共烧型大位移多层压电致动器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共烧型大位移多层压电致动器及其制备方法，属于压电陶瓷及制备方法；本发明专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器的材料组成化学式为：Pb

【技术实现步骤摘要】
共烧型大位移多层压电致动器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种压电陶瓷及其制备方法，尤其涉及一种共烧型大位移多层压电致动器及其制备方法；属于压电陶瓷


技术介绍

[0002]压电致动器，是一种全新原理和结构的驱动装置，它不需要磁铁和线圈，而是利用压电材料的逆压电效应和超声振动来获得运动和力（矩）。它克服了机械式、液压式、气动式、电磁式等传统执行器惯性大、响应慢、结构复杂、可靠性差等不足，具有功率大、结构简单、位移精度高（可精确到10nm）、响应快（最快可到10μs）、驱动力大（可达数10kN以上）是同体积电磁式执行器驱动力的10
‑
100倍）、无电磁干扰、无噪声、结构刚度大等优点。近年来，由于加工精度不断提高，时常要求微小位移能精密控制在1μm以下，这就要求压电陶瓷微动器向体积小、驱动电压低、位移量大、集成化程度高的方向发展，因而共烧型压电致动器应运而生。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种响应速率快、位移量大、稳定性好、烧结温度低的共烧型大位移多层压电致动器；本专利技术的另一个目的是提供一种制备该共烧型大位移多层压电致动器的方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所提供的共烧型大位移多层压电致动器的陶瓷材料组成化学式为：Pb
0.95
Sr
0.05
(Zr
0.51
Ti
0.49
)(Zn
1/3
Nb
2/3/>)
0.05
(Ni
1/3
Nb
2/3
)
0.1
O3+0.1wt% CuO+0.4wt% Bi2O3+0.5wt% Li2CO3。
[0005]本专利技术所提供的制备共烧型大位移多层压电致动器的方法如下：1）按照化学式Pb
0.95
Sr
0.05
(Zr
0.51
Ti
0.49
)(Zn
1/3
Nb
2/3
)
0.05
(Ni
1/3
Nb
2/3
)
0.1
O3+0.1wt% CuO+0.4wt% Bi2O3+0.5wt% Li2CO3的计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO、CuO、Bi2O3、Li2CO3；2）将原料中的Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO混合，球磨4h，烘干，过40目筛，得一次磨料；3）将所述一次磨料在900℃的条件下密闭煅烧2h，得预烧料；4）将所述预烧料与原料中的CuO、Bi2O3、Li2CO3混合，球磨8h，烘干，过40目筛，得二次磨料；5）所述二次磨料中加入甲苯和酒精、1wt%增塑剂DOP、2wt%消泡剂TSF451
‑
350、2.2wt%分散剂AKM，球磨12h，得三次磨料；其中，二次磨料、甲苯、酒精的质量比为100:20:15；6）所述三次磨料中加入4wt%粘合剂PVB，球磨12h，得四次磨料；7）对所述四次球磨料进行除泡处理30min，得流延浆料；8）用流延机将所述流延浆料流延成厚度为18μm的膜带；
9）将上述膜带进行裁切，得膜片，在所述膜片上印刷电极，烘干；10）将印刷有电极的膜片按照电极方向进行叠片，直至厚度达到设计尺寸，得膜片叠；11）将各所述膜片叠用真空包装袋进行四次真空封装，然后在120MPa、水温为75℃的环境下等静压1h，得膜块；12）按照电极切割线对所述膜块进行切割，得生坯；13）按照电极方向将所述生坯叠成50mm厚，然后热压至45mm厚的生坯块；热压机温度为80℃，热压时间为1h；14）按照电极排列对所述生坯块进行裁切，得致动器生坯；15）将所述致动器生坯送入烧结炉中，升温至650℃排胶2h，然后升温至950～980℃烧结4h，得致动器陶瓷；17）在所述致动器陶瓷的侧面印刷银浆，然后在750℃条件下烧银25min，得被银致动器陶瓷；18）在所述被银致动器陶瓷上焊接铜箔和导线。
[0006]与现有技术比较，本专利技术方法由于采用了上述技术方案，通过元素掺杂和比例的调整以及烧结助剂的加入，因此制备得到的压电陶瓷片在不仅具有优良的压电性能，而且还降低了烧结温度，减少了PbO的挥发。本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器体积小（厚度仅为36mm），性能优异、合格率高、稳定性好。
[0007]经测试，本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器在120V的电压驱动下，位移可达43μm，谐振频率达30kHz，刚度达1800N，最大出力达50N/μm，容量可达9.5μF。
附图说明
[0008]图1是本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器的位移曲线图；图2是本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器的陶瓷材料微观图；图3是本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器的截面扫描电镜图；图4是本专利技术提供的共烧型大位移多层压电致动器的陶瓷材料与银层结合处的扫描电镜图。
具体实施方式
[0009]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步说明：实施例11）按照化学式Pb
0.95
Sr
0.05
(Zr
0.51
Ti
0.49
)(Zn
1/3
Nb
2/3
)
0.05
(Ni
1/3
Nb
2/3
)
0.1
O3+0.1wt% CuO+0.4wt% Bi2O3+0.5wt% Li2CO3的计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO、CuO、Bi2O3、Li2CO3；2）将原料中的Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO混合，球磨4h，烘干，过40目筛，得一次磨料；其中，锆球、磨料、去离子水的质量比为2:1:1，球磨机转速为460r/min；3）将所述一次磨料放入加盖密闭的坩埚中，以2℃/min的速率升温至900℃煅烧2h，随炉冷却得预烧料；4）将所述预烧料与原料中的CuO、Bi2O3、Li2CO3混合，球磨8h，烘干，过40目筛，得二
次磨料；其中，锆球、磨料、去离子水的质量比为2:1:0.6，球磨机转速为460r/min；5）所述二次磨料中加入甲苯和酒精、1wt%增塑剂DOP、2wt%消泡剂TSF451
‑
350、2.2wt%分散剂AKM，球磨12h，得三次磨料；其中，二次磨料、甲苯、酒精的质量比为100:20:15；6）所述三次磨料中加入4wt%粘合剂PVB，球磨12h，得四次磨料；7）对所述四次球磨料进行除泡处理30min，得流延浆料；8）用流延机将所述流延浆料流延成厚度为18μm的膜带；9）将上述膜带进行裁切，得膜片，在所述膜片上印刷电极，烘干；10）用叠片机将印刷有电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共烧型大位移多层压电致动器，其特征在于其陶瓷材料的组成化学式为：Pb
0.95
Sr
0.05
(Zr
0.51
Ti
0.49
)(Zn
1/3
Nb
2/3
)
0.05
(Ni
1/3
Nb
2/3
)
0.1
O3+0.1wt% CuO+0.4wt% Bi2O3+0.5wt% Li2CO3。2.一种制备权利要求 1所述的共烧型大位移多层压电致动器的方法，其特征在于步骤如下：1）按照化学式Pb
0.95
Sr
0.05
(Zr
0.51
Ti
0.49
)(Zn
1/3
Nb
2/3
)
0.05
(Ni
1/3
Nb
2/3
)
0.1
O3+0.1wt% CuO+0.4wt% Bi2O3+0.5wt% Li2CO3的计量比称取原料Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO、CuO、Bi2O3、Li2CO3；2）将原料中的Pb3O4、ZrO2、TiO2、SrCO3、ZnO、Nb2O5、NiO混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，李正权，江平，褚涛，李慧琴，秦洁，
申请(专利权)人：贵州振华红云电子有限公司，
类型：发明
国别省市：