一种复合不含铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
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申请号 | CN201710990361.9 | 申请日 | 2017-10-20 | 公开(公告)号 | CN107500765A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
申请人 | 佛山市瑞生通科技有限公司; | 发明人 | 王金英; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种复合不含铅压电陶瓷材料及其制备方法。由以下步骤制备而成:步骤1:将六 水 硝酸 镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸 钙 、磷脂酰丝 氨 酸、聚阴离子 纤维 素和氢 氧 化钠混合,放入 球磨机 中进行球磨;步骤2:加入纳米 二氧化 硅 、氧化钽、氮化 硼 、五氧化二 钒 和 钛 酸丁酯,继续 研磨 ;步骤3:加入去离子水,放入 超 声波 清洗仪中进行清洗后放入烘箱中烘干;步骤4:放入 马 弗炉 中 煅烧 即得。本发明的一种复合不含铅压电陶瓷材料具有很好的压电性能,将 电能 转换为机械能的能 力 好,同时具有很好的抗压性能。 | ||||||
权利要求 | 1.一种复合不含铅压电陶瓷材料,其特征在于:由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10-20份、金红石1-3份、独居石1-2份、硝酸锆5-10份、纳米二氧化硅1-2份、氧化钽0.5- |
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说明书全文 | 一种复合不含铅压电陶瓷材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及压电陶瓷材料领域,具体涉及一种复合不含铅压电陶瓷材料及其制备方法。 背景技术[0002] 压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料,压电陶瓷材料除具有压电性外,还具有介电性和弹性等。压电陶瓷材料是利用在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作,具有敏感的特性,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器和超声马达等。目前市面上大多数为含铅压电陶瓷材料,这种材料的原料在挥发过程中会产生有毒物质,不管在生产过程中还是使用中以及废弃处理后都会给环境带来严重的损害,而且在材料的制备过程中,氧化铅的挥发会使材料的化学计量比与设计比例发生较大偏离,材料的一致性和重复性等性能因此受到极大的影响。因此,研究开发出无铅的压电陶瓷材料不仅能提高产品的性能,而且对于保护环境和人类健康都具有重要的意义。 发明内容[0003] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种复合不含铅压电陶瓷材料,具有很好的压电性能,将电能转换为机械能的能力好,同时具有很好的抗压性能。 [0004] 技术方案:一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10-20份、金红石1-3份、独居石1-2份、硝酸锆5-10份、纳米二氧化硅1-2份、氧化钽0.5-1份、五氧化二钒0.5-1份、硝酸钇4-8份、釉桨2-4 份、氮化硼1-2份、钛酸丁酯3-6份、硬脂酰乳酸钙4-8份、磷脂酰丝氨酸5-10 份、聚阴离子纤维素2-4份、氢氧化钠5-10份进一步优选的,所述的一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成: 六水硝酸镧15份、金红石2份、独居石1.5份、硝酸锆7.5份、纳米二氧化硅1.5份、氧化钽0.7份、五氧化二钒0.8份、硝酸钇6份、釉桨3份、氮化硼1.5份、钛酸丁酯4.5份、硬脂酰乳酸钙6份、磷脂酰丝氨酸7.5份、聚阴离子纤维素3份、氢氧化钠7.5份。 上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法包括以下步骤: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 180-200r/min下进行球磨3- 5小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨2-4小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80-90℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度900-1000℃下煅烧2-3小时即得。 进一步优选的,步骤1中转速190r/min,球磨时间为4小时。 进一步优选的,步骤2中研磨时间为3小时。 进一步优选的,步骤3中温度为85℃。 进一步优选的,步骤4中温度为950℃,煅烧时间为2.5小时。 有益效果:本发明的一种复合不含铅压电陶瓷材料的压电常数d33最高可为 438pC/N,具有很好的压电性能,将电能转换为机械能的能力好,同时其抗压强度也可达15.3MPa,具有很好的抗压性能。 具体实施方式实施例1 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10 份、金红石1份、独居石1份、硝酸锆5份、纳米二氧化硅1份、氧化钽0.5份、五氧化二钒0.5份、硝酸钇4份、釉桨2份、氮化硼1份、钛酸丁酯3份、硬脂酰乳酸钙4份、磷脂酰丝氨酸5份、聚阴离子纤维素2份、氢氧化钠5份 上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 180r/min下进行球磨3小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨2小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度900℃下煅烧2小时即得。 实施例2 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧15 份、金红石2份、独居石1.2份、硝酸锆6份、纳米二氧化硅1.5份、氧化钽0.7 份、五氧化二钒0.8份、硝酸钇5份、釉桨3份、氮化硼1.4份、钛酸丁酯4份、硬脂酰乳酸钙5份、磷脂酰丝氨酸6份、聚阴离子纤维素3份、氢氧化钠7份上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 185r/min下进行球磨4小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨3小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度950℃下煅烧1.5小时即得。 实施例3 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧15 份、金红石2份、独居石1.5份、硝酸锆7.5份、纳米二氧化硅1.5份、氧化钽 0.7份、五氧化二钒0.8份、硝酸钇6份、釉桨3份、氮化硼1.5份、钛酸丁酯 4.5份、硬脂酰乳酸钙6份、磷脂酰丝氨酸 7.5份、聚阴离子纤维素3份、氢氧化钠7.5份。 上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 190r/min下进行球磨4小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨3小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度85℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度950℃下煅烧2.5小时即得。 实施例4 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧20 份、金红石3份、独居石2份、硝酸锆10份、纳米二氧化硅2份、氧化钽1份、五氧化二钒1份、硝酸钇8份、釉桨4份、氮化硼2份、钛酸丁酯6份、硬脂酰乳酸钙8份、磷脂酰丝氨酸10份、聚阴离子纤维素4份、氢氧化钠10份 上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 200r/min下进行球磨5小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨4小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度90℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度1000℃下煅烧3小时即得。 对比例1 本实施例与实施例1的区别在于不含有金红石和独居石。具体地说是: 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10 份、硝酸锆5份、纳米二氧化硅1份、氧化钽0.5份、五氧化二钒0.5份、硝酸钇4份、釉桨2份、氮化硼1份、钛酸丁酯3份、硬脂酰乳酸钙4份、磷脂酰丝氨酸5份、聚阴离子纤维素2份、氢氧化钠5份上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速180r/min下进行球磨3 小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨2小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度900℃下煅烧2小时即得。 对比例2 本实施例与实施例1的区别在于不含有氧化钽和五氧化二钒。具体地说是: 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10 份、金红石1份、独居石1份、硝酸锆5份、纳米二氧化硅1份、硝酸钇4份、釉桨2份、氮化硼1份、钛酸丁酯3份、硬脂酰乳酸钙4份、磷脂酰丝氨酸5 份、聚阴离子纤维素2份、氢氧化钠5份上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、硝酸锆、硝酸钇、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速 180r/min下进行球磨3小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氮化硼和钛酸丁酯,继续研磨2小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度900℃下煅烧2小时即得。 对比例1 本实施例与实施例1的区别在于不含有硝酸锆和硝酸钇。具体地说是: 一种复合不含铅压电陶瓷材料,由以下成分以重量份制备而成:六水硝酸镧10 份、金红石1份、独居石1份、纳米二氧化硅1份、氧化钽0.5份、五氧化二钒 0.5份、釉桨2份、氮化硼 1份、钛酸丁酯3份、硬脂酰乳酸钙4份、磷脂酰丝氨酸5份、聚阴离子纤维素2份、氢氧化钠5份上述高阻隔纳米复合包装材料的制备方法为: 步骤1:将六水硝酸镧、金红石、独居石、釉桨、硬脂酰乳酸钙、磷脂酰丝氨酸、聚阴离子纤维素和氢氧化钠混合,放入球磨机中在转速180r/min下进行球磨3 小时; 步骤2:加入纳米二氧化硅、氧化钽、氮化硼、五氧化二钒和钛酸丁酯,继续研磨2小时; 步骤3:加入去离子水,放入超声波清洗仪中进行清洗后放入烘箱中在温度80℃下烘干; 步骤4:放入马弗炉中在温度900℃下煅烧2小时即得。 各实施例和对比例材料的部分性能指标见下表,我们可以看到本材料的压电常数 d33最高可为438pC/N,具有很好的压电性能,将电能转换为机械能的能力好,同时其抗压强度也可达15.3MPa,具有很好的抗压性能。 表1一种复合不含铅压电陶瓷材料的部分性能指标 产品名称 压电常数d33(pC/N) 抗压强度(MPa) 实施例1 427 14.4 实施例2 434 14.9 实施例3 438 15.3 实施例4 432 14.9 对比例1 422 11.2 对比例2 377 13.8 对比例3 381 14.4 注:上述性能的测定为测定本材料经烧制、排塑、烧结、极化后制备出的陶瓷片。 |