超聲波平板式壓電振子的製作方法
2023-09-13 03:19:55 1
專利名稱：超聲波平板式壓電振子的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電陶瓷產品，特別是涉及一種超聲波平板式壓電振子。
背景技術：
自1%4年人們發現了 PZT鋯鈦酸鉛壓電陶瓷後，美國、日本、荷蘭等許多國家對該系統進行了詳盡研究，並且派生出了一系列性能優越的PZT壓電陶瓷材料，隨著研製的深入，其應用範圍也大大地拓展，以鋯鈦酸鉛為基礎，用多種元素改進的三元系、四元系壓電陶瓷也都應運而生，在1965年，日本松下電氣公司把in3(Mgl/3Nb2/;3)03，作為第三組分加到PZT中製成了第一種三元系陶瓷，經研究發現在這種三元系壓電陶瓷中添加一些氧化物會提高機電耦合係數KP和高機械品質因數Qm，還能夠使頻率常數和老化特性得到改善。三元系陶瓷比二元系陶瓷具有更為優越的性能.可以大幅度地調節可供選擇的組成成份和壓電性，容易獲得高機電耦合數的接收型材料大量研究表明，各種馳豫鐵電體固溶物與PZT 陶瓷組合.以及對這種系統的壓電陶瓷進行離子置換和摻雜改性.可獲得高介電、高壓電性能.並在三元系的基礎上發展了更為複雜的四元系、五元系陶瓷材料，使壓電陶瓷的研究前景更為廣闊。由於用途不同的器件對壓電陶瓷材料性能參數有著不同的要求，例如超聲波清洗換能器與醫用超聲波換能器，壓電陶瓷變壓器與壓電陶瓷揚聲器，因此，要使壓電振子產品有優越的性能，良好的質量，研發壓電陶瓷材料及器件是保證產品質量的關鍵。壓電換能器的應用十分廣泛，它按應用的行業分為工業、農業、交通運輸、生活、醫療及軍事等；按實現的功能分為超聲加工、超聲清洗、超聲探測、檢測、監測、遙測、遙控等； 按工作環境分為液體、固體、氣體、生物體等；按性質分為功率超聲、檢測超聲、超聲成像等。 超聲波壓電陶瓷作為重要的功能材料在電子材料領域佔據相當大的比重。近幾年來，壓電陶瓷在全球每年銷售量按15%左右的速度增長。壓電超聲換能器是超聲技術的關鍵部件，其應用日趨廣泛，國際上對其研究十分活躍，隨著超聲壓電陶瓷材料的不斷推廣應用，現已涉及到人們生活的方方面面，而在不同的領域對壓電陶瓷提出了更高的使用要求，對於超聲波壓電陶瓷而言，材料的生產配方決定著壓電陶瓷器件的使用性能和使用壽命，改善壓電陶瓷材料機械的品質因數及抗張強度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強抗張強度、改善老化性能，提高使用壽命是我們急待解決的問題。。另外，在超聲波平板式壓電振子的電極連接，通常是採用銀漿(燒銀)方式，而在實際應用中該方法在平板式壓電振子存在著嚴重影響著超聲波壓電陶瓷器件的使用性能及使用壽命。
發明內容
本發明的目的是提供一種超聲波平板式壓電振子，通過本技術方案，改變生產材料的配比，添加新的氧化物和電極連接的改進，大大提高了使用性能和使用壽命，改善了壓電陶瓷成品後的機械品質、因數及抗張強度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強抗張強度、改善老化性能，從而彌補了現有技術中存在的缺陷。本發明是按如下的方式來實現的一種超聲波平板式壓電振子，(1).所述超聲波平板式壓電振子材料為鈮鋅-鈮錫酸鉛；(2).化學分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)y TizZrl-x-y-z 03)；(3).通過對鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的範圍內，Ti及ττ分別設定在0. 4 0. 44範圍內進行配比試驗，從試驗結果中，確定出 χ. y. ζ的數值，即確定了各組份的最優配比。所述確定各組份最優配比後，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮 (Nb205)材料，每個添加物重量小於2%的範圍內。採用上述材料，通過現有技術製成的壓電陶瓷片上設置的銀電極由表面鍍有錫層的紫銅膜相連接，所述紫銅膜的厚度為2. 5mm，表面錫層的厚度為2 μ m。本發明的超聲波平板式壓電振子積極效果是由於採用了本設計方案，改變生產材料的配比，添加新的氧化物和電極連接的改進，大大提高了使用性能和使用壽命，改善了壓電陶瓷成品後的機械品質、因數及抗張強度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強抗張強度、改善老化性能，壓電陶瓷片與銀電極由表面鍍有錫層的紫銅膜相連接， 避免了傳統產品焊點突出、電阻較大等缺陷，振子可承載較大電流、不易折斷燒壞，一致性與可靠性極優，成品率從原92%提高至99%。
具體實施例方式下面結合本發明的實施例做進一步說明。本發明的一種實施例是按如下的方式來實現的一種超聲波平板式壓電振子，(1).所述超聲波平板式壓電振子材料為鈮鋅-鈮錫酸鉛；(2).化學分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)yTizZrl-x-y-z03)； (3).通過對鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的範圍內，Ti及^ 分別設定在0.4 0. 44範圍內進行配比試驗，從試驗結果中，確定出X、 y、ζ的數值，即確定了各組份的最優配比。所述確定各組份最優配比後，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮 (Nb205)材料，每個添加物重量小於2%的範圍內。採用上述材料，通過現有技術製成的壓電陶瓷片上設置的銀電極由表面鍍有錫層的紫銅膜相連接，所述紫銅膜的厚度為2. 5mm，表面錫層的厚度為2 μ m。
權利要求
1.一種超聲波平板式壓電振子，其特徵在於(1).所述超聲波平板式壓電振子材料為鈮鋅-鈮錫酸鉛；(2).化學分子式是Pb(Znl/3Nb2/;3)x(Snl/3Nb2/;3)yTizZrl-x-y-z03)；(3).通過對鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設定在0< χ < 0. 1，0 < y < 0. 1的範圍內，Ti及^ 分別設定在0.4 0. 44範圍內進行配比試驗，從試驗結果中，確定出χ. y.z 的數值，即確定了各組份的最優配比。
2.根據權利要求1所述的超聲波平板式壓電振子，其特徵在於所述確定各組份最優配比後，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮(他2冊)材料，每個添加物重量小於2%的範圍內。
3.根據權利要求1或2所述的超聲波平板式壓電振子，其特徵在於採用上述材料，通過現有技術製成的壓電陶瓷片上設置的銀電極由表面鍍有錫層的紫銅膜相連接，所述紫銅膜的厚度為2. 5mm，表面錫層的厚度為2 μ m。
全文摘要
一種超聲波平板式壓電振子，所述超聲波平板式壓電振子材料為鈮鋅-鈮錫酸鉛；化學分子式是Pb(Zn1/3Nb2/3)x(Sn1/3Nb2/3)yTizZr1-x-y-zO3)；通過對鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中x及y設定在0＜x＜0.1，0＜y＜0.1的範圍內，Ti及Zr分別設定在0.4～0.44範圍內進行配比試驗，從試驗結果中，確定出x.y.z的數值，即確定了各組份的最優配比；本設計方案，大大提高了使用性能和使用壽命，改善了壓電陶瓷成品後的機械品質、因數及抗張強度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強抗張強度、改善老化性能，壓電陶瓷片與銀電極由表面鍍有錫層的紫銅膜相連接，避免了傳統產品焊點突出、電阻較大等缺陷，振子可承載較大電流、不易折斷燒壞，一致性與可靠性極優，成品率從原92％提高至99％。
文檔編號H03H9/02GK102195595SQ20101012533
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月17日 優先權日2010年3月17日
發明者王偉 申請人:王偉