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壓電陶瓷制造工藝和應(yīng)用

原理
工藝流程圖：配料--混合磨細(xì)--預(yù)燒--二次磨細(xì)--造粒--成型--排塑--燒結(jié)成瓷--外形加工--被電極--高壓極化--老化測試。

一、配料：進(jìn)行料前處理，除雜去潮，然后按配方比例稱量各種原材料，注意少量的添加劑要放在大料的中間。

二、混合磨細(xì)：目的是將各種原料混勻磨細(xì)，為預(yù)燒進(jìn)行完全的固相反應(yīng)準(zhǔn)備條件.一般采取干磨或濕磨的方法。小批量可采取干磨，大批量可采取攪拌球磨或氣流粉碎的方法，效率較高。

三、預(yù) 燒：目的是在高溫下，各原料進(jìn)行固相反應(yīng)，合成壓電陶瓷.此道工序很重要。會直接影響燒結(jié)條件及最終產(chǎn)品的性能。

四、二次細(xì)磨：目的是將預(yù)燒過的壓電陶瓷粉末再細(xì)振混勻磨細(xì)，為成瓷均勻性能一致打好基礎(chǔ)。

五、造粒：目的是使粉料形成高密度的流動性好的顆粒。方法可以手工進(jìn)行但效率較低，高效的方法是采用噴霧造粒。此過程要加入粘合劑。

六、成型：目的是將制好粒的料壓結(jié)成所要求的預(yù)制尺寸的毛坯。

七、排塑：目的是將制粒時加入的粘合劑從毛坯中除掉。

八、燒結(jié)成瓷：將毛坯在高溫下密封燒結(jié)成瓷。此環(huán)節(jié)相當(dāng)重要。

九、外形加工：將燒好的制品磨加工到所需要的成品尺寸。

十、被電極：在要求的陶瓷表面設(shè)置上導(dǎo)電電極。一般方法有銀層燒滲、化學(xué)沉積和真空鍍膜。

十一、高壓極化：使陶瓷內(nèi)部電疇定向排列，從而使陶瓷具有壓電性能。

十二、老化測試：陶瓷性能穩(wěn)定后檢測各項指標(biāo)，看是否達(dá)到了預(yù)期的性能要求。

壓電陶瓷的制造特點是在直流電場下對鐵電陶瓷進(jìn)行極化處理，使之具有壓電效應(yīng)。一般極化電場為3～5kV/mm，溫度100～150°C，時間5～20min。這三者是影響極化效果的主要因素。性能較好的壓電陶瓷，如鋯鈦酸鉛系陶瓷，其機(jī)電偶合系數(shù)可高達(dá)0.313～0.694。

而湖南省美程陶瓷科技有限公司的制造工藝多達(dá)14項，每一項都會再次清洗檢測。

應(yīng)用

主要用途

1、聲音轉(zhuǎn)換器聲音轉(zhuǎn)換器是最常見的應(yīng)用之一。像拾音器、傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探深儀、聲納、材料的超聲波探傷儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉(zhuǎn)換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是電流通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動，而發(fā)出人耳可以聽得到的聲音。壓電陶瓷通過電子線路的控制，可產(chǎn)生不同頻率的振動，從而發(fā)出各種不同的聲音。例如電子音樂賀卡，就是通過逆壓電效應(yīng)把交流音頻電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號。

2、壓電引爆器 自從第一次世界大戰(zhàn)中英軍發(fā)明了坦克，并首次在法國索姆河的戰(zhàn)斗中使用而重創(chuàng)了德軍后，坦克在多次戰(zhàn)斗中大顯身手。然而到了20世紀(jì)六七十年代，由于反坦克武器的發(fā)明，坦克失去了昔日的輝煌。反坦克炮發(fā)射出的穿甲彈接觸坦克，就會馬上爆炸，把坦克炸得粉碎。這是因為彈頭上裝有壓電陶瓷，它能把相碰時的強(qiáng)大機(jī)械力轉(zhuǎn)變?yōu)樗查g高電壓，爆發(fā)火花而引爆炸藥。

3、聲納 在海戰(zhàn)中，最難對付的是潛艇，它能長期在海下潛航，神不知鬼不覺地偷襲港口、艦艇，使敵方大傷腦筋。如何尋找敵潛艇？靠眼睛不行，用雷達(dá)也不行，因為電磁波在海水里會急劇衰減，不能有效地傳遞信號，探測潛艇靠的是聲納------水下耳朵。壓電陶瓷就是制造聲納的材料，它發(fā)出超聲波，遇到潛艇便反射回來，被接收后經(jīng)過處理，就可測出敵潛艇的方位、距離等。

4、超聲波換能器 適用于用于超聲波焊接設(shè)備以及超聲波清洗設(shè)備，主要采用大功率發(fā)射型壓電陶瓷制作，超聲波換能器是一種能把高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，超聲波換能器作為能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出去，而它自身消耗很少的一部分功率。

5、防核護(hù)目鏡 核試驗員帶上用透明壓電陶瓷做成的護(hù)目鏡后，當(dāng)核爆炸產(chǎn)生的光輻射達(dá)到危險程度時，護(hù)目鏡里的壓電陶瓷就把它轉(zhuǎn)變成瞬時高壓電，在1/1000 s里，能把光強(qiáng)度減弱到只有1/10000，當(dāng)危險光消失后，又能恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這種護(hù)目鏡結(jié)構(gòu)簡單，只有幾十克重，安裝在防核護(hù)目頭盔上攜帶十分方便。

6、壓電打火機(jī) 煤氣灶上用的一種新式電子打火機(jī)，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機(jī)上的壓電陶瓷就能產(chǎn)生高電壓，形成電火花而點燃煤氣，可以長久使用。所以壓電打火機(jī)不僅使用方便，安全可靠，而且壽命長，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機(jī)可使用100萬次以上。

常見運用

1：壓電變壓器

2：壓電陶瓷點火器

3：正逆壓電效應(yīng)應(yīng)用

4：壓電陶瓷蜂鳴器|揚聲器

5：壓電陶瓷拾音器