Technologia domieszkowanej ceramiki KNN

• Autorzy: Osińska K. , Bochenek D. , Guzak K.

Warianty tytułu

EN

Technology of doped KNN ceramics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Związki na bazie niobianu potasu sodu (KxNa1-x)NbO3 (KNN) są obiecującymi bezołowiowymi materiałami ferroelektrycznymi wykazującymi dobre właściwości piezoelektryczne. W prezentowanej pracy przedstawione zostały zagadnienia związane z wpływem domieszkowania jonami antymonu Sb5+ ceramiki niobianu potasu sodu modyfikowanej litem i tantalem (K0,44Na0,52Li0,04)(Nb0,9-xTa0,1Sbx)O3 (KNLNTSb) na jej technologię, podstawowe właściwości fizyczne oraz mikrostrukturę. Proszki KNLNTSb wytworzono metodą reakcji syntezy w fazie stałej z mieszaniny prostych tlenków i węglanów (MOM). Proszki ceramiczne KNLNTSb były następnie prasowane w dyski i zagęszczane metodą spiekania swobodnego w temperaturze T1 = 1110 stopni C, T2 = 1130 stopni C, T3 = 1150 stopni C, przez t = 3 godz. Dla wytworzonych próbek ceramicznych KNLNTSb określono podstawowe właściwości fizyczne: gęstość i porowatość otwartą metodą Archimedesa oraz nasiąkliwość. Mikrostrukturę wytworzonej ceramiki obserwowano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego JSM-7100F TTL LV. Analizę składu chemicznego ceramiki KNLNTSbx przeprowadzono metodą EDS. Przeprowadzone badania wykazały, że domieszkowanie ceramiki KNN poprawia jej spiekalność oraz wpływa pozytywnie na właściwości fizyczne materiału.

EN

Compounds based on potassium sodium niobate (KxNa1-x)NbO3 (KNN) are promising unleaded ferroelectric materials that show good piezoelectric properties. In the present work we report the results of study influence of doping of antimony on the technology, basic physical properties and microstructure of potassium sodium niobate ceramics modified by lithium and tantalum ions, and doped by Sb5+ (K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.9-xTa0.1Sbx)O3 (KNLNTSb). KNLNTSb powders were synthesized by the standard solid-state reaction method using the mixture of oxides and carbonates. The powders were next compacted into disks, and the compacts were consolidated by free sintering at temperatures of T1 = 1110 C, T2 = 1130 C, T3 = 1150 C with a soaking time t = 3 h. Basic physical properties of the sintered samples were measured: apparent density and open porosity by the Archimedes method, and absorbability. The microstructure of the ceramic samples was observed by scanning electron microscopy JSM-7100F TTL LV. The stoichiometry of KNLNTSbx ceramics was studied with the EDS chemical composition analysis system. The conducted research proved that doping of the KNN ceramics improves their sinterability and positively influences the physical properties.

Słowa kluczowe

PL

ceramika; kNN; technologia materiałów ceramicznych; morfologia

EN

ceramics; kNN; technology of ceramic materials; morphology

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 4
• Strony: 359--363
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Osińska K.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Technologii i Mechatroniki, ul. Żytnia 12, 41-200 Sosnowiec

autor

Bochenek D.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Technologii i Mechatroniki, ul. Żytnia 12, 41-200 Sosnowiec

autor

Guzak K.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Technologii i Mechatroniki, ul. Żytnia 12, 41-200 Sosnowiec

Bibliografia

• [1] Zuo, R., Rödel, J.: Sintering and electrical properties of lead-free Na0.5K0.5NbO3 piezoelectric ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 89, 6, (2006), 2010–2015.
• [2] Wang, K., Li, J. F.: (K, Na) NbO3-based lead-free piezoceramics: Phase transition,sintering and property enhancement, J. Adv. Ceram., 1, 1, (2012), 24-37.
• [3] Hungría, T., Galy, J., Alicia Castro, J. G.: Spark plasma sintering as a useful technique to the nanostructuration of piezo-ferroelectric materials, Adv. Eng. Mater., 11, 8, (2009), 615-631.
• [4] Wang, K., Zhang, B. P., Li, J. F., Hang, L. M.: Lead-free Na0.5K0.5NbO3 piezoelectric ceramics fabricated by spark plasma sintering: Annealing effect on electrical properties, J. Electroceram., 21, (2008), 251–254.
• [5] Malič, B., Koruza, J., Hreščak, J., Bernard, J., Wang, K., Fisher, J. G., Benčan, A.: Sintering of lead-free piezoelectric sodium potassium niobate ceramics, Materials (Basel), 8, (2015), 8117–8146.
• [6] Wongsaenmai, S., Ananta, S., Yimnirun, R.: Effect of Li addition on phase formation behavior and electrical properties of (K0.5Na0.5)NbO3 lead free ceramics, Ceram. Int., 38, (2012), 147–152.
• [7] Zhen, Y., Li, J. F.: Normal sintering of (K,Na)NbO3-based ceramics: influence of sintering temperature on densification, microstructure, and electrical properties, J. Am. Ceram. Soc., 89 (12), (2006), 3669–3675.
• [8] Bagdzevicius, S., Grigalaitis, R., Banys, J., Sternberg, A., Bormanis, K.: Dielectric investigation of sodium potassium niobate ceramic doped 7% of antimony, Solid State Ionics, 225, (2012), 667–671.
• [9] Suchanicz, J., Finder, A., Smeltere, I., Konieczny, K., Jankowska-Sumara, I., Garbarz-Glos, B., Sokołowski, M., Bujakiewicz-Korońska, R., Pytel, K., Antonova, M., Sternberg, A.: Dielectric properties of Na0.5K0.5(Nb1-xSbx)O3+MnO2 ceramics (x = 0.04, 0.05 and 0.06), Integrated Ferroelectrics, 123, (2011), 102–107.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).