專利名稱：一種低溫燒結且老化率低的pzt壓電陶瓷材料及其制備方法
技術領域：
一種低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料及其制備方法，屬于壓電陶瓷材料領域。
背景技術：
壓電陶瓷，是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，屬于無機非金屬材料。這是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下，產生形變，引起介質表面帶電，這是正壓電效應。反之，施加激勵電場，介質將產生機械變形，稱逆壓電效應。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人們生活密切相關的許多領域，以實現能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能。在能量轉換方面，利用壓電陶瓷將機械能轉換成電能的特性，可以制造出壓電點火器、移動X光電源、炮彈引爆裝置。電子打火機中就有壓電陶瓷制作的火石，打火次數可在100萬次以上。用壓電陶瓷把電能轉換成超聲振動，可以用來探尋水下魚群的位置和形狀，對金屬進行無損探傷，以及超聲清洗、超聲醫療，還可以做成各種超聲切割器、焊接裝置及烙鐵，對塑料甚至金屬進行加工。自1880年居里兄弟發現壓電效應以來，這一效應已在各行各業和社會生活的各個方面得到廣泛的應用，壓電陶瓷也因此成為除介電陶瓷之外產量較大的電子陶瓷材料。最早被發現的壓電陶瓷材料為鈦酸鋇，但自50年代PZT陶瓷被發現以來，PZT就因其機電耦合系數高、溫度穩定性好、居里溫度較高，而且可通過適當的取代添加改性達到不同用途等優越性，大量占有了壓電陶瓷市場。關于PZT材料的研究也從探索各種取代添加對材料性能的影響，逐漸拓寬到微觀結構與性能的關系以及工藝過程的各個方面。PZT材料的低溫燒結即為其中方向之一。PZT陶瓷一般在1300°C左右燒結，PbO揮發嚴重，這不僅會造成環境污染，而且會導致PZT陶瓷的實際組分偏離所設計的配方，使其電性能劣化。研究PZT材料的低溫燒結不僅可以降低電能消耗，而且可以減少PbO的揮發，避免陶瓷組分的波動及偏離設計組成，同時也減輕了 PbO揮發所帶來的環境污染問題。極化處理后的壓電陶瓷性能隨存放時間的延長而變化的現象，稱為其性能的老化。壓電陶瓷放置的時間越長，總的變化量越大，但變化的速度會逐漸減緩。這個變化是不可逆的，除非其受到新的激勵和干擾(如重新人工極化處理等)，否則不會再具有原來水平的性能。一般規律是:介電常數、介電損耗、壓電常數、彈性柔順系數都變小；而頻率常數、機械品質因數值變大。而發現，這些性能參數的變化基本上與時間的對數呈線性關系，即
權利要求
1.一種低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料，其特征在于包括主體成分和附加成分，主體成分組成式為Pb [ (Sb275Nb375) ,ZryTi1^y] O3,其中0.008彡X彡0.015，0.47 ^ y ^ 0.51 ;附加成分為占主體成分質量百分比0.98 1.63%的SnO20
2.根據權利要求1所述的一種低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料，其他特征在于:所述的附加成分為占主體成分質量百分比0.98^1.12%的Sn02。
3.一種根據權利要求1所述的低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，制備步驟如下:3.1、按組成式 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各元素的數量比稱取原料Pb304、Sb203、Nb205、Zr02、Ti02進行配料，并稱取占主體成分質量百分比0.98^1.63%的SnO2原料；將上述原料和去離子水加入攪拌球磨機混料3飛小時，出料用壓濾罐濾水，之后烘干； 3.2、再加入占物料質量分數5 9%去離子水，過40目篩后壓塊，在78(T820°C下利用隧道窯進行預燒2 3小時； 3.3、預燒后再進過粉碎研磨、造粒、干壓成型步驟后在106(Γ1120 的條件下通過隧道窯進行燒結2 4小時得半成品；半成品經烤銀、極化后即得。
4.根據權利要求3所述的一種低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于:步驟 3.3中在隧道窯中的燒結溫度為108(Tll00°C。
全文摘要
一種低溫燒結且老化率低的PZT壓電陶瓷材料及其制備方法，屬于壓電陶瓷材料領域。其特征在于包括主體成分和附加成分，主體成分組成式為Pb[(Sb2/5Nb3/5)xZryTi1-x-y]O3，其中0.008≤x≤0.015，0.47≤y≤0.51；附加成分為占主體成分質量百分比0.98~1.63%的SnO2。并在選料、預燒成型后在1060~1120℃的條件下燒結。本發明通過以復合離子組合(Sb2/5Nb3/5)對鋯鈦酸鉛的配方中的鋯(Zr)和鈦(Ti)進行取代調整及添加少量的錫(Sn)元素進行摻雜改性，所需燒結溫度低，PZT壓電陶瓷材料的老化率也大大降低。
文檔編號C04B35/493GK103204679SQ201310144548
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者孫兆海, 馬濤 申請人:淄博宇海電子陶瓷有限公司