一种KNNLTBF无铅压电陶瓷及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103539450 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103539450 A (21)申请号 201310479985.6 (22)申请日 2013.10.15 C04B 35/495(2006.01) C04B 35/622(2006.01) (71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园 1 号 (72)发明人 谈国强 郝航飞 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 徐文权 (54) 发明名称 一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种 KNN。

2、-LT-BF 无铅压电陶瓷 及其制备方法， 其化学式为 (1-x)(0.46KNbO3-0.4 6NaNbO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3， x=0.0040.010。 以 KNbO3、 NaNbO3、 LiTaO3和 BiFeO3粉体为原料， 加 入有机物粘结剂及水， 搅拌形成胶体， 然后烘干， 得混料， 向混料中加水、 陈腐、 干压成型， 得陶瓷生 坯片， 陶瓷生坯片经排塑处理后在常压烧结得到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。是一种工艺简单、 高效 率、 低能耗、 成本低廉且很具实用性的无铅压电陶 瓷制备方法， 制得的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷性 质稳定、 致密、 性。

3、能良好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103539450 A CN 103539450 A 1/1 页 2 1. 一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷， 其特征在于 ： 其化学式为 (1-x)(0.46KNbO3-0.46NaN bO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3， 其中 x=0.004 0.010。 2. 根据权利要求 1 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷， 其特征在于 ： 其为钙钛矿结构， 其 压电常。

4、数 d33=52 107pC/N， 机电耦合系数 Kp=17.1 23.9， 机械品质因子 Qm=23.681 52.11， 居里温度 Tc=401.1 468.4。 3. 一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 步骤1 ： 按(1-x)(0.46KNbO3-0.46NaNbO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3， x=0.0040.010的化 学计量比， 计算 KNbO3粉体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体的质量并称取， 得原料 ； 步骤 2 ： 将步骤 1 称取的原料放入反应容器中， 加入有机物粘结剂及水， 室。

5、温下搅拌至 混合均匀并形成胶体， 然后烘干， 得混料 ； 其中加入的有机物粘结剂的质量为原料质量的 0.7% 2.3%， 加入的水的质量为原料质量的 50 100% ； 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3 5的水， 混合均匀后放在无光环境 中陈腐， 然后造粒， 再干压成型， 得陶瓷生坯片 ； 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过排塑处理， 在常压下于 1045 1080烧结 1 2h， 冷却后得 到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 4. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 以 水热法合成的 KNbO3、 NaNbO3、。

6、 LiTaO3和 BiFeO3粉体为原料。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 2 中的有机粘结剂为原料质量 0.1% 0.3% 的海藻酸钠、 原料质量 0.5% 1.5% 的 腐殖酸钠和原料质量 0.1% 0.5% 的聚丙烯酸钠。 6. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 2 中的搅拌时间为 1 2h， 烘干温度为 60 80。 7. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 3。

7、 中的陈腐时间为 12 48h， 干压成型的压力为 20 30MPa。 8. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 4 中的排塑处理的温度为 600 700。 9. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述步骤 4 的烧结过程中在陶瓷生坯片周围用同组成原料作为埋粉以减少烧结过程中碱金 属阳离子的挥发。 10. 根据权利要求 3 或 4 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 其特征在于 ： 所 述的KNN-LT-BF无铅压电陶瓷还需进行极化操作， 具。

8、体步骤为 ： 将KNN-LT-BF无铅压电陶瓷 被上银电极， 在 100 120的硅油中， 在 3 3.5kV/mm 电压下极化 30 60mins。 权 利 要 求 书 CN 103539450 A 2 1/7 页 3 一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于钙钛矿结构无铅压电陶瓷领域， 涉及一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷及 其制备方法。 背景技术 0002 自二十世纪四十年代中期发现钛酸钡陶瓷的压电性以来， 特别是具有优异压电性 能和高居里温度的锆钛酸铅 Pb(Ti,Zr)O3陶瓷成功开发后， 结构特征为 ABO3型的铅基钙钛 矿压电陶瓷的。

9、研究开发非常活跃， 压电陶瓷及压电陶瓷器件已广泛地应用于工业特别是信 息产业领域。以锆钛酸铅 （Pb(Ti,Zr)O3） 为代表的铅基二元系和以锆钛酸铅 （Pb(Ti,Zr)O3） 为基、 添加第三组元如以铌镁酸铅 (Pb(Mg1/3Nb2/3)O3)、 锑锰酸铅 Pb(Mn1/3Sb2/3)O3为代表的铅 基三元系压电陶瓷材料具有优良的压电铁电性能、 高的居里温度。工业生产中应用的压电 陶瓷绝大多数是该类钙钛矿铅基压电陶瓷。 0003 但是， 铅基压电陶瓷材料中， PbO 或 Pb3O4的含量约占原料总质量的 70%。铅污染已 成为人类公害之一。铅基压电陶瓷在生产、 使用及废弃后处理过程中给。

10、人类及生态环境造 成严重危害， 不利于人类社会的可持续发展。近年来， 开发不含铅的、 性能优越的压电陶瓷 体系受到世界各国特别是欧美、 日本、 韩国以及中国的日益重视。 0004 目前广泛研究的无铅压电陶瓷体系有四类 ： 铋层状结构无铅压电陶瓷、 BaTiO3基 无铅压电陶瓷、 Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷及 K0.5Na0.5NbO3碱金属铌酸盐系无铅压电陶 瓷。其中 KNN 系无铅压电陶瓷因具有介电常数小、 压电性能高、 频率常数大、 密度小、 居里温 度高等特点， 成为当前最有可能取代铅基压电陶瓷的体系之一。然而， 传统工艺获得 KNN 压 电陶瓷有以下的缺点 ： (1) 。

11、在 1140以上， KNN 会出现液相， 所以 KNN 的温度稳定性被限制 在 1140以下。(2) 由于在 900左右 Na 和 K 会以氧化物 Na2O 和 K2O 形成开始挥发， 造成 预烧和烧结的气氛很难控制 ； (3)KNN 在潮湿的环境时非常容易发生潮解， 使化学计量发生 偏离， 导致产生杂相， 使陶瓷难以烧结致密。上述原因都限制了 KNN 体系材料的实际应用。 为了优化KNN基无铅压电陶瓷的结构， 提高KNN基陶瓷的压电性能， 各国学者从添加烧结助 剂、 A 位和 B 位掺杂取代、 添加新组元等方面对 KNN 基无铅压电陶瓷进行了大量研究 ； 同时， 结合热压、 放电等离子、 热。

12、等静压烧结等工艺方法， 以期获得致密的 KNN 陶瓷 ； 然而上述制 备方法对设备要求过高、 生产工艺苛刻、 生产成本较高、 材料尺寸受到限制， 而且制得的陶 瓷的稳定性也不能令人满意， 因此难以获得工业化应用。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷及其制备方法， 该方法工艺 简单、 能耗低、 成本低， 制得的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的化学式为 (1-x)(0.46KNbO3-0.46 NaNbO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3（x=0.004 0.010） 。 0006 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案为 ： 0007 一种。

13、 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷， 其化学式为 : 说 明 书 CN 103539450 A 3 2/7 页 4 0008 (1-x)(0.46KNbO3-0.46NaNbO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3， 其中 x=0.004 0.010。 0009 其为钙钛矿结构， 其压电常数d33=52107pC/N， 机电耦合系数Kp=17.123.9， 机械品质因子 Qm=23.681 52.11， 居里温度 Tc=401.1 468.4。 0010 一种 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 包括以下步骤 ： 0011 步骤 1 ： 按 (1-x)(0.46KNbO3-0.4。

14、6NaNbO3-0.08LiTaO3)-xBiFeO3， x=0.004 0.010 的化学计量比， 计算 KNbO3粉体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体的质量并称取， 得 原料 ； 0012 步骤 2 ： 将步骤 1 称取的原料放入反应容器中， 加入有机物粘结剂及水， 室温下搅 拌至混合均匀并形成胶体， 然后烘干， 得混料 ； 其中加入的有机物粘结剂的质量为原料质量 的 0.7% 2.3%， 加入的水的质量为原料质量的 50 100% ； 0013 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3 5的水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐， 然后造粒， 再干。

15、压成型， 得陶瓷生坯片 ； 0014 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过排塑处理， 在常压下于 1045 1080烧结 1 2h， 冷却 后得到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0015 以水热法合成的 KNbO3、 NaNbO3、 LiTaO3和 BiFeO3粉体为原料。 0016 所述步骤 2 中的有机粘结剂为原料质量 0.1% 0.3% 的海藻酸钠、 原料质量 0.5% 1.5% 的腐殖酸钠和原料质量 0.1% 0.5% 的聚丙烯酸钠。 0017 所述步骤 2 中的搅拌时间为 1 2h， 烘干温度为 60 80。 0018 所述步骤 3 中的陈腐时间为 12 48h， 干压成型的压力为 2。

16、0 30MPa。 0019 所述步骤 4 中的排塑处理的温度为 600 700。 0020 所述步骤 4 的烧结过程中在陶瓷生坯片周围用同组成原料作为埋粉以减少烧结 过程中碱金属阳离子的挥发。 0021 所述的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷还需进行极化操作， 具体步骤为 ： 将 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷被上银电极， 在 100 120的硅油中， 在 3 3.5kV/mm 电压下极化 30 60mins。 0022 相对于现有技术， 本发明的有益效果为 ： 0023 本发明提供的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的制备方法， 以 KNbO3、 NaNbO3、 LiTaO3和 BiFe。

17、O3粉体为原料， 根据扩散双电层理论， 利用扩散双电层原理混料法， 加入有机物粘结剂 及水搅拌成稳定的胶体使其混合均匀， 再利用干压成型法制得陶瓷生坯片， 再在常压条件 下将陶瓷生坯片烧结制得 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷， 即 (1-x)(0.46KNbO3-0.46NaNbO3-0.08 LiTaO3)-xBiFeO3（x=0.004 0.010） 无铅压电陶瓷。是一种工艺简单、 高效率、 低能耗、 成 本低廉且很具实用性的无铅压电陶瓷制备方法。且制得的 (1-x)(0.46KNbO3-0.46NaNbO3-0 .08LiTaO3)-xBiFeO3（x=0.004 0.010） 无铅压。

18、电陶瓷性质稳定、 致密、 性能良好。 0024 进一步的， 本发明提供的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷为钙钛矿结构， 为四方相， 具有 良好的压电、 铁电性能， 其压电常数 d33=52 107pC/N， 机电耦合系数 Kp=17.1 23.9， 机 械品质因子 Qm=23.681 52.11， 居里温度 Tc=401.1 468.4。 0025 进一步的， 本发明在烧结过程中在陶瓷生坯片周围用同组成原料作为埋粉以减少 烧结过程中碱金属阳离子的挥发。 说 明 书 CN 103539450 A 4 3/7 页 5 附图说明 0026 图 1 是本发明水热合成的 NaNbO3粉体、 KNbO3。

19、粉体、 BiFeO3粉体和 LiTaO3粉体的 XRD 图， 其中 a 为 NaNbO3的 XRD 图， b 为 KNbO3的 XRD 图， c 为 BiFeO3的 XRD 图， d 为 LiTaO3 的 XRD 图 ； 0027 图 2 是本发明制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的 XRD 图谱， 其中 a d 分别为实 施例 1 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的 XRD 图谱 ； 0028 图 3 是本发明实施例 1 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷压电性能图。 0029 图 4 为本发明制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的介电温谱图， 其中 a d 。

20、分别为 实施例 1 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的介电温谱图。 0030 图 5 是本发明制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的 SEM 图， 其 a， b， c 分别为实施例 1， 3， 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的 SEM 图。 具体实施方式 0031 下面结合实施例与附图对本发明作进一步说明。 0032 以下实施例中以水热法合成的 KNbO3、 NaNbO3、 LiTaO3和 BiFeO3粉体为原料制备 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷， 其中各原料的具体制备方法为 ： 0033 KNbO3粉体的水热合成 ： 0034 称量 13mol/L KOH，。

21、 0.5mol/L Nb2O5溶于离子水中， 磁力搅拌 1h， 移入聚四氟乙烯 内衬的反应釜中， 加水至填充度为 70， 230恒温下水热反应 24h， 自然冷却至室温， 用蒸 馏水清洗至中性， 于 80下干燥得到 KNbO3粉体。 0035 NaNbO3粉体的水热合成 ： 0036 称量 6mol/L NaOH， 0.5mol/L Nb2O5溶于离子水中 , 磁力搅拌 1h， 移入聚四氟乙烯 内衬的反应釜中， 加水至填充度为 70， 230恒温下水热反应 24h， 自然冷却至室温， 用蒸 馏水清洗至中性， 于 80下干燥得到 NaNbO3粉体。 0037 LiTaO3粉体的水热合成 ： 00。

22、38 称量 0.2mol/L 的 Li2CO3、 0.1mol/L 的 Ta2O5、 0.40 0.61mol/L LiOHH2O 溶于离 子水中， 磁力搅拌 1h， 移入聚四氟乙烯内衬的反应釜中， 加水至填充度为 70， 240恒温 下水热反应 36h， 自然冷却至室温， 用蒸馏水清洗至中性， 于 80下干燥得到 LiTaO3粉体。 0039 BiFeO3粉体的水热合成 ： 0040 称量 0.03mol/L FeCl36H2O， 0.03mol/L Bi(NO3)35H2O 溶于乙二醇溶液中， 磁力 搅拌至全部溶解。将混合溶液滴入 0.3mol/L 氨水溶液中， 至完全沉淀， 将沉淀物移入。

23、聚四 氟乙烯内衬的反应釜中加入 0.15mol/L KOH， 加水至填充度为 70， 在 220恒温下水热反 应 20h， 自然冷却至室温， 用蒸馏水清洗至中性， 于 80下干燥得到 BiFeO3粉体。 0041 图 1 为本发明水热合成的 NaNbO3、 KNbO3、 BiFeO3和 LiTaO3粉体的 XRD 图。其中 a 为 NaNbO3粉体的 XRD 图， NaNbO3所有衍射峰与 PDF 卡片 (JCPDS NO.73-0803) 相一致， 其 为正交相， 其为空间群 Pbcm ； b 为 KNbO3粉体的 XRD 图， KNbO3粉体所有衍射峰与 PDF 卡片 （JCPDS NO.。

24、71-0946） 相一致， 为正交相结构， 其为空间群 Amm2 ； c 为 BiFeO3粉体的 XRD 图， BiFeO3粉体所有衍射峰与 PDF 卡片 (JCPDS NO.86-1518) 相一致， 为沿着 111 伸长的菱 面体结构， 其空间群为 R3c ； d 为 LiTaO3粉体的 XRD 图， LiTaO3粉体所有衍射峰与 PDF 卡片 说 明 书 CN 103539450 A 5 4/7 页 6 (JCPDS NO.71-0951) 相一致， 为沿着 111 伸长的菱面体结构， 其空间群为 R-3c。 0042 实施例 1 ： 0043 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉。

25、体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体为原 料， 按 0.45816KNbO3-0.45816NaNbO3-0.07968LiTaO3-0.004BiFeO3（x=0.004）的化学计量 比， 计算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0044 步骤 2 ： 将步骤 1 称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量 0.15 的海藻酸钠、 原料质量1.25的腐殖酸钠和原料质量0.1的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原 料质量的100%的蒸馏水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌1h至混合均匀并形 成胶体， 然后放入 80的烘箱进行烘干， 得混料 ; 0045 。

26、步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 24h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 25MPa 压力下干压成型， 获得直 径约 10mm 的陶瓷生坯片 ； 0046 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 700的排塑 （排胶） 处理， 在常压下于 1060烧结 2h， 冷 却后得到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0047 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷被上银电极， 在 120的硅油中， 在 3kV/mm 电压下极化 40mins， 极化完成后， 放置一昼夜测试陶瓷性能。 0048 制得陶瓷性能 ： d33=107pC/N， Kp=。

27、23.8， Qm=26.139， Tc=468.4。 0049 实施例 2 ： 0050 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体为原 料， 按 0.45724KNbO3-0.45724NaNbO3-0.07952LiTaO3-0.006BiFeO3（x=0.006）的化学计量 比， 计算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0051 步骤 2 ： 将步骤 1 称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量 0.18 的海藻酸钠、 原料质量1.2的腐殖酸钠和原料质量0.12的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原 料质量的100%的蒸馏。

28、水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌1h至混合均匀后并 形成胶体， 然放入 80的烘箱进行烘干， 得混料 ; 0052 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 24h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 25MPa 压力下干压成型， 获得直 径约 10mm 的陶瓷生坯片 ； 0053 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 700的排塑处理， 在常压下于 1060烧结 2h， 冷却后得 到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0054 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷被上银电极， 在 120的硅油中， 在 3kV/mm 电压下极。

29、化 40mins， 极化完成后， 放置一昼夜测试陶瓷性能。 0055 制得陶瓷性能 ： d33=83pC/N， Kp=23.7， Qm=23.945， Tc=452.3。 0056 实施例 3 ： 0057 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体为原 料， 按 0.45632KNbO3-0.45632NaNbO3-0.07936LiTaO3-0.008BiFeO3（x=0.008）的化学计量 比， 计算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0058 步骤2 ： 将步骤1称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量0.2的 。

30、海藻酸钠、 原料质量 1.15的腐殖酸钠和原料质量 0.15的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原 说 明 书 CN 103539450 A 6 5/7 页 7 料质量的100%的蒸馏水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌1h至混合均匀并形 成胶体， 然后放入 80的烘箱进行烘干， 得混料 ; 0059 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 24h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 25MPa 压力下干压成型， 获得直 径约 10mm 的陶瓷生坯片 ； 0060 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 700的排塑处理， 在常压下于 。

31、1060烧结 2h， 冷却后得 到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0061 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷被上银电极， 在 120的硅油中， 在 3kV/mm 电压下极化 40mins， 极化完成后， 放置一昼夜测试陶瓷性能。 0062 制得陶瓷性能 ： d33=58pC/N， Kp=23.9， Qm=23.681， Tc=417.7。 0063 实施例 4 ： 0064 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉体、 NaNbO3粉体、 LiTaO3粉体和 BiFeO3粉体为原 料， 按 0.4554KNbO3-0.4554NaNbO3-0.0792LiTaO3-0.010BiFeO。

32、3（x=0.010） 的化学计量比， 计 算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0065 步骤 2 ： 将步骤 1 称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量 0.25 的海藻酸钠、 原料质量1的腐殖酸钠和原料质量0.25的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原料 质量的100%的蒸馏水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌1h至混合均匀并形成 胶体， 然后放入 80的烘箱进行烘干， 得混料 ； 0066 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 3的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 24h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 25MPa 压力下干压成型， 获得。

33、直 径约 10mm 陶瓷的生坯片 ； 0067 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 700的排塑处理， 在常压下于 1060烧结 2h， 冷却后得 到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0068 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷被上银电极， 在 120的硅油中， 在 3kV/mm 电压下极化 40mins， 极化完成后， 放置一昼夜测试陶瓷性能。 0069 制得陶瓷性能 ： d33=52pC/N， Kp=17.1， Qm=52.11， Tc=401.1。 0070 图2为本发明制备的KNN-LT-BF无铅压电陶瓷的XRD图谱， 其中ad分别为实施 例 1 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶。

34、瓷的 XRD 图谱。从图中可以发现所有 KNN-LT-BF 无 铅压电陶瓷样品在室温下均为钙钛矿结构， 没有发现明显的第二相， 说明 KNN-LT-BF 无铅 压电陶瓷样品已经形成了固溶体。根据 46分峰高低关系， 从图中还可以看出当 x=0.004 时， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷 （040） 晶面衍射峰高于 （400） 晶面衍射峰， 此时 KNN-LT-BF 无 铅压电陶瓷结构为四方相 ； 随着 BiFeO3掺杂量增加， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品四方性 减弱。 0071 图3为本发明实施例14制备的KNN-LT-BF无铅压电陶瓷的压电学性能图， 其中 横坐标 BF 表示 。

35、KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品中 BiFeO3的化学计量值， 即 x 的数值。从图中 可以看出， 随着 BiFeO3掺杂量的增加， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品的压电常数 d33表现为 逐渐减小， 而 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品的机电耦合系数则表现为先保持不变后减小。 当 x=0.004 时， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品获得最佳压电性能， d33和 Kp分别达到 107pC/ N 和 23.8。 说 明 书 CN 103539450 A 7 6/7 页 8 0072 图 4 为本发明制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的介电温谱图， 其中 a d 分别为 。

36、实施例 1 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的介电温谱图， 其中纵坐标表示相对介电常 数。从图中可以看出， 所有 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品在高温区均存在一个明显的介电 峰， 为四方 - 立方相转变 (TC) ； 当 BF（BiFeO3） 掺杂量 x=0.004 时， KNN-LT-BF 无铅压电陶 瓷样品的居里温度 Tc=468.4， 当 BF 掺杂量 x=0.010 时， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品的 居里温度 Tc=401.1 , 即随着 BF 掺杂量 x 的增加， 样品居里温度 Tc有降低趋势 ； 0073 图 5 是本发明制备的 KNN-LT-BF 无。

37、铅压电陶瓷的 SEM 图， 其 a， b， c 分别为实施例 1， 3， 4 制备的 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷的 SEM 图。从图中可以看出， 当 BF 掺杂量 x=0.004 时， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品内部晶粒发育较为均匀且存在少量气孔 ； 当随着 BF 掺杂 量的增多， KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品内部气孔逐渐减少， 从而使 KNN-LT-BF 无铅压电陶 瓷样品致密度逐渐提高， 然而 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷样品内部出现明显个别晶粒异常长 大现象， 如图 5c。 0074 实施例 5 ： 0075 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉体， N。

38、aNbO3粉体， LiTaO3粉体， BiFeO3粉体为原 料， 按 0.45678KNbO3-0.45678NaNbO3-0.07944LiTaO3-0.007BiFeO3（x=0.007）的化学计量 比， 计算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0076 步骤2 ： 将步骤1称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量0.1的 海藻酸钠、 原料质量 0.5的腐殖酸钠和原料质量 0.1的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原料 质量的 50% 的蒸馏水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌 1.5h 至混合均匀并形 成胶体， 然后放入 60的烘箱进行烘干， 得混料 ; 0077 步骤 。

39、3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料质量 4的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 12h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 20MPa 压力下干压成型， 获得直 径约 10mm 的陶瓷生坯片 ； 0078 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 650的排塑处理， 在常压下于 1045烧结 1.5h， 冷却后 得到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0079 KNN-LT-BF无铅压电陶瓷被上银电极， 在100的硅油中， 在3.5kV/mm电压下极化 60mins。 0080 实施例 6 ： 0081 步骤 1 ： 以水热法合成的 KNbO3粉体， NaNbO3粉体， LiTaO3粉。

40、体， BiFeO3粉体为原 料， 按 0.4577KNbO3-0.4577NaNbO3-0.0796LiTaO3-0.005BiFeO3（x=0.005） 的化学计量比， 计 算所需各粉体质量并称取， 得原料。 0082 步骤2 ： 将步骤1称取的原料放入烧杯中， 加入有机物粘结剂 （由原料质量0.3的 海藻酸钠、 原料质量 1.5的腐殖酸钠和原料质量 0.5的聚丙烯酸钠组成） 及质量为原料 质量的 75% 的蒸馏水， 采用扩散双电层原理混料法， 室温下磁力搅拌 2h 至混合均匀并形成 胶体， 然后放入 70的烘箱进行烘干， 得混料 ; 0083 步骤 3 ： 向步骤 2 所得的混料中加入原料。

41、质量 5的蒸馏水， 混合均匀后放在无光 环境中陈腐 48h， 然后经造粒得到流动性良好的颗粒， 再在 30MPa 压力下干压成型， 获得直 径约 10mm 陶瓷的生坯片 ； 0084 步骤 4 ： 陶瓷生坯片经过 600的排塑处理， 在常压下于 1080烧结 1h， 冷却后得 说 明 书 CN 103539450 A 8 7/7 页 9 到 KNN-LT-BF 无铅压电陶瓷。 0085 KNN-LT-BF无铅压电陶瓷被上银电极， 在110的硅油中， 在3.2kV/mm电压下极化 30mins。 0086 以上所述仅为本发明的一种实施方式， 不是全部或唯一的实施方式， 本领域普通 技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换， 均为本发明 的权利要求所涵盖。 说 明 书 CN 103539450 A 9 1/4 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 103539450 A 10 2/4 页 11 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103539450 A 11 3/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103539450 A 12 4/4 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103539450 A 13 。