专利名称：一种低温烧结且老化率低的pzt压电陶瓷材料及其制备方法
技术领域：
一种低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料及其制备方法，属于压电陶瓷材料领域。
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功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。自1880年居里兄弟发现压电效应以来，这一效应已在各行各业和社会生活的各个方面得到广泛的应用，压电陶瓷也因此成为除介电陶瓷之外产量较大的电子陶瓷材料。最早被发现的压电陶瓷材料为钛酸钡，但自50年代PZT陶瓷被发现以来，PZT就因其机电耦合系数高、温度稳定性好、居里温度较高，而且可通过适当的取代添加改性达到不同用途等优越性，大量占有了压电陶瓷市场。关于PZT材料的研究也从探索各种取代添加对材料性能的影响，逐渐拓宽到微观结构与性能的关系以及工艺过程的各个方面。PZT材料的低温烧结即为其中方向之一。PZT陶瓷一般在1300°C左右烧结，PbO挥发严重，这不仅会造成环境污染，而且会导致PZT陶瓷的实际组分偏离所设计的配方，使其电性能劣化。研究PZT材料的低温烧结不仅可以降低电能消耗，而且可以减少PbO的挥发，避免陶瓷组分的波动及偏离设计组成，同时也减轻了 PbO挥发所带来的环境污染问题。极化处理后的压电陶瓷性能随存放时间的延长而变化的现象，称为其性能的老化。压电陶瓷放置的时间越长，总的变化量越大，但变化的速度会逐渐减缓。这个变化是不可逆的，除非其受到新的激励和干扰(如重新人工极化处理等)，否则不会再具有原来水平的性能。一般规律是:介电常数、介电损耗、压电常数、弹性柔顺系数都变小；而频率常数、机械品质因数值变大。而发现，这些性能参数的变化基本上与时间的对数呈线性关系，即
权利要求
1.一种低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料，其特征在于包括主体成分和附加成分，主体成分组成式为Pb [ (Sb275Nb375) ,ZryTi1^y] O3,其中0.008彡X彡0.015，0.47 ^ y ^ 0.51 ;附加成分为占主体成分质量百分比0.98 1.63%的SnO20
2.根据权利要求1所述的一种低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料，其他特征在于:所述的附加成分为占主体成分质量百分比0.98^1.12%的Sn02。
3.一种根据权利要求1所述的低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下:3.1、按组成式 Pb[(Sb2/5Nb3/5)xZryTih_y]03，其中 0.008 ^ x ^ 0.015，0.47 ^ y ^ 0.51中Pb、Sb、Nb、Zr和Ti各元素的数量比称取原料Pb304、Sb203、Nb205、Zr02、Ti02进行配料，并称取占主体成分质量百分比0.98^1.63%的SnO2原料；将上述原料和去离子水加入搅拌球磨机混料3飞小时，出料用压滤罐滤水，之后烘干； 3.2、再加入占物料质量分数5 9%去离子水，过40目筛后压块，在78(T820°C下利用隧道窑进行预烧2 3小时； 3.3、预烧后再进过粉碎研磨、造粒、干压成型步骤后在106(Γ1120 的条件下通过隧道窑进行烧结2 4小时得半成品；半成品经烤银、极化后即得。
4.根据权利要求3所述的一种低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料的制备方法，其特征在于:步骤 3.3中在隧道窑中的烧结温度为108(Tll00°C。
全文摘要
一种低温烧结且老化率低的PZT压电陶瓷材料及其制备方法，属于压电陶瓷材料领域。其特征在于包括主体成分和附加成分，主体成分组成式为Pb[(Sb2/5Nb3/5)xZryTi1-x-y]O3，其中0.008≤x≤0.015，0.47≤y≤0.51；附加成分为占主体成分质量百分比0.98~1.63%的SnO2。并在选料、预烧成型后在1060~1120℃的条件下烧结。本发明通过以复合离子组合(Sb2/5Nb3/5)对锆钛酸铅的配方中的锆(Zr)和钛(Ti)进行取代调整及添加少量的锡(Sn)元素进行掺杂改性，所需烧结温度低，PZT压电陶瓷材料的老化率也大大降低。
文档编号C04B35/493GK103204679SQ201310144548
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者孙兆海, 马涛 申请人:淄博宇海电子陶瓷有限公司