[发明专利]一种各向异性压电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种各向异性压电陶瓷材料，其组成化学式为[(1-x)(0.7PbZrO₃-0.3K_0.5Bi_0.5TiO₃)-xPbTiO₃]+yPbZnNb₂O₅；其中，所述的[(1-x)(0.7PbZrO₃-0.3K_0.5Bi_0.5TiO₃)-xPbTiO₃)]为基体材料，PbZnNb₂O₅为添加材料，x、(1-x)和y为质量摩尔数，x＝0.25-0.30，y＝0.01-0.20。

2.按权利要求1所述的各向异性压电陶瓷材料，其特征在于，所述基体材料为由PbZrO₃、K_0.5Bi_0.5TiO₃和PbTiO₃组成的固溶体。

3.一种权利要求1所述的各向异性压电陶瓷材料的制备方法，其具体制备步骤如下：

(1)按组成化学式为[(1-x)(0.7PbZrO₃-0.5K_0.5Bi_0.5TiO₃)-xPbTiO₃]+yPbZnNb₂O₅；中质量摩尔数的化学计量比进行配料得混合配料，x、(1-x)和y为质量摩尔数，x＝0.25-0.30，y＝0.01-0.20；称重的原料为化学纯的分析纯的Pb₃O₄、ZrO₂、KCO₃、Bi₂O₃、TiO₂、ZnO和Nb₂O₅；

(2)将混合配料进行湿法球磨得球磨混合料，烘干后压块合成得合成料块；其合成条件为：以5℃/min的速度升温至850℃进行合成，并保温2小时后，直接取出降至室温的合成料块；

(3)将合成料块粗碎后进行二次湿法球磨，烘干后加入重量浓度为4wt％聚乙烯醇粘结剂造粒(聚乙烯醇的加入量为烘干合成料的4wt％)，造粒成型压力为150MPa得成型坯体；

(4)将成型坯体在800-900℃的马弗炉中保温2-4小时排胶的素坯；

(5)将素坯放入氧化铝坩埚中，1150-1250℃烧结成瓷体；

(6)将烧结的瓷体上电极后，油浴中进行极化得各向异性压电陶瓷材料，其组成化学式为[(1-x)(0.7PbZrO₃-0.3K_0.5Bi_0.5TiO₃)-xPbTiO₃]+yPbZnNb₂O₅；其中，所述的[(1-x)(0.7PbZrO₃-0.3K_0.5Bi_0.5TiO₃)-xPbTiO₃)]为基体材料，PbZnNb₂O₅为添加材料，x、(1-x)和y为质量摩尔数，x＝0.25-0.30，y＝0.01-0.20。

4.按权利要求3所述的各向异性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的湿法球磨为：球磨罐中的球磨介质为酒精和氧化锆球：混合配料、氧化锆球与酒精的重量份配比为2:1:0.5，在600转/分转速条件下球磨3h得球磨混合料。

5.按权利要求3所述的各向异性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的二次湿法球磨为：球磨罐中的球磨介质为水和氧化锆球：粗碎后合成料：氧化锆球：水的重量份配比为2:1:1，在300转/分转速下球磨12h得二次球磨料。

6.按权利要求3所述的各向异性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)烧结条件为先以5-8℃/min的速度升至1150-1250℃，保温10分钟后；再降至1100℃，保温20-30分；之后降至室温得烧结料。

7.按权利要求3所述的各向异性压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)的极化条件：采用丝网印刷银浆，并在600℃的温度下烧渗银电极，然后在50℃的甲基硅油中，施加高压直流电压2000V-4000V/mm，油浴极化30分钟。