專利名稱：高靈敏度壓電陶瓷材料及制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子材料壓電陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高靈敏度壓電陶瓷材料及制備方法，進(jìn)一步地，涉及所述高靈敏度壓電陶瓷材料的應(yīng)用一一傳感器。
背景技術(shù)：
壓電陶瓷材料作為一種新興的功能陶瓷材料，近年發(fā)展甚為迅速，應(yīng)用日趨廣泛，已深入到尖端技術(shù)及國民經(jīng)濟(jì)的各個部門之中，成為不可缺少的現(xiàn)代化工業(yè)材料之一。隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高和電子應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，壓電陶瓷材料得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，可以根據(jù)需要選用相應(yīng)的壓電陶瓷材料制備所需的壓電陶瓷芯片，并組裝成壓電陶瓷傳感器。壓電陶瓷傳感器作為數(shù)字采集的主要元器件要求測量精確度 高、在工作過程中能保持長時間可靠穩(wěn)定等。當(dāng)然，對于不同的應(yīng)用需要選用不同性能指標(biāo)的壓電陶瓷傳感器，其首先是需要能獲得滿足性能指標(biāo)要求的壓電陶瓷材料。但是，現(xiàn)階段由于壓電陶瓷材料的局限，國內(nèi)壓電陶瓷傳感器的應(yīng)用都有一定的局限性，其性能不能很好的滿足電子整機的設(shè)計要求，要么靈敏度不高，要么穩(wěn)定性不好。實現(xiàn)靈敏度高、穩(wěn)定性好的壓電陶瓷傳感器(器件)是壓電行業(yè)長期一致的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種性能優(yōu)良的新的壓電陶瓷材料，以及其制備方法；進(jìn)一步提供應(yīng)用所述壓電陶瓷材料實現(xiàn)的靈敏度高、工作穩(wěn)定性強的壓電陶瓷傳感器及實現(xiàn)方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明所述的壓電陶瓷材料，包括核心組分和外加組分，所述核心組分包括(總量比)Pb3O4 65. 07%-67. 73%, SrCO3 :2. 213%-2. 3%, Sb2O3 :0. 291%-0. 303%, Nb2O5 :1. 328%-1. 382%,Ni2O3 :0. 165%-0. 172%, Fe2O3 :0. 08%-0. 083%, TiO2 :11. 51%-11. 983%, ZrO2 :17. 35%-18. 06% ；核心組分總和100% ;以核心組分重量總和為基礎(chǔ)，添加外加組分，所述外加組分包括(總量比)Si02 0. 03%-0. 1%，CeO2 :0. 2%-0. 5%。進(jìn)一步地，所述核心組分包括(總量比)Pb3O467. 063%, SrCO3 :2. 213%，Sb2O3 0. 291%, Nb2O5 :1. 328%, Ni2O3 :0. 165%, Fe2O3 :0. 08%, TiO2 :11. 51%, ZrO2 :17. 35%。進(jìn)一步地，所述核心組分包括(總量比)=Pb3O4 66. 4%，SrCO3 :2. 258%，Sb2O3
0.297%, Nb2 O5 :1. 355%, Ni2O3 :0. 1686%, Fe2O3 :0. 0814%, TiO2 :11. 73%, ZrO2 :17. 71%。進(jìn)一步地，所述外加組分包括(總量比)=SiO2 :0. 05%, CeO2 :0. 45%。以及，所述的壓電陶瓷材料應(yīng)用于制備壓電陶瓷傳感器。以及，所述的壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟
a.配料
將權(quán)利要求1至4任何一項所述的配方及其比例稱量(重量比)放入球磨料斗中；；
b.一次球磨及烘干按照鉛球原材料水按照8 1 1的比例(重量比)裝入料斗在球磨機上球磨5h，取出過篩(200目)，放入烘箱內(nèi)烘干150°C (4h)后，取出過篩(40目)，得到原材料粉末；
c.壓塊
將烘干過篩后的原材料粉末加入5% (原材料重量為基礎(chǔ)的重量比)蒸餾水和勻，裝入模具中以0. 8-1噸/cm2的壓強在液壓機上壓制成塊狀，形成壓塊；
d.預(yù)燒
將壓塊放入坩鍋內(nèi)加蓋在850°C，燒結(jié)2h，自然冷卻后取出，得到燒結(jié)壓塊；
e.二次球磨及烘干
鉛球燒結(jié)壓塊水按照8 1 1的比例(重量比)裝入料斗在球磨機上球磨5h，取出過篩(200目)，放入烘箱內(nèi)烘干150°C (4h)后，取出過篩(40目)，得到壓電陶瓷材料的料粉。進(jìn)一步地,在所述步驟a之前還進(jìn)一步包括，
原材料烘烤將權(quán)利要求1至4任何一項所述配方所需的原材料放入烘箱中烘烤150°C，烘烤 2h。以及，壓電陶瓷材料制備壓電陶瓷傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟
f.壓制成形
將電陶瓷材料的料粉聚乙烯醇水溶液按95 5和勻(重量比)；
將和好膠后的料粉裝入模具，在液壓機上壓成塊狀(壓強I噸/cm2)，取出后放入密封膠袋內(nèi)存放24h，取出后打碎過篩(40目)，再裝入密封膠袋內(nèi)存24h，取出后再次裝入模具中在液壓機上壓制成型，壓力1. 5噸/cm2，保持壓力時間30s，得到原胚；
g.排膠
將壓好的原胚擺放入排膠爐中，按照下表設(shè)置好升溫曲線進(jìn)行排膠；
權(quán)利要求
1.一種壓電陶瓷材料，其特征在于，包括核心組分和外加組分，所述核心組分包括(總量 t匕)Pb3O4 65. 07%-67. 73%, SrCO3 2. 213%-2. 3%, Sb2O3 0. 291%-0. 303%, Nb2O5 1. 328%-1. 382%, Ni2O3 0. 165%_0· 172%, Fe2O3 0. 08%-0. 083%, TiO2 11. 51%_11· 983%, ZrO2 17. 35%-18. 06% ;核心組分總和100% ;以核心組分重量總和為基礎(chǔ)，添加外加組分，所述外加組分包括(總量比):Si02 0. 03%-0. 1%，CeO2 0. 2%-0. 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于所述核心組分包括(總量比)Pb3O4 67. 063%, SrCO3 2. 213%, Sb2O3 0. 291%, Nb2O5 1. 328%, Ni2O3 0. 165%, Fe2O3 0. 08%,TiO2 11. 51%, ZrO2 17. 35%。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷材料，其特征在于所述核心組分包括(總量比)Pb3O4 66. 4%, SrCO3 2. 258%, Sb2O3 0. 297%, Nb2 O5 1. 355%, Ni2O3 0. 1686%, Fe2O3 0. 0814%,TiO2 11. 73%, ZrO2 17. 71%。
4.如權(quán)利要求2或3所述的壓電陶瓷材料，其特征在于，所述外加組分包括(總量比)SiO2 0. 05%, CeO2 0. 45%。
5.權(quán)利要求1至4中任何一項所述的壓電陶瓷材料應(yīng)用于制備壓電陶瓷傳感器。
6.一種權(quán)利要求1至4中任何一項所述的壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a.配料 將權(quán)利要求1至4任何一項所述的配方及其比例稱量(重量比)放入球磨料斗中；； b.一次球磨及烘干 按照鉛球原材料水按照8 1 1的比例(重量比)裝入料斗在球磨機上球磨5h，取出過篩(200目)，放入烘箱內(nèi)烘干150°C (4h)后，取出過篩(40目)，得到原材料粉末； c.壓塊 將烘干過篩后的原材料粉末加入5% (原材料重量為基礎(chǔ)的重量比)蒸餾水和勻，裝入模具中以O(shè). 8-1噸/cm2的壓強在液壓機上壓制成塊狀，形成壓塊； d.預(yù)燒 將壓塊放入坩鍋內(nèi)加蓋在850°C，燒結(jié)2h，自然冷卻后取出，得到燒結(jié)壓塊； e.二次球磨及烘干 鉛球燒結(jié)壓塊水按照8 1 1的比例(重量比)裝入料斗在球磨機上球磨5h，取出過篩(200目)，放入烘箱內(nèi)烘干150°C (4h)后，取出過篩(40目)，得到壓電陶瓷材料的料粉。
7.如權(quán)利要求6所述的壓電陶瓷材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟a之前還進(jìn)一步包括， 原材料烘烤將權(quán)利要求1至4任何一項所述配方所需的原材料放入烘箱中烘烤150°C，烘烤 2h。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至4中任何一項所述的壓電陶瓷材料制備壓電陶瓷傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟 f.壓制成形 將電陶瓷材料的料粉聚乙烯醇水溶液按95 5和勻(重量比)； 將和好膠后的料粉裝入模具，在液壓機上壓成塊狀(壓強I噸/cm2)，取出后放入密封膠袋內(nèi)存放24h，取出后打碎過篩(40目)，再裝入密封膠袋內(nèi)存24h，取出后再次裝入模具中在液壓機上壓制成型，壓力1. 5噸/cm2，保持壓力時間30s，得到原胚； g.排膠 將壓好的原胚擺放入排膠爐中，按照下表設(shè)置好升溫曲線進(jìn)行排膠；
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述聚乙烯醇水溶液為水95%和聚乙烯醇5% (重量比)混合構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于在所述步驟k之后進(jìn)一步包括，1.老化 將極化后的壓電陶瓷芯片進(jìn)行高低溫循環(huán)老化，老化方式為-40°C保持lh，120°C保持lh，循環(huán)5次；m.組裝 將所述壓電陶瓷芯片根據(jù)需要組裝成壓電陶瓷傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了高靈敏度壓電陶瓷材料及制備方法與應(yīng)用，所述壓電陶瓷材料，包括核心組分和外加組分，所述核心組分包括(總量比)Pb3O465.07%-67.73%，SrCO32.213%-2.3%，Sb2O30.291%-0.303%，Nb2O51.328%-1.382%，Ni2O30.165%-0.172%，F(xiàn)e2O30.08%-0.083%，TiO211.51%-11.983%，ZrO217.35%-18.06%；核心組分總和100%；以核心組分重量總和為基礎(chǔ)，添加外加組分，所述外加組分包括(總量比)SiO20.03%-0.1%，CeO20.2%-0.5%。以及，還提供了所述壓電陶瓷材料的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明具有信號帶寬大、幅度高、靈敏度好、長時間工作性能穩(wěn)定，能夠有效滿足特殊要求的電子整機對壓電陶瓷傳感器的特殊要求。
文檔編號C04B35/01GK103011774SQ20121053926
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者羊魏 申請人:成都匯通西電電子有限公司