[发明专利]低温共烧自支撑PZT基多层压电厚膜的制备

摘要

本发明公开了一种PZT基低温共烧自支撑多层压电厚膜制备方法，化学式为0.7Pb(Zr0.46Ti0.54)O3‑xPb(Zn1/3Nb2/3)O3‑(0.3‑x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3，的化学计量比，0≤x＜0.3。利用流延法制备得到相应的陶瓷生坯，通过丝网印刷涂上银内电极，制成多层并联结构。然后在850℃的温度下进行烧结得到样品。本发明实现了低温共烧，在保持了良好压电性能的前提下，使用银电极大大降低了成本；多层结构使得压电性能得到叠加，得到了高d33的多层压电厚膜；多层压电厚膜的自支撑，大大减少了总体体积，有利于小型化和微型化的发展方向，制备出了一种降低了成本和高使用价值的压电厚模材料。

主权项

1.一种低温共烧自支撑多层PZT基压电厚膜的制备方法，具体步骤如下：(1)配料将原料ZnO、Nb2O5、TiO2、PbO2、Ni2O3、ZrO2按0.7Pb(Zr0.46Ti0.54)O3‑xPb(Zn1/3Nb2/3)O3‑(0.3‑x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3，的化学计量比，其中0≤x＜0.3。混合后按照球：料：去离子水的重量比为2：1：0.6放入球磨罐中球磨；(2)合成将步骤(1)中混合均匀的原料烘干、研磨，放入坩埚中密封，在850℃下合成两小时，冷却至室温，出炉。(3)二次球磨将步骤(2)中的合成原料放入球磨罐中球磨，球磨完后出料再在90℃烘干，然后在研钵中研磨过100目筛子；(4)流延将步骤(3)过筛后的粉料与有机物按照下述比例混合：过筛后的粉料∶PVB∶PEG2000∶DBP∶丁酮∶乙醇的质量比为63∶4∶3∶3∶12∶18；将上述混合原料置于球磨罐中湿磨6h，然后流延机上以进行流延；得到流延生坯，即厚膜生坯；(5)涂电极与厚膜的并联将步骤(4)得到的流延生坯裁剪成长宽尺寸为1mm*1mm的小方块状，通过丝网印刷印刷在厚膜上涂覆银内电极，然后再堆叠上一层厚膜，如此反复，得到并联的多层厚膜；将上述厚膜放在烘箱中将表面烘干后，再次丝网印刷，在烘干的多层厚膜上下分别印刷外电极；(6)预处理将步骤(5)得到的厚膜制品先在烘箱中50℃烘干30分钟，然后使用压力机加压30MPa，保压5分钟，再在100℃下烘2h，直到制品表面发硬，不再有粘手感；(7)排胶烧结将步骤(6)的制品放入马弗炉中，以1.5℃/min的速率升温，分别在150℃保温30min，250℃保温30min，400℃保温40min进行排胶；排胶完后继续升温直接进行烧结，以2℃/min速度升温至烧结温度，保温2h，在800‑900℃范围内进行烧结。(8)极化将(7)烧结得到的制品放置于硅油中，加直流电压进行极化，制得低温共烧自支撑PZT基多层压电厚膜。