[发明专利]钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅压电陶瓷

摘要

本发明公开了一种钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅压电陶瓷及其制备方法，其化学计量式为Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+x wt.%2CaO-Fe2O3，式中x=0.05～0.30。本发明以锑锰锆钛酸铅体系压电陶瓷为基础，采用传统的氧化物混合方法，加入钙铁氧化物来调节综合性能，制备出具有较好综合性能的Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+x wt.%2CaO-Fe2O3的大功率型压电陶瓷材料，最佳烧结温度为1240℃，其d33=336pC/N，εr=1610，tanδ=0.29%。本发明主要应用于高电压与高压力驱动，在信息、军工、电子电器、航空、石油勘探等行业得到广泛应用。

主权项

一种钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅压电陶瓷，其化学计量式为：Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+x wt.%2CaO‑Fe2O3，式中x=0.05～0.30；该钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅压电陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)配料将原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、Sb2O3、MnO2按Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3的化学计量比，混合后放入球磨罐中；将CaCO3、Fe2O3按2CaO‑Fe2O3的化学计量比，混合后放入另一球磨罐中；球磨介质均为去离子水和氧化锆球，球：料：水的重量比均为2：1：0.6；再将混合料分别放入烘箱内于90℃烘干，然后放入研钵内研磨，过40目筛；(2)合成将步骤(1)中过筛后的Pb3O4、ZrO2、TiO2、Sb2O3、MnO2混合料，放入坩埚内，压实，加盖，密封，在合成炉中分别于900℃合成，保温2h，自然冷却到室温，出炉；将步骤(1)中过筛后的CaCO3、Fe2O3混合料，放入坩埚内，压实，加盖，密封，在合成炉中于1100℃合成，保温2h，自然冷却到室温，出炉；(3)二次球磨将步骤(2)中合成后的钙铁氧化物粉料按Pb1.02(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3+xwt.%2CaO‑Fe2O3，其中x=0.05～0.30的比例分别加入步骤(2)合成后的锑锰锆钛酸铅粉料中，混合后放入球磨罐中球磨粉碎，再将球磨后的合成料放入烘箱内于90℃烘干，然后放入研钵内研磨，过40目筛；(4)压片将步骤(3)过筛后的粉料，外加质量百分比为7wt.%的聚乙烯醇水溶液进行造粒，再将其捣碎，压制成型为坯件；(5)排胶将步骤(4)的坯件放入马弗炉中，以5℃/min的速率升温至650℃，保温1h，并于400℃保温0.5h，进行有机物排除；(6)烧结将步骤(5)排胶后的坯件放在Al2O3垫板上，用垫料埋烧，以5℃/min的升温速率升温至1220℃～1260℃烧结，保温2h，随炉自然冷却至室温，制得钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅陶瓷片；(7)烧银将步骤(6)烧结后的陶瓷片打磨至光滑且厚度均匀一致，被银，再将被银后的陶瓷片放入烘箱在100℃以上烘干，在735℃下进行烧渗处理；(8)极化将步骤(7)烧银后的陶瓷片进行极化处理，极化条件具体为：极化温度：140℃，极化电场：3kv/mm，制得钙铁掺杂的锑锰锆钛酸铅压电陶瓷；(9)测试压电介电性能将步骤(8)极化后的压电陶瓷片，于室温静置24h后，测试其压电性能和介电性能。