一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法，该方法包括制备涂层原料、准备基体、热喷涂过程、等离子炬热处理和性能测试等步骤，本发明专利技术利用等离子火炬高效热传导的加热技术和设备，能大大提高基体的传热速度，从而加快热处理时间，提高涂层生产效率。提高涂层生产效率。提高涂层生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法


[0001]本专利技术涉及压电陶瓷涂层
，尤其涉及一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法。

技术介绍

[0002]压电器件在传感器、换能器、电容器等的应用已经得到了广泛的研究。近年来，研究者们希望将传感器和换能器等集成到智能结构上，这直接促进了对压电材料的制造与研究。与此同时，压电涂层的制备也逐渐成为一个热门的研究领域。由于含铅压电陶瓷中含有对人体有害的铅成分，目前压电陶瓷涂层的研究也多为无铅压电陶瓷涂层。
[0003]传统的压电涂层制备方法，如丝网印刷、物理气相沉积(PVD)、化学溶液沉积(CSD)、气溶胶沉积(AD)等，不能满足露天工程作业、基体形状复杂、大规模、生产率高等实际操作要求。热喷涂技术很好的避免了这些缺点，并逐渐成为一种成熟的涂层制备技术，广泛应用于压电陶瓷涂层的制备(Sampath S,Schulz U,Jarligo M O,et al.Processing science of advanced thermal
‑
barrier systems[J].MRS bulletin,2012,37(10):903
‑
910)。
[0004]Ctibor P,eta采用热喷涂技术在碳钢基体上制备了BT无铅压电陶瓷涂层。研究了炉内热处理后BT无铅压电陶瓷涂层的介电特性。与热处理前相比其介电常数和介电损耗均有很大改善。(Ctibor P,Sedlacek J,Pala Z.Structure and properties of plasma sprayed BaTiO
3 coatings after thermal posttreatment[J].Ceramics International,2015,41(6):7453
‑
7460)。然而，传统炉内热处理的高温(1150℃)限制了涂层在金属基体上的应用，其主要原因是金属基体在高温下很容易快速氧化，进而毁坏基体；由于炉内热处理对金属基体传热时间比较长，故所需热处理周期比较长，降低生产效率；由于一些工程结构和零件的尺寸过大，传统炉内热处理根本无法实现。
[0005]想要扩大压电陶瓷涂层生产规模必须要在现场进行热处理。通过等离子炬对压电陶瓷涂层热处理很好的避免了上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法，该方法包括一下步骤：
[0008]1)、按摩尔比1：1：0.255：0.434：0.434：4.255称量Bi2O3、Na2CO3、BaCO3、Li2CO3、Nb2O5、TiO2用于合成BNBTLN；
[0009]2)、将通过步骤1)制得的化学药品放入球磨罐中一次球磨，干燥，过筛，压柱，预烧；进行二次球磨，干燥，过筛得到粉体；
[0010]3)、准备316L不锈钢，在316L不锈钢表面制备TBC热障涂层，得到316L
‑
TBC基体；
[0011]4)、在316L
‑
TBC基体表面刷上一层Pd/Ag底部电极；
[0012]5)、将BNBTLN涂层原料在316L
‑
TBC基体上进行沉积，得到BNBTLN涂层；
[0013]6)、对步骤5)中所得BNBTLN涂层进行等离子炬热处理，测试其性能。
[0014]优选的，所述步骤1)中称量前将Na2CO3、BaCO3、Li2CO3在120℃下干燥24h。
[0015]优选的，所述步骤2)中球磨工艺的球磨时间为24h，转速为200r/min，球磨珠为ZrO2，球磨介质为无水乙醇。
[0016]优选的，所述步骤4)中用丝网印刷法将Pd/Ag底部电极刷在316L
‑
TBC基体表面。
[0017]优选的，所述步骤5)中采用热喷涂法将BNBTLN涂层原料在等离子功率为18KW的条件下利用氩气等离子体在316L
‑
TBC基体上进行粉末沉积。
[0018]优选的，所述步骤6)在等离子火炬为950℃温度下对BNBTLN涂层进行扫描热处理，等离子火炬与BNBTLN涂层的距离为120mm。
[0019]本专利技术有益效果：
[0020]1.本专利技术利用等离子火炬高效热传导的加热技术和设备，能大大提高基体的传热速度，从而加快热处理时间，提高涂层生产效率。
[0021]2.本专利技术利用能提高传热速度的等离子加热能大大缩短加热时间，即缩短热处理时间，可以尽量避免金属基体氧化，造成基体毁坏。
[0022]3.针对这一问题。本专利技术采用等离子炬技术可以在露天环境下进行操作，从而很好的规避了一些工程结构和零件的尺寸过大，无法放进炉内进行热处理的缺陷。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是本专利技术涂层热处理前后XRD衍射图谱；
[0025]图2是本专利技术涂层热处理前后表面形貌对比图；
[0026]图3是本专利技术涂层热处理前后压电性能测试图；
[0027]图4是本专利技术涂层热处理前后介电性能测试图；
[0028]图5是本专利技术涂层热处理前后铁电性能测试图。
具体实施方式
[0029]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0030]参照图1
‑
图5，本专利技术的优选实施例，一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法，该方法包括一下步骤：
[0031]1)、按摩尔比1：1：0.255：0.434：0.434：4.255称量Bi2O3、Na2CO3、BaCO3、Li2CO3、Nb2O5、TiO2用于合成BNBTLN；
[0032]所述Bi2O3的纯度为99.99％、Na2CO3的纯度为99.5％、BaCO3的纯度为99.95％、Li2CO3的纯度为99.998％、Nb2O5的纯度为99.9％、TiO2的纯度为99.90％；
[0033]根据[0.94(Bi
0.5
Na
0.5
)TiO3‑
0.06BaTiO3]0.98
‑
(LiNbO3)
0.02
化学计量组成对所有的
原料称重。
[0034]2)、将通过步骤1)制得的化学药品放入球磨罐中一次球磨，干燥，过筛，压柱，预烧；进行二次球磨，干燥，过筛得到粉体；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)、按摩尔比1：1：0.255：0.434：0.434：4.255称量Bi2O3、Na2CO3、BaCO3、Li2CO3、Nb2O5、TiO2用于合成BNBTLN；2)、将通过步骤1)制得的化学药品放入球磨罐中一次球磨，干燥，过筛，压柱，预烧；进行二次球磨，干燥，过筛得到粉体；3)、准备316L不锈钢，在316L不锈钢表面制备TBC热障涂层，得到316L
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TBC基体；4)、在316L
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TBC基体表面刷上一层底部电极；5)、将BNBTLN涂层原料在316L
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TBC基体上进行沉积，得到BNBTLN涂层；6)、对步骤5)中所得BNBTLN涂层进行等离子炬热处理，测试其性能。2.根据权利要求1所述的一种利用等离子炬对无铅压电陶瓷涂层热处理的方法，其特征在于：所述步骤1)中称量前将Na2CO3、BaCO3、...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳豪杰，方凯灵，景琴芳，卢金山，谢兵，刘智勇，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：