[发明专利]一种PZT陶瓷涂层的制备方法

说明书

本发明涉及功能陶瓷技术领域，具体涉及一种PZT陶瓷涂层的制备方法；包括1)试样片选用钢，试样片放入丙酮的烧杯，超声后取出，用棕刚玉喷砂处理；2)PZT粉体分散于蒸馏水中，得到悬浮液A并超声波发生器震荡；3)向悬浮液A中加入硅溶胶并超声波发生器中震荡；4)将高温电炉预先加热，取出喷砂处理后的试样片置于电炉，将加热的试样片浸入悬浮液B中，超声波发生器中振荡；5)将超声后的试样继续置入高温电炉内，将加热的试样片浸入悬浮液B中，取出浸渍后的试样，并在超声波发生器中振荡，重复这个步骤直至达到所需的涂层厚度；采用本方案制备的一种PZT陶瓷涂层的制备方法具有工艺简单、成本低和产品性能优良的优点。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷技术领域，具体涉及一种PZT陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

自从人们发现压电效应开始，压电材料发展到现在已经有约130多年的历史，在这期间，人们对压电材料的研究和探索从来没有停止过，因此压电材料得到了飞速发展，它广泛应用在电子、通讯、机械、军事、机密控制等重要方面，特别在信息的检测、转化、处理和存储等领域起着十分重要的作用。压电陶瓷由于具有生产过程简单、性能好等特点，它已经成为压电材料的一个重要分支，已经成为功能材料的一个重要研究方向。

锆钛酸铅(PZT)是一种压电陶瓷材料，因为具有良好的压电、介电以及光电一系列优异的性能而广泛应用于压电示波器、转换器等设备中，是日常生活及工业中重要的信息功能材料，陶瓷的制备工艺决定了陶瓷的微观结构和性能，为了获得性能优异的PZT压电陶瓷，人们研究了很多种合成方法，如液相烧结法，溶胶凝胶法，共沉淀法，水热合成法，高温研磨法。等离子喷涂[Ctibor P,Ageorges H,Sedlacek J,et al.Structure andproperties of plasma sprayed BaTiO₃coatings[J].Ceramics International,2010,36(7):2155-2162.]制备的PZT涂层孔隙率高，结合强度较低，这会降低涂层的压电性能。

发明内容

发明的目的在于采用超声-热浸渍法提供一种PZT陶瓷涂层的制备方法，已解决现有技术中的缺点，对于对厚度有特殊要求领域的压电陶瓷元件的应用具有重要意义，本发明工艺简单、成本低，产品性能优良。

本方案中的一种PZT陶瓷涂层的制备方法，包括如下步骤，

1)基体材料选用钢，加工成所需尺寸的试样片，将试样片放入预先装有300ml丙酮的烧杯中，在超声波发生器中振荡30min后取出，烘干试样片后，用24目的棕刚玉进行喷砂处理。2)将20-80g的PZT粉体分散于200ml～400ml的蒸馏水中，得到悬浮液A，将悬浮液A用超声波发生器超声震荡20～40min，然后磁力搅拌3～5h，悬浮液A中PZT粉体的浓度为100～200g/L。3)向悬浮液A中加入40ml～80ml的硅溶胶，得到悬浮液B，将悬浮液B放入超声波发生器中超声30～60min，然后边加热边磁力搅拌3～5h，加热温度为50～60℃；4)将高温电炉预先加热至200℃，并且保持200℃的温度，取出喷砂处理后的试样片置于200℃的电炉内，保温15～20min后取出，将加热的试样片浸入悬浮液B中，20～30s后取出浸渍后的试样片，并在超声波发生器中振荡1～2min；5)将超声后的试样片继续置入200℃的高温电炉内，保温15～20min后取出，将加热的试样片浸入悬浮液B中，20～30s后取出浸渍后的试样片，并在超声波发生器中振荡1～2min，重复这个步骤直至达到所需的涂层厚度，即得到PZT陶瓷涂层试样。

本发明的优点是：1)本发明制备的PZT涂层表面无裂纹，与基体的结合强度大；2)本发明在低温下即可获得结构厚度可控PZT陶瓷涂层，3)本发明制备工艺简单，操作方便，原料易得，制备成本较低。