[发明专利]一种钛酸钡基高性能压电陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钛酸钡基高性能压电陶瓷材料，其特征在于，其化学结构式为BaTiO₃-xCuSO₄-yLi₂CO₃，x＝0.005～0.13，y＝0.005～0.02，该压电陶瓷材料烧结温度为1250～1300℃，压电常数为240～300pC/N，机械品质因数为130～150，机电耦合系数为0.25～0.3，晶粒尺寸为0.5～1μm，体积密度为5.6～5.95g/cm³。

2.一种权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)按材料化学式比例称取原料，备用；

2)配制钛酸钡悬浮液：将钛酸钡与无水乙醇、乙酸水溶液混合，所得混合液在30～60℃下搅拌30～60min，随后超声分散得到钛酸钡悬浮液；

3)配制硫酸铜-碳酸锂溶液：将硫酸铜、碳酸锂加入乙醇和去离子水的混合溶剂中，配制得到硫酸铜-碳酸锂溶液；

4)将步骤3)所得硫酸铜-碳酸锂溶液加入步骤2)所得钛酸钡悬浮液中，将所得混合液在30～60℃下水浴搅拌30～60min，随后超声分散均匀，用氨水调节pH值至6～8，然后在常温下水浴搅拌2～4h，接着陈化12～24h并干燥得到经过表面修饰的BaTiO₃粉末；

5)将步骤4)所得经过表面修饰的BaTiO₃粉末在空气气氛下预烧，冷却后加入粘结剂造粒、过筛、正压成型，再进行排胶处理，然后将成型后的样品烧结，即得到钛酸钡基高性能压电陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述钛酸钡粒径为100～200nm；步骤2)所述钛酸钡与无水乙醇、乙酸水溶液质量体积比为15g：50～100mL：3～5mL，所述乙酸水溶液浓度为15～20mol/L。

4.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤3)所述硫酸铜纯度≥99％，碳酸锂纯度≥99％。

5.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤3)所述乙醇和去离子水的混合溶剂中乙醇与去离子水的体积比为1～2：1；步骤3)所述硫酸铜-碳酸锂溶液中硫酸铜浓度为0.0005～0.1g/mL，碳酸锂浓度为0.0005～0.1g/mL。

6.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤4)干燥温度为100～150℃，干燥时间为18～24h。

7.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤5)预烧温度为500～700℃，预烧时间为2～4h；步骤5)所述粘结剂为质量浓度为5％的PVA溶液。

8.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤5)所述正压成型条件为：在200～300Mpa的正压下压30～60s。

9.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤5)所述排胶处理工艺条件为：空气气氛下，从室温开始升温，以2℃/min的升温速率升温至600～650℃保温2～4小时。

10.根据权利要求1所述的钛酸钡基高性能压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤5)所述烧结工艺条件为：空气气氛下，从室温开始升温，以3～5℃/min的升温速率升温至900～1000℃，然后以2～3℃/min的升温速率升温至1250～1300℃保温2～4小时。