本發(fā)明涉及電子陶瓷材料領(lǐng)域,具體為一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù):
1、隨著電子行業(yè)的高速發(fā)展,電子工業(yè)對(duì)于電容器和集成電路等微型儲(chǔ)能電子元件的需求日益增加,同時(shí)也對(duì)這類產(chǎn)品的性能和制備工藝提出了更高的要求。為響應(yīng)綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的理念,環(huán)保型的微型儲(chǔ)能元件已經(jīng)成為研發(fā)的熱點(diǎn),吸引著國(guó)內(nèi)外眾多科研人員的關(guān)注和研究,其中包括已具有幾十年發(fā)展歷程的電子陶瓷工業(yè)。
2、鋯鈦酸鉛陶瓷憑借其良好的壓電性能,在壓電應(yīng)用領(lǐng)域一直占據(jù)著主導(dǎo)地位,但鋯鈦酸鉛陶瓷的長(zhǎng)期使用會(huì)造成環(huán)境污染,隨著人們對(duì)環(huán)保問題的重視,尋找新的無鉛壓電陶瓷替代含鉛壓電陶瓷已成為材料研究的熱點(diǎn)之一,鋯鈦酸鋇因具有較高的介電常數(shù)、良好的壓電、鐵電特性而受到廣泛關(guān)注,但是低的居里溫度嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明目的:針對(duì)上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷及其制備方法。
2、所采用的技術(shù)方案如下:
3、一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其化學(xué)組成如下:
4、(1-α)(baxcaysm1-x-y)(zrzti1-z)o3-αbi(znqnb1-q)o3+金屬氧化物
5、其中,α、x、y、z、q為原子百分比;
6、α為0.05-0.15;
7、x為0.85-0.95;
8、y為0.01-0.04;
9、z為0.1-0.5;
10、q為0.5-0.8;
11、金屬氧化物的用量為(1-α)(baxcaysm1-x-y)(zrzti1-z)o3-αpb(znqnb1-q)o3質(zhì)量的0.1-1%。
12、進(jìn)一步地,α為0.08-0.12。
13、進(jìn)一步地,α為0.1。
14、進(jìn)一步地,x為0.88-0.92,y為0.025-0.035,z為0.15-0.3,q為0.6-0.7。
15、進(jìn)一步地,x為0.9,y為0.03,z為0.2,q為2/3。
16、進(jìn)一步地,所述金屬氧化物包括稀土氧化物和過渡金屬氧化物。
17、進(jìn)一步地,所述稀土氧化物為dy2o3、yb2o3、lu2o3中的任意一種或多種組合。
18、進(jìn)一步地,所述過渡金屬氧化物為zno、cuo、coo、feo、mno中的任意一種或多種組合。
19、進(jìn)一步地,所述稀土氧化物和過渡金屬氧化物的質(zhì)量比為1-5:1-5。
20、本發(fā)明還提供了一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷的制備方法:
21、按照化學(xué)組成配比稱取baco3、caco3、smco3、zro2、tio2、bi2o3、zno、nb2o5混合球磨并干燥,在780-800℃預(yù)燒1-3h后,加入金屬氧化物再次球磨并干燥,再加入粘結(jié)劑造粒并干壓成型,所得粗坯升溫至600-700℃保溫排膠1-4h,再升溫至1300-1400℃保溫?zé)Y(jié)2-4h后爐冷至室溫即可。
22、本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供了一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,(1-α)(baxcaysm1-x-y)(zrzti1-z)o3-αpb(znqnb1-q)o3因其具有類似pzt的準(zhǔn)同型相界(mpb),所以具有優(yōu)良的壓電性能,在mpb處晶體內(nèi)部的電疇很容易被極化,極化越充分所呈現(xiàn)出來的壓電性能就會(huì)越好,而且pb(znqnb1-q)o3的加入促使晶格體積膨脹,晶包參數(shù)減小,晶格畸變程度增加,晶格結(jié)構(gòu)的改變使得電子陶瓷的居里溫度上升,金屬氧化物的加入可以在燒結(jié)過程中形成一定量的液相能降低其燒結(jié)溫度,細(xì)化晶粒,同時(shí)金屬離子進(jìn)入到陶瓷晶格中,改變陶瓷晶體結(jié)構(gòu),最終改善電子陶瓷的電學(xué)性能,本發(fā)明所制備的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷的壓電性能良好,且居里溫度超過100℃,可以用于高溫工作環(huán)境的設(shè)備中。
1.一種鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,其化學(xué)組成如下:
2.如權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,α為0.08-0.12。
3.如權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,α為0.1。
4.如權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,x為0.88-0.92,
5.如權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,x為0.9,y為0.03,z為0.2,q為2/3。
6.如權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,所述金屬氧化物包括稀土氧化物和過渡金屬氧化物。
7.如權(quán)利要求6所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,所述稀土氧化物為dy2o3、yb2o3、lu2o3中的任意一種或多種組合。
8.如權(quán)利要求6所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,所述過渡金屬氧化物為zno、cuo、coo、feo、mno中的任意一種或多種組合。
9.如權(quán)利要求6所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷,其特征在于,所述稀土氧化物和過渡金屬氧化物的質(zhì)量比為1-5:1-5。
10.一種如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的鋯鈦酸鋇基電子陶瓷的制備方法,其特征在于,按照化學(xué)組成配比稱取baco3、caco3、smco3、zro2、tio2、bi2o3、zno、nb2o5混合球磨并干燥,在780-800℃預(yù)燒1-3h后,加入金屬氧化物再次球磨并干燥,再加入粘結(jié)劑造粒并干壓成型,所得粗坯升溫至600-700℃保溫排膠1-4h,再升溫至1300-1400℃保溫?zé)Y(jié)2-4h后爐冷至室溫即可。