一种压电换能器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种压电换能器及其制备方法，通过在PZT基压电陶瓷中掺杂钙钛矿型高温压电陶瓷以及设计直径递增的阶梯变幅结构，大幅提高压电换能器的温度稳定性，并设置压电换能器的阻抗匹配条件，实现高机电转换效率和高输出振幅，同时具有工艺简单、适合大批量生产等优点，能很好的满足功率超声设备的需求。能很好的满足功率超声设备的需求。能很好的满足功率超声设备的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种压电换能器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种换能器及其制备方法，尤其涉及一种压电换能器及其制备方法，属于功率超声


技术介绍

[0002]超声波是指频率大于20KHz以上的声波，具备方向性好，反射能力强，易于获得较集中声能等优势。超声波技术一般包括功率超声和检测超声，其中功率超声技术是以物理、机械振动、电子材料等学科为基础，通过超声波能量使物体或物体性质某些状态发生变化的应用技术，包括超声波焊接、裁切、清洗、喷涂。
[0003]一套功率超声系统主要由发生器、压电换能器和工具杆组成。其中，压电换能器是进行能量转换的器件，利用压电陶瓷的压电效应将超声波发生器产生的电能转化成机械能，使工具杆形成往复伸缩振动。压电换能器作为功率超声系统的核心部件，其特性直接影响到整个系统的性能，功率超声的工况往往具有功率高、周期长的特点，因此，一个理想的压电换能器应具有高温度稳定性的特点，温度稳定性是指压电换能器的性能随温度而变化的特性，以谐振频率温度稳定性为例，定义为温度每变化1℃所引起的谐振频率相对变化值。谐振频率温度稳定性的绝对值越本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电换能器，其特征在于，包括后盖板、导电片、压电陶瓷片、前盖板以及螺栓；所述后盖板为圆环，圆环外径为15～20mm，圆环内径为4～6mm，圆环厚度为10～12mm；所述压电陶瓷片为圆环，圆环外径和内径均与所述后盖板外径和内径相同，圆环厚度为4～8mm，压电陶瓷片的数量为2或4个；所述前盖板包括带螺纹孔的小端圆柱段、过渡圆弧和大端圆柱段，小端圆柱段的长度l1与大端圆柱段的长度l2相同，为15～20mm，小端圆柱段的直径D1与压电陶瓷片外径相同，大端圆柱段的直径D2＝(1.2～1.5)*D1，螺纹孔的直径与压电陶瓷片内径相同，螺纹孔的长度为3～5mm，过渡圆弧R＝(0.3～0.4)D1；所述后盖板材料为Al
‑
xZn
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yMg
‑
zCu，x为4～6wt.％，y为2～4wt.％，z为1～2wt.％，密度为2700～2850kg/m3，弹性模量为70～80GPa；所述压电陶瓷材料为PZT掺杂A复合压电陶瓷，A在压电陶瓷中的质量分数≤5.0％，A为BiYbO3‑
PbTiO3和BiInO3‑
PbTiO3中的一种，密度为7600～7800kg/m3，弹性模量为60～70GPa；所述前盖板材料为Fe
‑
aCr
‑
bNi
‑
cMo，a为16～20wt.％，b为8～12wt.％，c为1～4wt.％，密度为7900～8000kg/m3，弹性模量为195～210GPa；所述后盖板声阻抗*前盖板声阻抗＝(1～1.2)压电陶瓷声阻抗*压电陶瓷声阻抗，通过下式计算各零件声阻抗Z：式中，ρ为零件密度，E为零件弹性模量。2.根据权利要求1所述的一种压电换能器，其特征在于，所述后盖板在所述压电换能器的后端部，所述前盖板在所述压电换能器的前端部，所述导电片和压电陶瓷片设置在所述后盖板与前盖板之间，所述螺栓将上述后盖板、导电片、压电陶瓷片和前盖板连接固定在一起，所述导电片的材料为纯铜和锌白铜中的一种，所述螺栓的材料为TC4和TC11中的一种。3.根据权利要求1或2所述的一种压电换能器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：压电陶瓷制备，依次经过制粉、模压成形、烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄，李益民，余勇，
申请(专利权)人：湖南英捷高科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：