CN111403595A - 压电陶瓷多致动壁结构的制备方法 - Google Patents

压电陶瓷多致动壁结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法。该方法包括:采用极化工艺对压电陶瓷片进行处理,得到极化处理后的压电陶瓷片;采用切割工艺对所述极化处理后的压电陶瓷片进行处理,得到具有多致动壁结构的压电陶瓷片;再次采用极化工艺对所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片进行处理,得到二次极化处理后的压电陶瓷片;采用镀电极工艺,在所述二次极化处理后的压电陶瓷片的条形致动壁两侧以及所述焊线槽上形成电极,得到具有电极的压电陶瓷片;采用焊线工艺将焊线焊接在所述具有电极的压电陶瓷片的焊线槽中,形成完整的压电陶瓷多致动壁结构。本发明中,解决了压电陶瓷多致动壁结构加工时压电特性受损、电极易脱落和槽宽小导致导线难引出的问题。

Description

压电陶瓷多致动壁结构的制备方法
技术领域
本发明涉及压电陶瓷元件技术领域,尤其涉及一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法。
背景技术
行车安全一直是汽车主机厂在汽车开发过程中最为重视的指标,汽车轮胎的胎压又是汽车在行驶过程中保证安全性的重要一环。胎压监测***作为车辆的一项主动安全防御***,能够对行车安全性进行有效的提升。在胎压监测***中,无源化胎压监测***由于没有电池的存在,对提升***的使用效率、使用周期等都具有良好的促进意义,因此利用压电陶瓷的压电特性形成的无源式胎压监测***已经成为了主流;但目前大多数针对压电陶瓷的制备工艺中,对切割压电陶瓷时产热影响压电陶瓷的问题,未得到很好的解决。
发明内容
本发明提供一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,用于解决切割时产热影响压电陶瓷压电特性的问题。
采用极化工艺对压电陶瓷片进行处理,得到极化处理后的压电陶瓷片;
采用切割工艺对所述极化处理后的压电陶瓷片进行处理,得到具有多致动壁结构的压电陶瓷片,所述多致动壁结构包括多个间隔分布的条形致动壁,相邻的所述致动壁之间形成条形槽,所述条形槽包括连通深槽和焊线槽;
再次采用极化工艺对所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片进行处理,得到二次极化处理后的压电陶瓷片;
采用镀电极工艺,在所述二次极化处理后的压电陶瓷片的条形致动壁两侧以及所述焊线槽上形成电极,得到具有电极的压电陶瓷片;
采用焊线工艺将焊线焊接在所述具有电极的压电陶瓷片的焊线槽中,形成完整的压电陶瓷多致动壁结构。
可选的,所述极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干。
可选的,所述切割工艺包括:采用厚度为60-80μm的刀具在所述极化处理后的压电陶瓷片的上表面以磨削加工的方式进行切割处理,在所述压电陶瓷片的上表面形成多致动壁结构,所述多致动壁结构包括并列排布的多个条形槽,每一条形槽包括连通的深槽和焊线槽;所述深槽的深度为300-500μm,长度为9-10mm,宽度为所用刀具的厚度;所述焊线槽的深度为60-80μm,长度为2-3mm,宽度为所用刀具的厚度。
可选的,所述二次极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
所述二次极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,其中,所述多致动壁结构的每个致动壁顶端均接触到电源的正极或负极,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干。
可选的,所述镀电极工艺包括:先将所述二次极化处理后的压电陶瓷片固定在斜台上,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的一侧及焊线槽中镀厚度80-120nm的金属,然后将所述压电陶瓷片旋转180°,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的另一侧及焊线槽中镀金属;打磨掉所述压电陶瓷片上、下表面的电极,形成完整的多致动壁结构。
可选的,所述焊线工艺包括:在所述焊线槽中放置直径小于焊线槽的导线,加热至150-250°,待所述导线与电极完全可靠机械电连接后,完成焊线工艺。
可选的,选用镀锡铜线作为连接所述电极与驱动电源的导线,通过高温熔锡使所述导线与所述电极相连。
本发明实施例中,解决了压电陶瓷多致动壁结构槽宽较小、机械加工时产热导致压电特性受损、电极易脱落以及槽宽较小导致的导线难以引出的问题,对切割工艺、极化工艺以及焊线工艺进行了改进,制备出压电特性完备的压电陶瓷多致动壁结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种压电陶瓷多致动壁结构的制备工艺流程图;
图2为本发明实施例提供的一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法的功能界面逻辑图;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1本发明实施例提供一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,包括以下步骤:
步骤11:采用极化工艺对压电陶瓷片进行处理,得到极化处理后的压电陶瓷片;
步骤12:采用切割工艺对所述极化处理后的压电陶瓷片进行处理,得到具有多致动壁结构的压电陶瓷片;
步骤13:再次采用极化工艺对所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片进行处理,得到二次极化处理后的压电陶瓷片;
步骤14:采用镀电极工艺,在所述二次极化处理后的压电陶瓷片的条形致动壁两侧以及所述焊线槽上形成电极,得到具有电极的压电陶瓷片;
步骤15:采用焊线工艺将焊线焊接在所述具有电极的压电陶瓷片的焊线槽中,形成完整的压电陶瓷多致动壁结构。
本发明实施例中,通过增加二次极化工艺,修补了所述压电陶瓷片在切割工艺时损失的压电特性,解决了切割时产热影响压电陶瓷压电特性的问题,从而制备出了压电特性完备的压电陶瓷多致动壁结构。
请参考图2,本发明实施例提供一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,包括以下步骤:
步骤(a):极化工艺,所述极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干;
本发明实施例中,可选的,将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至130℃的硅油中;
本发明实施例中,可选的,直流电源输出1kV/mm的高压直流电场。
步骤(b):切割工艺,所述切割工艺包括:采用厚度为60-80μm的刀具在所述极化处理后的压电陶瓷片的上表面以磨削加工的方式进行切割处理,在所述压电陶瓷片的上表面形成多致动壁结构,所述多致动壁结构包括并列排布的多个条形槽,每一条形槽包括连通的深槽和焊线槽;所述深槽的深度为300-500μm,长度为9-10mm,宽度为所用刀具的厚度;所述焊线槽的深度为60-80μm,长度为2-3mm,宽度为所用刀具的厚度;
本发明实施例中,可选的,采用厚度为70μm的刀具;
本发明实施例中,可选的,所述深槽的深度为400μm,长度为9.5mm,宽度为70μm;
本发明实施例中,可选的,所述焊线槽的深度为70μm,长度为2.5mm,宽度为70μm。
本发明实施例中,通过选用与所需槽宽相同厚度的超精密刀具,以高速磨削的方式加工,更易于多致动壁结构的快速成型。
步骤(c):所述二次极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,其中,所述多致动壁结构的每个致动壁顶端均接触到电源的正极或负极,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干;
本发明实施例中,可选的,将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至130℃的硅油中;
本发明实施例中,可选的,直流电源输出1kV/mm的高压直流电场。
本发明实施例中,考虑了压电陶瓷片在使用和加工过程中若温度超过自身居里会导致压电特性受损的问题,对切割后的多致动壁结构进行二次极化工艺,修补所述压电陶瓷片在切割工艺时损失的压电特性,形成具有完整压电特性的多致动壁结构。
步骤(d):所述镀电极工艺包括:先将所述二次极化处理后的压电陶瓷片固定在斜台上,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的一侧及焊线槽中镀厚度80-120nm的金属,然后将所述压电陶瓷片旋转180°,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的另一侧及焊线槽中镀金属;打磨掉所述压电陶瓷片上、下表面的电极,形成完整的多致动壁结构。
本发明实施例中,可选的,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的一侧及焊线槽中镀厚度100nm的铜。
步骤(e):所述焊线工艺包括:在所述焊线槽中放置直径小于焊线槽的导线,加热至150-250°,待所述导线与电极完全可靠机械电连接后,完成焊线工艺;
本发明实施例中,可选的,在所述焊线槽中放置直径小于焊线槽的导线,加热至200°。
本发明实施例中,可选的,选用镀锡铜线作为连接所述电极与驱动电源的导线,通过高温熔锡使所述导线与所述电极相连;
本发明实施例中,可选的,所述镀锡铜线的直径为0.05nm。
本发明实施例中,考虑了蒸镀的电极极易脱落以及槽宽较小难以引线的问题,通过选用直径小于槽宽的镀锡铜线作为连接所述电极与驱动电源的导线,高温熔锡使所述导线中的铜线与电极可靠机械电相连,在保证引线的同时也能防止蒸镀的电极脱落。
本发明实施例中,通过对切割工艺、极化工艺以及焊线工艺进行了改进,解决了压电陶瓷多致动壁结构槽宽较小、机械加工时产热导致压电特性受损、电极易脱落以及槽宽较小导致的导线难以引出的问题,制备出压电特性完备的压电陶瓷多致动壁结构。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围下,还可做出很多形式,均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,包括,
采用极化工艺对压电陶瓷片进行处理,得到极化处理后的压电陶瓷片;
采用切割工艺对所述极化处理后的压电陶瓷片进行处理,得到具有多致动壁结构的压电陶瓷片,所述多致动壁结构包括多个间隔分布的条形致动壁,相邻的所述致动壁之间形成条形槽,所述条形槽包括连通深槽和焊线槽;
再次采用极化工艺对所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片进行处理,得到二次极化处理后的压电陶瓷片;
采用镀电极工艺,在所述二次极化处理后的压电陶瓷片的条形致动壁两侧以及所述焊线槽上形成电极,得到具有电极的压电陶瓷片;
采用焊线工艺将焊线焊接在所述具有电极的压电陶瓷片的焊线槽中,形成完整的压电陶瓷多致动壁结构。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
所述极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干。
3.根据权利要求1所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
所述切割工艺包括:采用厚度为60-80μm的刀具在所述极化处理后的压电陶瓷片的上表面以磨削加工的方式进行切割处理,在所述压电陶瓷片的上表面形成多致动壁结构,所述多致动壁结构包括并列排布的多个条形槽,每一条形槽包括连通的深槽和焊线槽;所述深槽的深度为300-500μm,长度为9-10mm,宽度为所用刀具的厚度;所述焊线槽的深度为60-80μm,长度为2-3mm,宽度为所用刀具的厚度。
4.根据权利要求1所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
所述二次极化工艺包括:涂覆电极工序和极化工序;
其中,所述涂覆电极工序包括:用涂抹棒在所述具有多致动壁结构的压电陶瓷片厚度方向对应的上下表面涂覆电极,后对涂覆好电极的压电陶瓷片进行烧渗处理;
所述极化工序包括:将直流电源正负两极分别夹在涂覆好电极的压电陶瓷片上下表面,其中,所述多致动壁结构的每个致动壁顶端均接触到电源的正极或负极,后将所述涂覆好电极的压电陶瓷片放置于加热至100-200℃的硅油中,同时控制直流电源输出0.5-1.5kV/mm的高压直流电场,1-10小时后取出压电陶瓷片,将所述压电陶瓷片用水清洗、烘干。
5.根据权利要求1所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
所述镀电极工艺包括:先将所述二次极化处理后的压电陶瓷片固定在斜台上,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的一侧及焊线槽中镀厚度80-120nm的金属,然后将所述压电陶瓷片旋转180°,利用蒸镀法在所述多致动壁结构的另一侧及焊线槽中镀金属;打磨掉所述压电陶瓷片上、下表面的电极,形成完整的多致动壁结构。
6.根据权利要求1所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
所述焊线工艺包括:在所述焊线槽中放置直径小于焊线槽的导线,加热至150-250°,待所述导线与电极完全可靠机械电连接后,完成焊线工艺。
7.根据权利要求6所述的压电陶瓷多致动壁结构的制备方法,其特征在于,
选用镀锡铜线作为连接所述电极与驱动电源的导线,通过高温熔锡使所述导线与所述电极相连。
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