一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114409400A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202210036677.5H01L41/337(2013.01)(22)申请日2022.01.13H01L41/43(2013.01)(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人李敬锋(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人吴婷(51)Int.Cl.C04B35/495(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B41/88(2006.01)H01L41/187(2006.01)H01L41/257(2013.01)H01L41/297(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，具体而言涉及一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法。本发明制备方法采用固相法，直接将陶瓷粉制备成多层结构铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，从而实现良好的温度稳定性。本发明制备方法制备的多层结构铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中每层的成分可调控，每层陶瓷均具有多相共存结构，转变温度从一层依次上升到另一层。每层组分采用相似的化学成分，以确保良好的共烧和易于控制在高温下的扩散。最终使得到的多层铌酸钾钠基压电陶瓷样品在保留较高的压电性能的同时兼具较好的温度稳定性。本发明制备方法操作简便、周期短、成本低、能耗少。CN114409400ACN114409400A权利要求书1/1页1.一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，铌酸钾钠基无铅压电陶瓷为多层，每层铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的分子结构式为：Lix(K0.48‑xNa0.52)Nb1‑ySbyO3‑BaZrO3‑(Na0.5Bi0.5)HfO3‑MnO2其中x和y为摩尔分数，0≤x＜0.48，0≤y＜0.5。2.根据权利要求1所述的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷，其特征在于，所述每层铌酸钾钠基无铅压电陶瓷中，每层的x值互不相等，且每层的y值互不相等。3.一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：(1)制备多种不同成分的铌酸钾钠基压电陶瓷粉体；(2)将步骤(1)得到的多种不同成分的铌酸钾钠基压电陶瓷粉体铺成多层，进行冷等静压处理，制备得到多层铌酸钾钠基压电材料胚体；(3)对步骤(2)的多层铌酸钾钠基压电材料胚体进行煅烧，得到多层铌酸钾钠基压电陶瓷材料；(4)将步骤(3)的多层铌酸钾钠基压电陶瓷陶瓷材料用砂纸抛光，在多层铌酸钾钠基压电陶瓷材料的上表面和下表面分别被覆银电极。而后进行在100℃、30kV下极化处理，以便测试所述铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电性能。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备多种不同成分的铌酸钾钠基压电陶瓷粉体包括：(1)根据铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的分子结构式Lix(K0.48‑xNa0.52)Nb1‑ySbyO3‑BaZrO3‑(Na0.5Bi0.5)HfO3‑MnO2的化学计量比，分别称取Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、Nb2O5、Ba2CO3、ZrO2、HfO2和Bi2O3，原料混合后球磨处理，得到浆料，烘干后得到粉体；(2)预烧步骤(1)的粉体，得到预烧粉；(3)将步骤(2)的预烧粉进行球磨，得到浆料，烘干后得到铌酸钾钠基压电陶瓷粉体；(4)多次改变铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的分子结构式中的x、y值，分别重复步骤(1)～步骤(3)，得到多种不同成分的铌酸钾钠基压电陶瓷粉体。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述球磨条件为：磨球与原料比为(10～20):1，转速为200～350r/分钟，球磨时间为16～30小时。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预烧的温度为800～1000℃，预烧时间为2～6小时。7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述多种不同成分的铌酸钾钠基压电陶瓷粉体铺成多层，得到的多层陶瓷材料中，每层陶瓷粉体的厚度为0.5～2毫米，层数为2～5。8.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述对多层陶瓷材料进行冷等静压时间为2～5分钟，压力为200Mpa。9.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述多层铌酸钾钠基压电陶瓷材料胚体的煅烧温度为1000～1200℃，煅烧时间为3～8小时。2CN114409400A说明书1/5页一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，具体而言涉及一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法。背景技术[0002]压电材料可以通过正逆压电效应实现电能与机械能的直接转换