压电陶瓷材料、压电陶瓷烧结体及其压电陶瓷器件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料含有用化学通式:Pb1?aSra(Zn1/3Nb2/3)1?b?cZrbTicO3+dwt％Sm2O3+ewt％Li2CO3，且满足如下关系的主要组分：0.01≤a≤0.1,0.2≤b≤0.6,0.3≤c≤0.7,0.2≤d≤0.6,0.1≤e≤0.5。本发明大幅降低了烧结温度，减少了PbO挥发对环境的危害，并使产品可以采用纯银电极，降低了大量材料成本。
【专利说明】压电陶瓷材料、压电陶瓷烧结体及其压电陶瓷器件 【技术领域】
[0001] 本发明设及一种压电陶瓷材料、压电陶瓷烧结体及其压电陶瓷器件。 【【背景技术】】
[0002] 目前采用向Pb(Zr，Ti)〇3中加入第Ξ组元并调节错铁比来达到调整性能的目的， 使用的陶瓷粉料需要在较高溫度（> ll〇〇°C)烧结，或者能在低溫（<960°C)烧结，但是性能 达不到要求。
[0003] 现有结构或者方法的失陷：需要较高的烧结溫度（1100-120(rC)，在烧结过程中有 大量的PbO挥发，会影响身体健康并污染环境;PbO的大量挥发会导致成分发生偏离，影响性 能稳定性；另外，较高的烧结溫度使得产品生产过程中必须使用含钮的银浆W避免烧结过 程中电极挥发，成本较高。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的目的在于提供一种。
[0005] 本发明的技术方案如下：提供一种压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料含有用化学 通式：
[0006] 饥 i-aSra( Zni/3 师 2/3) i-b-cZ；TbTic〇3+dwt % Sm2〇3+ewt % Li2C〇3 表示且满足如下关系的 主要组分:0.01《a《0.1，0.2《b《0.6,0.3《c《0.7,0.2《d《0.6,0.1《e《0.5。
[0007] 提供一种压电陶瓷烧结体，所述压电陶瓷烧结体是通过烧制如上述所述的压电陶 瓷材料而得到的烧结体。
[000引提供一种压电陶瓷烧结体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0009] 配料：按饥 i-aSra(Znv3 师 2/3)i-b-c 化 bTic〇3+dwt%Sm2〇3+ewt%Li2C〇3 化学式配比提 供压电陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，其中0.01. 1，0.2《b《0.6，0.3《 c《0.7,0.2《d《0.6,0.1《e《0.5;
[0010] 混料:将上述配置好的粉末加 1:1质量的蒸馈水混合10小时后烘干；
[0011] 般烧:将上述烘干后的产物在750-85(TC的环境中般烧2小时W合成得到般烧产 物；
[0012] 细磨:在上述般烧产物中加入低溫助剂后进行细磨并烘干；
[0013] 制备浆料：向上述混合物中加入粘结剂、增塑剂、分散剂W及溶剂并混合W形成陶 瓷浆料；
[0014] 成型:将上述浆料除泡后流延形成陶瓷薄膜；
[0015] 叠层:将陶瓷薄膜叠层形成多层产品；
[0016] 排胶:将叠层后的产品置于排胶炉中在400-700°C的环境中脱去有机物；
[0017]烧结:在900-1000°C环境中保溫3小时烧结得到陶瓷烧结体。
[0018]优选的，在配料步骤中，所述组分通过原料选择或球磨混合的方式制成粉末，所述 粉末的颗粒度中位数控制在下。
[0019] 优选的，在细磨步骤中，细磨后的混合物的粒度分布在中位数1皿W下。
[0020] 提供一种压电陶瓷器件，所述压电陶瓷器件通过电极极化如上述所述的压电陶瓷 烧结体形成的。
[0021] 优选的，所述压电陶瓷器件在空气中W2-化v/mm电场中极化5秒得到。
[0022] 本发明的有益效果在于:改变加入饥(Zr，Ti)〇3中第Ξ组元的种类，并采用SrC〇3对 其进行A位（Pb)置换，调整陶瓷性能使其满足产品需求；通过加入低溫烧结助剂Sm2〇3和 Li2C〇3降低烧结溫度至银烙点(96rC)W下。大幅降低了烧结溫度，减少了饥0挥发对环境的 危害，并使产品可W采用纯银电极，降低了大量材料成本。 【【附图说明】】
[0023] 图1为本发明优选实施例中般烧后陶瓷粉料的X射线衍射图谱；
[0024] 图2为本发明优选实施例中在950°C环境下烧结得到的陶瓷断面显微形貌图；
[0025] 图3为本发明在不同烧结溫度下的陶瓷性能对比图。 【【具体实施方式】】
[0026] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0027] 本发明提供本发明提供了一种压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料含有用化学通 式：
[002引饥^35。( Znv3 师 2Λ) w-c&bTic03+dwt % aii203+ewt % Li2C03 表示且满足如下关系的 主要组分:0.01《a《0.1，0.2《b《0.6,0.3《c《0.7,0.2《d《0.6,0.1《e《0.5。
[0029] 本发明同时提供一种采用上述压电陶瓷材料加工形成压电陶瓷烧结体的制备方 法，其通过控制原料和预烧后粉末的粒度，使用流延成型法制备所需压电陶瓷烧结体，然后 在空气中W2-3kv/mm电场中极化5秒得到所需要的压电陶瓷器件，具体包括如下步骤：
[0030] 配料：按饥 i-aSra(Znv3 师 2/3)i-b-c 化 bTic〇3+dwt%Sm2〇3+ewt%Li2C〇3 化学式配比提 供压电陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，其中0.01. 1，0.2《b《0.6，0.3《 c《0.7,0.2《d《0.6,0.1《e《0.5;粉末的粒度分布中位数均应小于2皿。
[0031 ]混料:将上述配置好的粉末加1:1质量的蒸馈水混合10小时后烘干。
[0032] 般烧:将上述烘干后的产物在750-85(TC的环境中般烧2小时W合成得到般烧产 物。图1为般烧后陶瓷粉料的X射线衍射图谱。
[0033] 细磨:在上述般烧产物中加入低溫助剂后进行细磨并烘干。
[0034] 制备浆料：向上述混合物中加入粘结剂、增塑剂、分散剂W及溶剂并混合W形成陶 瓷浆料;加入的粘接剂、增塑剂、分散剂W及溶剂如下表：
[0035] 表 1
[0036]
[0038] 成型:将上述浆料除泡后流延形成陶瓷薄膜。
[0039] 叠层:将陶瓷薄膜叠层形成多层产品。
[0040] 成型陶瓷薄膜的方法主要有四种；社膜成型、流延成型、干压成型和静水压成型。 社膜成型适用于薄片元件;流延成型适合于更薄的元件，膜厚可W小于10皿;干压成型适合 于块状元件;静水压成型适合于异形或块状元件。除了静水压成型外，其他成型方法都需要 有粘合剂，粘合剂一般占原料重量的3%左右。成型W后需要排胶。粘合剂的作用只是利于 成型，但它是一种还原性强的物质，成型后应将其排出W免影响烧结质量。
[0041] 排胶:将叠层后的产品置于排胶炉中在400-700°C的环境中脱去有机物。
[0042] 烧结:在900-1000°C环境中保溫3小时烧结得到陶瓷烧结体。
[0043] 作为本发明的一种【具体实施方式】，表2为在95(TC环境下烧结得到的陶瓷烧结体的 性能：
[0044] 表 2
[0045]
[0046] 图2为通过上述制备方法制成的实施例配方的压电陶瓷在950°C环境下烧结得到 的陶瓷断面的显微形貌图。图3为不同烧结溫度得到的陶瓷烧结件的性能对比图。
[0047]本发明还提供了一种压电陶瓷器件，所述压电陶瓷器件通过电极极化如上所述的 压电陶瓷烧结体形成的。该压电陶瓷器件在空气中W2-3kv/mm电场中极化5秒得到。
[004引改变加入饥(2'，11)03中第^组元的种类，并采用5托03对其进行4位。6)置换，调 整陶瓷性能使其满足产品需求;通过加入低溫烧结助剂Sm203和Li2C03降低烧结溫度至银烙 点(96rC)W下。大幅降低了烧结溫度，减少了 PbO挥发对环境的危害，并使产品可W采用纯 银电极，降低了大量材料成本。
[0049] W上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可W做出改进，但运些均属于本发明的保护范 围。
【主权项】
1. 一种压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料含有用化学通式： Pbi-aSra (Zm/3Nb2/3) 1-b-cZrbTic〇3+dwt % Sm2〇3+ewt % Li2CO3表示且满足如下关系的主要 组分:0.01彡a彡0.1,0.2彡b彡0.6,0.3彡 c彡0.7,0.2彡cKO .6,0.1彡 e彡0.5。2. -种压电陶瓷烧结体，其特征在于，所述压电陶瓷烧结体是通过烧制如权利要求1所 述的压电陶瓷材料而得到的烧结体。3. -种压电陶瓷烧结体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： 配料：按 Pbi-aSra(Zm/3Nb2/3)i-b-cZrbTic〇3+dwt%Sm2〇3+ewt%Li2C〇3 化学式配比提供压电 陶瓷材料的各组分并将所述组分制成粉末，其中0.01 <a< 0.1，0.2 <b< 0.6，0.3 < c < 0.7,0.2^d^0.6,0.1^e^0.5； 混料:将上述配置好的粉末加1:1质量的蒸馏水混合10小时后烘干； 煅烧:将上述烘干后的产物在750-850°C的环境中煅烧2小时以合成得到煅烧产物； 细磨:在上述煅烧产物中加入低温助剂后进行细磨并烘干； 制备浆料：向上述混合物中加入粘结剂、增塑剂、分散剂以及溶剂并混合以形成陶瓷浆 料； 成型:将上述浆料除泡后流延形成陶瓷薄膜； 叠层:将陶瓷薄膜叠层形成多层产品； 排胶:将叠层后的产品置于排胶炉中在400-700°C的环境中脱去有机物； 烧结:在900-1000 °C环境中保温3小时烧结得到陶瓷烧结体。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在配料步骤中，所述组分通过原料选 择或球磨混合的方式制成粉末，所述粉末的颗粒度中位数控制在2μπι以下。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在细磨步骤中，细磨后的混合物的粒 度分布在中位数Iym以下。6. -种压电陶瓷器件，其特征在于，所述压电陶瓷器件通过电极极化如权利要求3至5 任意一项所述的压电陶瓷烧结体形成的。7. 根据权利要求6所述的压电陶瓷器件，其特征在于，所述压电陶瓷器件在空气中以2-3kv/mm电场中极化5秒得到。
【文档编号】C04B35/622GK105948745SQ201610328076
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】陈吉
【申请人】瑞声精密制造科技(常州)有限公司