专利名称：一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种压电陶瓷粉体的制备方法。
背景技术：
压电陶瓷是一种重要陶瓷功能器件，广泛用于制造引燃引爆、陶瓷发动机、压电变 压器、传感器、换能器、蜂鸣器等方面，而不同的器件对材料的要求也不同。有些压电陶瓷的 工作环境温度较高，要求的机电耦合系数Kp、机械品质因数Q和压电系数c^都要大，同时居 里温度T。要高，对器件材料的特性提出了更高的要求，为此对压电陶瓷材料的制备水平提 出了更高的要求。但传统固相合成方法存在化学配比不能精确控制、粉体活性低、所需烧结 温度高、材料均匀性差等缺点，已满足不了需求。
发明内容
本发明为了解决现有固相合成法制备压电陶瓷粉体存在化学配比不能精确控制、 粉体活性低、所需烧结温度高、材料均匀性差的问题，而提供在一种改性锆钛酸铅压电陶瓷 粉体的制备方法。 改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法按以下步骤实现一、按体积份数比 565 : 34.35 : 10 : 68 : 226取Pb(Ac)2 *3H20的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、 MnC12的可溶性盐溶液、NiCl2 6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 8H20的可溶性盐溶液，然 后在40 60°C的水浴条件下混合，并搅拌30 60min，得混合溶液；二、向混合溶液中加入 86203至Sb203浓度为0. 1 0. 3mg/L，并搅拌30 60min，得悬浊液；三、向悬浊液中加入氨 水并控制pH值为8 10，至沉淀完全，得氢氧化物胶体，然后用离心机将氢氧化物胶体与液 体分离，弃上清液，用去离子水清洗沉淀，直至向清洗后的水中滴加0. lmol/L的AgN03溶液 无沉淀物为止，离心并收集沉淀，然后在90 IO(TC下干燥4 6h，再置于星式微粒球磨机 中研磨，得微粉；四、将微粉倒入氧化铝坩埚再置于烧结炉中，在650 75(TC下烧结1. 5 2. 5h，即得到改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体；其中步骤一中Pb(Ac)2 3H20的可溶性盐溶液、 TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2 *6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 *8H20 的可溶性盐溶液浓度相同均为0. 05 0. 15mol/L。 本发明改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，具有以下优势(l)对锆钛酸铅 压电陶瓷粉体进行了改性掺杂，加入了 Sb、 Pb、 Ti、 Mn、 Ni和Zr元素，使其具有较高的机电 耦合系数(kp = 48% )和机械品质因数(Qm = 2450)及高居里温度(Tc = 300°C ) ; (2)化 学组成，各元素配比得到了精确控制；(3)化学反应在低温条件(40 60°C )下进行，节能 且降低成本；(4)粉体活性高，与传统固相合成方法相比预烧合成温度降低IO(TC左右；(5) 粉体颗粒精细，尺寸为30 60nm，均匀性好。
图1是具体实施方式
十一中所得改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的电镜扫描图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法按以下步骤 实现一、按体积份数比565 : 34 : 10 : 68 : 226取Pb(Ac)2 3H20的可溶性盐溶液、 TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2 *6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 *8H20 的可溶性盐溶液，然后在40 60°C的水浴条件下混合，并搅拌30 60min，得混合溶液； 二、向混合溶液中加入Sb203至Sb203浓度为0. 1 0. 3mg/L，并搅拌30 60min，得悬浊 液；三、向悬浊液中加入氨水并控制pH值为8 IO，至沉淀完全，得氢氧化物胶体，然后用 离心机将氢氧化物胶体与液体分离，弃上清液，用去离子水清洗沉淀，直至向清洗后的水中 滴加0. lmol/L的AgN03溶液无沉淀物为止，离心并收集沉淀，然后在90 IO(TC下干燥 4 6h，再置于星式微粒球磨机中研磨，得微粉；四、将微粉倒入氧化铝坩埚再置于烧结炉 中，在650 75(TC下烧结1. 5 2. 5h，即得到改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体；其中步骤一中 Pb(Ac)2 *3H20的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、附(:12 *6H20 的可溶性盐溶液和Zr0Cl2 8H20的可溶性盐溶液浓度相同均为0. 05 0. 15mol/L。
本实施方式步骤一中Pb(Ac)2 3H20的可溶性盐溶液，就是采用(CH3C00)2Pb水 溶液；TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2 6H20的可溶性盐溶液和 Zr0Cl2 8H20的可溶性盐溶液，均是采用可溶性氯盐。
本实施方式步骤三中氨水为沉淀剂，浓度稀释为30% 50%。
本实施方式步骤三中氢氧化物胶体为混合Sb203的Pb2+、Ti4+、Mn2+、Ni+和Zr4+的氢 氧化物胶体。 本实施方式步骤四中所得改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体是尺寸为30 60nm的纳米 级超细粉体。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中Pb(Ac)2 *3H20 的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2 6H20的可溶性盐 溶液和Zr0Cl2 8H20的可溶性盐溶液浓度相同均为0. lmol/L。其它步骤及参数与具体实 施方式一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二不同的是步骤一中在50。C的水 浴条件下混合，并搅拌40min。其它步骤及参数与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同的是步骤二中向混合溶液中 加入Sb203至浓度为0. 2mg/L，并搅拌50min。其它步骤及参数与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤三中向悬浊液中加 入氨水并控制pH值为9。其它步骤及参数与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤三中离心机的转速 为3000r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同的是步骤三中在95t:下干 燥5h。其它步骤及参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤三中置于星式微粒
4球磨机中研磨的转速为150r/min，球磨时间为2h，磨球材质为玛瑙，球料比为1 : 1 1. 5。 其它步骤及参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是步骤四中在670 73(TC下烧结1. 8 2. 2h。其它步骤及参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
八不同的是步骤四中在70(TC下烧 结2h。其它步骤及参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十一本实施方式改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法按以下步 骤实现一、按体积份数比565 : 34.35 : 10 : 68 : 226取Pb(Ac)2'3H20的可溶性盐溶液、 TiC14的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2 *6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 *8H20 的可溶性盐溶液，然后在40 60°C的水浴条件下混合，并搅拌60min，得混合溶液；二、向 混合溶液中加入Sb203至浓度为0. 2mg/L，并搅拌50min，得悬浊液；三、向悬浊液中加入氨 水并控制pH值为9，至沉淀完全，得氢氧化物胶体，然后用离心机将氢氧化物胶体与液体分 离，弃上清液，用去离子水清洗沉淀，直至向清洗后的水中滴加0. lmol/L的AgN03溶液无 沉淀物为止，离心并收集沉淀，然后在10(TC下干燥4h，再置于微粒球磨机中研磨，得微粉； 四、将微粉倒入氧化铝坩埚再置于烧结炉中，在70(TC下烧结2h，即得到改性锆钛酸铅压电 陶瓷粉体；其中步骤一中Pb(Ac)2 3H20的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的 可溶性盐溶液、NiCl2 6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 8H20的可溶性盐溶液浓度相同均为 0.lmol/L。 本实施方式所得改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体，由图1所示，粉体颗粒精细，尺寸为 30 60nm，均匀性好。
权利要求
一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法按以下步骤实现一、按体积份数比565∶34.35∶10∶68∶226取Pb(Ac)2·3H2O的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2·6H2O的可溶性盐溶液和ZrOCl2·8H2O的可溶性盐溶液，然后在40～60℃的水浴条件下混合，并搅拌30～60min，得混合溶液；二、向混合溶液中加入8b2O3至Sb2O3浓度为0.1～0.3mg/L，并搅拌30～60min，得悬浊液；三、向悬浊液中加入氨水并控制pH值为8～10，至沉淀完全，得氢氧化物胶体，然后用离心机将氢氧化物胶体与液体分离，弃上清液，用去离子水清洗沉淀，直至向清洗后的水中滴加0.1mol/L的AgNO3溶液无沉淀物为止，离心并收集沉淀，然后在90～100℃下干燥4～6h，再置于星式微粒球磨机中研磨，得微粉；四、将微粉倒入氧化铝坩埚再置于烧结炉中，在650～750℃下烧结1.5～2.5h，即得到改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体；其中步骤一中Pb(Ac)2·3H2O的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、NiCl2·6H2O的可溶性盐溶液和ZrOCl2·8H2O的可溶性盐溶液浓度相同均为0.05～0.15mol/L。
2. 根据权利要求1所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于 步骤一中Pb(Ac)2 3H20的可溶性盐溶液、TiCl4的可溶性盐溶液、MnCl2的可溶性盐溶液、 NiCl2 6H20的可溶性盐溶液和ZrOCl2 8H20的可溶性盐溶液浓度相同均为0. lmol/L。
3. 根据权利要求2所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤一中在5(TC的水浴条件下混合，并搅拌40min。
4. 根据权利要求3所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤二中向混合溶液中加入Sb203至浓度为0. 2mg/L，并搅拌50min。
5. 根据权利要求4所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤三中向悬浊液中加入氨水并控制pH值为9。
6. 根据权利要求5所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤三中离心机的转速为3000r/min。
7. 根据权利要求6所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤三中在95。C下干燥5h。
8. 根据权利要求7所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤三中置于星式微粒球磨机中研磨的转速为150r/min，球磨时间为2h，磨球材质为玛瑙， 球料比为1 : 1 1. 5。
9. 根据权利要求8所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于步 骤四中在670 730。C下烧结1. 8 2. 2h。
10. 根据权利要求8所述的一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于 步骤四中在70(TC下烧结2h。
全文摘要
一种改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体的制备方法，它涉及一种压电陶瓷粉体的制备方法。本发明解决了现有固相合成法制备压电陶瓷粉体存在化学配比不能精确控制、粉体活性低、所需烧结温度高、材料均匀性差的问题。方法一、取Pb(Ac)2·3H2O、TiCl4、MnCl2、NiCl2·6H2O和ZrOCl2·8H2O的可溶性盐溶液混合并搅拌，得混合溶液；二、向混合溶液中加入Sb2O3并搅拌，得悬浊液；三、向悬浊液中加入氨水，得氢氧化物胶体，离心后弃上清液，清洗沉淀，干燥后研磨，得微粉；四、微粉烧结后即得改性锆钛酸铅压电陶瓷粉体。本发明各元素配比得到了精确控制，反应在低温下进行，粉体活性高，粉体均匀性好。
文档编号C04B35/626GK101767994SQ201010032479
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者修德斌, 冯侨华, 施云波, 荣鹏志, 赵文杰 申请人:哈尔滨理工大学