氧化铝基板上PNN-PZN-PZT多层并联压电厚膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种在Al₂O₃基板上制备高性能PNN-PZN-PZT多层并联压电厚膜的制备方法，具体配方为0.7Pb(Zr_yTi_1-y)O₃-zPb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-(0.3-z)Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃，按照以上配方的化学计量比称取原料并球磨，于850℃预烧合成，采用丝网印刷法印刷电极以及压电厚膜层，压电厚膜层和电极交替层叠，通过对低温共烧工艺进行调整制备出高性能的多层并联压电厚膜材料。本发明工艺简单、成本低廉，适合大规模生产，在较低的电压下即可获得较大的驱动力和位移，主要应用于微型驱动器、超声换能器等器件中。

主权项

一种氧化铝基板上PNN‑PZN‑PZT多层并联压电厚膜的制备方法，具有如下步骤：(1)配料将原料Pb₃O₄、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅、Ni₂O₃和ZnO按0.7Pb(Zr_0.46Ti_0.54)O₃‑0.1Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃‑0.2Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃的化学计量比配料，球磨4h，再于烘箱中烘干，经研磨后过筛，备用；(2)合成将步骤(1)中配制的粉料放入坩埚中压实，加盖用锆粉密封，于850℃合成，保温2h；(3)二次球磨将步骤(2)的合成原料放入球磨罐中，二次球磨4～10h，然后放入烘箱中烘干，烘干后研磨备用；(4)制备玻璃料将原料Pb₃O₄、H₃BO₃、SiO₂、Al₂O₃按照15:2:7:1的重量比配料，放入球磨罐中，球磨4h，再烘干，经研磨、过筛，备用；(5)制备压电厚膜浆料称取步骤(3)的二次球磨后的粉料，加入1wt.％的步骤(4)的玻璃料和10wt.％的有机载体，混合研磨使浆料成粘稠状并具有一定的流动性，达到适合印刷的状态；所述有机载体为三乙醇胺、乙基纤维素和松油醇按1:4:45重量比的混合溶液；(6)印刷厚膜和电极用蒸馏水将Al₂O₃基板超声清洗后烘干，采用丝网印刷法在Al₂O₃基板上依次印刷电极、压电厚膜层；重复印刷电极和压电厚膜层，交替层叠直至完成3～11层并联结构，首层及最末层皆为电极；每印刷一层压电厚膜层或电极都要于120℃干燥10min，然后再继续印刷；(7)排胶与烧结将步骤(6)印刷好的压电厚膜制品进行烧制，升至800～900℃，保温60～90min，随炉冷却，制得PNN‑PZN‑PZT多层并联压电厚膜制品；(8)极化将步骤(7)的压电厚膜制品置于140℃的硅油中，以6kV/mm的直流电压极化10～15min，保持电场强度，停止加热，使其自然冷却到室温；(9)性能测试将步骤(8)经极化后的压电厚膜制品于室温下静置24h，测定压电及介电性能。