本發(fā)明屬于陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種鈮酸鉀鈉基透明儲能的無鉛陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

透明陶瓷(又稱光學(xué)陶瓷)不僅具有優(yōu)異的透光性，還具有陶瓷所特有的高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫等性能，這些性能遠優(yōu)于一般晶體和玻璃光學(xué)材料的性能，而且在制備成本、尺寸等方面也具有優(yōu)勢。因此，透明陶瓷在軍民領(lǐng)域都具有非常重要的應(yīng)用，例如激光器、坦克的觀察窗、轟炸瞄準(zhǔn)器、生活燈具等。儲能陶瓷具有儲能密度高，充放電速度快，適用于高溫、高壓等極端環(huán)境，而且性能穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于脈沖功率電源、航空航天、新能源發(fā)電等領(lǐng)域，鐵電類陶瓷材料是一類非常重要的儲能材料。

目前應(yīng)用的透明鐵電陶瓷中主要是鉛基為主，在這類陶瓷的制備、使用以及廢棄后處理過程中都可能產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，鉛基材料現(xiàn)在已受到世界各國的法律、法規(guī)限制或禁止。另外，目前透明陶瓷一般采用共沉淀法、水熱法和溶膠凝膠法等制備超細(xì)粉體，后續(xù)多采用熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、等離子放電燒結(jié)、脈沖電流燒結(jié)等來排除氣孔從而獲得透明陶瓷，這些制備方法的設(shè)備成本及工藝成本都相對較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述背景，本發(fā)明提供一種鈮酸鉀鈉基可見光透明儲能陶瓷及其制備方法。所述制備方法采用固相法制備粉體，不添加任何粘結(jié)劑，低壓成型。制備出的多功能陶瓷同時具有優(yōu)異的可見光透光性和優(yōu)良的電儲能性能，以及無鉛環(huán)保、介電損耗低、制備成本低、實用性好。

本發(fā)明所述陶瓷組份的化學(xué)通式可以用(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xA(Me_0.5Nb_0.5)O₃所表示，其中A為Ca、Sr、Ba中的一種或兩種，Me為Al、In、Yb中的一種或兩種，x表示摩爾分?jǐn)?shù)，0.01≤x≤0.6。

本發(fā)明所述陶瓷的制備方法，除了現(xiàn)有工藝步驟外，至少還包括如下步驟：將原料按照化學(xué)通式(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xA(Me_0.5Nb_0.5)O₃進行配料。其它后續(xù)步驟如加入分散介質(zhì)球磨、干燥、過篩、煅燒、合成粉體、壓片等皆可以采用現(xiàn)有工藝。

具體實施方式

為了詳細(xì)介紹本發(fā)明，在此給出一些具體的實施例，并提供了一些優(yōu)選的工藝參數(shù)。

實施例1：

成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSr(In_0.5Nb_0.5)O₃，其中x表示摩爾分?jǐn)?shù)，分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗。

主要制備步驟：

(1)以分析純粉末K₂CO₃、Na₂CO₃、SrCO₃、In₂O₃和Nb₂O₅為原料，按照化學(xué)式(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSr(In_0.5Nb_0.5)O₃進行配料，以無水乙醇為介質(zhì)行星式球磨24小時，干燥后過100目篩，在坩堝中以950℃預(yù)燒保溫5小時，取出粉末進行研磨，再次以950℃預(yù)燒保溫5小時合成粉體。

(2)將步驟(1)獲得的粉體，再次以無水乙醇為介質(zhì)行星式球磨24小時，90℃烘干酒精后，過100目篩，再以200℃充分干燥粉體，在不添加任何粘結(jié)劑的情況下，直接在2MPa壓力下保壓1分鐘壓制成圓片。

(3)將成型后的圓片置于鋪好氧化鋯粉體的承燒板上，將少許相應(yīng)成分點的粉體撒在生胚上,小坩堝倒扣生胚，再取氧化鋯粉體封閉小坩堝，使小坩堝內(nèi)部形成封閉式整體，最后以大坩堝倒扣小坩堝。

(4)置于馬弗爐中燒結(jié)，緩慢升溫(1℃/min)至1200±100℃，保溫5～8小時，緩慢降溫(1℃/min)至600℃后，隨爐降溫至室溫；

(5)燒結(jié)后的樣品加工成兩面光滑、厚度為0.50mm的薄片進行透光率測試，之后披銀電極，測試儲能密度等。

實施例2：

以CaCO₃替代實施例1中的SrCO₃，分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗，并采用實施例1的制備步驟，成功制備出成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xCa(In_0.5Nb_0.5)O₃的透明儲能陶瓷。

實施例3：

以BaCO₃替代實施例1中的SrCO₃，分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗，并采用實施例1的制備步驟，成功制備出成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xBa(In_0.5Nb_0.5)O₃的透明儲能陶瓷。

實施例4：

以Al₂0₃替代實施例1中的In₂O₃，分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗，并采用實施例1的制備步驟，成功制備出成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSr(Al_0.5Nb_0.5)O₃的透明儲能陶瓷。

實施例5：

以Yb₂O₃替代實施例1中的In₂O₃，分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗，并采用實施例1的制備步驟，成功制備出成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSr(Yb_0.5Nb_0.5)O₃的透明儲能陶瓷。

實施例6：

分別以CaCO₃、BaCO₃或其混合物替代實施例1中的SrCO₃，分別以Al₂0₃、Yb₂O₃或其混合物替代實施例1中的In₂O₃，并進行交叉組合；分別以x＝0.01,x＝0.25,x＝0.6進行三個組分比例的平行試驗，采用實施例1的制備步驟，成功制備出成分為(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xA(Me_0.5Nb_0.5)O₃(其中：A為Ca、Sr、Ba中的一種或兩種，Me為Al、In、Yb中的一種或兩種，0.01≤x≤0.6)的透明儲能陶瓷。

上述各實施例制出的透明儲能陶瓷，經(jīng)測試，都能達到相近的預(yù)期效果。