CN101380764B - 用挤膜成型工艺制备薄型压电陶瓷生坯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用挤膜成型工艺制备薄型压电陶瓷生坯的方法，属于压电陶瓷的制备方法；旨在提供一种制备薄型压电陶瓷生坯的方法。它包括生料振磨、生料煅烧、熟料振磨、配胶、搅拌、冷冻、滚轧、冷冻、挤膜成型及冲片工序，其特征在于：在熟料振磨工序之后、配胶工序之前增加水磨、压滤、烘干和过筛工序；其中，烘干温度为100～160℃，过筛后熟料的平均粒度≤1微米、最大粒度≤8微米，熟料与胶合剂的重量配比为100∶11～16。本发明制成的0.07～0.15mm压电陶瓷生坯经过烧结而形成的瓷片强度大、塑性好、不易破碎；可用于替代轧膜成型工艺和流延成型工艺制备薄型压电陶瓷片。
Description
技术领域：本发明涉及一种压电陶瓷的制备方法，尤其涉及一种薄型压电陶瓷生坯的制备方法。
背景技术：目前，用挤膜成型工艺一般只能制备厚度为0.15～0.4mm的压电陶瓷生坯。若用此方法制成厚度小于0.15mm的压电陶瓷生坯则会由于瓷料的粒度较大而导致生坯致密度差，生坯经过烧结而形成瓷片后会出现强度弱、塑性不好、易碎等缺陷。因此，要制备厚度小于0.15mm的压电陶瓷生坯，一般都是采用轧膜成型工艺，但该方法存在生产率低、能耗高等缺陷，不能适应工业化大规模生产的需求，而且采用轧膜成型工艺所制成的压电陶瓷生坯在经过烧结形成瓷片后还会出现表面翘曲严重、凸凹不平、厚度不一致等缺陷。
发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种用挤膜成型工艺制备薄型压电陶瓷生坯的方法，采用该方法制成厚度为0.07～0.15mm的压电陶瓷生坯经过烧结而形成的瓷片强度大、塑性好、不易破碎。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括生料振磨、生料煅烧、熟料振磨、配胶、搅拌、冷冻、滚轧、冷冻、挤膜成型及冲片工序，在熟料振磨工序之后、配胶工序之前增加水磨、压滤、烘干和过筛工序；其中，烘干温度为100～160℃，过筛后熟料的平均粒度≤1微米、最大粒度≤8微米，熟料与胶合剂的重量配比为100∶11～16。
所述胶合剂由甲基纤维素和聚乙烯醇以55～65∶45～35的重量比按常规方法制成。
与现有技术比较，本发明由于在传统挤膜成型工艺的基础上增加了水磨、压滤、烘干和过筛工序，因此能够通过减小瓷料粒度来提高压电陶瓷生坯的致密度，从而最终提高瓷片的致密度、强度和塑性。
以下是传统轧膜成型工艺制成的薄型压电陶瓷生坯(规格为Ф25×0.1mm)在经过烧结形成瓷片后与本发明所制成的同规格薄型压电陶瓷生坯在经过烧结形成瓷片后所进行的对比实验：
表1：轧膜成型工艺制成的薄型压电陶瓷片
| 样品序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 电容量nF | 36.8 | 37.5 | 35.4 | 34.7 | 38.2 | 37.6 | 35.8 | 37.9 | 36.5 | 36.1 |
| 带宽％ | 23 | 24 | 23 | 25 | 24 | 22 | 24 | 23 | 23 | 24 |
表2：本发明制成的薄型压电陶瓷片
| 样品序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 电容量nF | 36.3 | 36.5 | 35.4 | 35.7 | 37.2 | 36.6 | 34.8 | 35.9 | 36.5 | 36.8 |
| 带宽％ | 22 | 23 | 22 | 25 | 24 | 23 | 23 | 24 | 23 | 24 |
从上述两组数据可以看出，采用本发明制得的薄型压电陶瓷片的各项电参数与轧膜成型工艺制得的薄型压电陶瓷片十分接近，不仅能够满足质量要求，而且还具有表面光滑平整、尺寸均匀、无翘曲等优点。
具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，具体方法如下：
实施例1
(1)用振动球磨机对配制好的生料按常规方法进行振磨；
(2)按常规方法将振磨后的所述生料煅烧成熟料；
(3)将上述熟料用振动球磨机按常规方法进行振磨；
(4)用振动球磨机对振磨后的所述熟料按常规方法加水振磨4小时，然后再用超细搅拌球磨机磨1小时；
(5)用压滤机滤去水分；
(6)将滤去水分的熟料烘干，温度为在i00℃；
(7)将烘干后的熟料过筛，过筛后熟料的平均粒度应≤1微米、最大粒度≤8微米；
(8)将过筛后的熟料与胶合剂按重量比为100∶11的比例混合均匀，得料团；所述胶合剂由甲基纤维素和聚乙烯醇以55∶45的重量比按常规方法制成；
(9)将所述料团放入搅拌机中按常规方法搅拌；
(10)将搅拌后的料团按常规方法冷冻；
(11)将冷冻后的料团用轧滚机滚轧4次；
(12)将经过滚轧的料团按常规方法再次冷冻；
(13)用挤膜机将经过二次冷冻的料团按常规方法机制成厚度为0.07～0.15mm的生坯；
(14)按常规方法将所述生坯冲制成所需的片状结构。
实施例2
各步骤同实施例1，其中：步骤(6)中的烘干温度为在I00℃，步骤(8)中熟料与胶合剂按配比为100∶16、甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为65∶35的重量比。
实施例3
各步骤同实施例1，其中：步骤(6)中的烘干温度为在130℃，步骤(8)中熟料与胶合剂按配比为100∶16、甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为60∶40的重量比。
实施例4
各步骤同实施例1，其中：步骤(6)中的烘干温度为在115℃，步骤(8)中熟料与胶合剂按配比为100∶12、甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为57∶37的重量比。
实施例5
各步骤同实施例1，其中：步骤(6)中的烘干温度为在145℃，步骤(8)中熟料与胶合剂按配比为100∶14、甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为62∶35的重量比。
实施例6
各步骤同实施例5，其中：步骤(8)中甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为55∶35的重量比。
实施例7
各步骤同实施例5，其中：步骤(8)中甲基纤维素和聚乙烯醇的配比为65∶45的重量比。
Claims (2)
1.一种用挤膜成型工艺制备薄型压电陶瓷生坯的方法，包括生料振磨、生料煅烧、熟料振磨、配胶、搅拌、冷冻、滚轧、冷冻、挤膜成型及冲片工序，其特征在于：在熟料振磨工序之后、配胶工序之前增加水磨、压滤、烘干和过筛工序；其中，水磨工序是按常规方法将熟料与水混合振磨4小时，然后再用超细搅拌球磨机磨1小时；烘干温度为100～160℃，过筛后熟料的平均粒度≤1微米、最大粒度≤8微米，熟料与胶合剂的重量配比为100∶11～16。
2.根据权利要求1所述的用挤膜成型工艺制备薄型压电陶瓷生坯的方法，其特征在于：所述胶合剂由甲基纤维素和聚乙烯醇以55～65∶45～35的重量比按常规方法制成。
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