一种铌酸钾钠/铜功能梯度结构压电驱动器件的制备方法

摘要

一种铌酸钾钠/铜功能梯度结构压电驱动器件的制备方法，属于弯曲型压电驱动器技术领域。特征是利用气氛烧结方法将锂掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷和贱金属铜进行复合，并形成铜含量梯度变化的铌酸钾钠/铜多层复合材料，在复合材料的上下表面和沿厚度中心部位涂覆银电极并切割成型，制备得到铌酸钾钠/铜功能梯度结构压电驱动器。铌酸钾钠/铜复合材料的铜含量最高为40vol％，烧结温度为1020～1100℃，烧结气氛氧含量为0.5％～3ppm。本发明的优点在于，金属铜加入铌酸钾钠陶瓷所形成的压电性能梯度变化使得各复合层协调变形，并且金属铜的弥散强化和阻裂增韧作用大幅提高悬臂梁结构压电驱动器的工作可靠性和服役寿命；无铅压电陶瓷铌酸钾钠属于环境友好材料，贱金属铜有利于降低生产成本。

主权项

1.一种铌酸钾钠/铜功能梯度结构压电驱动器件的制备方法，其特征在于：工艺步骤为：(1)按照氧化物混合法制备锂掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷：以K2CO3，Na2CO3，Li2CO3，Nb2O5粉末为原料，采用原子百分比按照化学式LixK0.5-0.5xNa0.5-0.5xNbO3进行配料、混合、煅烧，其中0.00≤x≤0.20；(2)将烧结得到的铌酸钾钠陶瓷块体破碎，并和铜配制混合粉末，铜占混合粉末总量的1～40vol％；配制混合粉末时至少研磨半小时，并在混合粉末中加入0.1～0.5vol％的粘结剂，其中粘结剂为聚乙烯醇含量占3～7wt％的水溶液；(3)将不同铜含量的铌酸钾钠/铜混合粉末铺放在模具中，在80～130MPa下用压片机压模成型；(4)将压模成型后的产品放入坩锅内，再将坩锅放入加热炉内；从室温开始以40～60℃/min的速度升温至1020～1100℃，在1020～1100℃温度下保温1～2小时进行烧结，随炉冷却，获得铜含量梯度变化的铌酸钾钠/铜压电复合材料圆片形样品；(5)烧结后的圆片形样品上下表面打磨平整并涂覆银浆制备银电极，在30～50kV/cm的电场下，并在120℃的硅油中保持30min进行极化处理；(6)将极化处理后的样品在金刚石划片机上切割成方柱形状，并在方柱的上下表面和沿厚度中心部位牵引银导线。