一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法技术

本发明专利技术属于冶金焊接技术领域，尤其涉及一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法。一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，包括如下步骤：S1、将若干压电陶瓷片依次叠放形成陶瓷堆，每个所述压电陶瓷片的表面均包括金属电极层；S2、将相邻两个所述压电陶瓷片之间加入一中间层；S3、将所述陶瓷堆放置在加热装置中焊接。该方法工艺简单，在低温下实现压电陶瓷堆冶金焊接，焊接接头力学性能优良，同时避免了对温度敏感的压电陶瓷材料进行封装时的热损伤。

A Low Temperature Metallurgical Welding Method for Piezoelectric Ceramic Reactor

The invention belongs to the technical field of metallurgical welding, in particular to a low temperature metallurgical welding connection method of piezoelectric ceramic stack. A low temperature metallurgical welding connection method for piezoelectric ceramic stack includes the following steps: S1, stacking several piezoelectric ceramic sheets in turn to form a ceramic stack, each surface of the piezoelectric ceramic sheet includes a metal electrode layer; S2, adding an intermediate layer between two adjacent piezoelectric ceramic sheets; S3, placing the ceramic stack in a heating device for welding. The method is simple in technology, and can realize metallurgical welding of piezoelectric ceramic stack at low temperature. The mechanical properties of the welded joints are excellent, and the thermal damage of temperature sensitive piezoelectric ceramic materials during packaging is avoided.

【技术实现步骤摘要】
一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法
本专利技术属于冶金焊接
，尤其涉及一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法。
技术介绍
压电陶瓷作为一种具有压电特性的功能性电子陶瓷材料，其应用已经遍及军事、医疗、工业、民用等各个领域。其中，多层压电陶瓷结构的压电陶瓷堆由于具有压电效应、谐振和伸缩特性，使其在换能、驱动、频率控制和传感方面有越来越多的应用。例如，基于多层压电陶瓷变压器的新型电源、相机调焦用的压电作动器、压电陶瓷扬声器、打印机探头等。由于压电陶瓷材料具有热退极化的特性，使其连接温度应小于材料的居里温度，而一些压电陶瓷体系的居里温度较低。例如，高钛酸钡基陶瓷的居里温度为85℃，而BT基压电陶瓷的居里温度一般不超过120℃，这就对压电陶瓷堆的连接温度提出了一定的要求。而冶金焊接的方式能够获得强度高稳定性好的连接接头，但是常见的电子封装用钎料和方法的操作温度较高，会对陶瓷产生热损伤。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种基于瞬时液相扩散工艺连接压电陶片的方法，该方法工艺简单，在低温下实现压电陶瓷堆冶金焊接，焊接接头力学性能优良，同时避免了对温度敏感的压电陶瓷材料进行封装时的热损伤。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，包括如下步骤：S1、将若干压电陶瓷片依次叠放形成陶瓷堆，每个所述压电陶瓷片的表面均包括金属电极层；S2、将相邻两个所述压电陶瓷片之间加入一中间层；S3、将所述陶瓷堆放置在加热装置中焊接。如上述的方法，优选地，所述金属电极层的材质包括金、银、镍和铜中的一种材料。如上述的方法，优选地，所述中间层的材质为包括铋、铅、锡、镉、铟、银、金和铜中的至少一种元素的合金。如上述的方法，优选地，所述中间层的熔点小于等于100℃。如上述的方法，优选地，所述中间层的厚度为0.01mm～0.2mm。如上述的方法，优选地，所述中间层包括粉末、焊膏和箔片中的至少一种。如上述的方法，优选地，所述加热装置的保护气氛为惰性气氛。如上述的方法，优选地，所述加热装置的焊接温度大于所述中间层的熔点温度，且小于等于100℃。如上述的方法，优选地，所述加热装置的焊接时间为0.1h～8h。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的连接方法，基于瞬时液相扩散连接技术的原理，采用低熔点中间层作为连接材料，通过中间层和压电陶瓷片的金属电极层之间的扩散反应形成冶金连接，是难熔材料、高合金材料以及热敏材料连接的一个重要方向。2、本专利技术提供的连接方法，工艺简单，中间层厚度可控，且压电陶瓷片的尺寸和形状不受限制，具有应用范围广泛、焊接接头力学性能优良的优点，且避免了对温度敏感的压电陶瓷材料进行封装时的热损伤。3、本专利技术提供的连接方法，由于中间层的熔点低，在低温焊接时能够充分润湿金属电极层，使二者发生界面反应，保证了焊接质量，提高了压电陶瓷堆的稳定性。附图说明图1为本专利技术的压电陶瓷堆结构示意图；图2为本专利技术的实施方式1中压电陶瓷堆的横截面SEM图。【附图标记说明】1：陶瓷堆；2：压电陶瓷片；3：金属电极层；4：中间层。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。本实施方式提出一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，包括如下步骤：S1、将若干压电陶瓷片2依次叠放形成陶瓷堆1，每个压电陶瓷片2的表面均包括金属电极层3；S2、将相邻两个压电陶瓷片2之间加入一中间层4；S3、将陶瓷堆1放置在加热装置中焊接。在本实施方式中，压电陶瓷片2的形状不受限制，优选为方片形。在本实施方式中，金属电极层3的材质包括金、银、镍和铜中的一种材料，优选为银。在本实施方式中，中间层4的材质包括铋、铅、锡、镉、铟、银、金和铜中的至少一种元素的合金，即，中间层4的组成是至少包括铋、铅、锡、镉、铟、银、金、铜元素中一种或多种的合金，以及以此为基础地掺杂了其他元素的合金，优选为基于铋、铅、锡和镉四种元素组成的合金，所述合金的熔点为72℃，由于中间层4的熔点低，在低温焊接时能够充分润湿金属电极层3，使二者发生界面反应，保证了焊接质量，提高了压电陶瓷堆的稳定性。在本实施方式中，中间层4的厚度为0.01mm～0.2mm，优选为0.05mm。在本实施方式中，中间层4包括粉末、焊膏和箔片中的至少一种，优选地，为所述合金与助焊剂混合制备的焊膏。在本实施方式中，加热装置的保护气氛为惰性气氛，优选为氩气气氛，能够防止焊接过程中金属材质发生氧化。在本实施方式中，加热装置的焊接温度大于中间层4的熔点温度，且小于等于100℃，优选为100℃，实现了压电陶瓷堆的低温焊接。在本实施方式中，加热装置的焊接时间为0.1h～8h，优选为8h。本专利技术提供的连接方法，基于瞬时液相扩散连接技术的原理，采用低熔点中间层作为连接材料，通过中间层和压电陶瓷片的金属电极层之间的扩散反应形成冶金连接，是难熔材料、高合金材料以及热敏材料连接的一个重要方向。同时，工艺简单，中间层厚度可控，且压电陶瓷片的尺寸和形状不受限制，具有应用范围广泛、焊接接头力学性能优良的优点，且避免了对温度敏感的压电陶瓷材料进行封装时的热损伤。现结合说明书附图和具体实施例，对本专利技术进一步说明：实施方式1S1、将若干方片形压电陶瓷片2依次叠放形成陶瓷堆1，每个压电陶瓷片2的表面均包括银电极层；S2、将相邻两个压电陶瓷片2之间加入一基于铋、铅、锡和镉四种元素组成的合金中间层4,中间层4的熔点为72℃，为0.05mm厚的焊膏；S3、将陶瓷堆1放置在气氛为氩气、温度为100℃的加热装置中焊接8h。如图2所示，为本专利技术实施方式1制备的压电陶瓷堆的横截面SEM照片，实验采用日立公司(HITACHI)生产的JEOLJEM-7001型扫描电子显微镜焊接接头横截面的显微形貌进行分析。从图中可以看出，得到的焊接接头均匀连续，没有气孔等缺陷，焊缝厚度为0.1mm，实现了压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接，且焊接接头的再熔化温度会得到提高。以上结合具体实施例描述了本专利技术的技术原理，这些描述只是为了解释本专利技术的原理，不能以任何方式解释为对本专利技术保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本专利技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将若干压电陶瓷片依次叠放形成陶瓷堆，每个所述压电陶瓷片的表面均包括金属电极层；S2、将相邻两个所述压电陶瓷片之间加入一中间层；S3、将所述陶瓷堆放置在加热装置中焊接。

【技术特征摘要】
1.一种压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将若干压电陶瓷片依次叠放形成陶瓷堆，每个所述压电陶瓷片的表面均包括金属电极层；S2、将相邻两个所述压电陶瓷片之间加入一中间层；S3、将所述陶瓷堆放置在加热装置中焊接。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，其特征在于，所述金属电极层的材质包括金、银、镍和铜中的一种材料。3.根据权利要求1所述的压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，其特征在于，所述中间层的材质包括铋、铅、锡、镉、铟、银、金和铜中的至少一种元素的合金。4.根据权利要求3所述的压电陶瓷堆的低温冶金焊接连接方法，其特征在于，所述中间层的熔点小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，叶灵敏，孙旭东，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21