一种PZT压电陶瓷、及其电极的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115942856A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211686958.1(22)申请日2022.12.27(71)申请人江苏波速传感器有限公司地址213000江苏省常州市钟楼区星港路39号(72)发明人张秀琴吴逸飞(74)专利代理机构常州易瑞智新专利代理事务所(普通合伙)32338专利代理师曹锦涛(51)Int.Cl.H10N30/06(2023.01)H10N30/87(2023.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种PZT压电陶瓷、及其电极的制备方法(57)摘要本发明公开了一种PZT压电陶瓷电极、及其电极的制备方法，属于压电陶瓷的技术领域。包括步骤一、取用已印刷电极的陶瓷薄片，通入空气并升温至450～550℃，并保温45～90min；步骤二：提高空气流量，并继续升温至750～850℃，并保温10～30min；步骤三：保温结束，降温到550～650℃，通入氮气，保持3～5min；步骤四：降低氮气流量，随炉降温至常温取出。本发明采用空气与氮气制备锆钛酸铅压电陶瓷电极，利用氮气增加陶瓷晶体内氧空位的数量，减少电极表面氧化带来的缺陷和玻璃相中的微观缺陷，以此降低陶瓷的介电损耗、增加陶瓷的机电耦合系数，提高压电陶瓷薄片的电学特性，提升压电陶瓷高温稳定性和银层附着力。CN115942856ACN115942856A权利要求书1/1页1.一种PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、取用已印刷电极的陶瓷薄片，通入空气并升温至450～550℃，并保温45～90min；步骤二：提高空气流量，并继续升温至750～850℃，并保温10～30min；步骤三：保温结束，降温到550～650℃，通入氮气，保持3～5min；步骤四：降低氮气流量，随炉降温至常温取出。2.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，在步骤一中，空气流量不小于2L/min；在步骤2中，空气流量不小于10L/min。3.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，在步骤一中，升温速度为8～12℃/min；在步骤2中，升温速度为18～25℃/min。4.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，在步骤3中，氮气流量为至12～18L/min；在步骤4中，氮气流量为至5～8L/min。5.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，所述氮气的纯度为99.99％以上。6.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，所述陶瓷薄片为厚度为2mm的PZT压电陶瓷；印刷电极为厚度为120um银薄膜。7.根据权利要求6所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，所述PZT压电陶瓷分子式为PbZrxTi1‑xO3，x＝0～0.8。8.根据权利要求1所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法，其特征在于，所述已印刷电极的陶瓷薄片采用丝网印刷工艺在烧结好的陶瓷薄片上表面、下表面或侧表面印刷银浆，形成电极。9.一种基于权利要求1至8任一项所述的PZT压电陶瓷电极的制备方法得到的PZT压电陶瓷。2CN115942856A说明书1/5页一种PZT压电陶瓷、及其电极的制备方法技术领域[0001]本发明属于压电陶瓷的技术领域，尤其是一种PZT压电陶瓷、及其电极的制备方法。背景技术[0002]压电陶瓷具有正、逆压电效应、响应快、功耗低、位移分辨率高等优点，其在生物工程、电子技术、精密机械、通讯技术等多个领域得到了广泛的应用。随着精密机械行业的发展，对压电陶瓷器件的微型化和性能提出了更高的要求。压电陶瓷作为产品的核心部件，承担着转化电能和机械能的重要作用，PZT压电陶瓷薄片因其电容大、居里温度较高、平面机电耦合系数大、介电损耗低等众多优异的性能而被广泛的用于光、电、声等高科技领域，尤其在压电泵和水声换能器领域有着广阔的应用前景。[0003]在医疗行业微型压电泵的设计中，压电陶瓷在高频谐振点长期工作，振动位移达到40um以上，对陶瓷发热以及高可靠性提出了很高的要求；在压电泵的制造过程中，需要承受多道高温烘烤的工艺，对陶瓷Kp的稳定性有一定影响，目前常规丝网印刷‑‑烘烤‑‑高温烧银的生产工艺，Kp在120度烘烤后存在下降达到20％左右，无法满足产品设计要求和功能实现。[0004]虽然传统压电陶瓷生产工艺具有众多优点，但其通常在烧制处理时难以控制空气中的物质对陶瓷表面电极的影响，制得的金属电极致密度差，缺陷多，在极化时容易导致极化不充分和陶瓷表面应力集中，损失压电陶瓷的机电耦合特性、增大介电损耗。常规氮气烧银工艺，Kp无明显提升，而且对银层附着力影响很大，导致无法焊接，故存在明显缺陷，难以量产化。发明内容[0