[发明专利]制造压电器件的烧渗镍电极的方法

说明书

本发明涉及制造压电器件用的烧渗镍电极的制造工艺步骤。

压电器件在生产、科研、国防上都有十分广泛而重要的应用。制作压电器件，首先必须在压电陶瓷表面制造一层符合要求的电极，所谓符合要求是指电极本身的电性能，电极的耐蚀性，电极的厚度，电极与压电陶瓷基体之间的结合状况等都要符合一定的要求，因为他们将直接影响到制成的压电器件的性能。例如，日本专利特开昭64-80007、80008、80009、80010陶瓷电容器用电极浆”是用镍粉和其他碳化物、硼化物、硅化物、氮化物等调成镍浆，涂刷在陶瓷基片上，在氢气还原气氛下，1250℃高温烧结得到性能良好陶瓷电容器。但是如果将陶瓷基片更换成压电陶瓷基片，那么效果就不同了，因为压电陶瓷本身的化学组成与陶瓷的化学组成是不同的，1250℃高温和氢气还原的烧渗将改变压电陶瓷基体的性质，从而使压电器件本身的电学性能明显下降而不合用。

目前，在压电陶瓷基体上用烧渗方法制造的电极只有烧渗银电极，该烧渗工艺是用氧化银粉作为基料，加有机溶剂、粘结剂及少量添加剂制成银浆，采用丝网印刷或机械涂敷于压电陶瓷基体上，然后在空气中高温烧结使氧化银分解成单质银，并渗入陶瓷表面内制成银电极，此方法工艺成熟，操作方便，但需耗费大量的贵金属-银，因此成本高。

本发明的目的是寻找一种能降低采用烧渗法制造压电器件镍电极的成本的方法，在基本不增加设备与生产投资的前提下，能保证电学性能满足使用要求。

为了达到上述目的，本发明是采用贱金属镍代替贵金属银，用烧渗法在压电陶瓷表面制作电极。具体的工艺如下：首先将压电陶瓷基片清洗，烘干；然后按镍粉∶松节油∶松油醇∶蓖麻油∶松香=61-78∶1.5-6∶8-15∶8-12∶4-6重量百分比混合，再加入上述混合物重量的1-1.5％玻璃体后，研磨均匀制成镍浆；接着将镍浆涂敷于上述的压电陶瓷基片表面上，140℃烘干；最后在N₂气保护下，于400-800℃温度下烧渗制得。上述的玻璃体按SiO₂∶Al₂O₃∶B₂O₃∶Cao∶ZnO=10％∶5％∶35％∶20％∶30％重量百分比混合制成，或者用氧化银粉代替，其加入量为镍粉重量的5-35％。

本发明的优点是：

1．用价廉的镍代替贵金属银，使生产成本大为下降，而且增加了压电器件的使用寿命和可靠性。

2．用本发明的方法制造的烧渗镍电极制成压电器件的电学性能与机械性能都能达到或优于目前广泛应用的烧渗银电极制成的同类压电器件水平：

附着力≥19.6N/2×2MM²，介电损耗tgδ≤5×10^-3，可焊性为优，谐振电阻R_o＜20Ω，绝缘电阻R_b＞10⁵MΩ。

3．本发明所用的设备基本上与烧渗银电极的相同，有利于投产或转产。

4．本发明烧渗工艺中用氮气替代氢气，既避免了烧渗过程中压电陶瓷基片被还原，又保证了生产的安全性。

实施例：

1．用镍浆在压电陶瓷PZT基片上烧渗镍电极的工艺步骤如下：

(1)压电陶瓷基片的清洗烘干：

将压电陶瓷基片置于NaOH 40g/L,Na₂CO₃ 50g/L,Na₃PO₄ 30g/L的碱性清洗液中80℃浸泡半小时，取出，清洗，烘干。

(2)镍浆的制备

称取100g镍粉，加入5-10g松香，10-25ml松油醇，10-20ml蓖麻油，2-10ml松节油，加入1.5g玻璃体(玻璃体以重量百分比配制SiO₂∶Al₂O₃∶B₂O₃∶Cao∶ZnO=10％∶5％∶35％∶20％∶30％)球磨30小时制成镍浆。

(3)涂敷

采用丝网印刷或机械涂敷的方法将镍浆涂于清洗烘干的压电陶瓷基片表面，140℃烘干。

(4)烧渗

将涂敷好镍浆并烘干的压电陶瓷基片在N₂保护下，400-600℃烧渗，完成了本发明的全部工艺。

2．用添加氧化银替代玻璃体制成镍浆在压电陶瓷PZT基片上烧渗镍电极的工艺步骤如下：

(1)压电陶瓷基片的清洗烘干：