[发明专利]匹配银内电极共烧铌锰-锆钛酸铅压电陶瓷、其制备方法及其制品

说明书

本发明提供了一种匹配银内电极共烧铌锰‑锆钛酸铅压电陶瓷、其制备方法及其制品，属于压电陶瓷材料技术领域。本发明提供的匹配银内电极共烧铌锰‑锆钛酸铅压电陶瓷，其化学通式为：a Pb(Mnsubgt;1/3/subgt;Nbsubgt;2/3/subgt;)Osubgt;3/subgt;‑(0.94‑a)Pb(Zrsubgt;0.5/subgt;Tisubgt;0.5/subgt;)‑0.06Bi(Nisubgt;1/2/subgt;Tisubgt;1/2/subgt;)Osubgt;3/subgt;+xwt％Lisubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;，其中0a≤0.12；0x≤1。本发明提供的压电陶瓷可以与银浆在低温下(820℃)实现共烧，具有优异的低损耗性能(＜0.80％)，通过第三相和低熔点氧化物掺杂使其满足超声马达的使用要求。

技术领域

本发明属于压电陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种匹配银内电极共烧铌锰-锆钛酸铅压电陶瓷、其制备方法及其制品。

背景技术

锆钛酸铅(PZT)是应用最广泛的一种钙钛矿结构的压电陶瓷材料，因其优异的压电特性、高压电常数、高使用温度，可以制备成如超声波换能器、扬声器、传感器、制动器等器件。锆钛酸铅(PZT)分为软瓷和硬瓷体系，软瓷是指具有高压电常数、高损耗材料，其中压电制动器(马达)有着广泛的应用前景，例如用软瓷配方体系的燃油喷射器，其包含压电多层制动器，几乎完全基于PZT陶瓷与合适的金属电极(如银钯合金)共烧制成，具有灵敏度度高，制动位移大等特性。硬瓷是指具有低损耗、高机械品质因素的材料，这类材料的使用频率较高，因此可以制成高频超声马达，利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声振动，因长时间工作，需要其拥有较低的损耗(0.8％)，以延长其工作寿命。

传统的PZT压电陶瓷材料的烧结温度在1200-1250℃，而银的熔点是961℃，铜的熔点是1080℃，钯的熔点是1554℃。为了匹配陶瓷的烧结温度，我们通常使用银钯合金，但这会带来高昂的成本。同时高温下，铅更容易挥发，造成环境的污染。现市场上银浆的普遍烧温需要880℃。因此各国学者都在研究PZT的降烧温的方法，且不同的PZT体系需要不同的方式。CN113149644A公开了一种低温烧结锑锰酸铅-锆钛酸铅低损耗压电材料，0.05Pb(Mn_1/3Sb_2/3)-0.47PbZrO₃-0.48PbTiO₃+xLi₂CO₃，其中0x≤1，需要在950℃烧结，其原理是引入低熔点氧化物Li₂CO₃，既降低了烧结温度，又使压电性能提高了27％～34％。再例如CN107573067A公开了一种使用玻璃助烧剂LBBS将Pb_1-xSm_x(Zr_0.52Ti_0.48)_1-x/4O₃，压电材料从原来的1000℃降低到850℃，相对密度可以达到95％，d33为247PC/N，介电损耗为3.1％。以上两种方式虽然可以降低PZT的烧结温度，但不能同时满足高频超声马达低损耗、低烧温的需求，更谈不上与银内电极共烧时，同时满足低损耗、低烧温以及高机械品质的需求。

发明内容

本发明提供了一种匹配银内电极共烧铌锰-锆钛酸铅压电陶瓷、其制备方法及其制品，该压电陶瓷可以与银浆在低温下实现共烧，具有优异的低损耗性能以及良好的机械品质，通过第三相和低熔点氧化物掺杂使其满足超声马达的使用要求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种匹配银内电极共烧铌锰-锆钛酸铅压电陶瓷，其化学通式为：

a Pb(Mn_1/3Nb_2/3)O₃-(0.94-a)Pb(Zr_0.5Ti_0.5)-0.06Bi(Ni_1/2Ti_1/2)O₃+xwt％Li₂CO₃，