[发明专利]一种改性锆钛酸铅粉体、其制备方法及压电陶瓷成型坯体

说明书

本发明提供了一种改性锆钛酸铅粉体，具有式I所示化学式：Pb_1‑y‑zNb_yNi_z(Zr_aTi_1‑a)O₃式I；其中，0＜y≤0.08，0＜z≤0.08，0.51＜a≤0.6。本申请通过NiO和NbO对锆钛酸铅粉体进行改性，使得到的改性锆钛酸铅粉体与树脂材料的相容性好，同时在立体光固化过程中更容易成型，得到复杂的结构。本发明还提供了一种改性锆钛酸铅粉体的制备方法及一种压电陶瓷成型坯体。

技术领域

本发明属于压电陶瓷技术领域，尤其涉及一种改性锆钛酸铅粉体、其制备方法及压电陶瓷成型坯体。

背景技术

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，是信息功能材料的重要组成部分。由于其具有较高的机电耦合系数、价格便宜、易于批量生产等优点，在通讯、声学、光学等各方面都获得了广泛的应用。如用于通讯设备中的陶瓷滤波器、陶瓷鉴频器以及陶瓷衰减器等；用于水下通讯和探测的水声换能器以及鱼群探测器等；用于电声器件中的扬声器、送话器等；此外在精密测量、导航、超声探伤、超声清洗、超声诊断等方面应用的器件也很多。而与其他压电材料相比，锆钛酸铅压电陶瓷具有较高的居里温度(380℃)和压电性能，并且易掺杂改性、稳定性好，是研究和使用最多的铁电材料。

传统的锆钛酸铅陶瓷成型技术，如干压、轧膜、流延等成型方法只能制备出几何形状简单的压电陶瓷器件，而注射成型法虽然能制备出几何形状相对复杂的陶瓷器件，但依然摆脱不了传统成型方法需要模具束缚。压电陶瓷器件具有体积小、精度高、几何形状复杂等特点，如何快速、方便的制备得到微小、精密、复杂的压电陶瓷器件成为本领域研究的热点。

3D打印是一种新兴的快速成型技术，与传统的成型技术相比，3D打印技术成型速度快，成型过程不需要模具和机械加工，且可以直接成型出几何形状复杂的器件，立体光固化成型技术(Sterolithography Apparatus，SLA)是目前世界上研究最为深入、技术最为成熟、应用最为广泛的一种3D打印技术。压电陶瓷器件具有体积小、精度高、几何形状复杂等特点，将3D打印技术应用于压电器件的制备中，不仅可以实现微小、精密、复杂形状的压电器件的快速制备，而且打印工艺简单、效率高、成本低，具有重大的科研和经济意义。而光固化成型技术对陶瓷粉体要求较高，使用现有的陶瓷粉体进行3D打印所制备的压电陶瓷很难成型、且致密度低、烧结样品存在变形、开裂和孔隙较多等缺陷，因此电学性能较差阻碍了实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性锆钛酸铅粉体、其制备方法及压电陶瓷成型坯体，本发明中制得的改性锆钛酸铅粉体容易立体光固化成型。

本发明提供一种改性锆钛酸铅粉体，具有式I所示化学式：

Pb_1-y-zNb_yNi_z(Zr_aTi_1-a)O₃ 式I；

其中，0＜y≤0.08，0＜z≤0.08，0.51＜a≤0.6。

优选的，所述改性锆钛酸铅粉体的粒径为1.5～2μm。

优选的，所述改性锆钛酸铅粉体的化学式为Pb_0.92Nb_0.05Ni_0.03(Zr_0.52Ti_0.48)O₃、Pb_0.92Nb_0.05Ni_0.03(Zr_0.55Ti_0.45)O₃或Pb_0.92Nb_0.05Ni_0.03(Zr_0.60Ti_0.40)O₃。