叠堆压电陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种叠堆压电陶瓷及其制备方法。该叠堆压电陶瓷包括：叠堆层，包括相互叠堆的压电陶瓷层和电极层；位于所述叠堆层两侧的保护涂层。本发明专利技术可以减小压电陶瓷工作应力和疲劳损坏，提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
叠堆压电陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及压电陶瓷
，具体地，涉及一种叠堆压电陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]压电材料在受到外力作用时会产生压电效应，压电陶瓷片叠加成压电叠堆，成为压电喷射点胶阀的动力源。压电陶瓷作为驱动器，其性能直接影响压电喷射点胶阀。压电陶瓷工作频率高，长时间工作易造成疲劳损伤，损坏压电陶瓷，影响点胶阀工作。因此减小压电陶瓷峰值应力，对于延长压电陶瓷使用寿命具有重要意义。
[0003]叠堆压电陶瓷是将压电陶瓷薄片与金属电极层交替叠堆，采用共烧工艺粘接而成，粘接后会形成两侧的陶瓷介质层，且叠堆陶瓷上下端面为未极化陶瓷层。
[0004]压电陶瓷的特性包括正压电性与逆压电性，运用压电陶瓷的逆压电效应，可以将电效应转换为机械效应。叠堆压电陶瓷通电时，当所加电场方向与陶瓷极化方向相同，就会使每个陶瓷片在极化方向上发生变形，整体压电叠层伸长。相反，加反向电场时，陶瓷片沿极化方向缩短。
[0005]现有叠堆压电陶瓷结构是由压电介质层以及位于上下的正电极层和负电级层压制粘接而成，为避免两侧电极裸露，引起层间爬电等问题，将两侧电极完全包裹在叠堆压电陶瓷内，最终叠堆成型后，就会存在压电陶瓷两侧整体的陶瓷介质层结构，但并未考虑分析所保留的介质层对于压电陶瓷结构力学方面的影响，尤其是在长时间工作过程中的影响。实际是两侧多余出的介质层结构会增大压电陶瓷的应力，加剧叠堆压电陶瓷的疲劳损坏。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的主要目的在于提供一种叠堆压电陶瓷，以减小压电陶瓷工作应力和疲劳损坏，提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种叠堆压电陶瓷，包括：
[0008]叠堆层，包括相互叠堆的压电陶瓷层和电极层；
[0009]位于所述叠堆层两侧的保护涂层。
[0010]在其中一种实施例中，所述叠堆层包括多个叠堆单元；
[0011]所述叠堆单元包括：
[0012]第一压电陶瓷层；
[0013]位于所述第一压电陶瓷层上的第一电极层；
[0014]位于所述第一电极层上的第二压电陶瓷层；以及
[0015]位于所述第二压电陶瓷层上的第二电极层；
[0016]所述第一电极层的电极方向与所述第二电极层的电极方向相反。
[0017]在其中一种实施例中，所述第一压电陶瓷层、所述第一电极层、所述第二压电陶瓷层和所述第二电极层相互平行。
[0018]在其中一种实施例中，所述叠堆层的上表面和下表面均为压电陶瓷层。
[0019]在其中一种实施例中，
[0020]所述第一电极层为正电极层，所述第二电极层为负电极层；或
[0021]所述第一电极层为负电极层，所述第二电极层为正电极层。
[0022]在其中一种实施例中，
[0023]所述正电极层与所述负电极层形成的负电极端相距第一电极距离；
[0024]所述负电极层与所述正电极层形成的正电极端相距第二电极距离。
[0025]在其中一种实施例中，
[0026]所述第一电极距离为150μm至500μm；
[0027]所述第二电极距离为150μm至500μm。
[0028]在其中一种实施例中，所述保护涂层的厚度为20μm至80μm。
[0029]在其中一种实施例中，所述压电陶瓷层的厚度为50μm至450μm。
[0030]本专利技术实施例的叠堆压电陶瓷包括叠堆层和位于叠堆层两侧的保护涂层，叠堆层包括相互叠堆的压电陶瓷层和电极层，该专利技术可以减小压电陶瓷工作应力和疲劳损坏，提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。
[0031]本专利技术实施例还提供一种叠堆压电陶瓷的制备方法，包括：
[0032]提供两侧设有陶瓷介质层的叠堆压电陶瓷本体；
[0033]通过研磨去除所述叠堆压电陶瓷本体两侧的陶瓷介质层，得到叠堆层；
[0034]在所述叠堆层两侧形成保护涂层。
[0035]本专利技术实施例的叠堆压电陶瓷的制备方法通过研磨去除叠堆压电陶瓷本体两侧的陶瓷介质层，得到叠堆层，然后在叠堆层两侧形成保护涂层，可以减小压电陶瓷工作应力和疲劳损坏，提高压电陶瓷的使用寿命和可靠性。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本专利技术实施例中叠堆压电陶瓷的示意图；
[0038]图2是应力分布与陶瓷介质层厚度的对照示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例中叠堆压电陶瓷的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]鉴于现有的叠堆压电陶瓷结构中两侧陶瓷介质层虽然有效避免了爬电，但同时增大了结构的工作应力，本专利技术提出一种叠堆压电陶瓷，从改进现有结构入手，减少压电陶瓷的疲劳损坏。以下结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0042]图1是本专利技术实施例中叠堆压电陶瓷的示意图。如图1所示，叠堆压电陶瓷包括：
[0043]叠堆层，包括相互叠堆的压电陶瓷层和电极层。其中，所述压电陶瓷层的厚度为50μm至450μm。
[0044]位于所述叠堆层两侧的保护涂层。其中，所述保护涂层的厚度为20μm至80μm。
[0045]在叠堆压电陶瓷点胶阀结构中，压电陶瓷作为电
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力转换的动力源部件起着关键作用，因此延长压电陶瓷的使用寿命对于整个点胶系统运行具有重要意义。本专利技术从叠堆压电陶瓷结构入手，分析压电陶瓷两侧介质层对结构的影响。
[0046]图2是应力分布与陶瓷介质层厚度的对照示意图。如图2所示，本专利技术通过理论计算介质层厚度分别为150μm，50μm，0μm时，叠堆压电陶瓷中间处压电陶瓷层的应力分布。随着两侧介质层厚度的减小，压电陶瓷两侧分布的应力明显减小。由此可以得到，当压电陶瓷通电工作时，中间电极区伸缩动作，两侧陶瓷介质层静止不动，从而增大了压电陶瓷的应力。当减小两侧介质层厚度时，这种结构带来的影响也会相应的减小。因此当去除叠堆压电陶瓷两侧介质层时可以减小工作应力。
[0047]一实施例中，叠堆层包括多个叠堆单元。
[0048]所述叠堆单元包括：
[0049]第一压电陶瓷层；
[0050]位于所述第一压电陶瓷层上的第一电极层；
[0051]位于所述第一电极层上的第二压电陶瓷层；以及
[0052]位于所述第二压电陶瓷层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠堆压电陶瓷，其特征在于，包括：叠堆层，包括相互叠堆的压电陶瓷层和电极层；位于所述叠堆层两侧的保护涂层。2.根据权利要求1所述的叠堆压电陶瓷，其特征在于，所述叠堆层包括多个叠堆单元；所述叠堆单元包括：第一压电陶瓷层；位于所述第一压电陶瓷层上的第一电极层；位于所述第一电极层上的第二压电陶瓷层；以及位于所述第二压电陶瓷层上的第二电极层；所述第一电极层的电极方向与所述第二电极层的电极方向相反。3.根据权利要求2所述的叠堆压电陶瓷，其特征在于，所述第一压电陶瓷层、所述第一电极层、所述第二压电陶瓷层和所述第二电极层相互平行。4.根据权利要求3所述的叠堆压电陶瓷，其特征在于，所述叠堆层的上表面和下表面均为压电陶瓷层。5.根据权利要求2所述的叠堆压电陶瓷，其特征在于，所述第一电极层为正电极层，所述第二电极层为负电极层；或所述第一电极层为负电极层，所述第二电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光胜，展宗贞，
申请(专利权)人：西安华创马科智能控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：