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1、10申请公布号CN104098332A43申请公布日20141015CN104098332A21申请号201310129721822申请日20130415C04B35/495200601C04B35/62220060171申请人中国科学院上海硅酸盐研究所地址200050上海市长宁区定西路1295号72发明人王根水章晶董显林高峰74专利代理机构上海海颂知识产权代理事务所普通合伙31258代理人何葆芳54发明名称一种无铅热释电陶瓷材料及其制备方法57摘要本发明公开了一种无铅热释电陶瓷材料及其制备方法。所述的无铅热释电陶瓷材料具有如下组成通式CAXSR05BA051XNB2O6，其中X0020。本发。
2、明提供的无铅热释电陶瓷材料可以采用传统的固相法制粉和空气烧结工艺制备而成。所制备的无铅热释电陶瓷材料不仅具有晶粒尺寸小，介电常数适中，在室温下呈典型的铁电相优点，而且具有优良的本征热释电性能，在室温下的热释电系数可与PZT系含铅热释电陶瓷相比拟。另外，本发明的制备方法具有工艺简单、无需特殊设备、成本低等优点，适合规模化生产，符合工业化生产要求。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2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4页附图2页10申请公布号CN104098332ACN104098332A1/1页21一种无铅热释电陶瓷材料，其特征在于，具有如下组成通式C。
3、AXSR05BA051XNB2O6，其中X0020。2一种制备权利要求1所述的无铅热释电陶瓷材料的方法，其特征在于，包括如下步骤A按通式CAXSR05BA051XNB2O6，X0020称取化学计量比的CACO3、BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体，球磨使混合均匀；B将步骤A得到的混合粉体烘干后压块，在大气气氛下于11501250进行合成，得到组成为CAXSR05BA051XNB2O6的粉体；C将步骤B得到的CAXSR05BA051XNB2O6粉体进行粉碎、过筛，再次球磨使混合均匀；D将步骤C得到的粉体烘干，加入粘结剂，经造粒、陈化、过筛、成型、排塑，得到陶瓷坯体；E将步骤D得到的陶瓷坯体。
4、在空气中进行烧结以14/MIN的速率升温至13001400，然后保温23小时；随炉冷却至室温，即得所述的无铅热释电陶瓷材料。3如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤A中的球磨为湿法球磨，球磨料与球磨介质和无水乙醇的质量比为1100611512，球磨时间为1224小时，所述球磨介质为玛瑙球。4如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤B中所述的混合粉体在烘干后过40目筛。5如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤C中所述的过筛是过40目筛。6如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤C中的球磨为湿法球磨，球磨料与球磨介质和无水乙醇的质量比为1150412008，球磨时间为2448小时，所述球磨介质为玛瑙球。
5、。7如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤D中的粘结剂是质量分数为56的聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇溶液的加入量为CAXSR05BA051XNB2O6粉体质量的68。8如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤D中的陈化时间为2226小时。9如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤D中所述的过筛是过20目筛。10如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤D中的排塑条件是在750850下排塑12小时。权利要求书CN104098332A1/4页3一种无铅热释电陶瓷材料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种无铅热释电陶瓷材料及其制备方法，具体说，是涉及一种铌酸锶钡基无铅热释电陶瓷材料及其制备方法，属于热释。
6、电陶瓷材料技术领域。背景技术0002热释电陶瓷是非制冷红外探测技术的关键敏感元材料之一，作为本征热释电模式工作的铁电陶瓷材料一般都为钙钛矿结构含PB材料。具有非填满型四方钨青铜结构的铌酸锶钡基铁电材料（SRXBA1XNB2O6，简称SBN）由于具有不含铅、无PB挥发，对环境友好，以及材料性能稳定，机械强度好，探测优值较高，热扩散系数较低且可通过改变材料的组分调节电学性能等一系列优点而成为一种应用潜力巨大的本征热释电材料。0003目前，对于铌酸锶钡基铁电陶瓷热释电性能的研究仍较少。已有文献报道利用热压烧结制得织构化的SBN53/47陶瓷具有一定的热释电性能，但由于热压烧结对设备的要求较高，因此材。
7、料制备成本高，不利于普及应用。如何通过合理组分设计引入新的元素，优化铌酸锶钡基陶瓷的性能，利用传统固相法和烧结工艺制备得到热释电性能优良、晶粒细小致密的铌酸锶钡基热释电陶瓷材料，成为一个亟需解决的问题。发明内容0004针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种微结构致密，晶粒细小，电学性能稳定，热释电性能良好的铌酸锶钡基无铅热释电陶瓷材料及其制备方法，为铌酸锶钡基材料在热释电型红外探测器中的应用奠定基础。0005为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下0006一种无铅热释电陶瓷材料，具有如下组成通式CAXSR05BA051XNB2O6，其中X0020。0007一种制备本发明所。
8、述的无铅热释电陶瓷材料的方法，包括如下步骤0008A按通式CAXSR05BA051XNB2O6，X0020称取化学计量比的CACO3、BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体，球磨使混合均匀；0009B将步骤A得到的混合粉体烘干后压块，在大气气氛下于11501250进行合成，得到组成为CAXSR05BA051XNB2O6的粉体；0010C将步骤B得到的CAXSR05BA051XNB2O6粉体进行粉碎、过筛，再次球磨使混合均匀；0011D将步骤C得到的粉体烘干，加入粘结剂，经造粒、陈化、过筛、成型、排塑，得到陶瓷坯体；0012E将步骤D得到的陶瓷坯体在空气中进行烧结以14/MIN的速率升温至13。
9、001400，然后保温23小时；随炉冷却至室温，即得所述的无铅热释电陶瓷材料。0013作为一种优选方案，步骤A中的球磨为湿法球磨，球磨料与球磨介质和无水乙醇的质量比为1100611512，球磨时间为1224小时，所述球磨介质为玛瑙球。说明书CN104098332A2/4页40014作为一种优选方案，步骤B中所述的混合粉体在烘干后过40目筛。0015作为一种优选方案，步骤C中所述的过筛是过40目筛。0016作为一种优选方案，步骤C中的球磨为湿法球磨，球磨料与球磨介质和无水乙醇的质量比为1150412008，球磨时间为2448小时，所述球磨介质为玛瑙球。0017作为一种优选方案，步骤D中的粘结剂是。
10、质量分数为56的聚乙烯醇水溶液，所述聚乙烯醇溶液的加入量为CAXSR05BA051XNB2O6粉体质量的68。0018作为一种优选方案，步骤D中的陈化时间为2226小时。0019作为一种优选方案，步骤D中所述的过筛是过20目筛。0020作为一种优选方案，步骤D中的排塑条件是在750850下排塑12小时。0021与现有技术相比，本发明具有如下有益效果00221、所制备的无铅热释电陶瓷材料不仅具有晶粒尺寸小（13M），介电常数适中，在室温下呈典型的铁电相优点，而且具有优良的本征热释电性能，在室温下的热释电系数可与PZT系含铅热释电陶瓷相比拟。00232、本发明的制备方法具有工艺简单、无需特殊设备、。
11、成本低等优点，适合规模化生产，符合工业化生产要求。附图说明0024图1为实施例3制得的热释电陶瓷材料经表面抛光、热腐蚀后的扫描电镜照片；0025图2为实施例14所制得的热释电陶瓷材料的X射线衍射图；0026图3为实施例14制得的热释电陶瓷材料经极化后，在1KHZ频率下测得的介电常数和介电损耗随温度的变化曲线图；0027图4为实施例14制得的热释电陶瓷材料经极化后，采用准静态方法测试的热释电系数随温度变化曲线图。具体实施方式0028下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而非限制本发明的保护范围。0029实施例10030首先按照通式SR05BA05NB2O6X00。
12、0，简记为CSBN000称取化学计量比的BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体，用湿法球磨工艺使所有粉体混合均匀；球磨条件为球磨料、玛瑙球和无水乙醇按11210的质量比混合，球磨24H。0031将所得混合粉体烘干并过40目筛后，压块，在大气气氛下合成，合成温度为1200，合成时间为3H，得到组成为SR05BA05NB2O6的粉体；粉碎、过40目筛，再次用湿法球磨工艺使粉体混合均匀；球磨条件为球磨料、玛瑙球和无水乙醇按11807的质量比混合，球磨48H。0032将所得CSBN000粉体烘干，加入粉体质量7的质量分数为5的聚乙烯醇（PVA）水溶液作为粘结剂，造粒，陈化24H，过20目筛，成型，在。
13、800排塑，即制得SR05BA05NB2O6坯体；将坯体在空气中进行烧结以2/MIN的速率升温到1350，然后保温3H。说明书CN104098332A3/4页50033随炉冷却至室温，即得热释电陶瓷材料SR05BA05NB2O6，简记为CSBN000。0034将所得热释电陶瓷样品磨平、清洗，烘干，丝网印刷银浆，再烘干，在650750下烧银2040MIN，制成陶瓷元件以测量介电性能。0035将所得陶瓷元件置于硅油中，加热至140150保温，然后以4KV/MM的极化电场强度对陶瓷元件极化60MIN。对极化后的样品测其不假外场下的热释电性能。0036实施例20037本实施例与实施例1的不同之处仅在于。
14、按照通式CA01SR05BA0509NB2O6X010，简记为CSBN010称取化学计量比的CACO3、BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体。0038本实施例的其余内容均与实施例1中所述相同。0039实施例30040本实施例与实施例1的不同之处仅在于按照通式CA015SR05BA05085NB2O6X015，简记为CSBN015称取化学计量比的CACO3、BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体。0041本实施例的其余内容均与实施例1中所述相同。0042图1为本实施例制得的铌酸锶钡钙热释电陶瓷材料经表面抛光、热腐蚀后的扫描电镜照片，由图1可见陶瓷的大部分晶粒尺寸较小，在13M之间。0043。
15、实施例40044本实施例与实施例1的不同之处仅在于按照通式CA02SR05BA0508NB2O6X020，简记为CSBN020称取化学计量比的CACO3、BACO3、SRCO3和NB2O5各粉体。0045本实施例的其余内容均与实施例1中所述相同。0046图2为实施例14所制得的热释电陶瓷材料的X射线衍射图，由图2可见上述实施例所获得的热释电陶瓷材料均呈完全的四方钨青铜相。0047图3为实施例14制得的热释电陶瓷材料经极化后，在1KHZ频率下测得的介电常数和介电损耗随温度的变化曲线图，由图3可见上述实施例所获得的热释电陶瓷材料随组分变化（X值的变化），相变温度并未发生明显变化，但相变峰宽化程度随。
16、CA含量增大更加明显。0048图4为实施例14制得的热释电陶瓷材料经极化后，采用准静态方法测试的热释电系数随温度变化曲线图，由图4可见上述实施例所获得的热释电陶瓷材料在相变处均存在宽化的热释电峰，CA的加入使陶瓷的热释电性能增大，在CA含量为015时获得最大的室温段热释电系数值。0049表1为实施例14所制得的热释电陶瓷材料在室温下（25）测试的性能数据。0050表10051说明书CN104098332A4/4页60052由表1可见采用本发明方法制备的热释电陶瓷材料的介电常数适中，在室温下呈典型的铁电相，而且具有优良的本征热释电性能，在室温下的热释电系数可与PZT系含铅热释电陶瓷相比拟。0053综上所述可见本发明提供的无铅热释电陶瓷材料不仅具有晶粒粒径较小（约13M），热释电性能优良，具备应用潜力；而且本发明的制备方法简单、无需特殊设备、成本低，适合规模化生产，能满足工业化需求。0054最后有必要在此说明的是以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。说明书CN104098332A1/2页7图1图2说明书附图CN104098332A2/2页8图3图4说明书附图CN104098332A。