压电陶瓷片是一种能将机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料。所谓压电效应,是指当某些介质受到机械压力时,即使压力小到声振动,也会产生压缩或伸长等形状变化,使介质表面带电。这就是正压电效应。相反,当施加激励电场时,介质会产生机械变形,称为逆压电效应。这种奇妙的效果已经被应用到许多与人们生活密切相关的领域,实现了能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。
压电陶瓷片对外力敏感,甚至可以感应到十几米外飞虫扇动翅膀引起的空气扰动,将极其微弱的机械振动转化为电信号。利用压电陶瓷的这一特性,可应用于声纳系统、天气探测、遥测环保、家用电器等。
如今,压电陶瓷片已被科学家应用于国防建设、科学研究、工业生产以及许多与人们生活密切相关的领域,并在信息时代变得多才多艺。
压电陶瓷片的一般工艺流程;
(1)配料:对原料进行预处理,去除杂质和水分,然后按配方比例称取各种原料,注意在散料中间放入少量添加剂。
(2)混合研磨:目的是将各种原料混合研磨均匀,为预烧结完全固相反应准备条件。一般采用干磨或湿磨。小批量可采用干磨,大批量可采用搅拌球磨或气流粉碎,效率高。
(3)预烧结:目的是通过原料在高温下的固相反应合成压电陶瓷。这一过程非常重要,将直接影响烧结条件和最终产品的性能。
(4)二次细磨:目的是将预烧好的压电陶瓷粉体进行细振、混合、研磨均匀,为成瓷均匀、性能一致打下良好的基础。
(5)造粒:目的是使粉末形成流动性好的高密度颗粒。该方法可以手动进行,但效率较低。目前,有效的方法是喷雾造粒。在这个过程中,添加了粘合剂。
(6)成型:目的是将颗粒状物料压制成所需预制尺寸的坯料。
(7)出塑:目的是将制粒过程中加入的粘结剂从坯料中去除。
(8)烧成瓷:将坯体密封,高温烧成瓷。这个环节相当重要。
(9)形状加工:将烧成的产品研磨成所需的成品尺寸。
(10)电极:在所需的表面设置导电电极。一般的方法有银层燃烧、化学沉积和真空镀膜。
(11)高压极化:陶瓷中的电畴定向排列,使压电陶瓷片具有压电性能。