專利名稱：鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厚膜的制備方法，特別涉及一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜的制備方法。
背景技術(shù)：
通過物理和化學(xué)的方法制備鈮鎂酸鉛基弛豫鐵電薄/厚膜材料，對(duì)于厚膜的制備來說，流延法和絲網(wǎng)印刷法被廣泛的采用來制備厚膜材料，目前制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜基本也是采用這兩種方法的居多，在這兩種方法制備中，都需要對(duì)初始厚膜進(jìn)行燒結(jié)才能得到致密的厚膜和良好的電學(xué)性能。 文 獻(xiàn)"S.Gentil， D. Damjanovic， N. Setter. Development of RelaxorFerroelectricMaterials for Screen—printing on Alumina and Silicon Substrates.J. Europ. Ceram. Soc. 2005,25 :2125-2128"公開了一種絲網(wǎng)印刷的方法，在1300。C高溫下制備得到陶瓷樣品。但是由于高的燒結(jié)溫度并不適合鉛基材料在硅基底和賤金屬基底上燒結(jié)，所以添加了輔助燒結(jié)劑，故而陶瓷的性能也隨之惡化，其致密性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)方法制備的鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜表面致密性差的不足，本發(fā)明提供一種鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜的制備方法，采用電泳沉積法制備鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜，可以提高Si3N4-Si02復(fù)相陶瓷的表面致密性。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜的制備方法，其特征在于包括下述步驟 (a)按照(l-x)Pb(Mg力Nlv3)03-xPbTi03配料，將六水硝酸鎂溶于去離子水中，然后加入五氧化二鈮粉體，超聲振蕩5 20min后攪拌20 50min得到均勻混合的懸浮液；
(b)在懸浮液中緩慢滴入氨水調(diào)節(jié)pH值到8 12，待氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌20 40min ; (c)再加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入二氧化鈦，繼續(xù)攪拌50 80min后烘干； (d)在400 900。C煅燒1 4h，得到淡黃色(l_x) Pb (Mg1/3Nb2/3) 03_xPbTi03粉體；
(e)將得到的淡黃色(l-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)03-xPbTi03粉體以丙酮為介質(zhì)球磨18 24h后烘干，得到(1-x) Pb (Mg1/3Nb2/3) 03-xPbTi03粉體； (f)所得(l-X)Pb(Mg1/3Nb2/3)03-xPbTi03粉體，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極，不銹鋼為對(duì)電極，電極間距10 30mrn，用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值到4. 5 7. 5，電壓控制在50 150V進(jìn)行電泳沉積； (g)電泳沉積厚膜自然干燥后，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，或經(jīng)冷
等靜壓處理后在高溫下富鉛氣氛燒結(jié)，得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜。 所述沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用。
本發(fā)明的有益效果是由于采用電泳沉積法制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜，提高了Si3N4_Si02復(fù)相陶瓷的表面致密性。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明制備方法中電泳沉積液pH值對(duì)鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜沉積質(zhì)量的影響曲線。 圖2是本發(fā)明制備方法中不同沉積電壓下的沉積質(zhì)量曲線。 圖3是本發(fā)明制備方法不同沉積電壓下的電流密度與時(shí)間的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 :六水硝酸鎂溶于去離子水中，在其水溶液中加入五氧化二鈮粉體，該混合物經(jīng)過超聲振蕩10min后攪拌30min得到均勻混合的懸浮液；在懸浮液中緩慢滴入稀釋的氨水調(diào)節(jié)PH值到9，容液中氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌30min ;再向溶液中加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入適量二氧化鈦，該懸浮液繼續(xù)攪拌60min后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)烘干；得到的淡黃色粉體以丙酮為介質(zhì)球磨20h后烘干；得到的粉體在50(TC煅燒3h ;以半化學(xué)法一步的制備(l-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)03-xPbTi03粉體為原料，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極(陰極，10mmX20mmX0. 1mm)，不銹鋼為對(duì)電極(陽極，20mmX20mmX0. 5mm)，電極間距20mm ;用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為6 ;所測(cè)樣品是稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.010%后重新超聲分散后的半透明體，測(cè)試溫度25°C ;采用EPS601型穩(wěn)壓電源進(jìn)行電泳沉積，電壓控制在50V ;沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用；電泳沉積后厚膜經(jīng)在空氣中自然干燥后，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，得到鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜。 實(shí)施例2，六水硝酸鎂溶于去離子水中，在其水溶液中加入五氧化二鈮粉體，該混合物經(jīng)過超聲振蕩5min后攪拌20min得到均勻混合的懸浮液；在懸浮液中緩慢滴入稀釋的氨水調(diào)節(jié)PH值到8，容液中氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌20min ;再向溶液中加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入適量二氧化鈦，該懸浮液繼續(xù)攪拌50min后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)烘干；得到的淡黃色粉體以丙酮為介質(zhì)球磨18h后烘干；得到的粉體在40(TC煅燒lh ;以半化學(xué)法一步的制備(l-x)Pb(Mg力Nb力)03-xPbTi03粉體為原料，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極(陰極，10mmX20mmX0. 1mm)，不銹鋼為對(duì)電極(陽極，20mmX20mmX0. 5mm)，電極間距20mm ;用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為5 ;所測(cè)樣品是稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.010%后重新超聲分散后的半透明體，測(cè)試溫度25°C ;采用EPS601型穩(wěn)壓電源進(jìn)行電泳沉積，電壓控制在75V ;沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用；電泳沉積后厚膜經(jīng)在空氣中自然干燥后，經(jīng)冷等靜壓處理后在高溫下富鉛氣氛燒結(jié)，得到鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜。 實(shí)施例3，六水硝酸鎂溶于去離子水中，在其水溶液中加入五氧化二鈮粉體，該混合物經(jīng)過超聲振蕩20min后攪拌50min得到均勻混合的懸浮液；在懸浮液中緩慢滴入稀釋的氨水調(diào)節(jié)PH值到12，容液中氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌40min ;再向溶液中加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入適量二氧化鈦，該懸浮液繼續(xù)攪拌
480min后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)烘干；得到的淡黃色粉體以丙酮為介質(zhì)球磨24h后烘干；得到的粉體在90(TC煅燒lh ;以半化學(xué)法一步的制備(l-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)03-xPbTi03粉體為原料，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極(陰極，10mmX20mmX0. lmm)，不銹鋼為對(duì)電極(陽極，20mmX 20mmXO. 5mm)，電極間距20mm ;用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為4. 5 ;所測(cè)樣品是稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 010%后重新超聲分散后的半透明體，測(cè)試溫度25°C ;采用EPS601型穩(wěn)壓電源進(jìn)行電泳沉積，電壓控制在100V ;沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用；電泳沉積后厚膜經(jīng)在空氣中自然干燥后，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，得到鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜。 實(shí)施例4，六水硝酸鎂溶于去離子水中，在其水溶液中加入五氧化二鈮粉體，該混合物經(jīng)過超聲振蕩15min后攪拌40min得到均勻混合的懸浮液；在懸浮液中緩慢滴入稀釋的氨水調(diào)節(jié)PH值到10，容液中氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌25min ;再向溶液中加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入適量二氧化鈦，該懸浮液繼續(xù)攪拌70min后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)烘干；得到的淡黃色粉體以丙酮為介質(zhì)球磨22h后烘干；得到的粉體在80(TC煅燒2h ;以半化學(xué)法一步的制備(l-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)03-xPbTi03粉體為原料，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極(陰極，10mmX20mmX0. lmm)，不銹鋼為對(duì)電極(陽極，20mmX20mmX0. 5mm)，電極間距20mm ;用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為7. 5 ;所測(cè)樣品是稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 010%后重新超聲分散后的半透明體，測(cè)試溫度25°C ;采用EPS601型穩(wěn)壓電源進(jìn)行電泳沉積，電壓控制在125V ;沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用；電泳沉積后厚膜經(jīng)在空氣中自然干燥后，經(jīng)冷等靜壓處理后在高溫下富鉛氣氛燒結(jié)，得到鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜。 實(shí)施例5，六水硝酸鎂溶于去離子水中，在其水溶液中加入五氧化二鈮粉體，該混合物經(jīng)過超聲振蕩18min后攪拌25min得到均勻混合的懸浮液；在懸浮液中緩慢滴入稀釋的氨水調(diào)節(jié)pH值到11，容液中氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌35min ;
再向溶液中加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入適量二氧化鈦，該懸浮液繼續(xù)攪拌65min后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)烘干；得到的淡黃色粉體以丙酮為介質(zhì)球磨21h后烘干；得到的粉體在60(TC煅燒4h;以半化學(xué)法一步的制備(l-x)Pb(Mg力Nbw)03-xPbTi03粉體為原料，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的A1203為沉積電極(陰極，10mmX20mmX0. lmm)，不銹鋼為對(duì)電極(陽極，20mmX20mmX0. 5mm)，電極間距20mm ;用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值為6. 5 ;所測(cè)樣品是稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 010%后重新超聲分散后的半透明體，測(cè)試溫度25°C ;采用EPS601型穩(wěn)壓電源進(jìn)行電泳沉積，電壓控制在150V ;沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和丙酮中超聲清洗后使用；電泳沉積后厚膜經(jīng)在空氣中自然干燥后，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，得到鈮鎂酸鉛_鈦酸鉛厚膜。 從圖1中可以看出隨著電泳沉積液pH值升高，單位面積的電泳沉積質(zhì)量迅速增加，在pH = 6. 0時(shí)達(dá)到最高。在沉積電壓為IOOV，懸浮液濃度為20g/L時(shí)，該pH區(qū)間的沉積速率大約為11mg/(cm2 min)。當(dāng)pH值繼續(xù)增加時(shí)，沉積量開始下降。當(dāng)pH大于8時(shí)，很難形成均勻的沉積膜；而pH值小于4時(shí)，陰極開始出現(xiàn)氣泡，使沉積層的密度和粘附性大大降低，造成沉積表面粗糙沉積質(zhì)量下降。 從圖2可以看出，在相同初始濃度下，沉積電壓越大所得到的沉積質(zhì)量越高；但是沉積質(zhì)量也會(huì)在高的沉積電壓下惡化，其曲線為非線性關(guān)系。這說明沉積質(zhì)量還會(huì)降低，這是因?yàn)槌练e顆粒在高的電場(chǎng)下會(huì)有顆粒間的相互作用，這會(huì)造成表面沉積質(zhì)量的惡化以及多孔厚膜的形成。 從圖3中可以看出，電壓越大其電流密度越高，電極間的電場(chǎng)強(qiáng)度更大，對(duì)荷電顆粒的驅(qū)動(dòng)性越強(qiáng)，這樣相應(yīng)的沉積質(zhì)量也就越大。但是當(dāng)沉積電壓達(dá)到125V和150V時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電流密度的增加量很小，說明體系內(nèi)電壓的增加對(duì)電泳沉積的效率達(dá)到一個(gè)飽和值，再增加沉積電壓對(duì)厚膜的沉積質(zhì)量增加無益并且會(huì)破壞沉積厚膜的表面形貌和厚膜的均一性。 總之，本發(fā)明提出了一種具有設(shè)備簡單、成本低、膜厚易于控制、可在復(fù)雜形狀及多孔基底上制備均勻涂層、溶劑循環(huán)利用、無三廢排放、適宜于大規(guī)模生產(chǎn)的電泳沉積法制備厚膜技術(shù)，而且克服了高溫?zé)Y(jié)過程中鉛揮發(fā)對(duì)性能的產(chǎn)生不良影響的難題。因此本發(fā)明含鉛鉛壓電陶瓷適合工業(yè)化推廣和大規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜的制備方法，其特征在于包括下述步驟(a)按照(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3配料，將六水硝酸鎂溶于去離子水中，然后加入五氧化二鈮粉體，超聲振蕩5～20min后攪拌20～50min得到均勻混合的懸浮液；(b)在懸浮液中緩慢滴入氨水調(diào)節(jié)pH值到8～12，待氫氧化鎂沉淀吸附在五氧化二鈮顆粒上，繼續(xù)攪拌20～40min；(c)再加入氧化鉛粉體，同時(shí)按化學(xué)計(jì)量比加入二氧化鈦，繼續(xù)攪拌50～80min后烘干；(d)在400～900℃煅燒1～4h，得到淡黃色(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3粉體；(e)將得到的淡黃色(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3粉體以丙酮為介質(zhì)球磨18～24h后烘干，得到(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3粉體；(f)所得(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3粉體，采用無水乙醇為溶劑，以鉑金片和鍍Au層的Al2O3為沉積電極，不銹鋼為對(duì)電極，電極間距10～30mm，用稀硝酸和氨水調(diào)節(jié)pH值到4.5～7.5，電壓控制在50～150V進(jìn)行電泳沉積；(g)電泳沉積厚膜自然干燥后，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，或經(jīng)冷等靜壓處理后在高溫下富鉛氣氛燒結(jié)，得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述沉積電極經(jīng)酸洗，電解，并在乙醇和 丙酮中超聲清洗后使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)制備方法制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜表面致密性差的技術(shù)問題，其技術(shù)方案是按照(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3配料，制備出(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3粉體，所得粉體經(jīng)電泳沉積厚膜后自然干燥，經(jīng)甩膠法制備一層氧化鉛表面溶膠凝膠膜，或經(jīng)冷等靜壓處理后在高溫下富鉛氣氛燒結(jié)，得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜。由于采用電泳沉積法制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛厚膜，提高了Si3N4-SiO2復(fù)相陶瓷的表面致密性。
文檔編號(hào)C25D13/22GK101787553SQ201010117930
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者樊慧慶, 陳晉 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)