[发明专利]一种添加物及其降低压电陶瓷烧结温度的用途

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，特指一种添加物及其降低压电陶瓷烧结温度的用途，采用特殊的添加物LiBiO₂+CuO+ ZnO-B₂O₃-Li₂O-SiO₂玻璃粉来降低压电陶瓷的烧结温度，得到低温烧结(900~930℃)高压电性能的压电陶瓷,该压电陶瓷适合于制备压电陶瓷蜂鸣片、多层压电陶瓷器件、电声转换器、超声传感器等。同时能大大降低压电陶瓷器件的成本，而且能抑制氧化铅的挥发，符合环保要求。

背景技术

压电陶瓷是一种可实现机械能与电能相互转换的功能材料，被广泛应用于军事、汽车、商业和医疗技术领域；目前，由于无铅压电陶瓷的压电性能与锆鈦酸铅（PZT）基压电陶瓷相差较大，压电陶瓷的生产仍集中于传统的PZT基及其三元、四元系压电陶瓷；但是PZT基陶瓷中氧化铅的含量超过原料总质量的60%以上，氧化铅是一种易挥发性的有毒物质，如果长时间工作在具有氧化铅的环境中，这些氧化铅将蓄积在人体内，致使大脑和神经系统受到损伤；如将烧结温度降低到900~930℃左右，则可以抑制氧化铅的挥发，符合环保要求，同时将可以敞烧，排胶和烧结一次性完成，简化工艺，降低成本；同时能够采用Ag/Pd=90/10~95/5（重量百分比）合金电极作为多层压电器件的内电极，能大大降低成本；因此，实现PZT基压电陶瓷低温烧结具有如下意义：（1）可以降低能耗；（2）可以减少氧化铅的挥发，避免压电陶瓷组分的波动及偏离设计组成，提高产品的合格率，同时消除氧化铅挥发所带来的环境问题；（3）压电陶瓷烧结过程中无需密封烧结，排胶烧结一次性完成，简化工艺，降低成本；（4）在多层压电器件制备中，降低烧结温度，可以采用Ag或Ag含量高的Pd/Ag合金等作为内电极，降低多层压电器件的成本，因此，研究PZT基压电陶瓷的低温烧结具有重大意义。

中国期刊《陕西师范大学学报(自然科学版)》2007年第3期在“YMnO₃掺杂四元系PZT-PFW-PMN压电陶瓷电性能的研究”一文中公开了一种低温烧结压电陶瓷，其烧结温度为1020℃，其压电性能为压电应变常数d₃₃=341pC/N, 平面机电耦合系数Kp=0.574，其压电性能远低于本发明专利；采用YMnO₃来降低烧结温度，需要合成YMnO₃，成本高而且工艺复杂，配方组成不同于本专利，降低烧结温度的添加物不同于本专利。

中国期刊《硅酸盐学报》2006年第4期在“低温烧结PZT-0.5%PbO·WO₃压电陶瓷”一文中公开了一种低温烧结压电陶瓷，其烧结温度为1100℃，其压电和介电性能为：d₃₃=364pC/N,Kp=0.596，介电常数为1593；其压电性能远低于本发明专利，采用PbO·WO₃掺杂改性PZT以降低烧结温度，配方组成不同于本专利，降低烧结温度的添加物不同于本专利。

中国期刊《中国陶瓷》2006年第6期在“BiFeO₃对0.02PNW-0.07MnN-0.91PZT低温烧结陶瓷微观结构和压电性能的影响” 一文中公开了一种低温烧结压电陶瓷，其烧结温度为950℃，其压电性能为：d₃₃=320pC/N,Kp=0.50，其压电性能远低于本发明专利，它是采用BiFeO₃来降低烧结温度，需要合成BiFeO₃，成本高而且工艺复杂，降低烧结温度的添加物不同于本专利，配方组成不同于本专利。降低烧结温度的添加物不同于本专利。

中国2005年学位论文（作者：路朋献）“PZT基压电陶瓷的掺杂改性和低温烧结研究” 公开了一种低温烧结压电陶瓷，其配方体系为0.2PZN-0.8PZT和0.02PNW-0.07PMN-0.91PZT,最佳性能为：介电常数为1952，d₃₃=312pC/N,Kp=0.498，其压电性能远低于本发明专利，它是采用BiFeO₃来降低烧结温，需要合成BiFeO₃，成本高而且工艺复杂，配方组成不同于本专利，降低烧结温度的添加物不同于本专利。