陶瓷釉用色料的应用和进展_董秀珍

(最新整理)BNT无铅压电陶瓷的制备己进展研究

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BNT无铅压电陶瓷的制备及进展研究 摘要:随着社会可持续发展战略的实施和人们环保意识的增强，Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷以其良好的电学性能和较高的的居里温度等特点成为当前铁电压电材料及其应用研究的热点之一。本文主要介绍了Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究现状、制备工艺及其发展与实际应用。 关键词：BNT基无铅压电陶瓷、制备工艺、研究进展、改性研究. 引言:材料是人类生活和生产活动必需的物质基础，同人类文明密切相关。历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”、“铁器时代”等。到20世纪60年代，人们把材料、信息、能源誉为当代文明的三大支柱；20世纪70年代又把新材料、信息技术、生物技术作为新科技革命的主要标志,现在这些技术仍然是21世纪发展的主导。现代科学技术发展的历史表明，材料对推动科学技术的发展极其重要。随着信息时代的到来，各种具有优异性能的新型无机材料开始受到人们的关注和重视。20世纪80年代以来，随着高科技的兴起和发展，需要许多能满足高科技要求的新材料，其中大部分属于功能材料.因此，材料开发的重点越来越转向功能材料。可以说,研究功能材料的合成与制备、组成与结构、性能与使用效能之间的关系和规律，己经成为一门新的学科. 压电材料是功能材料的重要组成部分，是实现机械能(包括声能)与电能之间转换的重要功能材料，其应用己遍及人类日常生活的各个方面,由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域占有重要的地位，因此对它的研究在无机材料研究领域中非常活跃并具有诱人的前景。压电陶瓷是重要的机一电能量转换材料,其应用领域广泛，在国民经济中占有重要地位。压电陶瓷主要用于声纳(军用）、医疗设备、电视、通讯、导航及自动化.压电驱动器和超声马达构成的灵巧器件，是最近的重要发展方向。2000年，美国Business ComunicationCO。发表了长达174页的压电材料研究发展及市场的调查报告，认为这种材料具有许多重要应用领域及发展前景，并列举出44项新应

陶瓷色釉料.

色剂类型一、示例 , 简单、着色氧化物及其氢氧氧着色碳酸盐硝酸盐铬酸盐、阅 , , , , 化合物类化物、、? , 铬酸铅红碱性中 , 铬酸德黄氯化物物、、锑黄铀酸钠红锡黄 , , 西红柿红色锑酸盐盐铀酸盐锅硒红翻。按与、的不同比例可得由红到深红一系列色调黄、硫化物刚玉型金红石型铬铝红锰铝桃红 , 二、固溶体、单一氧化物类三尖晶、、铬锡紫少量的、。固溶于中中、萤石型完全尖晶石型不完全尖晶石型型型类尖晶石型型复合尖晶石型钒错黄 少量的固溶于茶色阅、石类、钻蓝、钦锌黄 , ?、 , 孔雀蓝四钙钦、、锡灰石型型灰钦石型铬锡红钒钦黄黄绿钙铬硅绿黄又称维多利亚绿 , 矿类五硅酸、、型拓榴石型、盐类檐石型错英石型铬钦茶色谱黄谱离子固溶于错英石结构的〔氏」中两种以上晶型色料的混合物如尖晶石与 , 、六混合异晶类型、混晶色调为其混合拓榴石的色 , 。变化力强和化学稳定性好等特点高温而生成稳定的尖晶石晶体 , 、。。因金属氧化 , 石型如错离子固溶于 , 结构的 , 。立方物其中包括着色氧化物在矿化剂作用下经此有色晶体一。体中则形成错错黄 , 。硅酸盐类型的色剂比较稳定特别是错英石 型色剂因其化学稳定性和耐高温性能良好 , 经生成后便不易被分解而

产生变化一些着色氧化物与钙钦矿母体固溶时、 , 得到迅速发展、。 便形成钙钦矿类型。或、色 , 混合异晶类型色料是由两种或两种以 , , , 料如少量氧化铬与钙锡矿母体固溶时就形成钙钦矿型的铬锡红色料、。上的晶型色料混合而得到的异晶型如尖晶石硅酸盐类型色料有拓榴石型 , ?与拓榴石的混晶其矿物结构式可表示为篆里〔〔〕其中为二价元素?。 , ?器如其中、为或 , 、为则生成黄绿、 , 为三价元素。未完待续色檐石型 , 如当本文编辑王德基少量的铬分散于钦檐石中则成铬钦茶色错英

陶瓷颜料的分类与性能

https://www.360docs.net/doc/f02141376.html, 1 陶瓷颜料的分类与性能 陶瓷颜料的分类与性能 陶瓷颜料分为釉上颜料 与釉 下颜科内大类。 在达两大米中又有液体颜料与固体颜料之别。 釉上颜料主要由 色料与熔剂所组成 色料包括着色金属氧化物 (由单纯政两个以上氧化物细快与着色硅酸盐、 硅铝酸盐, 锅酸盐,络酸盆, 铁酸盐等。白们+陶瓷颜料中,~形成固溶体或混悬体 (如股体金在偏锡酸溶液中检成的紫金一一釉上玛瑙红的色基)。 熔剂为熔化溫度较低的玭璁体, 其成分对颜料的发色有密切关系。 熔剂大别分为酸性 磁性, 中性三类, 其成分又分为富含鉀, 钠、 铛, 硅, 硼酸警 釉下颜料, 由色料和母体矿物 (或其他添加剂) 组成。 不论釉上颜料或釉下颜料,其首要要求是要经得住高溫或低溫的烧灼。 在一定的溫度下烧成后, 生成所要求的种种颜色。 釉上颜料的烧成溫度, 约在600~850%C 之间。 釉下颜料, 一般则须达到1300C 以上. 上述釉上和釉下颜料, 统属于固体颜料。 液体颜料, 主要是电光水。 分为桃水 , 蓝水, 绿水、 黄水、, 白水 (日本称为白珍珠), 茶水 (即金茶) 银水及金水等。 电光水均为树脂酸金属盐与硫化香膏化合, 再溶解于挥发油和有机溶剂中, 成为浓厚的胶质油状液体。 电光水应与釉上颜料在同一温度下烧成, 发田谷种不同的珍珠光彩。 其他尚有釉下颜料水, 为可溶性有色金属盐类或二种以上金禹盐的混和物溶解于水中而成。 为了便干绘饰, 须酌加糊精,日油, 糖浆等以增加其粘度使之成为粘稠的液体, 经过彩绘后相. 颜料水吸入于坯体极微细的颡粒之间, 然后再在外面施以釉药, 烧成后, 即产生所需要的釉下色彩。 根据陶瓷颜料的烧 成范围, 釉 上颜料由于烧成温度较低, 其着色金属氧化物较多, 故颜料色彩种类也较多。 瓷器釉下颜色一般需与瓷器同时在1300C 以上的高温中烧成, 而且坯釉的组成和釉的熔融作 用又要求不影响颜料的色彩,故适合这种条件的着色金属氧化物为数不多,因此目前瓷器釉下颜料的色彩有限。 英国制的长石质白色陶器 (叉称白色餐具), 法国称为精陶器, 日本称为钢质陶器, 其釉烧温度约在 1000~1100C 之间。 因为釉烧溫度较低,其着色金属氧化物的发色安定,故所用釉下颜料的种类甚多。 我国对于精陶器尚未大量发展, 因此目前陶器釉下颜料需用不多。 为了适应我国瓷器生产的需要, 必需在现有的基础上增加瓷器颜料的新品种, 扩大色彩范围。 利用科学方法, 可在国外陶器的低温釉下颜料中,配加适量的特殊型化合物, 以提高耐热性和色泽的稳定性; 或在较高熔点的色料中, 配加适当的熔剂或矿化剂, 以降低熔点, 保护其色泽的稳定性和增加其化学抵抗作用, 实为发展釉上釉下颜料的新方向。 釉下颜料尚有许多新的研究课題, 如釉下黄的问題。 以前采用釉下鈾黄, 因鈾系放射性元素, 另有重要用途。 现提出鈦黄、鉻鈦黄、 釩锡黄, 釩鋯黄等新型颜料, 均能耐1300C 的高溫而不变色。 绨酸铅 (2PbO · Sb.O,) 化合物, 本为黄色最鲜明的 色料, 使用于釉上极为恰当, 惜其熔点过低, 流动性过强, 不能使用于高溫的瓷器釉下。 现经多方研究, 采用灰锡石(CaO ·SnO2)与之固溶以提高它的耐热性, 惜尚未达到理想的要求。 其他如鉻绿 (维多利亚绿) 、 釩青, 鉻铝红、 鉻铝锌红, 鉻锡红、 金红、铁红、 錳红, 鈷红等, 均为当前研究釉下颜料的对象, 已取得相当成果, 但还须逐步提高。

压电陶瓷材料及应用

压电陶瓷材料及应用 一、概述 1.1电介质 电介质材料的研究与发展成为一个工业领域和学科领域，是在20世纪随着电气工业的发展而形成的。国际上电介质学科是在20世纪20年代至30年代形成的，具有标志性的事件是：电气及电子工程师学会（IEEE）在1920年开始召开国际绝缘介质会议，以后又建立了相应的分会（IEEE Dielectric and Electrical Insulation Society）。美国MIT建立了以Hippel教授为首的绝缘研究室。苏联列宁格勒工学院建立了电气绝缘与电缆技术专业，莫斯科工学院建立了电介质与半导体专业。特别是德国德拜教授在20世纪30年代由于研究了电介质的极化和损耗特性与其分子结构关系获得了诺贝尔奖，奠定了电介质物理学科的基础。随着电器和电子工程的发展，形成了研究电介质极化、损耗、电导、击穿为中心内容的电介质物理学科。 我国电介质领域的发展是在1952年第一个五年计划制定和实行以来，电力工业和相应的电工制造业得到迅速发展，这些校、院、所、首先在我国开展了有关电介质特性的研究和人才的培养，并开出了“电介质物理”、“电介质化学”等关键专业课程，西安交大于上海交大、哈尔滨工大等院校一道为我国培养了数千名绝缘电介质专业人才，促进了我国工程电介质的发展。80年代初中国电工技术学会又建立了工程电介质专业委员会。 近年来，随着电子技术、空间技术、激光技术、计算机技术等新技术的兴起以及基础理论和测试技术的发展，人们创造各种性能的功能陶瓷介质。主要有： （1）、电子功能陶瓷如高温高压绝缘陶瓷、高导热绝缘陶瓷、低热膨胀陶瓷、半导体陶瓷、超导陶瓷、导电陶瓷等。 （2）、化学功能陶瓷如各种传感器、化学泵等。 （3）、电光陶瓷和光学陶瓷如铁电、压电、热电陶瓷、透光陶瓷、光色陶瓷、玻璃光纤等。（电介质物理——邓宏）

陶瓷金膏技术资料-陶瓷色料

金水金膏使用方案 金膏使用须知 1、本产品为玻璃用黄、白金膏，客户在第一次使用前请先做好各方面的试验，如印刷性能、干燥性能、附着力、发色、与其他颜料的套色、稀释剂的最大添加量、在不同器皿上的烧成温度等等，如有质量方面的疑问，请即时停止，并来电与我们联系，我们会通过你们的描述为你们提供满意的产品配方；如果各方面性能都能满足您的要求，也来电通知我们，我们在以后的生产中将为贵单位做出相对稳定的配方；如果客户在使用我们的产品一段时间后，要进行新的花面设计或与新的颜料套色、或在不同的器皿上烧成，敬请在使用前重新做好各方面的试验； 2、本产品设计烧成温度为520°-580°，保温时间不少于10分钟。烧成时应该注意窑炉内的换气，因为金膏和花纸覆膜成分中的有机物大部分在400℃前被分解和氧化，而金属层也在此时开始在产品上形成，此时最应该注意窑炉内的换气以排出烟气，提供氧气，完成正常烧成。不同的器皿有不同的烧成温度，客户在使用我们产品前应该根据自己针对的器皿进行烧成试验，以检验发色和附着力； 3、本产品设计添加稀释剂不超过15%，客户可以在使用前根据自己的需要进行试验调配；本产品印刷后，必须在充分干燥后进行套色或盖封面胶，并应保持在温度和湿度相对稳定的环境下进行，花纸之间的通风、室内的换气问题也须注意。 金膏使用说明 一、金膏粘度调节 根据计划量，适量取起金膏制品，按每100g金膏制品外加5g-25g稀释剂比例，充分搅匀进行粘度调节。并将调节好的金膏制品密封好，放置2-3小时，让其稠合均匀，方可使用。 金膏制品在印刷过程中，因其中溶剂挥发造成逐渐增稠，再外加适量的稀释调节，加入量以适合印刷为宜，不可太多，并充分搅匀稠合。如计划量较大，印刷时间过长，可考虑将印刷前加稀释剂的金膏制品分两瓶密封存放稠合。当第一瓶使用的金膏制品增稠到不适合印刷时，即开启第二瓶接着使用，换下来的第一瓶加适量稀释剂，充分搅匀，密封存放稠合待用。 印刷完的金膏制品，请即时回收瓶中，搅拌均匀密封好，以免金膏制品中溶剂挥发造成金膏增稠。金膏制品粘度调节要合适，不得随意，粘度过大的金膏印刷时不易下网，造成印刷困难，印迹缺金。粘度过小时则造成印迹扩散，图案模糊。 二、网版的采用 用于直印金膏的网版，多用350mseh(网)左右的特多龙尼龙的网布。转印花纸，多用400mesh(网)左右的网布。 三、印刷金膏的厚度及网版高低的调节 在印刷金膏时，调节好网版，保持印刷金膏的均匀性，不宜太厚或太薄，从每100g金膏制品印刷面积为6m²，则烧成金属层最底厚度为0.1微米为宜。 网版调节时，如果网版调的太高，所印刷金膏太厚，烧出金膏色光亮度差，如果网版调的太低，所印金膏太薄，容易挞头，烧出金出现薄金、红边等现象。 四、印金膏的环境条件 直印金膏场地应保持清洁，尽量减少灰尘，印刷前印刷产品表面应清洁、无灰尘、无油污、表面干燥无水层，气候潮湿季节，印刷产品应适当烘干后再印刷。 转印花纸场地，应保持在温度25℃相对湿度60%环境下进行，在印刷产品前，先将花纸晾在铁架上1-2小时，再印金膏，印好金膏的花纸也在温度25℃，相对湿度60%环境下2-4小时干燥，则可以套色，或者过好面胶。除此之外，花纸之间的通风、室内的换气问题也须注意。

压电晶体与压电陶瓷的结构、性能与应用Word版

压电晶体与压电陶瓷的结构、性能与应用 摘要：压电晶体与压电陶瓷作为典型的功能材料，具有能实现机械能与电能之间互相转换的工作特性，在电子材料领域占据相当大的比重。本文从压电效应入手，阐述了压电晶体与压电陶瓷的结构原理以及性能特点。针对压电晶体与压电陶瓷在生产实践中的应用情况，综述了其近年来的研究进展，并系统介绍了其在各个领域的应用情况和发展趋势。 关键词：压电晶体压电陶瓷压电效应结构性能应用发展 引言 1880年皮埃尔?居里和雅克?居里兄弟在研究热电现象和晶体对称性的时候，在α石英晶体上最先发现了压电效应。1881年，居里兄弟用实验证实了压电晶体在外加电场作用下会发生形变。1894年，德国物理学家沃德马?沃伊特，推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。[1] 石英是压电晶体的代表，利用石英的压电效应可以制成振荡器和滤波器等频率控制元件。在第一次世界大战中，居里的继承人朗之万，为了探测德国的潜水艇，用石英制成了水下超声探测器，从而揭开了压电应用史的光辉篇章。 除了石英晶体外，酒石酸钾钠、BaTiO3陶瓷也付诸应用。1947年美国的罗伯特在BaTiO3陶瓷上加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的压电性。随后，美国和日本都积极开展应用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、音频换能器、压力传感器等计测器件以及滤波器和谐振器等压电器件的研究，这种广泛的应用研究进行到上世纪50年代中期。 1955年美国的B.贾菲等人发现了比BaTiO3的压电性优越的PbZrO3-PbTiO3二元系压电陶瓷，即PZT压电陶瓷，大大加快了应用压电陶瓷的速度，使压电的应用出现了一个崭新的局面。BaTiO3时代难以实用化的一些应用，特别是压电陶瓷滤波器和谐振器以及机械滤波器等，随着PZT压电陶瓷的出现而迅速地实用化了。采用压电材料的SAW滤波器、延迟线和振荡器等SAW器件，上世纪70年代末也已实用化。上世纪70年代初引起人们注意的有机聚合物压电材料（PVDF），现在也已基本成熟，并已达到了生产规模。如今,随着应用范围的不断扩大以及制备技术的提升,更多高性能的环保型压电材料也正在研究中。 一、压电晶体与压电陶瓷的结构及原理 压电效应包含正压电效应与逆压电效应，当某些电介质在一定方向上受到外力的作用而发生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，并且受力所产生的电荷量与外力的大小成正比，而当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加交变电场，这些电介质也会发生机械变形，电场去掉后，电介质的机械变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。正压电效应是把机械能转换为电能，而逆压电效应是把电能转换为机械能。 1.1压电效应原理

中国陶瓷色料产业的现状和展望

中国陶瓷色料产业的现状和展望 中国是世界上日用陶瓷（包括工艺美术陶瓷）的生产大国，也是世界上建筑陶瓷和卫生陶瓷的生产大国，据相关统计资料报道，2006年中国日用陶瓷的产量约150亿件，占世界总产量的三分之二；建筑陶瓷瓷砖的产量超过38亿平方米，卫生陶瓷产量约1亿件，均分别占世界总产量的二分之一。 由此可见，作为上述陶瓷产品装饰材料的陶瓷色料及相关原辅材料，如陶瓷釉料、化妆土、硅酸锆等的需求量是十分惊人的，就陶瓷色料而言，据初步统计，中国每年需用的陶瓷釉用色料超过8万吨，坯用色料超过16万吨。 随着行业内分工的细化和陶瓷色料生产专业化、机械化、品质控制规范化的发展趋势和要求，作为陶瓷装饰用的色釉料生产，基本上摆脱了二十世纪八十年代以前，大部分由陶瓷生产厂家自行生产、自给自足的模式，从二十世纪九十年代起，中国陶瓷色釉料的生产和供应开始进入专业化生产的轨道，作为一个独立的产业从陶瓷生产厂家中分离出来，成为陶瓷制品生产厂家的原辅材料供应商和陶瓷色料的专业生产厂家。据初步统计，自2003年起全国稍具规模的陶瓷色釉料生产厂家（包括大、中、小规模的厂家）已有300多家，由于近两年来竞争日益激烈，加上原材料特别是化工原料的紧缺和涨价等因素，减少了一些，尚剩200来家，这些厂家中半数以上的生产规模较小、品种单调，无论是生产工艺、生产装备、还是新产品开发能力和品质管理等方面都还不够完善和正规。 这几年随着中国陶瓷产业整体化水平的提高，无论是在陶瓷色料产品的品种、质量、产品的稳定性方面都有了长足的进步，出现了一批行业骨干企业，这些企业多集中在陶瓷生产产区，特别是广东省的佛山和潮州地区，其中位于广东佛山及周边地区的有广东三水大鸿制釉（台资企业属中国制釉公司），其总部在中国台湾，佛山大宇新材料有限公司、广东省万兴无机颜料有限公司、佛山市正大制釉有限公司、佛山市中冠陶瓷釉料有限公司、中山市华山陶瓷原料公司、佛山市南海禾合陶瓷原料厂、佛山市金鹰陶瓷颜料有限公司、佛山市华宝陶瓷原料厂等；广东省潮州地区的有广东省潮州市三原实业有限公司、广东省潮州市丰业实业有限公司、潮州市宝石陶瓷化工有限公司、广东省潮州市化工一厂、潮州市枫溪区枫一陶瓷色釉料颜料厂等；福建省泉州地区有福建泉州市力科陶瓷材料有限公司等；山东地区有山东省淄博Ferro陶瓷颜料有限公司（由山东省硅酸盐研究院和美国Ferro公司合资），华东地区有江苏省宜兴拜富色釉料有限公司、Ferro（苏州），新型材料有限公司、浙江省升华集团德清县华源颜料有限公司、江西省景德镇大千色釉料有限公司等；湖南省有陵市科兴实业有限公司（专业生产包裹型CdS、SeS/ZrSiO4高温系列鲜红、鲜黄陶瓷色料）等。目前我国色料全行业的年产值约20亿元，行业中较有独立开发能力、规模较大、在国内、外有一定影响力的知名企业有10多家，他们的产品其质量大致达到国际市场上同行业产品的相当水平，但由于价格较低，在性价比上有一定优势，因而具有较强的国际竞争力，近年来出口量呈逐年增长的趋势。此外，国际上生产陶瓷色料的一些着名厂家，也分别在中国设有分厂或分公司，他们之中有：美国的福禄（Ferro）；西班牙的陶丽西（Torrecid），奇美瓷（Quimicer）；意大利的爱斯玛格拉斯（Esmaglass）、庄兴万丰（JohnsonMetthy）、卡罗罗比（Colorobbia）等，地点多设在华东的苏州、昆山和上海附近，日本国的日研株式会社NIC在广东省佛山市设有办事处。供应陶瓷色料生产厂家所需电熔锆的主要生产厂家有沈阳阿斯创矿业有限公司，（澳大利亚ASTRON在中国的子公司），其生产基地设有辽宁省营口，福建省三祥冶金有限公司等；供应化学锆的主要生产厂家有浙江升华集团。升华拜克锆谷分公司，江西晶安高科、广东汕头东方锆业科技股份有限公司、广东韶关韶能锆制品厂等，供应陶瓷色料生产厂家所需各种规格石英粉、长石粉的主要生产厂家有广东英德中信矿业（生产各种精加工的高岭土、长石、石英、方解石、滑石等陶瓷原料），江西诚信矿业有限公司和广西平南矿冶原料有限公司（产品同上），矽比科（Sibelco）公司中国分公司（在中国设有加工厂和办事处，主要生产和供应精加工石英粉有325目和600目等规格）；供应铭绿等铬盐的主要生产厂家有河北铬盐化工有限公司、重庆铬盐化工有限公司等；供应氧化镍的主要生产厂家有浙江华友铭镍材料有限公司；供应各种氧化铁（铁红、铁黄、铁黑）的主要生产厂家有：浙江升华集团华源颜料有限公司、上海一品国际颜料有限公司等。 1、产品种类、结构和用量 1）建筑、卫生陶瓷常用釉用色料; 中国瓷砖行业常用釉用色料的品种、结构类型和年使用量（含产品）的排列顺序、（按使用量的大小自大至小递减。）2）建筑卫生陶瓷常用坯用色料; 3）日用陶瓷釉上、釉中、釉下、手彩、花纸用陶瓷颜料及其品种和结构类型; 4）国产锆英石包裹型镉硒红、橙、黄系列部分商品色料的化学组成和色相及颗粒组成。 5）乳浊增白剂—锆英石粉和硅酸锆。

BiAlO_3基高温无铅压电陶瓷的研究进展

第25卷第3期2010年3月 无机材料学报Jour nal of I norgan i cM aterials V o.l 25,No .3 Mar .,2010 文章编号:10002324X(2010)0320225205 DO I :10.3724/SP.J .1077.2010.00225 收稿日期: 2009206220,收到修改稿日期: 2009208213 基金项目: 国家自然科学基金(60601020);北京市自然科学基金(4072006);北京市科技新星计划(2007A014)作者简介: 侯育冬(1974-),男,博士,副教授.E 2ma i :l ydhou@b j u t .edu .cn Bi A l O 3基高温无铅压电陶瓷的研究进展 侯育冬,崔磊,王赛,王超,朱满康,严辉 (北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124) 摘要:铝酸铋(B i A l O 3)是近年发现的一种新型钙钛矿结构无铅压电材料,在-133e 到550e 的温度范围内不存在结构相变,适合作为高温压电器件材料使用.本文从理论计算,高压合成工艺和添加第二组元等方面归纳和分析了B i A l O 3基无铅陶瓷的研究进展和趋势,评述了现有研究中存在的问题和不足,并对B i A l O 3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议. 关 键 词:高温压电陶瓷;铝酸铋;钙钛矿结构中图分类号:T M 282 文献标识码:A P rogress in R esea rch on B i A l O 32based H igh T e m pera ture L ead 2free P iezoelectr ic Ceram ics HO U Yu 2Dong ,CU I Le,i WANG Sa,i WANG Chao ,Z HU M an 2Kang ,Y AN H u i (College ofMateri als Science and Engi neeri ng ,Beiji ng Un i versity ofTechnology ,Beiji ng 100124,China) A bstra ct :The b is muth a l u m inate (Bi A l O 3)is a ne w developed lead 2f ree piez oelectric materialw it h perovs 2kite structure .Bi A l O 3has no structura l phase transiti o ns bet w een -133e and 550e ,wh ich i n dica tes that it is suitab le to be applied in h i g h te mperature p iez oelectric device .I n this paper ,the research progress and trends on Bi A l O 3based cera m ics are revie wed w ith e mphases on t h e t h eoretica l calcu lation ,high pressure syn t h etic technology and the additi o n of t h e second co mpound .The li m itation and proble ms in t h e recent wor ks are d iscussed ,and so me i d eas f or f u rther deve l o pment of Bi A l O 3based cera m ics are suggested .K ey words :h i g h te mperature piez oelectric cera m ics ;Bi A l O 3;perovskite struct u re 压电陶瓷可以实现机械能与电能的相互转换,是一类重要的功能材料,已广泛应用于通信、电子、冶金和机械等诸多领域.近10年来,随着航天航空、石油化工、地质勘探、核能发电、汽车制造等工业的迅猛发展,电子设备需要在更高温度下工作,对高温压电材料和器件的需求越来越迫切.例如:在汽车中工作的动态燃料注射喷嘴工作温度高达300e ;油井下使用的声波测井换能器工作温度也达到200~300e .作为高温压电陶瓷材料,必须在较高温度下(>400e )不出现结构相变以保证不发生高温退极化现象而劣化压电器件的温度稳定性.但是,目前商业化应用的压电陶瓷仍以钙钛矿结构的锆钛酸铅Pb(Zr ,T i)O 3(缩写为PZ T )体系为主,这类材料的居里温度低于400e (一般在250~380e ),由于热激活老化过程,其安全使用温度被限制在居里温度的 1/2处,仅适于常规条件下使用[1] . 2001年,美国宾州州立大学的E itel 等研究发现,PbT i O 32BiSc O 3体系存在准同型相界结构(MPB),具有高居里温度(T c >450e )和优良压电性能,可以满足高温压电换能器件的使用需要[2] .这一发现引发了国内外的研究热潮,针对PbT i O 32BiSc O 3体系的掺杂与复合改性开展了许多工作[324].尽管PbT i O 32BiSc O 3体系性能优异,部分甚至已经商用于高温压电换能器,但是与传统的PZ T 体系一样,这类材料的共同缺点是含铅.铅基材料在生产、使用及废弃处理过程中会污染环境,给生物和人类健康带来很大危害[526] .因而,研究和开发具有优良压电性能的高温无铅压电陶瓷材料具有重大的经济价值和社会意义. 1 钙钛矿结构无铅压电陶瓷 压电陶瓷根据其晶体结构一般可分为三种类型:

高温压电陶瓷材料研究进展

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2008年第27卷第1期 ·16· 化 工 进 展 高温压电陶瓷材料研究进展 李庆利，曹建新，赵丽媛，吕剑明，范冠锋 （贵州大学化学工程学院，贵州 贵阳 550003） 摘 要：随着高新技术的迅速发展，对压电器件工作温度的要求越来越高，因此高温压电陶瓷材料成为近几年研究的热点之一。介绍了国内外学者对钙钛矿结构、钨青铜结构和铋层状结构压电陶瓷进行改性，获得一系列高温压电陶瓷材料的研究现状。展望了高温压电陶瓷材料的发展前景，并对其今后的研究方向提出了建议。 关键词：高温压电陶瓷；改性；钙钛矿结构；钨青铜结构；铋层状结构 中图分类号：TM 282 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2008）01–0016–05 Research progress in high temperature piezoceramics LI Qingli ，CAO Jianxin ，ZHAO Liyuan ，Lü Jianming ，F AN Guanfeng (College of Chemical Engineering ，Guizhou University ，Guiyang 550003，Guizhou ，China) Abstract ：Along with the rapid development of high-technology ，the operation temperature of piezoelectric devices are getting higher and higher ，consequently ，the high temperature piezoceramics has become one of the research focuses of piezoceramics. In this paper ，the research status of modified perovskite ，tungsten bronze and bismuth layer structure of high temperature piezoceramics is introduced. The prospect of the high temperature piezoceramics is presented ，and suggestions for its future research are made. Key words ：high temperature piezoceramics ；modification ；perovskite structure ；tungsten bronze structure ；Bi-layer structure 作为一种新型功能材料，高温压电陶瓷被广泛应用于航空航天、核能、冶金、石油化工、地质勘探等许多特殊领域。但是，目前商业化应用的锆钛酸铅体系压电陶瓷的居里温度一般在250～380 ℃，由于热激活老化过程，其安全使用温度被限制在居里温度的1/2处。压电性能优良，使用温度低于400 ℃的高温压电陶瓷材料已经不能满足当前高新技术发展的要求。此外，商用高温传感器所采用的压电材料仅限于LiNbO 3等单晶材料，生产工艺复杂，价格极其昂贵，而且国内目前尚无性能优良、使用温度高于350 ℃的高温压电陶瓷传感器产品，国外对这类器件的研究 报道也很少[1－ 4]。因此，高温压电陶瓷材料成为近几年来研究的热点，各种新成果、新技术不断涌现。本文综述了高温压电陶瓷材料的最新研究进展。 1 钙钛矿结构高温压电陶瓷材料 2.1 改性钛酸铅压电陶瓷 纯钛酸铅在常温下为四方钙钛矿型结构，介电 常数小，压电性能高，压电各向异性大，居里温度 高（T C =490 ℃） ，因而适于在高温下工作。但是，由于纯钛酸铅陶瓷难以烧结，当晶体冷却通过居里点时，在内应力作用下易自行开裂；大的轴向比率使得其矫顽场大，难以极化。为此，很多研究者采用掺杂形成固熔体的方法来解决这一问题，并取得 了较好的研究成果（见表1[5－ 12]） 。 宴伯武等[5]选用居里点较高的复合钙钛矿型化 合物Pb (Cd 4/9Nb 2/9W 3/9 )O 3（T C =495 ℃）对PbTiO 3进行B 位取代，并掺杂适量MnO 2抑制晶粒的过分生长，以形成均匀细密的内部结构，制备了0.2PCNW-0.8PT-x MnO 2陶瓷。这种陶瓷材料在 x =1.0%时，系统k t 可达0.45， T C ≥480℃，T 33ε在200收稿日期：2007–07–13；修改稿日期：2007–08–13。 基金项目：贵州省优秀科技教育人才省长专项基金（2005-111）及贵州省科技攻关计划项目［黔科合GY 字（2006）3030］。 第一作者简介：李庆利（1981—），男，硕士研究生。E –mail pie_ql@https://www.360docs.net/doc/f02141376.html, 。联系人：曹建新，教授，硕士生导师，主要从事高性能无机材料研究。电话 0851–4733010；E –mail jxcao@https://www.360docs.net/doc/f02141376.html, 。

陶瓷色料的制备及选择应注意的几个问题

江苏陶瓷JIANGSU CERAMICS1999年12月第32卷第4期24 陶瓷色料的制备及选择应注意的几个问题 张强 (430070武汉工业大学材料学院) 摘要通过对陶瓷色料制备原理的讨论,说明了在选择色料时应考虑的几个因素, 即色料的稳定性、色料的适应性、色料的粒度分布等,为满足陶瓷工业生产,正确地选 择色料提供了帮助。 关键词陶瓷色料制备选择 1前言 陶瓷色料在建筑卫生陶瓷生产中发挥着极其重要的作用。目前,在陶瓷工业激烈的市场竞争中,陶瓷产品的创新是企业生存和发展的基础和保证。而产品的创新主要有两个途径:一是调整坯体的配方,如用廉价的矿物原料、工业废渣以及未被使用的新型矿物原料,但这只是从降低生产成本的角度考虑的,对提高产品档次并不是一条最佳的办法,而且实际难度比较大;二是开发釉色新品种。这里包含两层意思:釉料系统和色料系统,如水晶釉的成功开发给陶瓷墙地砖市场带来的影响。应该说,第二条途径是我们进行创新的首要选择。它不仅能够提高陶瓷产品的档次,而且可以使创新的企业占据市场的制高点,从而首先获得较大的利润,并走上良性循环的发展轨道,如闪光釉目前国内就未能开发出来。但创新必须要有科学的理论指导,从而达到事半功倍的效果。本文拟从色料系统的角度来说明在开发过程中应了解的基本原理。 2陶瓷色料的制备原理 在陶瓷工业化生产中,色料制备主要有两种方法:湿法和干法。其中,湿法由于在工艺上比较复杂,尽管色料的质量好,可多数专业厂家仍采用干法生产。但有些色料必须用湿法生产。 陶瓷色料的制备过程分五个步骤:配料、混合、煅烧、粉碎、水洗。在配料中要注意称量的准确性和矿化剂的选择,矿化剂的有无会对色料的最终色调产生影响;在干法制备过程中,混合的原料一般要过60目筛以上,以便混合均匀;在烧成中应注意烧成温度的稳定性和烧成气氛的制定,有的色料要经过二次或多次烧成,才能达到反应要求。烧成温度高的色料,其使用温度也比较高,在釉中也比较稳定;在粉碎阶段要对不同的色料选择合理的研磨时间,还要选定料、球、水之间的比例以及球磨速度,从而达到最佳的粒径分布,使之在釉料中的成色效果达到最好;水洗是色料生产中不可缺少的,其目的是去掉色剂中未反应的原料以及产物中的可溶性盐,水洗的程度以洗涤水呈中性反应为佳。 陶瓷色料的呈色是着色剂中的离子经高温煅烧在新的矿物结构中对外界可见光谱产生选择性吸收的结果。着色剂之所以要与其他化学物质进行高温锻烧,目的是使之在高温使用时具有更高的化学稳定性。其方法是:使之与其他原料混合并在高温条件下发生化合反应,成为新的物质成分或矿物,从而成为对坯或釉的熔解作用呈非活性的物质。为了获得显色均匀、再现性好及化学稳定的釉料、色料,必须将着色剂与无色的且不影响发色的其他物质混合烧结后再使用,因为着色剂本身一般不能满足这些需要。所以,如果着色剂在煅烧时反应不充分(或不完全),则在釉料中会发生分离和反应,出现混色或变色现象。因此,为了精制色料,其煅烧最好用许多个小马弗窑,有时还要进行复烧(有的要进行三次、四次煅烧)。 3陶瓷色料的选择 陶瓷色料的选择是陶瓷用色料在使用时的首要问题,主要包含两方面内容,即色料的高温稳定性、色料的粒度分布。 3.1高温稳定性 高温稳定性是陶瓷色料最重要的性质之一。它除了指色料自身的高温稳定性之外,其在釉料系统中的稳定性更为重要。因为任何一种色料在釉料熔体的作用下都会或多或少地发生熔解,所以色料高

压电陶瓷及其应用

压电陶瓷及其应用 一. 概述 压电陶瓷是一种具有压电效应的多晶体，由于它的生产工艺与陶瓷的生产工艺相似（原料粉碎、成型、高温烧结）因而得名。 某些各向异性的晶体，在机械力作用下，产生形变，使带电粒子发生相对位移，从而在晶体表面出现正负束缚电荷，这种现象称为压电效应。晶体的这种性质称为压电性。压电性是J·居里和P·居里兄弟于1880年发现的。几个月后他们又用实验验证了逆压电效应、即给晶体施加电压时，晶体会产生几何形变。 1940年以前，只知道有两类铁电体（在某温度范围内不仅具有自发极化，而且自发极化强度的发向能因外场强作用而重新取向的晶体）：一类是罗息盐和某些关系密切的酒石酸盐；一类是磷酸二氢钾盐和它的同品型物。前者在常温下有压电性，技术上有使用价值，但有易溶解的缺点；后者要在低温（低于—14 C）下才有压电性，工程使用价值不大。 1942-1945年间发现钛酸钡（BaTiO）具有异常高的介电常数，不久又发现它具有压电性，BaTi O压电陶瓷的发现是压电材料的一个飞跃。这以前只有压电单晶材料，此后出现了压电多晶材料——压电陶瓷，并获得广泛应用。1947年美国用BaTiO陶瓷制造留声机用拾音器，日本比美国晚用两年。BaTiO存在压电性比罗息盐弱和压电性随温度变化比石英晶体大的缺点。 1954年美国B·贾菲等人发现了压电PbZrO-PbTiO(PZT)固溶体系统，这是一个划时代大事，使在BaTiO时代不能制作的器件成为可能。此后又研制出PLZT透明压电陶瓷，使压电陶瓷的应用扩展到光学领域。

迄今，压电陶瓷的应用，上至宇宙开发，下至家庭生活极其广泛。 我国对压电陶瓷的研究始于五十年代末期，比国外晚10年左右，目前在压电陶瓷的试制、工业生产等方面都已有相当雄厚力量，有不少材料已达到或接近国际水平。 二. 压电陶瓷压电性的物理机制 压电陶瓷是一种多晶体，它的压电性可由晶体的压电性来解释，晶体在机械力作用下，总的电偶极矩（极化）发生变化，从而呈现压电现象、因此压电性与极化，形变等有密切关系。 1. 极化的微观机理 极化状态是电场对电介质的荷电质点产生相对位移的作用力与电荷间互相吸引力的暂时平衡统一的状态。极化机理主要有三种。 （1）电子位移极化——电介质的原子或离子在电场力作用下，带正电原子核与壳层电子的负电荷中心出现不重合。 （2）离子位移极化——电介质正、负离子在电场力作用下发生相对位移，从而产生电偶极矩。 （3）取向极化——组成电介质的有极分子，有一定的本征（固有）电矩，由于热运动，取向无序，总电矩为零，当外加电场时，电偶极矩沿电场方向排列，出现宏观电偶极矩。 对于各向异性晶体，极化强度与电场存在有如下关系 m，n=1，2，3 式中为极化率，或用电位移写成：

无铅压电陶瓷的研究现状与发展前景

无铅压电陶瓷的研究现状与发展前景 Tadashi Takenaka，Hajime Nagata Faculty of Science and Technology，Tokyo University of Science，Y amazaki 2641，Nada， Chiba-ken 278-8510，Japan 摘要：钙钛矿结构的陶瓷和铋层结构BLSF陶瓷因具有优良的绝缘性、铁电性和压电性，成为污染环境的含铅压电陶瓷的良好替代材料。钙钛矿陶瓷广泛应用于高能换能器，具有较高的压电常数d33(>300pC/N)和高的居里温度Tc(>200℃)。采用固相法制备的BaTiO3，即(1-x) BaTiO3-x(Bi0.5K0.5)TiO3[BTBK-100x]陶瓷,Tc随着x的增加而增加。BTBK-20+MnCO30.1wt%陶瓷显示出高的Tc（~200℃），同时机电耦合系数k33=0.35。固相法得到的a Bi0.5Na0.5)TiO3-b BaTiO3-c Bi0.5K0.5)TiO3[BNBK(100a/100b/100c)陶瓷,相对于BNBK(85.2/2.8/12)的d33和Tc 分别为191pC/N和301℃。另一方面，BLSF陶瓷是优良的高温压电传感器和具有高机械品质因数Qm的陶瓷共振器，并且在低温下谐振频繁(Tc-f r)。施主掺杂Bi4Ti3O12的陶瓷例如Bi4Ti3-x Nb x O12[BINT-x]和Bi4Ti3-x V x O12[BIVT-x]表现出高的Tc（~650℃）。BINT-0.08陶瓷初始晶粒的k33值为0.39并在350℃时保持这一值。基于固相体系的Bi3TiTaO9(BTT)Sr x-1Bi4-x Ti2-x Ta x O9[SBTT2(x)](1≤x≤2)在x=1.25的P型半导体中表现出高的Qm值(=13500)。 关键词：铁电性，压电性，钙钛矿，铋层结构铁电体 1. 前言 压电性是电子和机电材料表现出来的重要性质。应用最广泛的压电材料是三元系的PbTiO3-PbZrO3(PZT)。然而，近年来为了环境保护人们期望使用无铅材料。例如，欧盟将在电子和电器设备(WEEE)方面执行立法草案,限制有毒物质(RoHS)的排放和控制生活交通工具(ELF)。因此，无铅压电材料作为PZT陶瓷的替代材料吸引了广泛的注意力。 无铅压电材料，如压电单晶，有钙钛矿结构的铁电陶瓷，以及钨青铜和铋层结构铁电陶瓷(BLSF)已有报道。然而，没有哪种材料显示出优于PZT体系的压电性能。为了替代PZT体系，要求划分和发展各种应用领域的压电性能。例如，钙钛矿陶瓷能够应用于高能态的调节器。另一方面，铋层结构铁电陶瓷(BLSF)可应用于陶瓷过滤和谐振器的可选择材料。 本文将详细介绍钙钛矿铁电陶瓷和BLSF陶瓷的绝缘性、铁电性和压电性，这两种陶瓷是可优先选择并能减少对环境损害的无铅压电材料。

压电材料的研究

摘要：本文阐述了各类新型压电材料的性能和应用。从压电材料的压电效应入手，介绍了压电材料的分类及发展应用。针对不同类型的压电材料在实际生活中的应用情况，概述了近年压电材料的研究状况，并系统地简介了压电材料在各个领域的应用和发展。 关键词：压电材料压电效应压电材料的分类研究方向实际应用压电材料的应用遍及大家日常生活的各个角落，人们几乎每天都在应用压电材料。香烟、电热水器、汽车发动机等的点火装置要用到压电点火器；电子手表、声控门、电话等要用到压电谐振器或者是蜂鸣器；收音机要用到压电微音器、压电扬声器；数码相机要用到压电马达等等。 压电材料不仅在工业和民用产品上使用广泛，在军事上也有大量应用。雷达、军用通讯和导航设备等都需要大量的压电陶瓷滤波器和压电SAW滤波器。 压电材料还应用于结构缺陷的识别、柔性结构振动的控制以及医学上的免疫检测、人工耳蜗等。 一、压电材料与压电效应 1880年，法国物理学家居里兄弟发现：把重物放在石英晶体上，晶体的表面会产生电荷，产生的电荷量与其承受的压力成比例，这一发现被称为压电效应。随即，居里兄弟又发现了逆压电效应：即在外电场作用下，压电体会产生形变。 压电效应表现为：当某些电介质在一定方向上受到外力的作用而发生形变时，其内部会发生极化现象，同时在它的两端出现正负相反的电荷，当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变，受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。当去除外力后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。正压电效应是把机械能转换为电能，逆压电效应是把电能转换为机械能。 二、压电材料的分类 我们可以将压电材料分为以下六类： （1）单晶材料，如石英、磷酸二氢氨等；

压电陶瓷应用研究进展

压电陶瓷应用研究进展 程院莲,鲍 鸿,李 军,李小亚 (广东工业大学自动化学院,广东广州510090) 摘 要:阐述了压电陶瓷在振子、换能器及光电等方面的应用及近年来所取得的最新成果;给出了具体的最新应用实例。 关键词:压电陶瓷;超声换能器;压电驱动器 中图分类号:TN712+ 5 文献标识码:A 文章编号:1672-4984(2005)02-0012-03 Research progress in applications of piezoelectric ceramic C HENG Yuan -lian,BAO Hong,LI Jun,LI Xiao -ya (College of Automation,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510090,China) Abstract:The applications to the aspects such as piezoelectric resonators ,piezoelectric transducer,photo devices,and the newest research outcomes made in the recent years are expounded,some newest application examples are also given Key words:Piezoelectric ceramic;Ultrasonic transducer;Piezoactuator 收稿日期:2004-06-09;收到修改稿日期:2004-08-17基金项目:广东省教育厅科研基金项目资助(030058)作者简介:程院莲(1978-),女,硕士研究生,主要从事检测技术与自动化装置研究。 1 引 言 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,它具有压电效应。所谓压电效应是指由应力诱导出极化(或电场),或由电场诱导出应力(或应变)的现象,前者为正压电效应,后者为负压电效应,两者统称为压电效应。目前为止,压电陶瓷的这种压电效应已被应用到与人们生活密切相关的许多领域,遍及工业、军事、医疗卫生、日常生活等。可见压电陶瓷应用的研究意义非常重大。随着新工艺和新材料的出现,压电陶瓷应用日新月异,本文描述了一些压电陶瓷新应用成果。 2 压电陶瓷的广泛应用 压电陶瓷的应用十分广泛。大体说来,可分为频率控制、换能传感和光电器件等方面。2 1 压电陶瓷频率控制器件 压电频率控制器件有滤波器、谐振器和延迟线等,这类器件使用于道倍机、微机、彩电延迟电路等中。压电陶瓷片(压电振子)在外加交变电压作用下,会产生一定频率的机械振动。在一般情况下这种振动的振幅很小,但是当所加电压的频率与压电 振子的固有机械振动频率相同时会引起共振,振幅 大大增加。这时,交变电场通过逆压电效应产生应变,而应变又通过正压电效应产生电流,电能和机械能最大限度地互相转换,形成振荡。利用压电振子这一特点,可以制造各种滤波器、谐振器等,其频率稳定性好,精度高,适用频率范围宽,体积小,不吸潮,寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,所以目前已取代了相当大一部份电磁振荡器和滤波器,而且这一趋势还在不断发展中。2 2 压电换能器及传感器 压电陶瓷在交变电场作用下,会产生伸缩振动,从而向介质中发射声波。当交变电场的频率与压电陶瓷的固有机械频率相近时会产生共振,它能发出很强的超声波振动。因而可利用所产生的高强度超声波来改变物质的性质和状态,如超声清洗、超声乳化以及制作各种超声切割器、焊接装置及烙铁,对塑料甚至金属进行加工等。压电晶体产生的超声波在介质中传播,遇到障碍物时,大部分声能被折回形成回波,回波再被压电晶体接收转变成电信号,电信号的幅度与给定频率下的声信号的幅度成比例。根据此电信号的各种参量,可以进行超声医疗,对金属进行无损探测以及探测水下物体等。其中把声能转换为电能的换能器叫作接收器或水听器;把电能转换为声能的换能器叫作发射器。声纳就是这方面的一个广泛应用,有些声纳用同一只换能器来发射和接收声音;另一些则使用分开的发射器和水听器。其 第31卷第2期 2005年3月中国测试技术 C HINA MEASUREME NT TECHNOLOGY Vol 31 No 2Mar,2005