一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，主配方包括（質(zhì)量百分比）：Pb3O454%~56%、BaCO312%~14%、Bi2O30.4%~0.5%、WO30.2%~0.3%、TiO210%~12%、ZrO218%~20%，主配方各組分總和100%，所述主要組分的表達(dá)式為Pba(Mn1/3Nb2/3)bZrxTiyO3，其中，0.95≤a≤1.05，0.05≤b≤0.2，b+x+y=1，所述輔助組分為W、Cu、Ba、Si、Mn中的至少一種氧化物或鹽。本發(fā)明的壓電陶瓷具有高機(jī)電耦合系數(shù)，可以解決溫度穩(wěn)定性這一問題，所使用的原料是常規(guī)的化學(xué)原料，制作成本低。
【專利說明】一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機(jī)非金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]目前壓電陶瓷具有優(yōu)良的壓電效應(yīng)，是功能陶瓷中應(yīng)用非常廣泛的一類，如傳感器、換能器、濾波器等，在國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，由于無鉛壓電陶瓷的壓電性能與鋯鈦酸鉛基壓電陶瓷的壓電性能相差很大。
[0003]作為壓電元件的壓電陶瓷濾波器、鑒頻器等器件要求壓電陶瓷材料的性能特別是頻率常數(shù)有優(yōu)良的穩(wěn)定性，但采用目前制備方法得到的壓電陶瓷的高機(jī)電耦合系數(shù)和高頻率溫度穩(wěn)定性是一對矛盾，很難做到同時滿足。而現(xiàn)代集成電路的封裝中的回流焊(reflow)往往需要較高的溫度(220-270°C)，這就對壓電元件本身的抗熱沖擊能力提出了挑戰(zhàn)，目前的制備方法較難滿足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種效果好、實(shí)用性強(qiáng)的一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，主配方包括(質(zhì)量百分比):Pb30 4 549Γ56%、BaC0312%?14%、Bi203 0.4%?0.5%、W03 0.2%?0.3%、Ti02 10%?12%、Zr02 18%?20%，主配方各組分總和100%，所述主要組分的表達(dá)式為Pba(Mnl/3Nb2/3)bZrxTiy03，其中，0.95 ( a(1.05,0.05彡b彡0.2，b+x+y=l，所述輔助組分為W、Cu、Ba、S1、Mn中的至少一種氧化物或鹽。
[0006]在一種【具體實(shí)施方式】中，所述的鑭系稀土氧化物選自氧化釹，氧化鑭、氧化鈰中的一種或兩種以上混合，所述的金屬氧化物選自氧化錫、氧化鉻中的一種或兩種以上混合。
[0007]所述制備方法包括:
步驟SI，按配方稱料，將主配方包括(質(zhì)量百分比)的原料:Pb304 54%?56%、BaC0312%?14%、Bi203 0.4%?0.5%、W03 0.2%?0.3%、Ti02 10%?12%、Zr02 18%?20%，鑭系稀土氧化物及金屬氧化物按主配方質(zhì)量總和為基礎(chǔ)的0.7%進(jìn)行配料。
[0008]步驟S2，配料并混合，混合各組分以形成至少含有Pb、Zr、T1、Bi和Ba的氧化物的混合物。
[0009]步驟S3，球磨，步驟一的配制的原料于球磨機(jī)中混料，并加入鋼球，鋼球:原料的重量比為3.5:1，球磨時間為6小時成為粉料，篩除鋼球得到粉料，將粉料烘干。
[0010]步驟S4，預(yù)燒:對混合球磨后的原料進(jìn)行預(yù)燒.，加蓋于850°C、50°C保溫2小時，預(yù)燒形成合成料，篩除鋼球，得到壓電陶瓷材料。
[0011]步驟S5，二次球磨，將步驟4的料再次于球磨機(jī)中，按照鋼球:合成料的總量比為3.5:1，球磨6小時，除鋼球，得到壓電陶瓷材料。
[0012]步驟S6，成型極化:將燒結(jié)產(chǎn)物極化，即得到所需的壓電陶瓷材料。
[0013]在一種【具體實(shí)施方式】中，所述在步驟S6中成型極化時，向含有輔助組分的混合物中加入的成型材料是包括粘結(jié)劑、增塑劑、分散劑和溶劑中的至少一種，并混合以形成陶瓷漿料。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:該壓電陶瓷具有高機(jī)電耦合系數(shù)，可以解決溫度穩(wěn)定性這一問題，所使用的原料是常規(guī)的化學(xué)原料，制作成本低。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其功效，能有更進(jìn)一步地了解和認(rèn)識，現(xiàn)舉一較佳實(shí)施例:
本實(shí)施例所描述的一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，主配方包括(質(zhì)量百分t匕):Pb30454 % ?56 %、BaC0312 % ?14 %、Β?2030.4 % ?0.5 %、W030.2 % ?0.3 %、Ti0210%?12%、Zr0218%?20%，主配方各組分總和100 %，所述主要組分的表達(dá)式為Pba(Mnl/3Nb2/3)bZrxTiy03，其中，0.95 彡 a 彡 1.05，0.05 彡 b 彡 0.2，b+x+y = 1，所述輔助組分為W、Cu、Ba、S1、Mn中的至少一種氧化物或鹽；所述的鑭系稀土氧化物選自氧化釹，氧化鑭、氧化鈰中的一種或兩種以上混合，所述的金屬氧化物選自氧化錫、氧化鉻中的一種或兩種以上混合；所述在步驟S6中成型極化時，向含有輔助組分的混合物中加入的成型材料是包括粘結(jié)劑、增塑劑、分散劑和溶劑中的至少一種，并混合以形成陶瓷漿料。
[0016]它主要制作過程制備方法包括:
步驟SI，按配方稱料，將主配方包括(質(zhì)量百分比)的原料:Pb304 54%?56%、BaC0312%?14%、Bi203 0.4%?0.5%、W03 0.2%?0.3%、Ti02 10%?12%、Zr02 18%?20%，鑭系稀土氧化物及金屬氧化物按主配方質(zhì)量總和為基礎(chǔ)的0.7%進(jìn)行配料。
[0017]步驟S2，配料并混合，混合各組分以形成至少含有Pb、Zr、T1、Bi和Ba的氧化物的混合物。
[0018]步驟S3，球磨，步驟一的配制的原料于球磨機(jī)中混料，并加入鋼球，鋼球:原料的重量比為3.5:1，球磨時間為6小時成為粉料，篩除鋼球得到粉料，將粉料烘干。
[0019]步驟S4，預(yù)燒:對混合球磨后的原料進(jìn)行預(yù)燒.，加蓋于850°C、50°C保溫2小時，預(yù)燒形成合成料，篩除鋼球，得到壓電陶瓷材料。
[0020]步驟S5，二次球磨，將步驟4的料再次于球磨機(jī)中，按照鋼球:合成料的總量比為
3.5:1，球磨6小時，除鋼球，得到壓電陶瓷材料。
[0021]步驟S6，成型極化:將燒結(jié)產(chǎn)物極化，即得到所需的壓電陶瓷材料。
[0022]本發(fā)明的該壓電陶瓷具有高機(jī)電耦合系數(shù)，可以解決溫度穩(wěn)定性這一問題，所使用的原料是常規(guī)的化學(xué)原料，制作成本低。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，運(yùn)用本發(fā)明的原則及技術(shù)特征，所作的各種變更及裝飾，皆應(yīng)涵蓋于本權(quán)利要求書所界定的保護(hù)范疇之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，其特征在于:主配方包括(質(zhì)量百分比):Pb304 54%?56%、BaC0312%?14%、Β?203 0.4%?0.5%、W03 0.2°Γθ.3%、Τ?02 10%?12%、Zr0218°/Γ20%，主配方各組分總和100%，所述主要組分的表達(dá)式為Pba(Mnl/3Nb2/3)bZrxTiy03，其中，0.95 彡 a 彡 1.05,0.05 ^ b ^ 0.2，b+x+y=l，所述輔助組分為 W、Cu、Ba、S1、Mn中的至少一種氧化物或鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，其特征在于:所述的鑭系稀土氧化物選自氧化釹，氧化鑭、氧化鈰中的一種或兩種以上混合，所述的金屬氧化物選自氧化錫、氧化鉻中的一種或兩種以上混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，其特征在于:包括如下步驟: 步驟SI，按配方稱料，將主配方包括(質(zhì)量百分比)的原料:Pb304 54%?56%、BaC0312%?14%、Bi203 0.4%?0.5%、W03 0.2%?0.3%、Ti02 10%?12%、Zr02 18%?20%，鑭系稀土氧化物及金屬氧化物按主配方質(zhì)量總和為基礎(chǔ)的0.7%進(jìn)行配料； 步驟S2，配料并混合，混合各組分以形成至少含有Pb、Zr、T1、Bi和Ba的氧化物的混合物； 步驟S3，球磨，步驟一的配制的原料于球磨機(jī)中混料，并加入鋼球，鋼球:原料的重量比為3.5:1，球磨時間為6小時成為粉料，篩除鋼球得到粉料，將粉料烘干； 步驟S4，預(yù)燒:對混合球磨后的原料進(jìn)行預(yù)燒.，加蓋于850°C、50°C保溫2小時，預(yù)燒形成合成料，篩除鋼球，得到壓電陶瓷材料； 步驟S5，二次球磨，將步驟4的料再次于球磨機(jī)中，按照鋼球:合成料的總量比為3.5:1，球磨6小時，除鋼球，得到壓電陶瓷材料； 步驟S6，成型極化:將燒結(jié)產(chǎn)物極化，即得到所需的壓電陶瓷材料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種新型壓電陶瓷材料以及制造工藝，其特征在于:在步驟S6中成型極化時，向含有輔助組分的混合物中加入的成型材料是包括粘結(jié)劑、增塑劑、分散劑和溶劑中的至少一種，并混合以形成陶瓷漿料。
【文檔編號】C04B35/622GK104326744SQ201410489094
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】譚國華 申請人:譚國華