Способ изготовления пьезоэлементов Советский патент 1982 года по МПК B06B1/06 H04R17/00 

Изобретение относится к способам изготовления пьезоэлементов .и может быть использовано при изготовлении пьезопреобразователей, применяемых для измерения .уровня, расхода . сжиженных газов при низких и сверхнизких температурах и в условиях широкого диапазона вибрации. .

Известен и широко применяется в j производстве способ изготовления пьезоэлементов, включающий пластификацию, прессование и спекание синтезированного порошка Pb(ZrRi) при температуре 1200-1300 С, механическую обработку (шлифование для придания формы), нанесение серебряных электродов гальваническим методом или мето-. дом вжигания и поляризацию .

Недостатком данного способа изготовления пьезоэлементов является низкая производительность, так как способ состоит из нескольких отдельных технологических процессов, а также требуется механи 1еская обработка (шлифование) спеченных заготовок.

Наиболее близким к изобретению по технической суадностия является способ изготовления стержневого пьезоэлектрического преобразователя, включающий прессование и спекание

порошка, соединение электродов с пьезокерамикой и поляризацию 2.

Недостатком известного способа является низкое качество изготовления пьезоэлементов.

Целью изобретения является повышение качества изготовления пьезоэлементов за сЧет обеспечения высокой плотности пьезокерамики и прочности

10 соединения пьезокерамики с электргдами.

Цель достигается тем, что порошок в пресс-форме размещают между металлическими электродами, сжимают дав5 лением 8-12 кгс/мм, нагревают со скоростью 5-7 с/мин до температуры на 400-500 ниже температуры спекания данного порошка, выдерживают в течение 30-50 мин и охлаждают со скоро20стью 5-7С/мин и при температуре, превышающей точку Кюри на 10-50С, поляризуют в процессе охлаждения.

В случае применения порошка состава Pb(ZrTi)Oj| ri электродов из меди или никеля способ осуществляют следующим образом.

Перед сборкой в пресс-форму металлические электроды обезжиривают, затем производят сборку в приспособ лении, которое устанавливают в вакуумную камеру, засыпают порошок,, сжимают давлением 8,0-12,0 кгс/Мг , создают разрежение ,рт,ст-. , нагревают до температуры со скоростью 5-7 С/мин, выдерживают 30-50 мин, затем охлаждают со скоростью 5-7°С/мин, В процессе охлаждения при температуре, на 10-50°С превьшающей точку Кюри, наводят поляризующее поле, по величине близко к пробойному. Контроль температуры осуществляют термопарой. Проверка режимов процесса показа ла, что снижение давления менее 7 кгс/мм требует повышения темпера туры спекания более . Увеличение температуры влечет к повьаиенному испарению окиси свинца и к нарушению стехиометрического состава керамики Скорость нагрева более 7 С/мин не позволяет получить качественную ,. по составу пьезокерамику из-за нерав номерности нагрева всега объема порошка. Ох-лаждение со скоростью более 7 с/мин ведет к возникновению трещи в пьезокерамике и по поверхности соединения электродов с керамикой. Уменьшение скорости нагрева и охлаждения менее З С/мин приведет к увеличению продолжительности процесс Снятие давления при температуре выше 50 с; ведет к появлению трещин в пьезсэкерамике. Использование предлагаемого способа изготовления пьезоэлементов по сравнению с существующими способами, имеет следующие преимущества. Трудоемкость снижается, так как получение пьезоэлемента производитс при совмещении процессов прессовани спекания, придания формы заготовке соединение электродов с пьезокерами кой. Плотность повышается за счет при менения больших давлений 8-12 кгс/мм а пьезомодуль - за счет повышенной плотности. Прочность соединения пье зокерамики с медными электродами повышается за счет активации диффуайонных процессов, происходящих между порошком и медью при высоких температурах и давлении. Себестоимость снижается за счет увеличения производительности и исключения драгоценного металла - серебра, Принципиальное отличие предлагаемого состава от применяемого в настоящее время горячего прессования, шлифования и нанесения электродов заключается в том, что при данном способе производится одновременно прессование, спекание, формообразование и соединение пьезокерамики с металлическими электродами при температурах ниже на 400-500 С известной температуры спекания с одновременной поляризацией пьезоэлементов. Формула изобретения Способ изготовления пьезозлементов, включающий прессование и спекание порошка, соединение электродов с пьезокерамикой и поляризацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготовления пьезоэлементов за счет обеспечения высокой плотности пьезокерамики и прочности соединения пьезокерамики с электродами, порошок в прессформе размещают между металлическими электродами, сжимают давлением 8-12 кГс/мм, нагревают со скоростью 5-7°С/мин до температуры на 400-500 Ь ниже температуры спекания данного порошка, вьяержйвают в течение 3050 мин и охлаждают со скоростью 5-7 С/мин и при температуре, превышающей точку Кюри на 10-50 С поляризуют в процессе охлаждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Глозман И.А. Пьезокерамика. Энергия. 1967, с. 28-33. 2.Авторское свидетельство СССР № 618871, кл. Н 04 Р 17/00, 1973 .(прототип).