专利名称：超声波平板式压电振子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电陶瓷产品，特别是涉及一种超声波平板式压电振子。
背景技术：
自1%4年人们发现了 PZT锆钛酸铅压电陶瓷后，美国、日本、荷兰等许多国家对该系统进行了详尽研究，并且派生出了一系列性能优越的PZT压电陶瓷材料，随着研制的深入，其应用范围也大大地拓展，以锆钛酸铅为基础，用多种元素改进的三元系、四元系压电陶瓷也都应运而生，在1965年，日本松下电气公司把in3(Mgl/3Nb2/;3)03，作为第三组分加到PZT中制成了第一种三元系陶瓷，经研究发现在这种三元系压电陶瓷中添加一些氧化物会提高机电耦合系数KP和高机械品质因数Qm，还能够使频率常数和老化特性得到改善。三元系陶瓷比二元系陶瓷具有更为优越的性能.可以大幅度地调节可供选择的组成成份和压电性，容易获得高机电耦合数的接收型材料大量研究表明，各种驰豫铁电体固溶物与PZT 陶瓷组合.以及对这种系统的压电陶瓷进行离子置换和掺杂改性.可获得高介电、高压电性能.并在三元系的基础上发展了更为复杂的四元系、五元系陶瓷材料，使压电陶瓷的研究前景更为广阔。由于用途不同的器件对压电陶瓷材料性能参数有着不同的要求，例如超声波清洗换能器与医用超声波换能器，压电陶瓷变压器与压电陶瓷扬声器，因此，要使压电振子产品有优越的性能，良好的质量，研发压电陶瓷材料及器件是保证产品质量的关键。压电换能器的应用十分广泛，它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等；按实现的功能分为超声加工、超声清洗、超声探测、检测、监测、遥测、遥控等； 按工作环境分为液体、固体、气体、生物体等；按性质分为功率超声、检测超声、超声成像等。 超声波压电陶瓷作为重要的功能材料在电子材料领域占据相当大的比重。近几年来，压电陶瓷在全球每年销售量按15%左右的速度增长。压电超声换能器是超声技术的关键部件，其应用日趋广泛，国际上对其研究十分活跃，随着超声压电陶瓷材料的不断推广应用，现已涉及到人们生活的方方面面，而在不同的领域对压电陶瓷提出了更高的使用要求，对于超声波压电陶瓷而言，材料的生产配方决定着压电陶瓷器件的使用性能和使用寿命，改善压电陶瓷材料机械的品质因数及抗张强度，提高超声波平板式压电振子灵敏度、降低损耗、增强抗张强度、改善老化性能，提高使用寿命是我们急待解决的问题。。另外，在超声波平板式压电振子的电极连接，通常是采用银浆(烧银)方式，而在实际应用中该方法在平板式压电振子存在着严重影响着超声波压电陶瓷器件的使用性能及使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声波平板式压电振子，通过本技术方案，改变生产材料的配比，添加新的氧化物和电极连接的改进，大大提高了使用性能和使用寿命，改善了压电陶瓷成品后的机械品质、因数及抗张强度，提高超声波平板式压电振子灵敏度、降低损耗、增强抗张强度、改善老化性能，从而弥补了现有技术中存在的缺陷。本发明是按如下的方式来实现的一种超声波平板式压电振子，(1).所述超声波平板式压电振子材料为铌锌-铌锡酸铅；(2).化学分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)y TizZrl-x-y-z 03)；(3).通过对铌锌-铌锡酸铅材料分子式中χ及y设定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的范围内，Ti及ττ分别设定在0. 4 0. 44范围内进行配比试验，从试验结果中，确定出 χ. y. ζ的数值，即确定了各组份的最优配比。所述确定各组份最优配比后，再添加氧化锰(Mn02)、氧化锑(Sb2(X3)和氧化铌 (Nb205)材料，每个添加物重量小于2%的范围内。采用上述材料，通过现有技术制成的压电陶瓷片上设置的银电极由表面镀有锡层的紫铜膜相连接，所述紫铜膜的厚度为2. 5mm，表面锡层的厚度为2 μ m。本发明的超声波平板式压电振子积极效果是由于采用了本设计方案，改变生产材料的配比，添加新的氧化物和电极连接的改进，大大提高了使用性能和使用寿命，改善了压电陶瓷成品后的机械品质、因数及抗张强度，提高超声波平板式压电振子灵敏度、降低损耗、增强抗张强度、改善老化性能，压电陶瓷片与银电极由表面镀有锡层的紫铜膜相连接， 避免了传统产品焊点突出、电阻较大等缺陷，振子可承载较大电流、不易折断烧坏，一致性与可靠性极优，成品率从原92%提高至99%。
具体实施例方式下面结合本发明的实施例做进一步说明。本发明的一种实施例是按如下的方式来实现的一种超声波平板式压电振子，(1).所述超声波平板式压电振子材料为铌锌-铌锡酸铅；(2).化学分子式是 Pb(Znl/3Nb2/3)x(Snl/3Nb2/3)yTizZrl-x-y-z03)； (3).通过对铌锌-铌锡酸铅材料分子式中χ及y设定在0 < χ < 0. 1，0 < y < 0. 1 的范围内，Ti及^ 分别设定在0.4 0. 44范围内进行配比试验，从试验结果中，确定出X、 y、ζ的数值，即确定了各组份的最优配比。所述确定各组份最优配比后，再添加氧化锰(Mn02)、氧化锑(Sb2(X3)和氧化铌 (Nb205)材料，每个添加物重量小于2%的范围内。采用上述材料，通过现有技术制成的压电陶瓷片上设置的银电极由表面镀有锡层的紫铜膜相连接，所述紫铜膜的厚度为2. 5mm，表面锡层的厚度为2 μ m。
权利要求
1.一种超声波平板式压电振子，其特征在于(1).所述超声波平板式压电振子材料为铌锌-铌锡酸铅；(2).化学分子式是Pb(Znl/3Nb2/;3)x(Snl/3Nb2/;3)yTizZrl-x-y-z03)；(3).通过对铌锌-铌锡酸铅材料分子式中χ及y设定在0< χ < 0. 1，0 < y < 0. 1的范围内，Ti及^ 分别设定在0.4 0. 44范围内进行配比试验，从试验结果中，确定出χ. y.z 的数值，即确定了各组份的最优配比。
2.根据权利要求1所述的超声波平板式压电振子，其特征在于所述确定各组份最优配比后，再添加氧化锰(Mn02)、氧化锑(Sb2(X3)和氧化铌(他2冊)材料，每个添加物重量小于2%的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的超声波平板式压电振子，其特征在于采用上述材料，通过现有技术制成的压电陶瓷片上设置的银电极由表面镀有锡层的紫铜膜相连接，所述紫铜膜的厚度为2. 5mm，表面锡层的厚度为2 μ m。
全文摘要
一种超声波平板式压电振子，所述超声波平板式压电振子材料为铌锌-铌锡酸铅；化学分子式是Pb(Zn1/3Nb2/3)x(Sn1/3Nb2/3)yTizZr1-x-y-zO3)；通过对铌锌-铌锡酸铅材料分子式中x及y设定在0＜x＜0.1，0＜y＜0.1的范围内，Ti及Zr分别设定在0.4～0.44范围内进行配比试验，从试验结果中，确定出x.y.z的数值，即确定了各组份的最优配比；本设计方案，大大提高了使用性能和使用寿命，改善了压电陶瓷成品后的机械品质、因数及抗张强度，提高超声波平板式压电振子灵敏度、降低损耗、增强抗张强度、改善老化性能，压电陶瓷片与银电极由表面镀有锡层的紫铜膜相连接，避免了传统产品焊点突出、电阻较大等缺陷，振子可承载较大电流、不易折断烧坏，一致性与可靠性极优，成品率从原92％提高至99％。
文档编号H03H9/02GK102195595SQ20101012533
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者王伟 申请人:王伟