專利名稱：超聲波平板式壓電振子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電陶瓷產(chǎn)品，特別是涉及一種超聲波平板式壓電振子。
背景技術(shù)：
自1%4年人們發(fā)現(xiàn)了 PZT鋯鈦酸鉛壓電陶瓷后，美國(guó)、日本、荷蘭等許多國(guó)家對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡研究，并且派生出了一系列性能優(yōu)越的PZT壓電陶瓷材料，隨著研制的深入，其應(yīng)用范圍也大大地拓展，以鋯鈦酸鉛為基礎(chǔ)，用多種元素改進(jìn)的三元系、四元系壓電陶瓷也都應(yīng)運(yùn)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中制成了第一種三元系陶瓷，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在這種三元系壓電陶瓷中添加一些氧化物會(huì)提高機(jī)電耦合系數(shù)KP和高機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm，還能夠使頻率常數(shù)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(yōu)越的性能.可以大幅度地調(diào)節(jié)可供選擇的組成成份和壓電性，容易獲得高機(jī)電耦合數(shù)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(duì)這種系統(tǒng)的壓電陶瓷進(jìn)行離子置換和摻雜改性.可獲得高介電、高壓電性能.并在三元系的基礎(chǔ)上發(fā)展了更為復(fù)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。由于用途不同的器件對(duì)壓電陶瓷材料性能參數(shù)有著不同的要求，例如超聲波清洗換能器與醫(yī)用超聲波換能器，壓電陶瓷變壓器與壓電陶瓷揚(yáng)聲器，因此，要使壓電振子產(chǎn)品有優(yōu)越的性能，良好的質(zhì)量，研發(fā)壓電陶瓷材料及器件是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。壓電換能器的應(yīng)用十分廣泛，它按應(yīng)用的行業(yè)分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)療及軍事等；按實(shí)現(xiàn)的功能分為超聲加工、超聲清洗、超聲探測(cè)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)、遙控等； 按工作環(huán)境分為液體、固體、氣體、生物體等；按性質(zhì)分為功率超聲、檢測(cè)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(lǐng)域占據(jù)相當(dāng)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(zhǎng)。壓電超聲換能器是超聲技術(shù)的關(guān)鍵部件，其應(yīng)用日趨廣泛，國(guó)際上對(duì)其研究十分活躍，隨著超聲壓電陶瓷材料的不斷推廣應(yīng)用，現(xiàn)已涉及到人們生活的方方面面，而在不同的領(lǐng)域?qū)弘娞沾商岢隽烁叩氖褂靡?，?duì)于超聲波壓電陶瓷而言，材料的生產(chǎn)配方?jīng)Q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(jī)械的品質(zhì)因數(shù)及抗張強(qiáng)度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強(qiáng)抗張強(qiáng)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，通常是采用銀漿(燒銀)方式，而在實(shí)際應(yīng)用中該方法在平板式壓電振子存在著嚴(yán)重影響著超聲波壓電陶瓷器件的使用性能及使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲波平板式壓電振子，通過本技術(shù)方案，改變生產(chǎn)材料的配比，添加新的氧化物和電極連接的改進(jìn)，大大提高了使用性能和使用壽命，改善了壓電陶瓷成品后的機(jī)械品質(zhì)、因數(shù)及抗張強(qiáng)度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強(qiáng)抗張強(qiáng)度、改善老化性能，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明是按如下的方式來實(shí)現(xiàn)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(xué)分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)y TizZrl-x-y-z 03)；(3).通過對(duì)鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設(shè)定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的范圍內(nèi)，Ti及ττ分別設(shè)定在0. 4 0. 44范圍內(nèi)進(jìn)行配比試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果中，確定出 χ. y. ζ的數(shù)值，即確定了各組份的最優(yōu)配比。所述確定各組份最優(yōu)配比后，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮 (Nb205)材料，每個(gè)添加物重量小于2%的范圍內(nèi)。采用上述材料，通過現(xiàn)有技術(shù)制成的壓電陶瓷片上設(shè)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(fā)明的超聲波平板式壓電振子積極效果是由于采用了本設(shè)計(jì)方案，改變生產(chǎn)材料的配比，添加新的氧化物和電極連接的改進(jìn)，大大提高了使用性能和使用壽命，改善了壓電陶瓷成品后的機(jī)械品質(zhì)、因數(shù)及抗張強(qiáng)度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強(qiáng)抗張強(qiáng)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(tǒng)產(chǎn)品焊點(diǎn)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(yōu)，成品率從原92%提高至99%。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種實(shí)施例是按如下的方式來實(shí)現(xiàn)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(xué)分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)yTizZrl-x-y-z03)； (3).通過對(duì)鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設(shè)定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的范圍內(nèi)，Ti及^ 分別設(shè)定在0.4 0. 44范圍內(nèi)進(jìn)行配比試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果中，確定出X、 y、ζ的數(shù)值，即確定了各組份的最優(yōu)配比。所述確定各組份最優(yōu)配比后，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮 (Nb205)材料，每個(gè)添加物重量小于2%的范圍內(nèi)。采用上述材料，通過現(xiàn)有技術(shù)制成的壓電陶瓷片上設(shè)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(quán)利要求
1.一種超聲波平板式壓電振子，其特征在于(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(xué)分子式是Pb(Znl/3Nb2/;3)x(Snl/3Nb2/;3)yTizZrl-x-y-z03)；(3).通過對(duì)鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中χ及y設(shè)定在0< χ < 0. 1，0 < y < 0. 1的范圍內(nèi)，Ti及^ 分別設(shè)定在0.4 0. 44范圍內(nèi)進(jìn)行配比試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果中，確定出χ. y.z 的數(shù)值，即確定了各組份的最優(yōu)配比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波平板式壓電振子，其特征在于所述確定各組份最優(yōu)配比后，再添加氧化錳(Mn02)、氧化銻(Sb2(X3)和氧化鈮(他2冊(cè))材料，每個(gè)添加物重量小于2%的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波平板式壓電振子，其特征在于采用上述材料，通過現(xiàn)有技術(shù)制成的壓電陶瓷片上設(shè)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(xué)分子式是Pb(Zn1/3Nb2/3)x(Sn1/3Nb2/3)yTizZr1-x-y-zO3)；通過對(duì)鈮鋅-鈮錫酸鉛材料分子式中x及y設(shè)定在0＜x＜0.1，0＜y＜0.1的范圍內(nèi)，Ti及Zr分別設(shè)定在0.4～0.44范圍內(nèi)進(jìn)行配比試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果中，確定出x.y.z的數(shù)值，即確定了各組份的最優(yōu)配比；本設(shè)計(jì)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后的機(jī)械品質(zhì)、因數(shù)及抗張強(qiáng)度，提高超聲波平板式壓電振子靈敏度、降低損耗、增強(qiáng)抗張強(qiáng)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(tǒng)產(chǎn)品焊點(diǎn)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(yōu)，成品率從原92％提高至99％。
文檔編號(hào)H03H9/02GK102195595SQ20101012533
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者王偉 申請(qǐng)人:王偉