[发明专利]一种低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷的制备方法，以Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃为中间层，xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃‑(1‑x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃（x=0.95~0.98）为上下面层，通过多层模压进行三明治结构的成型，在1150～1225℃进行烧结，制备了铅挥发小于2.5wt%的层状压电陶瓷，本发明的成分及工艺步骤简单，易于操作，重复性好，本发明主要用于环保型压电变压器和换能器等。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷领域，尤其是一种低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷的制备方法。

背景技术

压电陶瓷是一种能够将电能和机械能相互转化的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料的一种，压电陶瓷由于其压电效应，并具有稳定的化学特性、优异的物理性能、易于制备成各种形状和任意极化方向材料的特性，因而被广泛地应用于变压器、滤波器、传感器，各种声换能器等，不仅在日常生活和工业生产中有广泛地应用，同时也是军事领域密切关注的一类材料。

锆钛酸铅（PZT）基压电陶瓷含有大量铅，在生产中作为铅来源的PbO(或Pb3O4)的使用量高达70wt%以上，铅与其他金属不同，易于熔化，当温度为327ºC时，即开始液化，当达到400ºC时，便开始大量蒸发，铅的挥发会造成环境的污染，危害人类的健康。近年来，环境问题日益严重，为了减少PZT基压电陶瓷烧结过程中铅的挥发，科研工作者也在不断探索。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有多层复合结构、能够有效减少烧结中铅的挥发量、降低PZT陶瓷生产过程中对环境的污染程度的低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷的制备方法。

为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：

一种低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷，其依序包括上面层、中间层和下面层，其上面层和下面层材料的化学组成通式为：xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃-(1-x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃，其中x=0.95～0.98；中间层材料的化学通式为：Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃。

进一步，所述上面层和下面层的厚度均为0.2～0.5mm，中间层的厚度为0.5～0.8mm。

进一步，所述的三明治结构压电陶瓷为上面层、中间层和下面层的粉体原料依序平铺堆叠后压制成型。

一种低铅挥发的PZT基三明治结构压电陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：

（1）配料：按化学组成通式xPb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃-(1-x)Sr(K_0.25Nb_0.75)O₃，其中x=0.95～0.98的化学计量比称取原料 PbO、ZrO₂、TiO₂、SrCO₃、K₂CO₃及Nb₂O₅进行混合得到混合料A；按化学组成通式Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃的化学计量比称取原料PbO、ZrO₂、TiO₂进行混合得到混合料B；