CN112234138B - 一种大尺寸多层压电陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公布一种大尺寸多层压电陶瓷的制备方法，包括流延膜片打孔、丝网印刷、叠层、等静压、切割、排胶、烧结、极化等工艺步骤。发明专利涉及多层压电陶瓷制作领域。本发明提供的制备方法适用于多层压电陶瓷片长度>3cm,宽度>3cm的制备，扩展了压电陶瓷在大驱动领域的应用。

Description

一种大尺寸多层压电陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及压电陶瓷片的制备领域，尤其涉及多层压电陶瓷的制备工艺。
背景技术
压电陶瓷具有控制精度高，响应速度快，线性好，功耗低等优点，已被广泛应用于电子、通信、医学等诸多领域。随着科学的发展，单层压电陶瓷在使用时电压高，位移小，无法满足当前低电压下大推力要求，为克服这些缺点，多层压电陶瓷越来越受关注。
目前常见的多层压电陶瓷产品尺寸长度<3cm，宽度＜3cm，在一些大位移要求的情况下不满足使用要求。而尺寸越大的叠层压电陶瓷片在排胶过程中，内部有机物不易排出，导致样片出现气泡而损坏。
(一)解决的技术问题
本发明提供一种大尺寸多层压电陶瓷制备方法，通过设计电极厚度，调整叠层与等静压时片与片之间的结合力，特殊的排胶与烧结工艺来实现。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大尺寸多层压电陶瓷制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、选用打孔机对陶瓷片进行打定位孔；
步骤二、将上述已经打过孔的陶瓷片进行丝网印刷，丝网印刷图案目数为400-500目，线径18-22μm的网版图案，丝网印刷间距1-2mm，刮刀跟网版夹角30-60°,印刷银浆厚度在4-6μm，烧结后银浆厚度在1-2μm；
步骤三、将上述丝网印刷完的陶瓷片进行热压叠层，上压板温度55-60℃，下压板温度45-48℃，层压时间30-40s，层压压力3000-3500psi，形成多层陶瓷片；
步骤四、将上述的多层陶瓷片进行温等静压，水温55-65℃，升压5min，保压10-15min，压力4500-5500psi；
步骤五、将上述等静压后的多层陶瓷片按照设计好的切割线进行切割步骤六、将上述切割后的陶瓷片放入排胶炉中进行排胶实验，排胶曲线为：升温速率为1℃/min，升到200℃并保温4h后将升温速率调整为0.5℃/min，升温到450-500℃并保温8h并随炉冷却；
步骤七、将上述排完胶后的多层陶瓷片放入烧结炉中进行烧结，烧结曲线为：升温速率1℃/min,升到500℃并保温3h,将升温速率调整为0.5℃/min升温到925-950℃并保温3h后随炉冷却。
步骤八、选用空气极化方式对烧结后的多层压电陶瓷进行极化。
优选的所述切割过程，切割线长2mm,宽0.2mm。
优选的所述排胶过程，排胶时为保证陶瓷片底面的通气性，在陶瓷片下部铺设3mm后的压电陶瓷粉。
(三)有益效果
本发明提供了一种大尺寸多层压电陶瓷制备方法，并制备出长度>3cm,宽度>3cm的压电陶瓷片，扩展了压电陶瓷在大位移驱动方面的应用。
附图说明
图1为本发明多层压电陶瓷结构示意图；
图2为本发明制备出的5*4cm，叠层30层陶瓷片的断面图；
图1中，1为内电极、2单层陶瓷片、3表面电极、4长度方向尺寸5cm、5为宽度为4cm。
具体实施方式
所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明实施例提供一种技术方案：一种用于大尺寸多层压电陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、选用打孔机对陶瓷片进行打定位孔；
步骤二、将上述已经打过孔的陶瓷片进行丝网印刷，丝网印刷图案目数为500目，线径18μm的网版图案，丝网印刷间距2mm，刮刀跟网版夹角45°,印刷银浆厚度在5μm，烧结后银浆厚度在1.5μm；
步骤三、将上述丝网印刷完的陶瓷片进行热压叠层，上压板温度55℃，下压板温度45℃，层压时间30s，层压压力3500psi，形成多层陶瓷片；
步骤四、将上述的多层陶瓷片进行温等静压，水温60℃，升压5min，保压10min，压力5000psi；
步骤五、将上述等静压后的多层陶瓷片按照设计好的切割线进行切割；
步骤六、将上述切割后的陶瓷片放入排胶炉中进行排胶实验，排胶曲线为：升温速率为1℃/min，升到200℃并保温4h后将升温速率调整为0.5℃/min，升温到450℃并保温8h并随炉冷却；
步骤七、将上述排完胶后的多层陶瓷片放入烧结炉中进行烧结，烧结曲线为：升温速率1℃/min,升到500℃并保温3h,将升温速率调整为0.5℃/min升温到30℃并保温3h后随炉冷却。
步骤八、选用空气极化方式对烧结后的多层压电陶瓷进行极化。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种大尺寸多层压电陶瓷的制备方法，其特征在于印刷合理的内电极厚度、合适的叠层温等静压工艺，选择较低的排胶温度和较慢升温速率的烧结工艺，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、选用打孔机对陶瓷片进行打定位孔；
步骤二、将上述已经打过孔的陶瓷片进行丝网印刷，丝网印刷图案目数为400-500目，线径18-22μm的网版图案，丝网印刷间距1-2mm，刮刀跟网版夹角30-60°,印刷银浆厚度在4-6μm，烧结后银浆厚度在1-2μm；
步骤三、将上述丝网印刷完的陶瓷片进行热压叠层，上压板温度55-60℃，下压板温度45-48℃，层压时间30-40s，层压压力3000-3500psi，形成多层陶瓷片；
步骤四、将上述的多层陶瓷片进行温等静压，水温55-65℃，升压5min，保压10-15min，压力4500-5500psi；
步骤五、将上述等静压后的多层陶瓷片按照设计好的切割线进行切割；
步骤六、将上述切割后的陶瓷片放入排胶炉中进行排胶实验，排胶曲线为：升温速率为1℃/min，升到200℃并保温4h后将升温速率调整为0.5℃/min，升温到450-500℃并保温8h并随炉冷却；
步骤七、将上述排完胶后的多层陶瓷片放入烧结炉中进行烧结，烧结曲线为：升温速率1℃/min,升到500℃并保温3h,将升温速率调整为0.5℃/min升温到925-950℃并保温3h后随炉冷却；
步骤八、选用空气极化方式对烧结后的多层压电陶瓷进行极化。
2.根据权利要求1所述的大尺寸多层压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述切割过程，切割线长2mm,宽0.2mm。
3.根据权利要求1所述的大尺寸多层压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述排胶过程，排胶时为保证陶瓷片底面的通气性，在陶瓷片下部铺设3mm厚的压电陶瓷粉。
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