一种耐腐蚀耐高温超声波传感器用电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀耐高温超声波传感器用电极材料及其制备方法，属于压电传感器技术领域。本发明专利技术的制备方法，通过在衬底与靶材间施加偏置电压并结合热扩散处理，形成或扩大层间交互区域，使电极材料各层牢固结合；其工艺简便、加工精度高，适用于规模化生产。所制超声波传感器用电极材料包含压电层与结合层的交互区域、结合层、结合层与高熵合金电极层的交互区域、高熵合金电极层的多层结构，并且层间结合性能优异，在海洋工作环境下具有优异的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电传感器，尤其涉及一种耐腐蚀耐高温超声波传感器用电极材料及其制备方法。

技术介绍

1、舰船柴油发动机是军事装备的重要动力来源，其正常运转关系到装备的安全可靠运行。而主轴承盖螺栓作为联接发动机缸体和轴承盖的核心紧固件，其结构稳定性、压紧性能对发动机的运转能力至关重要。舰船柴油发动机长期处于高温、高腐蚀性海洋大气环境中，轴承盖螺栓材料极易由于高温腐蚀出现结构退化、强度降低，使得预紧力偏离设计工况，是诱发螺栓松动和断裂失效的主要原因，也是影响船舶发动机安全性与可靠性的重要因素。为防止由于高温蠕变、腐蚀工况引起的结构故障而引发灾难，准确获得螺栓等紧固件的预紧力变化、实现结构畸变的提前预警，至关重要。

2、为实现压电超声波法应力在线监测，首要解决的问题是开发能够在海洋环境下长期可靠运行的压电薄膜材料和传感器。电极层位于传感器最外层，不仅起信号传输与接收作用，同时应作为保护层，因而有必要开发出耐高温腐蚀性能的电极材料，保证传感器在海洋环境中稳定工作。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超声波传感器用电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述衬底选自Cr、Mn元素的合金衬底、不锈钢衬底，以及金属螺栓、合金螺栓衬底中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述压电层的材料包括LiNbO3、PZT、AlN、AlScN、ZnO中的至少一种；压电层厚度为5～30μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述第一次热扩散处理的步骤如下：以5～6℃/min的升温速率，由室温升至755～800℃并在该温度下保温6～1...

【技术特征摘要】

1.一种超声波传感器用电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述衬底选自cr、mn元素的合金衬底、不锈钢衬底，以及金属螺栓、合金螺栓衬底中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述压电层的材料包括linbo3、pzt、aln、alscn、zno中的至少一种；压电层厚度为5～30μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述第一次热扩散处理的步骤如下：以5～6℃/min的升温速率，由室温升至755～800℃并在该温度下保温6～10h，完成处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述结合层的材料为cr；结合层厚度为210～500nm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，结合层采用电弧离子镀方式沉积，沉积参数如下：电弧电流为80～100a，采用纯氩气，气流量为0.5～2.0pa，镀膜温度为30～150℃，沉积时间为3.1～5min，靶基距离为60～90mm；在cr的沉积过程中，于目标衬底和靶材间施加偏置电压，偏置电压的设置参数如下：在沉积开始的第1min内，采用高偏置电压，偏置电压为50～60v，电流为2.0～2.5a，占空比为40％～70％；第2～3min内，采用中偏置电压，偏置电压为40～50v，电流1.5～2.0a，占空比为40％～70％；第3min至沉积结束，采用低偏置电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓梅，佩列诺维奇·瓦西里·奥列戈维奇，杨兵，张翔宇，张俊，黄家辉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：