[发明专利]一种中低频宽带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料

说明书

技术领域

   本发明涉及无机非金属材料技术领域，特指一种中低频宽带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料，它采用常规的固相法陶瓷的制备方法，利用普通化学原料,制备得到高稳定高性能压电陶瓷，该压电陶瓷适合于制备中低频宽带陶瓷滤波器。      

背景技术

   压电陶瓷具有优良的压电效应，是功能陶瓷中应用非常广泛的一类，如传感器、换能器、滤波器等，在国民经济和国防工业中发挥着重要的作用，由于无铅压电陶瓷的压电性能与锆钛酸铅基压电陶瓷的压电性能相差很大，目前，压电陶瓷的应用主要是锆钛酸铅基及其三元和四元系压电陶瓷；目前，制作陶瓷滤波器等器件主要是锆钛酸铅基压电陶瓷，但是其温度稳定性和时间稳定性较差，随着温度和时间的变化，容易产生谐振频率的较大漂移，相对带宽的较大的变化，同时机械品质因素不够高,相对带宽太窄,很难满足中低频宽带陶瓷滤波器的要求；为了改进压电陶瓷材料的性能，常采用两种途径：一是通过在基体材料中加入第三元或第四元以形成新材料来达到改性的目的；二是根据不同掺杂离子对材料性能的影响不同，对材料进行掺杂改性；本发明得到中低频宽带陶瓷滤波器等器件用高温度稳定高性能的铁锰酸铋镓酸铋锆钛酸铅四元系压电陶瓷，一般情况下，锆钛酸铅压电陶瓷的烧结温度在1260℃~1280℃，本发明的压电陶瓷的烧结温度为1020~1050℃，这样大大的降低能耗，节约成本，同时能抑制氧化铅的挥发。 

发明内容

    本发明的目的是这样来实现的： 

一种中低频宽带陶瓷滤波器用压电陶瓷，其配方为：(xBi(Fe_0.9Mn_0.1) O₃-mBiGaO₃-y(Pb_0.89Sr_0.1Mg_0.01)(Ti_0.51Zr_0.49)O₃)+0.03~0.8wt.% In₂O₃+0.01~0.6wt.%LiNbO₃; 其中,0.01≤x≤0.1 mol, 0.01≤m≤0.1 mol，0.8≤y≤0.98 mol，x+m+y =1，其中Bi(Fe_0.9Mn_0.1) O₃、BiGaO₃、(Pb_0.89Sr_0.1Mg_0.01)(Ti_0.51Zr_0.49)O₃、LiNbO₃分别是采用常规的化学原料以固相法合成。

   In₂O₃和LiNbO₃的加入量分别是基体(xBi(Fe_0.9Mn_0.1)O₃-mBiGaO₃-y(Pb_0.89Sr_0.1Mg_0.01)(Ti_0.51Zr_0.49)O₃)质量的0.03~0.8%和0.01~0.6%。 

所述压电陶瓷的介电常数为1447-1483，机械品质因素为1193-1230，径向机电耦合系数为0.58-0.62，谐振频率温度系数在-55~+85℃温度范围内为0.004%-0.008%，老化200小时后的谐振频率时间稳定性t_fr为0.0015%-0.0028%，介质损耗为0.005%-0.008%。 

   本发明的压电陶瓷所用的Bi(Fe_0.9Mn_0.1) O₃的制备过程包括：将常规的化学原料Bi₂O₃和Fe₂O₃和MnO₂按1/2:0.9/2:0.1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于850℃保温120分钟，固相反应合成Bi(Fe_0.9Mn_0.1) O₃，冷却后研磨过200目筛，备用。