本發(fā)明涉及無鉛壓電陶瓷材料，具體是一種abo3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的具有低損耗超高壓電性能的無鉛壓電陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料，具有壓電性外，還具有介電性、彈性等，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達(dá)等。目前使用的壓電陶瓷材料主要是鉛基壓電陶瓷，但鉛基壓電陶瓷中的pbo含量約占原料總量的70%，鉛基壓電材料在生產(chǎn)、使用及廢棄后處理過程中都會給人類及生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害，溶解在酸雨中的鉛，可以通過水和動植物而直接或間接的入侵人體，鉛主要影響人體的神經(jīng)系統(tǒng)。隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，尋找可替代傳統(tǒng)鉛基陶瓷材料為代表的電子陶瓷材料的無鉛化研究成為了近年材料領(lǐng)域的熱點之一。但是目前研究的無鉛壓電陶瓷體系的綜合性能還無法達(dá)到鉛基陶瓷的水平，不能取代鉛基陶瓷滿足實際應(yīng)用的要求。特別是在無鉛壓電陶瓷的改性過程中，壓電性能的提高總是伴隨介電損耗的增加。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種abo3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有超高壓電性能，同時具有超低介電損耗，環(huán)境友好型、穩(wěn)定性好的新型無鉛壓電陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明一種低損耗超高壓電性能無鉛壓陶瓷材料，配方為：
0.95ba(ti0.89sn0.11)o3-0.05bi2wo6+0.5%mn+0.5%cu；
通過加入bi2wo6，促進(jìn)燒結(jié)，獲得致密，晶粒均勻的陶瓷材料，結(jié)合化學(xué)包覆法，在合成的0.95ba(ti0.89sn0.11)o3顆粒表面，采用化學(xué)包覆法獲得mn/cu表面包覆顆粒，合成時形成梯度分級結(jié)構(gòu)，抑制sn的變價，即克服了該體系漏電流大的問題，也同時提高壓電性能，降低介電損耗，解決了該體系絕緣性差，難以極化等難題。
上述低損耗超高壓電性能無鉛壓陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）以分析純baco3、bi2o3、caco3、sno2、wo3、tio2為原料，按照化學(xué)式0.95ba(ti0.89sn0.11)o3-0.05bi2wo6進(jìn)行配料，混合均勻；
（2）混合均勻的原料裝入球磨罐中，以氧化鋯為磨球、無水乙醇為介質(zhì)球磨24小時，分離磨球，烘干；烘干后的粉料壓制成大塊坯體，在高鋁坩堝中于1050℃保溫2小時合成主晶相；
（3）將合成的主晶相粉碎后與mn(no3)2、cu(no3)2溶液，按照0.95ba(ti0.89sn0.11)o3-0.05bi2wo6+0.5%mn+0.5%cu進(jìn)行配料，攪拌混合均勻，滴入氨水，在顆粒表面形成沉淀，抽濾洗凈；
（4）將抽濾洗凈的原料烘干，再在高鋁坩堝中于950℃保溫2小時，合成分級梯度結(jié)構(gòu)的主晶相；
（5）將步驟（4）合成的主晶相粉碎后進(jìn)行二次球磨，球磨24小時，烘干，加入原料質(zhì)量5%pva溶液造粒；
（6）造粒后在鋼模中于150mpa下壓制成型；
（7）成型的原料在1250℃保溫2小時燒結(jié)成瓷，兩面鍍銀電極；
（8）在硅油中極化，極化電場3000v/mm，溫度30°c，時間30分鐘，保持電場冷卻至室溫制成產(chǎn)品。
所得產(chǎn)品經(jīng)實驗測量具有優(yōu)良的壓電性能d33=820pc/n，高介電常數(shù)，低介電損耗（tanδ=0.78%），穩(wěn)定性好，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)，可在超聲換能器領(lǐng)域使用。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，但不是以本發(fā)明的限定。
實施例
制備低損耗超高壓電性能無鉛壓陶瓷材料，步驟如下：
(1)以分析純baco3、bi2o3、caco3、sno2、wo3、tio2為原料，按照化學(xué)式0.95ba(ti0.89sn0.11)o3-0.05bi2wo6進(jìn)行配料，混合均勻；
（2）混合均勻的原料裝入球磨罐中，以氧化鋯為磨球、無水乙醇為介質(zhì)球磨24小時，分離磨球，在80°c烘干；烘干后的粉料壓制成大塊坯體，在高鋁坩堝中于1050℃保溫2小時合成主晶相；
（3）將合成的主晶相粉碎后與mn(no3)2、cu(no3)2溶液，按照0.95ba(ti0.89sn0.11)o3-0.05bi2wo6+0.5%mn+0.5%cu進(jìn)行配料，攪拌混合均勻，滴入氨水，在顆粒表面形成沉淀，抽濾洗凈；
（4）將抽濾洗凈的原料在120°c烘干，再在高鋁坩堝中于950℃保溫2小時，合成分級梯度結(jié)構(gòu)的主晶相；
（5）將步驟（4）合成的主晶相粉碎后進(jìn)行二次球磨，球磨24小時，烘干，加入原料質(zhì)量5%pva溶液造粒；
（6）造粒后在鋼模中于150mpa下壓制成型；
（7）成型的素片以100°c/h的升溫速率在600°c保溫2h排膠，再到1250℃保溫2小時，燒結(jié)后的樣品加工成兩面光滑、厚度約1mm的薄片，披銀電極；
（8）在硅油中極化，極化電場3000v/mm，溫度30°c，時間30分鐘，保持電場冷卻至室溫制成產(chǎn)品。
所得產(chǎn)品放置24小時后按ire標(biāo)準(zhǔn)對制成的壓電陶瓷進(jìn)行壓電性能測量。
性能測量結(jié)果如下：