一种基于多线切割技术的1-3复合材料制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多线切割技术的1

【技术实现步骤摘要】
一种基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法


[0001]本专利技术属于电子元器件制造
，主要是一种基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法。

技术介绍

[0002]1‑
3压电复合材料克服了纯压电陶瓷在强度、脆性方面的缺陷，具有重量轻、声阻抗匹配性能好、探测频带宽、发射方向性好、横向耦合噪声低、可加工性和设计性强等特点，是目前研究最多、最深入的一种压电复合材料，广泛应用于鱼雷尾流制导探测，水下无人潜航器声纳探测，反蛙人声纳、水下警戒声纳、水下扫雷探测，潜海地貌成像探测，医学领域超声探测，高频相控阵等领域。
[0003]1‑
3型复合材料主要的传统制备方法工艺流程如下：
[0004]1、注射成型方式制备复合材料工艺：注射成型陶瓷基体制备
‑
灌注
‑
加工
‑
电极制备
‑
极化
‑
复合材料。
[0005]2、刀片(砂轮)切割制备复合材料工艺：传统压电陶瓷基体制备
‑
切割
‑
灌注
‑
加工
‑
电极制备
‑
极化
‑
复合材料。
[0006]注射成型制备工艺，陶瓷单元柱(颗粒)烧结收缩后难以进行后续加工，导致陶瓷单元柱尺寸、位置、形状难以精准控制，小批量试验模具费用高，一定程度上制约着注射成型的研究与开发。传统刀片(砂轮)切割制备1
‑<br/>3压电复合材料的方法成本高、周期长、重复性差，刀片切割对陶瓷单元柱产生的应力大(可能导致退极化)，精细切割时存在单元柱容易断裂的风险。
[0007]另外，传统制备方法中，都是灌注加工后进行极化的，压电陶瓷的矫顽场通常大于2.5kv/mm，大于灌注材料(填充物质)的击穿电压，这给传统复合材料制备过程中的极化环节带来了较大的不利影响，极化电压过高容易出现严重的击穿，极化电压不足压电陶瓷性能又无法充分发挥。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法。
[0009]本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法，主要包括传统的压电陶瓷基体制备、上电极、极化、多线切割、灌注、加工和电极制备，本方法专利技术的单、双面多次切割工艺，充分发挥了多线切割小应力、接近常温切割的特点，对极化后的压电陶瓷进行高精度切割，制备的复合材料无明显退极化，能够充分发挥基体材料性能。其中多线切割步骤如下：
[0010](1)、单面切割加工连通型1
‑
3复合材料时，加工件横向切割后，旋转90度，进行纵向切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制；
[0011](2)、双面切割加工非连通型1
‑
3复合材料时，加工件一面横向切割后，翻转到另一面，进行垂直方向的切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制。
[0012]加工件可以选择单面切割或双面切割，单面切割适合加工连通型1
‑
3复合材料。切割预留的连通基板厚度为1mm～2.5mm，单面切割只需要考虑单侧的连通基板厚度，双面切割需要考虑双侧连通基板的厚度，避免后续加工(磨削掉两侧连通基板)时余量不足。
[0013]后续灌注固化过程中，灌注填充物质的收缩相对均匀，单元柱承受的形变应力更小，可以大大降低单元柱断裂风险，灌注固化的效果更佳。切割后去除多余剥离片和残留边角，超声波清洗，烘干备用。
[0014]当单次切割无法达到需要的尺寸时，可以通过同方向多次(两次或以上)切割实现，多次切割中，线缝间存在需要剔除的剥离片，其厚度控制对切割品质有较大影响，剥离片太薄，影响加工效率和切割面的垂直度；剥离片太厚，影响剔除剥离片后的断面品质。切割单元柱尺寸(边长)a(mm)，布线辊轮槽距b(mm)，切割线径c(mm)，剥离片厚度d(mm)，相邻单元柱之间的距离e，切割次数n，切缝与切割线径的比值λ，切割陶瓷时，λ＝1.09
±
0.05；上述参数之间具有a＝b﹣e，e＝n
·
c
·
λ﹢(n－1))
·
d的关系。
[0015]作为优选，切割线选择金刚丝线，线径选择0.10mm～0.35mm，调整布线收放系统、张力控制系统和辊轮转速，线速度控制在200m/min～600m/min之间，线张力在20N～80N之间，进给速度控制在0.40mm/min～0.85mm/min之间，切割时研磨液循环系统处于开启状态，保持对切割线的持续冷却。
[0016]作为优选，切割陶瓷材料时，线径(0.22
±
0.05)mm，线速度(450
±
50)m/min，线张力(50
±
20)N。
[0017]多次切割时，剥离片厚度d控制在0.15mm～0.26mm。当进行精细单元柱切割，即a接近0.25mm，不需要剥离片，此时a＝d，通过设计切割次数n控制陶瓷相百分比含量。
[0018]作为优选，多次切割时，当需要切割的单元柱尺寸a大于0.30mm时，剥离片厚度控制在0.15mm～0.26mm；切割预留的连通基板厚度为1mm～2.5mm。
[0019]作为优选，当需要切割的单元柱尺寸a小于0.30mm时，不再适宜通过剔除剥离片(厚度d)达到切割目标设计；通过纵向进给调节使a＝d，选择合适的金刚丝线、布线辊轮槽距和切割次数n，达到需要的复合材料参数。
[0020]作为优选，配制并灌注环氧等填充物后，填充物选用环氧树脂(E
‑
44或E
‑
51)，固化剂选用二乙烯三胺或2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑，固化剂与环氧树脂按重量比2％～25％进行配制，搅拌均匀后真空脱泡。无尘环境下进行灌注，灌注后在温度≤120℃环境下固化，固化并冷却至室温后加工成需要的尺寸，主平面涂覆电极，测试后完成制备过程。灌注采用的填充物选用环氧树脂E
‑
51或E
‑
44，固化剂选用二乙烯三胺或2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑，固化剂与环氧树脂重量比例3％～8％，灌注固化温度45℃～90℃。
[0021]作为优选，电极材料采用常温固化导电银浆，银浆固化温度≤120℃，采用丝网印刷技术印制电极，电极任意两点的电阻≤1.2Ω。
[0022]本专利技术的有益效果为：该方法专利技术的单、双面多次切割工艺，充分发挥了多线切割小应力、接近常温切割的特点，实现对极化后的压电陶瓷进行高精度切割，制备的复合材料无明显退极化，能够充分发挥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多线切割技术的1
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3复合材料制备方法，其特征在于：主要包括传统的压电陶瓷基体制备、上电极、极化、多线切割、灌注、加工和电极制备，其中多线切割步骤如下：(1)、单面切割加工连通型1
‑
3复合材料时，加工件横向切割后，旋转90度，进行纵向切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制；(2)、双面切割加工非连通型1
‑
3复合材料时，加工件一面横向切割后，翻转到另一面，进行垂直方向的切割；当单次切割无法达到需要的尺寸时，通过同方向多次切割实现，对线缝间存在需要剔除的剥离片进行厚度控制。2.根据权利要求1所述的基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法，其特征在于：切割单元柱尺寸amm，布线辊轮槽距bmm，切割线径cmm，剥离片厚度dmm，相邻单元柱之间的距离e，切割次数n，切缝与切割线径的比值λ，切割陶瓷时，λ＝1.09
±
0.05；上述参数之间具有a＝b﹣e，e＝n
·
c
·
λ﹢(n－1))
·
d的关系。3.根据权利要求2所述的基于多线切割技术的1
‑
3复合材料制备方法，其特征在于：切割线选择金刚丝线，线径选择0.10mm～0.35mm，线速度控制在200m/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪跃群，高亮，乔治，赵双，
申请(专利权)人：杭州瑞声海洋仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：