[发明专利]一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法，主要包括以下步骤：将高温陶瓷粉体、溶剂、分散剂、粘结剂及增稠剂利用搅拌器搅拌均匀制备流延浆料；通过流延机成型一定厚度的膜片后印刷内电极，通过等静压层压后印刷外电极；以低的升温速率排胶以及低温烧结陶瓷；陶瓷极化及高温老化使压电性能趋于稳定。本发明的用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法制得的多层压电陶瓷，能够满足高温环境的使用要求，且压电性能好，完全可用于482℃高温环境中，在高温482℃长时间保温后压电性能稳定；在高温550℃老化后性能稳定，满足高温环境的使用要求。

技术领域

本发明涉及无铅压电陶瓷技术领域，尤其涉及一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法。

背景技术

近年来，随着压电材料应用范围的进一步拓展，在一些极端高温环境下对压电陶瓷的服役性能提出了新的挑战。例如在在航空航天领域，高温压电加速度传感器发挥着重要作用。2006年7月美国发射成功的航天飞机“发现者3号”，仅一个机翼部分就安装了66个温度响应极好的压电加速度传感器，用以密切监测宇宙飞船的机翼工作状态。而高温压电加速度传感器的核心部件为压电陶瓷，其需要在较高的温度不发生退极化现象。目前市场上的压电陶瓷主要是PZT压电陶瓷，虽然PZT压电陶瓷有着压电系数高、性能稳定、机械强度大等优点，但其居里温度T_C约为360℃，安全使用温度难以达到高温环境的需求。

铋层状压电陶瓷是目前研究最多的高温压电陶瓷体系之一，其在T_C约为780℃，但是低的压电常数限制了其应用，研究人员通过组分调节、优化制备工艺等改善了其压电性能，但是压电性能仍然在30pC/N左右，很能再有更大突破。

基于上述情况，本发明提出了一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法，可有效解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于针对PZT压电陶瓷满足不了高温环境的要求，铋层状高温压电陶瓷压电性能低，提供一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法。本发明的用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法制得的多层压电陶瓷，能够满足高温环境的使用要求，且压电性能好，完全可用于482℃高温环境中，在高温482℃长时间保温后压电性能稳定；在高温550℃老化后性能稳定，满足高温环境的使用要求。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法，包含以下步骤：

S1、浆料配制：将高温陶瓷粉体、溶剂及分散剂利用搅拌器搅拌8-12h，搅拌完成后加入粘结剂、增稠剂用搅拌器混合均匀，得到制备多层高温压电陶瓷的浆料，所述浆料组成按质量分数计为：40-50％高温陶瓷粉体、35-45％溶剂、2-8％分散剂、6-10％粘结剂和6-10％增稠剂；

S2、流延成型及叠片：将配制好的浆料在流延机上成型为厚度80-150μm的膜片，通过丝网印刷将膜片印制内电极，将上述膜片利用等静压叠层，叠层完成后印外电极；

S3、排脂及烧结：将上述叠层的膜片进行排脂和烧结；

S4、极化和老化：将烧结完成的压电元件在140-160℃的油浴中、400-800V的电压下极化30min，极化完成后在500-550℃保温30-50h老化。

本发明的用于482℃高温环境中的多层压电陶瓷的制备方法制得的多层压电陶瓷，能够满足高温环境的使用要求，且压电性能好，完全可用于482℃高温环境中，在高温482℃长时间保温后压电性能稳定；在高温550℃老化后性能稳定，满足高温环境的使用要求。