絲網(wǎng)印刷法制備壓電厚膜及其性能的研究.pdf

1、絲網(wǎng)印刷法制備壓電厚膜絲網(wǎng)印刷法制備壓電厚膜及其性能的研究及其性能的研究Theresearchofpreparationperfmanceofpiezoelectricthickfilmpreparedbyscreenprinting學(xué)科專(zhuān)業(yè)：材料學(xué)研究生：劉志華指導(dǎo)教師：孫清池副教授天津大學(xué)材料學(xué)院二零一二年十二月摘要摘要本文采用絲網(wǎng)印刷法在Al2O3基板和不銹鋼基板上面制備低溫?zé)Y(jié)的壓電厚膜材料。首先選用0.25PZN0.75PLZ

2、T系統(tǒng)，以Al2O3作為基板材料，研究了厚膜的印刷層數(shù)對(duì)厚膜材料性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：隨著厚膜層數(shù)的增加，厚膜材料的性能呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，研究了玻璃料的添加含量、厚膜的燒結(jié)保溫時(shí)間對(duì)厚膜燒結(jié)性能的影響。結(jié)果表明：玻璃料的最佳添加比例為3%。當(dāng)燒結(jié)保溫時(shí)間為90min時(shí)，厚膜材料的燒結(jié)性能最佳。同時(shí)，本文還研究了以不銹鋼作為基板材料時(shí)，基板的厚度、厚膜燒結(jié)氣氛等對(duì)PZNPLZT厚膜性能的影響。當(dāng)基板厚度較厚時(shí)，由于基板與陶瓷

3、基體的熱膨脹系數(shù)相差較大，在燒結(jié)的過(guò)程中，厚膜材料很容易脫落；所以，最終選擇的不銹鋼基板的厚度為0.1mm。由于不銹鋼基板在空氣中燒結(jié)時(shí)容易氧化，文中分別嘗試了PbO氣氛、空氣、N2對(duì)厚膜燒結(jié)性能的影響，最終選擇在空氣中進(jìn)行燒結(jié)。此后，本文還探討了極化工藝對(duì)厚膜性能的影響，并最終將最佳極化條件確定為：極化電壓6kvmm，極化時(shí)間1min，極化溫度130C。由于PZNPLZT系統(tǒng)本身的燒結(jié)溫度較高，，本文繼續(xù)嘗試了PNNPZT系統(tǒng)，該系統(tǒng)

4、的壓電陶瓷的最佳燒結(jié)溫度為1050C。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先以Al2O3作為基板材料，研究了粉料的合成溫度、球磨時(shí)間以及厚膜的燒結(jié)溫度對(duì)厚膜材料性能的影響，在700C即能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)厚膜的燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了絲網(wǎng)印刷制備厚膜材料的低溫?zé)Y(jié)。隨后，本文以不銹鋼材料作為基板，制得的厚膜材料的性能較前面有很大的提高。本課題得到最佳制備方案：以PNNPZT系統(tǒng)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)工藝的優(yōu)化：粉料900C合成，球磨6h，玻璃料添加量為3%，印刷7層，800C燒結(jié)保溫60m