用于大功率场景的锆钛酸铅基压电陶瓷及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115417671A(43)申请公布日2022.12.02(21)申请号202210803673.5(22)申请日2022.07.07(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人杨颖乔培鑫王一平潘志泳(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师苏一帜(51)Int.Cl.C04B35/493(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称用于大功率场景的锆钛酸铅基压电陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明实施例公开了一种用于大功率场景的锆钛酸铅基压电陶瓷及其制备方法，涉及压电陶瓷及其制备技术领域。本发明包括：按照化学计量比称量粉体原料，放入湿式行星球磨进行处理得到陶瓷粉体；先向一部分的所述陶瓷粉体中加入粘结剂进行造粒再进行陈化，之后压制成生坯，再对生坯进行升温排塑，得到陶瓷坯体；将所述陶瓷坯体放入高温炉中，并利用所述陶瓷粉体覆盖所述陶瓷坯体，之后进行烧结得到陶瓷片；对所述陶瓷片进行加工，之后进行极化，得到所述锆钛酸铅基压电陶瓷。从而进一步提高了基于PMS‑PZT的大功率压电陶瓷的综合性能，提高了这种类型的压电陶瓷材料在压电大功率应用场景中的应用范围。CN115417671ACN115417671A权利要求书1/2页1.一种用于大功率场景的锆钛酸铅基压电陶瓷及其制备方法，其特征在于，包括：S1、按照化学计量比称量粉体原料，放入湿式行星球磨进行处理得到陶瓷粉体，所述粉体原料包括：PbO、SrCO3、ZrO2、TiO2、MnO2、ZnO、Sb2O3、Fe2O3、WO3和CeO2粉体，所述化学计量比为：0.9Pb0.95Sr0.05Zr0.52Ti0.48O3‑(0.1‑x)PbMn1/3Sb2/3O3‑xPbFe2/3W1/3O3+0.1％molGeO2，x为调整参数；S2、先向一部分的所述陶瓷粉体中加入粘结剂进行造粒再进行陈化，之后压制成生坯，再对生坯进行升温排塑，得到陶瓷坯体；S3、将所述陶瓷坯体放入高温炉中，并利用所述陶瓷粉体覆盖所述陶瓷坯体，之后进行烧结得到陶瓷片；S4、对所述陶瓷片进行加工，之后进行极化，得到所述锆钛酸铅基压电陶瓷，其中，加工的过程中包括烧银，且在烧银工艺以700～800℃保温60分钟以下，进行极化的条件包括：温度维持100～140℃，且电压维持4～6kV/mm，极化时间持续15～30分钟。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S1中，所述放入湿式行星球磨进行处理得到陶瓷粉体，包括：在湿式行星球磨中，按照预设的质量比，先进行混料之后再按照预设的合成条件进行合成，所述预设的质量比包括：原料、球磨介质和水的比例为1：a：b，其中，a的取值范围为1.2～1.8，b的取值范围为0.5～0.9，球磨介质为玛瑙球，混料的持续时间为2～6小时；所述预设的合成条件，包括：在600～900℃保温合成2～4小时。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预设的合成条件，包括：以不高于2℃/min的升温速率升温至700～900℃，之后保温1～3小时，再之后随炉冷却至室温。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，还包括：在第一次合成得到陶瓷粉体后，对所述第一次合成得到陶瓷粉体进行细磨，之后再进行烘干，其中，在细磨的过程中采用的质量比包括：所述第一次合成得到陶瓷粉、球磨介质和水的比例为1：a：b，其中，a的取值范围为1.2～1.8，b的取值范围为0.5～0.9，细磨的持续时间为4～8小时，细磨后进行烘干的温度维持100～150℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S2中加入的粘结剂为聚乙烯醇(PVA)，粘结剂的加入量为陶瓷粉体的4～8wt％；所述对生坯进行升温排塑的条件，包括：以不高于2℃/min的升温速率升温至600～800℃，保温3小时以下。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S3中，烧结的条件包括：以不高于2℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，之后保温1～3小时，再之后结束保温并随炉冷却至室温。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S4中，加工的过程中包括：将所述陶瓷片加工成所需尺寸，之后依次进行超声清洁环节、丝网印银环节、烘干环节和烧银环节；其中，在烧银环节中以700～800℃保温60分钟以下，进行极化的条件包括：温度维持100～140℃，且电压维持4～6kV/mm，极化时间持续15～30分钟。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，调整参数0＜x≤0.1。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，调整参数x＝0.05。10.一种用于大功率场景的锆钛酸铅基压电陶瓷，其特征在于，该锆钛酸铅基压电陶瓷2CN115