入坩埚中，密封，用同类粉料做埋料埋烧，在1250℃中烧结，保温2h，随炉自然冷却至室温；（8）烧电极将步骤（7）中烧结好的陶瓷片打磨至厚度为0.6㎜，自然晾干，在其上下表面涂覆银浆，置于炉中升温至735℃，保温10min，自然冷却至室温；(9)测试制品的介电性能和电致伸缩性能。