專利名稱：：鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的制備方法及在蜂鳴器中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及到用于壓電器件及電謝申縮器件。
背景技術(shù)：
：壓電陶瓷蜂鳴器是利用壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為聲能的電聲器件。與機(jī)械式蜂鳴器和電磁型蜂鳴器相比，壓電陶瓷蜂鳴器具有無(wú)噪音、可靠性好、能耗低、發(fā)音清晰、抗電磁干擾能力強(qiáng)、j頓壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕靴點(diǎn)，目前已,泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畹母黝愲娐暟l(fā)聲器件，如通信產(chǎn)品、》儀器、報(bào)警器、電子玩具和家用電器等。壓電蜂鳴器是由壓電蜂鳴片和一個(gè)有放音孔的空腔組成。其中，由壓電陶瓷片和金屬片粘合而成的壓電蜂鳴片是壓電蜂鳴器的核心部分。因此，壓電材料的性能顯得尤為重要，比如當(dāng)發(fā)聲元件的頻率一定時(shí)，總希望發(fā)聲元件的發(fā)出聲，高越好，便于激勵(lì)，就要求材料的平面機(jī)電耦合系數(shù)^p和自由介電相對(duì)常數(shù)f33T盡可能大。目前廣泛使用的壓電陶瓷蜂鳴器都M用有鉛的Pb(Zr，Ti)03基為主的多晶材料制造的。其中PbO(或PbA)約占原料總重量的70%，這類陶瓷材料在生產(chǎn)、使用以及廢棄處理過程中都會(huì)給人類和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，一些國(guó)家和國(guó)際組織已經(jīng)或正在醞ll^^止頓含鉛的電子產(chǎn)品。如ra制定了WEEE和RoHS指令已經(jīng)全面實(shí)施，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部也出臺(tái)了"電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法"等法規(guī)。因此，必須采用無(wú)鉛的壓電陶瓷材料來(lái)替代壓電蜂鳴器中所用的傳統(tǒng)的Pb(Zr，Ti)03基壓電陶瓷材料，減小對(duì)環(huán)境的污染。在材料技斜tl器件
技術(shù)領(lǐng)域：
，研制高性能的無(wú)鉛壓電陶瓷材料并制備可實(shí)用化的無(wú)鉛壓電器件已成為當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)問題。堿金屬鈮酸鹽(K，Na)Nb03基無(wú)鉛壓電陶瓷材料，因其具有較高的居里,和壓電性能，被認(rèn)為是最有前途取代Pb(ZnTi)a基的材料之一。目前，各國(guó)學(xué)者對(duì)無(wú)鉛壓電陶瓷在傳統(tǒng)固相法制備、結(jié)構(gòu)和改性等方面都做了大量的研究，并獲得了一系列具有優(yōu)良性能的材料體系。但是，對(duì)無(wú)鉛壓電陶瓷材料在器件上的應(yīng)用研究還比較少，如何開拓其在器件上的應(yīng)用就顯得尤為重要。此外，傳統(tǒng)固相法只實(shí)用于第恪塊狀材料，無(wú)法制備薄片狀的壓電陶瓷部件。發(fā)明人所在的課題組通過研究發(fā)l^通式表示(Ka44Nao,52Li。.04)(Nb。8oTao2o)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷，具有優(yōu)良的壓電和介電性能，顯示出了較好的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題在于克Ili:述壓電陶瓷制備方法的缺點(diǎn)，提供一種工藝穩(wěn)定、鵬于批量生產(chǎn)、有利于帝恪的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的制備方法。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題在于為鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片提供一種新用途。-解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是用通式(K0.44Nao.52Li。.04)(Nb。.8oTao.20)03表示的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的制備方法由下述步驟組成1、原料預(yù)處理分別將通式(Ka44Naa52Li。.04)(Nb。.8oTao』)03所需的各原料放入培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿放入烘箱，在20(TC下烘4小時(shí)，以除去原料中吸附的水分。2、混合原料將原料預(yù)處理工藝步驟1處理后的原料按通式(Uao.丄i,)(NbasoTaa2o)03的配腿量、鵬，分別艦脈乙醇為介質(zhì)，用行星球磨鵬彌磨，400轉(zhuǎn)/分球磨24小時(shí)，方M烘箱內(nèi)，在8(TC下烘干，用瑪瑙石將磨碎，過100目篩，制成干粉。3、予鵬將干粉方iCA氧化鋁坩堝中，加蓋，將蓋敞開1/4，^AfMJ^^箱式爐中，連續(xù)升驢S50。C，保溫12小時(shí)，降魅室溫，取出粉，用瑪瑙研缽磨細(xì)，過100目篩，制備成預(yù)燒粉體。4、制漿將酒精和質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、加入到預(yù)燒工藝步驟3制備的預(yù)燒粉體中，酒精與質(zhì)a^濃度為3(m的聚乙烯醇縮丁醛溶液、預(yù)燒粉體的質(zhì)量比為1:35:3石，用行星球磨豐腿療濕磨，400轉(zhuǎn)/分球磨12小時(shí)，取出，諾ij備成漿料。5、流延將制漿工藝步驟4制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成6070um厚的膜片，將膜片切割駄小為10X15crf的小膜片，將每?jī)蓮埿∧てB合，并放在車鵬機(jī)的兩條軋輥之間，軋成一張薄片。6、沖片將流延工藝步驟5得到的薄片用沖片機(jī)沖成圓片。7、排膠將圓片疊30層，^A無(wú)蓋的氧化鋁柑堝內(nèi)的氧化鋯板上，方j(luò)CA^m^溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至500。C保溫3小時(shí)，關(guān)斷電源，自然冷卻至室溫。8、燒結(jié)將排膠工藝步驟7排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯^h，^CA^e溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升鵬11501170。C燒結(jié)48小時(shí)，降驢室溫，制成疊層陶瓷薄片，剝離疊層陶瓷薄片。9、被銀將燒結(jié)工藝步驟8制備的陶瓷薄片的兩表面用絲網(wǎng)印刷上直徑為9mm，厚度為0.01ram的銀槳，12CTC下烘干，放在方形氧化鋁大坩堝上，放入，控溫箱式爐中，連續(xù)升溫至78(TC保溫30分鐘，降溫至室溫，制成被銀壓電陶瓷薄片。10、極化將被銀工藝步驟9制備的被銀壓電陶瓷薄片疊層，^A極^^置的硅油中，油浴加熱至8(TC，-3kV/ram電壓下極化20^H中，放置24小時(shí)進(jìn)行老化，制備成通式為(Ko.44Nao.52Li。.w)(Nb。.8oTao.2o)03厚度為0.050.25咖的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片。在本發(fā)明的帝蝶工藝步驟4中，酒精與質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、職粉體的雌質(zhì)量比為l:3.54.5:3.54.5。在流延工藝步驟5中，將制漿工藝步驟4制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成f^6068wm厚的膜片。在燒結(jié)工藝步驟8中，將徘膠工藝步驟7排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，^Agj^溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫雌至11601170。C燒結(jié)57小時(shí)。在本發(fā)明的制漿工藝步驟4中，酒精與質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、予鵬粉體的最佳質(zhì)量比為l:4:4。在流延工藝步驟5中，將制漿工藝步驟4帝lJ備的槳料倒在流延機(jī)上，流延成最佳64um厚的膜片。在燒結(jié)工藝步驟8中，糊販工藝步驟7排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯^b^Aiims溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫最佳至1165。C燒結(jié)6小時(shí)。通式為(K0.44Nao.52Li。.J(Nb。.8oTao.2o)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片在制備壓電蜂鳴器的發(fā)聲器件中的應(yīng)用。采用本發(fā)明制備的通式為(KoJa^Liaw)(Nb。.8oTao.20)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷在制備壓電蜂鳴器的發(fā)聲器件中的應(yīng)用，其制備方法如下將極化工藝步驟10制備的無(wú)鉛壓電陶瓷薄片用環(huán)氧樹月就占合劑粘貼在銅鋅合金的基片上，方從烘箱，85r固化45小時(shí)，取出，制成鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片，該壓電陶瓷蜂鳴片作為壓電蜂鳴器的發(fā)聲部件。本發(fā)明與現(xiàn)有的壓電陶瓷的傳統(tǒng)制備方法相比，采用了制漿、流延工藝步驟，制備成了純銬鈦礦結(jié)構(gòu)的、密度大、細(xì)晶且晶粒均一、電性旨謝的鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷，該壓電陶瓷薄片的厚度為0.12mm。采用本發(fā)明方法制備的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，制備成無(wú)鉛壓電蜂鳴器，無(wú)環(huán)境污染，驅(qū)動(dòng)電壓為3V時(shí)，聲壓在4.445kHz達(dá)到了最大值86.06dB;驅(qū)動(dòng)電壓為6V、9V時(shí)，最大聲壓比分別增大到91.91、95.22dB，表明，無(wú)鉛壓電蜂鳴器具有好的電聲性能，達(dá)到作為發(fā)聲器件的應(yīng)用要求。圖1是無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的X射線衍射圖譜。圖2是無(wú)鉛壓電陶瓷薄片表面和斷面的掃描電鏡照片。圖3是3V電壓驅(qū)動(dòng)下無(wú)鉛壓電蜂鳴器的聲壓隨頻率的變化曲線。圖4是6V電壓驅(qū)動(dòng)下無(wú)鉛壓電蜂鳴器的聲壓隨頻率的變化曲線。圖5是9V電壓驅(qū)動(dòng)下無(wú)鉛壓電蜂鳴器的聲壓隨頻率的變化曲線。圖6是3V電壓驅(qū)動(dòng)下Pb(Zr,Ti)a基壓電蜂鳴器的聲壓隨頻率的變化曲線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例l以制備通式為(Ka^Nao.52Li。.04)(Nb。,8oTao.20)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片所用的原料500g為例其制備方法如下1、原料預(yù)處理將原料Na2C03、K^03、Li2C03、NbA、Ta20s^A培養(yǎng)皿，培養(yǎng)JfflJCA烘箱，在200。C下烘4小時(shí)，以除去原料中吸附的水分。2、混合原料將原料預(yù)處理工藝步驟l處理后的原料按通式(Ko.^Nao.52Li。.o4)(Nb。.sJao.2o)03的配比進(jìn)行稱量、配料500g，其中純度99.跳的Na2C0365.60kg純度99%的1(2(:0372.97kg純度98%的1^20)33.58kg純度99.9%的NbA252.86kg純度99.99%的1&05104.99kg分別艦^JC乙醇為介質(zhì)，用行星球磨腿行濕磨，400轉(zhuǎn)/分球磨24小時(shí)，放入烘箱內(nèi)，在80。C下烘干，用瑪瑙研缽磨碎，過IOO目篩，制成干粉。3、職將干粉^A氧化鋁柑堝中，加蓋，將蓋敞開1/4，放AIS^g溫箱式爐中，連續(xù)升溫至S50。C，保溫12小時(shí)，降鵬室溫，取出粉，用瑪瑙石腳磨細(xì)，過100目篩，制備成預(yù)燒粉體。4、制漿將75g酒精和質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液300g加入到300g預(yù)1藝步驟3制備的鵬粉體中，用行星球磨,fi^顯磨，400轉(zhuǎn)/分球磨12小時(shí)，取出，制備成漿料。5、流延將制槳工藝步驟4制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成64ixm厚的膜片，將膜片切割成大小為10X15cm，小膜片。將每?jī)蓮埿∧てB合，并放在車LM機(jī)的兩條軋輥之間，軋成一張薄片。6、沖片將流延工藝步驟5得到的薄片用沖片機(jī)沖成直徑為11.50ran、厚度為0.llmm的圓片。87、排膠將圓片疊30層，^A無(wú)蓋的氧化鋁柑堝內(nèi)的氧化鋯板上，放久g^溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至50(TC保溫3小時(shí)，關(guān)斷電源，自然冷卻至室溫。8、燒結(jié)將排膠工藝步驟7排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁鉗堝內(nèi)的氧化鋯fei:，方J(AgJW溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至1165。C燒結(jié)6小時(shí)，降涯室溫，制成疊層的陶瓷薄片，剝離疊層陶瓷薄片。陶瓷薄片的直徑為9.95mm、厚度為0.10ram。9、被銀將燒結(jié)工藝步驟8制備的陶瓷薄片的兩表面用絲網(wǎng)印刷上直徑為9mm,厚度為O.Olmm的銀漿，12(TC下烘干，放在方形氧化鋁大坩堝上，放入程序控溫箱式爐中，連續(xù)升溫至78(TC保溫30分鐘，降溫至室溫，制成被銀壓電陶瓷薄片。10、極化將被銀工藝步驟9制備的被銀壓電陶瓷薄片疊層，跌極4^a的硅油中，油浴加熱至8CTC，3kV/mm電壓下極化20分鐘，放置24小時(shí)進(jìn)行老化，制成通式為(Ko.44Nao.52LiQ.o4)(Nb。.8oTao.2o)03的鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的直徑為9.95咖、厚度為0.12咖。采用本實(shí)施例制備的通式為(Ko.44Nao.52Li。.M)(Nb。.sJao.20)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷在制備壓電蜂鳴器的發(fā)聲部件中的應(yīng)用。其制備方法如下-.將極化工藝步驟10帝恪的無(wú)鉛壓電陶瓷薄片用環(huán),月靜占合齊鵬貼在銅鋅合金的基片上，放入烘箱，85。C固化45小時(shí)，取出，制成鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片，該壓電陶瓷蜂鳴片作為壓電蜂鳴器的發(fā)聲部件。實(shí)施例2以制備通式為(KaJa^Li,)(NbasJao.20)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片所用的原料500g為例其制備方法如下在混合原料工藝步驟2中，所用的原料及其重量配比與實(shí)施例l相同。在帝蝶工藝步驟4中，將75g酒精和質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液225g加入到預(yù)燒工藝步驟3制備的225g鵬粉體中，酒精與質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、預(yù)燒粉體的質(zhì)量比為l:3:3，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例1相同。在流延工藝步驟5中，將制漿工藝步驟4制備的漿料倒在流延DU:，流延成70um厚的膜片，將膜片切割成大小為10X15cm2的小膜片，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例1相同。在'燒結(jié)工藝步驟8中，^敝工藝步驟7排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，^AIiJ^溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至1150。C燒結(jié)8小時(shí)，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例l相同。其它步驟與實(shí)施例l相同。帝喊通式為(Ko.44Nao.52Li。.04)(Nb。.Jao.2o)03的鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的直徑為9.95mra、厚度為0.05mm。實(shí)施例3以制備通式為(Ka44Na^Li。.04)(Nb。.8oTao.20)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片所用的原料500g為例其制備方法如下在混合原料工藝步驟2中，所用的原料及其重量配比與實(shí)施例l相同。在制漿工藝步驟4中，將75g酒精和質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液375g加入到預(yù)燒工藝步驟3制備的375g粉體中，酒精與質(zhì)量濃度為3W。的聚乙烯醇縮丁醛溶液、粉體的質(zhì)量比為1:5:5，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例1相同。在流延工藝步驟5中，將制漿工藝步驟4制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成60um厚的膜片，將膜片切割成大小為10X15cm2的小膜片，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例1相同。在燒結(jié)工藝步驟8中，M敞工藝步驟7排膠后的疊層薄片放入密閉的氧化鋁柑堝內(nèi)的氧化鋯板上，放Aa^溫箱5U:戶內(nèi)，連續(xù)升^M1170。C燒結(jié)4小時(shí)，該工藝步驟中的其它步驟與實(shí)施例1相同。其它步驟與實(shí)施例1相同。制成通式為(Ko,44Naa52LiaM)(Nb。.8oTao.2o)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的直徑為9.95咖、厚度為0.25咖。為了皿本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片進(jìn)行了試驗(yàn)，并制作成壓電陶瓷蜂鳴片及壓電蜂鳴器與含鉛壓電陶瓷蜂鳴片及壓電蜂鳴器進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，各種實(shí)驗(yàn)情況如下測(cè)試儀器X射線衍射儀，型號(hào)為D/raax-2200，由日本理學(xué)公司生產(chǎn)；掃描電鏡，型號(hào)為Quanta200，由荷蘭菲利浦FEI公司生產(chǎn)；精密LCR電橋，型號(hào)為HP4294A，由安捷倫禾4S有限公司生產(chǎn)；信號(hào)發(fā)生儀，型號(hào)為DF1026，由寧波中策電子有限公司生產(chǎn)；毫伏表，型號(hào)為DF2173B，由寧波中策電子有限公司生產(chǎn)；頻率計(jì)，型號(hào)為HC-F1000L，由寧波中策電子有限公司生產(chǎn)；準(zhǔn)靜態(tài)rfa測(cè)試儀的型號(hào)為ZJ-3D,由中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)所生產(chǎn)。蜂鳴片綜合參數(shù)測(cè)試儀，型號(hào)為YW2788，由常州同惠電子有限公司生產(chǎn)；蜂鳴賦儀，型號(hào)為CRY6125F，由杭州吉高電聲科技有限公司生產(chǎn)。1、無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的相結(jié)構(gòu)無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的相結(jié)構(gòu)由X射線衍射儀測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖1。由圖1可見，該壓電陶瓷薄片是純轉(zhuǎn)鈦礦相結(jié)構(gòu)，沒有任何雜相被檢出。此外，該壓電陶瓷薄片為四方晶系。2、無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的表面和斷面顯微結(jié)構(gòu)無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的表面和斷面顯微結(jié)構(gòu)由掃描電鏡來(lái)測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見圖2。由圖2可見，壓電陶瓷薄片的晶粒均呈現(xiàn)準(zhǔn)立方形貌，大小比較均勻，為13um，晶界清晰。這種細(xì)晶均一的mH結(jié)構(gòu)非常有利于提高壓電陶瓷的機(jī)船度，非常有禾盱實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)閴弘娞沾赏ǔＰ枰粋€(gè)非常大的機(jī)械力和張力。壓電陶瓷薄片斷面基本上為穿晶斷裂且基本沒有氣孔，非常致密。實(shí)際上，該壓電陶瓷薄片的相對(duì)密度高達(dá)98%以上。3、測(cè)量無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的電性能參數(shù)為了便于比較，利用本發(fā)明的制備方法制備了壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件，其厚度為1咖c.(1)測(cè)量無(wú)鉛壓電陶瓷薄片和標(biāo)準(zhǔn)樣件的介電性能參數(shù)采用精密LCR電橋測(cè)i^鉛壓電陶瓷薄片和無(wú)鉛壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件在lkHz下的電容C和介電損耗tan&并計(jì)算出無(wú)鉛壓電陶瓷薄片和無(wú)鉛壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件的介電常數(shù)G。其計(jì)算公式為￡r=40/(;^2)式中t為壓電陶瓷片的厚度，"為真空介電常數(shù)(8.85X10—12F/m)，d為壓電陶瓷片的直徑。(2)觀糧無(wú)鉛壓電陶瓷薄片和標(biāo)準(zhǔn)樣件的壓電性能參數(shù)采用由信號(hào)，生儀、毫伏表和頻率計(jì)組成的回路來(lái)按照諧振-反諧振法測(cè)出無(wú)鉛壓電陶瓷薄片和無(wú)鉛壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件的諧振頻率《、反諧振z頻率《，計(jì)算出機(jī)電耦合系數(shù)《，其計(jì)算公式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>采用準(zhǔn)靜態(tài)^測(cè)試儀測(cè)試了壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件的壓電常數(shù)^3。測(cè)試和計(jì)算結(jié)果見表l。表l無(wú)鉛壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件及薄片的介電及壓電性能<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1可見，壓電陶瓷標(biāo)準(zhǔn)樣件具有好的介電和壓電性能，基本滿足了壓電蜂鳴器對(duì)材料的性能要求。此外，壓電陶瓷薄片的壓電和介電性能和其標(biāo)準(zhǔn)樣件的性能基本一致，說(shuō)明壓電陶瓷薄片的制備工藝是穩(wěn)定的。4、無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片與鉛基壓電陶瓷蜂鳴片的電性能對(duì)比測(cè)試采用精密LCR電橋測(cè)i^鉛壓電陶瓷蜂鳴片和捷成陶瓷有限公司所生產(chǎn)的同型號(hào)的鉛基(PZT)壓電陶瓷蜂鳴片在lkHz時(shí)的電容C和介電損耗tan《，采用蜂鳴片綜合參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片和捷成陶瓷有限公司所生產(chǎn)的同型號(hào)的鉛基壓電陶瓷蜂鳴片的諧振頻率二測(cè)試結(jié)果見表2。表2無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片與同型號(hào)的鉛基壓電陶瓷蜂鳴片的電性能參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表2可見，與鉛基壓電陶瓷蜂鳴片相比，無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片附皆振頻率-稍微偏高，電容量"氐，介電損耗tan《相差不大。但是，無(wú)鉛壓電陶瓷蜂鳴片的性能基本滿足了壓電蜂鳴器對(duì)壓電陶瓷蜂鳴片的性能要求。5、測(cè)量無(wú)鉛壓電蜂鳴器的電聲性能參數(shù)用蜂鳴^i賦儀測(cè)^S鉛壓電蜂鳴器的電聲特性。測(cè)試結(jié)果見圖3、圖4、圖5。由圖3可見，在3V電壓驅(qū)動(dòng)下，該無(wú)鉛壓電蜂鳴翻4kHz下聲壓達(dá)到了78.42dB，其聲壓在4.445kHz下達(dá)到了最大值86.06dB。由圖4可見當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓升高為6V時(shí)，在4kHz下其聲壓達(dá)到了84.96dB，其峰值升高到91.91dB。由圖5可見，進(jìn)"^升高^區(qū)動(dòng)腿為9V時(shí)，4kHz下其聲jBif盯87.85dB，^!敬高到95.22dB。結(jié)果表明無(wú)鉛壓^蜂鳴器具有好的電聲性能，基|足了作為發(fā)聲器件的應(yīng)用要求(在4kHz下聲壓>73dB,最大聲壓》80dB)。該蜂鳴器更有離用于高壓驅(qū)動(dòng)的電路中。此外，由于無(wú)鉛壓電蜂鳴器M用鉛基蜂鳴器的規(guī)格制備的，該蜂鳴片的諧振頻率與腔體的頻率并不完全匹配，因此，MW其規(guī)格進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，可有望進(jìn)一步提高該無(wú)鉛壓電蜂鳴器的聲壓。圖6給出了陶瓷有限公司所^的同型號(hào)的鉛基壓電斷鳥3V電壓驅(qū)動(dòng)下的聲壓隨頻率的變化曲線。由圖6可見，該鉛基壓電蜂鳴器在4kHz時(shí)，聲壓達(dá)到了87.05dB，略高于同型號(hào)無(wú)鉛壓電蜂鳴皿相同電壓、相同頻率驅(qū)動(dòng)時(shí)的聲壓值，并且與相同電壓驅(qū)動(dòng)下的無(wú)鉛壓電蜂鳴器的最大聲壓相當(dāng)。另外，它與在9V電壓驅(qū)動(dòng)下的無(wú)鉛壓電蜂鳴器在4kHz時(shí)的聲壓也相接近。此外，該鉛基壓電蜂鳴器的聲壓在4.382kHz時(shí)達(dá)到了最大值92.63dB，略高于在6V電壓驅(qū)動(dòng)下的無(wú)鉛壓電蜂鳴器的最大聲壓值。結(jié)論本發(fā)明采用了制漿、流延等工藝步驟，制備成了純銬鈦礦結(jié)構(gòu)的、密度大、細(xì)晶且晶粒均一、電性能好的通式為(Ko.44Nao.52Li,)(Nb,Tao.2o)ft的無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，該薄片的厚度為0.12咖。采用鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片帝恪的壓電蜂鳴器，克服了鉛基壓電蜂鳴器污染環(huán)境的缺點(diǎn)，體積小，重量輕。該無(wú)鉛壓電蜂鳴器無(wú)環(huán)境污染，在3V電壓驅(qū)動(dòng)下，聲壓在4.445kHz時(shí)達(dá)到了最大值86.06dB。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓升高為6V和9V時(shí)，最大聲壓比分別增大到91.91和95.22dB。結(jié)果表明，用駄為(Mao.52Li。.04)(Nb。.8oTao.J03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片制備的無(wú)鉛壓電蜂鳴器具有好的電聲性能，盡管該蜂鳴器的聲壓值B^氏于同型號(hào)鉛基蜂鳴器的聲壓值，但華足了其作為發(fā)聲器件的應(yīng)用要求，具有良好的應(yīng)用前景。此外該蜂鳴器更有望應(yīng)于高壓驅(qū)動(dòng)的電路中。1權(quán)利要求1、一種鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的制備方法，該鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的通式為(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.80Ta0.20)O3，其特征在于它是由下述步驟組成(1)原料預(yù)處理分別將通式(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.80Ta0.20)O3所需的各原料放入培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿放入烘箱，在200℃下烘4小時(shí)，以除去原料中吸附的水分；(2)混合原料將原料預(yù)處理工藝步驟(1)處理后的原料按通式(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.80Ta0.20)O3的配比進(jìn)行稱量、配料，分別使用無(wú)水乙醇為介質(zhì)，用行星球磨機(jī)進(jìn)行濕磨，400轉(zhuǎn)/分球磨24小時(shí)，放入烘箱內(nèi)，在80℃下烘干，用瑪瑙研缽磨碎，過100目篩，制成干粉；(3)預(yù)燒將干粉放入氧化鋁坩堝中，加蓋，將蓋敞開1/4，放入程序控溫箱式爐中，連續(xù)升溫至850℃，保溫12小時(shí)，降溫至室溫，取出粉，用瑪瑙研缽磨細(xì)，過100目篩，制備成預(yù)燒粉體；(4)制漿將酒精和質(zhì)量濃度為30％的聚乙烯醇縮丁醛溶液、加入到步驟預(yù)燒工藝步驟(3)制備的預(yù)燒粉體中，酒精與質(zhì)量濃度為30％的聚乙烯醇縮丁醛溶液、預(yù)燒粉體的質(zhì)量比為13～53～5，用行星球磨機(jī)進(jìn)行濕磨，400轉(zhuǎn)/分球磨12小時(shí)，取出，制備成漿料；(5)流延將制漿工藝步驟(4)制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成60～70μm厚的膜片，將膜片切割成大小為10×15cm2的小膜片，將每?jī)蓮埿∧てB合，并放在軋膜機(jī)的兩條軋輥之間，軋成一張薄片；(6)沖片將步驟(5)得到的薄片用沖片機(jī)沖成圓片；(7)排膠將圓片疊30層，放入無(wú)蓋的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，放入程序控溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至500℃保溫3小時(shí)，關(guān)斷電源，自然冷卻至室溫；(8)燒結(jié)將排膠工藝步驟(7)排膠后的疊層薄片放入密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，放入程序控溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至1150～1170℃燒結(jié)4～8小時(shí)，降溫至室溫，制成疊層陶瓷薄片，剝離疊層陶瓷薄片；(9)被銀將燒結(jié)工藝步驟(8)制備的陶瓷薄片的兩表面用絲網(wǎng)印刷上直徑為9mm，厚度為0.01mm的銀漿，120℃下烘干，放在方形氧化鋁大坩堝上，放入程序控溫箱式爐中，連續(xù)升溫至780℃保溫30分鐘，降溫至室溫，制成被銀壓電陶瓷薄片；(10)極化將被銀工藝步驟(9)制備的被銀壓電陶瓷薄片疊層，放入極化裝置的硅油中，油浴加熱至80℃，3kV/mm電壓下極化20分鐘，放置24小時(shí)進(jìn)行老化，制成通式為(K0.44Na0.52Li0.04)(Nb0.80Ta0.20)O3厚度為0.05～0.25mm的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片。2、按照權(quán)利要求1戶脫的鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的帝IJ備方法，其特征在于在本發(fā)明的制漿工藝步驟(4)中，酒精與質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、予鵬粉體的質(zhì)量比為l:3.54.5:3.54.5;在流延工藝步驟(5)中，將制紅藝步驟(4)帝iJ備的漿料倒在流延KUl，流延成6068um厚的膜片；在燒結(jié)工藝步驟(8)中，將排膠工藝步驟(7)排膠后的疊層薄片放入密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，趙^j^^溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至11601170。C燒結(jié)57小時(shí)。3、按照權(quán)利要求1戶脫的鈮,鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的帝恪方法，其特征在于在本發(fā)明的制漿工藝步驟(4)中，酒精與質(zhì)量濃度為30%的聚乙烯醇縮丁醛液、預(yù)燒粉體的質(zhì)量比為l:4:4;在流延工藝步驟(5)中，將制漿工藝步驟(4)制備的漿料倒在流延機(jī)上，流延成64um厚的膜片;在燒結(jié)工藝步驟(8)中，將排膠工藝步驟(7)排膠后的疊層薄片^A密閉的氧化鋁坩堝內(nèi)的氧化鋯板上，放入,控溫箱式爐內(nèi)，連續(xù)升溫至1165。C燒結(jié)6小時(shí)。4、通式為(Ka44Naa52Li。.04)(NUsoTao.2o)03的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片在制備壓電蜂鳴器的發(fā)聲部件中的應(yīng)用。全文摘要一種用通式(K_0.44Na_0.52Li_0.04)(Nb_0.80Ta_0.20)O₃表示的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片的制備方法，由原料預(yù)處理、混合原料、預(yù)燒、制漿、流延、沖片、排膠、燒結(jié)、被銀、極化工藝步驟組成。本發(fā)明與現(xiàn)有壓電陶瓷制備方法相比，采用了制漿、流延工藝步驟，制備成了純鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、密度大、細(xì)晶且晶粒均一、電性能好的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，厚度為0.12mm。采用本發(fā)明方法制備的鈮酸鉀鈉基無(wú)鉛壓電陶瓷薄片，制備成無(wú)鉛壓電蜂鳴器，無(wú)環(huán)境污染，驅(qū)動(dòng)電壓為3V時(shí)，聲壓在4.445kHz達(dá)到了最大值86.06dB；驅(qū)動(dòng)電壓為6V、9V時(shí)，最大聲壓比分別增大到91.91、95.22dB，表明壓電蜂鳴器具有好的電聲性能，達(dá)到作為發(fā)聲器件的應(yīng)用要求。文檔編號(hào)C04B35/495GK101456733SQ200810151088公開日2009年6月17日申請(qǐng)日期2008年9月24日優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日發(fā)明者常云飛,楊祖培申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)