CN102603295A - 一种压电陶瓷组合物和压电陶瓷的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压电材料，具体涉及一种压电陶瓷组合物和压电陶瓷的制造方法。本发明中的压电陶瓷组合物包括四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛，其特征在于，还包括三氧化二锑，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%。本发明还提供了一种制造压电陶瓷的方法。实验结果表明：采用本发明的压电陶瓷组合物制成的压电陶瓷具有优异的压电性能，如：介电常数≥6000，压电常数D33≥600，机电能量转换系数≥65%；而且烧结温度可比不含三氧化二锑和碳酸锂的压电材料低100-200℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电材料，具体涉及一种压电陶瓷组合物和压电陶瓷的制造方法。
背景技术
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷属于无机非金属材料，是一种具有压电效应的多晶体。陶瓷类的压电材料包括碳酸钡、锆钛酸铅（PZT）等。锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷材料具有优越的压电性能，居里温度高，机电耦合系数及机械品质因数大，温度稳定性和耐久性好，可做成任意形状。其不足是，由于烧结温度高（1300℃左右），PbO易挥发，经常导致化学计量比发生偏差，性能难以稳定控制。PbO的挥发还对环境产生损害，影响人体健康。因此寻找具有期望的压电性能但烧结温度低的压电陶瓷材料和工艺一直是人们努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电陶瓷组合物及采用该压电陶瓷组合物制造压电陶瓷的方法。
本发明中的压电陶瓷组合物包括四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛，其特征在于，还包括三氧化二锑，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%。
在一种优选的具体实施方式中，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.8-1.8重量%。
在一种进一步优选的具体实施方式中，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的1.0-1.5重量%。
在一种具体实施方式中，所述压电陶瓷组合物还包括碳酸锂，其含量为为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.1-0.3重量%。优选地，碳酸锂的含量为为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.2-0.3重量%。
本发明还提供了一种制造压电陶瓷的方法，包括：准备上述压电陶瓷组合物；烧结所述压电陶瓷组合物。
实验结果表明：采用本发明的压电陶瓷组合物制成的压电陶瓷具有优异的性能，如：介电常数≥6000，压电常数D33≥600，机电能量转换系数≥65%；而且烧结温度可比不含三氧化二锑和碳酸锂的压电材料低100-200℃，具有悦目外观。
具体实施方式
应该理解，下面描述的本发明的具体实施方式仅为说明本发明用，并不构成对本发明的限制。本发明的保护范围由所附的权利要求书进行限定。
本发明中的压电陶瓷组合物包括四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛这些制作压电陶瓷材料时常用的组分。
此外，本发明的压电陶瓷组合物还包括三氧化二锑。三氧化二锑一般认为是一种阻燃剂，但也常用于陶瓷工艺中来增白陶瓷从而获得悦目外观。发明人意外地发现，在常用的压电陶瓷组合物中加入适量的三氧化二锑可以降低压电陶瓷材料的烧结温度但不实质性影响压电陶瓷的性能。烧结温度的降低不但可减少PbO的挥发，增强压电陶瓷的性能稳定性，而且可以减少环境污染，降低生产成本。
本发明中的压电陶瓷组合物中的三氧化二锑的适宜的加入量为为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%。优选0.8-1.8重量%，更优选1.0-1.5重量%。
本发明中的压电陶瓷组合物还可进一步包括碳酸锂。已知碳酸锂用于陶瓷可提升陶瓷的热稳定性。发明人还发现在所述压电陶瓷组合物中加入适量碳酸锂可进一步降低压电陶瓷的烧结温度。
本发明中的压电陶瓷组合物中的碳酸锂的适宜的加入量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.1-0.3重量%。优选0.2-0.3重量%。
实施例1
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，将上述称取的三种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、振磨机粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1300℃下烧成（该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6355； D33:612；机电能量转换常数：68%。
实施例2
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑9.65克。然后，将上述称取的四种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1200℃下烧成（该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6280； D33:635；机电能量转换常数：67%。同时观察到所烧成的产品颜色较白。
实施例3
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑19.56克。然后，将上述称取的四种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1155℃下烧成（该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6185； D33:612；机电能量转换常数：66%。同时观察到所烧成的产品颜色更白。
实施例4
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑38.33克。然后，将上述称取的四种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1120℃下烧成（在该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6185； D33:612；机电能量转换常数：66%。同时观察到所烧成的产品不实施例3颜色更白。
实施例5
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑40.25克。然后，将上述称取的四种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1120℃下烧成（该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6160； D33:618；机电能量转换常数：67%。
实施例6
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑9.28克。然后，将上述称取的四种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1290℃下烧成（在该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6160； D33:618；机电能量转换常数：67%。
由实施例2-5可知，当添加的三氧化二锑的量约为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%时，压电陶瓷的烧成温度相比实施例1降低100-200℃。而当三氧化二锑的量小于四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的约0.5重量%时或当三氧化二锑的量大于四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的约2重量%时，烧成温度相比实施例1没有显著变化。
实施例7
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑38.33克、碳酸锂1.93克。然后，将上述称取的五种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1100℃下烧成（在该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6150； D33:608；机电能量转换常数：66%。
实施例8
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑38.33克、碳酸锂5.80克。然后，将上述称取的五种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1080℃下烧成（在该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6080； D33:605；机电能量转换常数：66%。
实施例9
将四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛先进行烘干处理，然后用分析天平分别称取：四氧化三铅：1206.88克；二氧化锆：464.84克；二氧化钛：257.41克。然后，再称取烘干的三氧化二锑38.33克、碳酸锂6.14克。然后，将上述称取的五种物质湿混6小时、脱水、干燥、在960℃煅烧2小时、粉碎、加入3重量%的聚乙烯醇粘结剂、在1.5吨/cm2的压力下制成直径为12mm、厚度为1.2mm的圆盘、在900℃下排胶；1080℃下烧成（在该温度下堆积密度达到饱和，堆积密度等于重量与体积之比）；镀电极；3000V/mm进行极化，然后测量所得产品的介电常数、压电常数D33和机电能量转换常数，得到的结果如下：介电常数：6075； D33:606；机电能量转换常数：65%。
由由实施例7-8可知，在添加适量三氧化二锑的基础上，再添加的碳酸锂的量约为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的约0.1-0.3重量%时，压电陶瓷的烧成温度会有进一步降低，而当碳酸锂的量大于四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的约0.3重量%时，烧成温度不再有显著变化。
基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本发明的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的。
Claims (7)
1.一种压电陶瓷组合物，包括四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛，其特征在于，还包括三氧化二锑，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷组合物，其特征在于，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.8-1.8重量%。
3.根据权利要求2所述的压电陶瓷组合物，其特征在于，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的1.0-1.5重量%。
4.根据权利要求1所述的压电陶瓷组合物，其特征在于，还包括碳酸锂，其含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.1-0.3重量%。
5.根据权利要求4所述的压电陶瓷组合物，其特征在于，碳酸锂的含量为为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.2-0.3重量%。
6.一种压电陶瓷的制造方法，包括：
准备压电陶瓷组合物；和
烧结所述压电陶瓷组合物，
其中所述压电陶瓷组合物包括四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛，还包括三氧化二锑，所述三氧化二锑的含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.5-2重量%。
7.根据权利要求6所述的压电陶瓷的制造方法，其特征在于，所述压电陶瓷组合物还包括还碳酸锂，其含量为四氧化三铅、二氧化锆、二氧化钛三者重量之和的0.1-0.3重量%。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113149644A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温烧结的锑锰酸铅-锆钛酸铅低介电损耗压电陶瓷及其制备方法 |
| CN113200745A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-03 | 湖南省美程陶瓷科技有限公司 | 一种压电复合陶瓷传感器材料及其制备方法 |
| US11801423B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-10-31 | Rehab2Fit Technologies, Inc. | Method and system for using artificial intelligence to interact with a user of an exercise device during an exercise session |
| US12102878B2 (en) | 2019-05-10 | 2024-10-01 | Rehab2Fit Technologies, Inc. | Method and system for using artificial intelligence to determine a user's progress during interval training |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101723668A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-09 | 江苏亿隆新能源科技发展有限公司 | 压电陶瓷材料的制作工艺 |
| CN101870583A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-10-27 | 天津大学 | 外加氧化锑的锆钛酸铅压电陶瓷 |
-
2012
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101723668A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-09 | 江苏亿隆新能源科技发展有限公司 | 压电陶瓷材料的制作工艺 |
| CN101870583A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-10-27 | 天津大学 | 外加氧化锑的锆钛酸铅压电陶瓷 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11801423B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-10-31 | Rehab2Fit Technologies, Inc. | Method and system for using artificial intelligence to interact with a user of an exercise device during an exercise session |
| US12102878B2 (en) | 2019-05-10 | 2024-10-01 | Rehab2Fit Technologies, Inc. | Method and system for using artificial intelligence to determine a user's progress during interval training |
| CN113149644A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温烧结的锑锰酸铅-锆钛酸铅低介电损耗压电陶瓷及其制备方法 |
| CN113200745A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-03 | 湖南省美程陶瓷科技有限公司 | 一种压电复合陶瓷传感器材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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