压电陶瓷的低温烧结及流延法制膜研究

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传统铅基压电陶瓷的烧结温度为1200-1350℃。高温烧结会引起PbO的挥发,使得陶瓷的微观结构和性能难以控制。同时,由于烧结温度高,叠层压电器件需要熔点高的贵金属作为内电极。因此,低温烧结压电陶瓷的发展能减少能耗、环境污染,同时叠层器件能使用较便宜的电极。本文重点研究压电陶瓷的低温烧结以及流延法制膜。分析各种有机添加剂(如分散剂、粘合剂、溶剂和增塑剂)在流延浆料中的作用机理与选择原则。并根据本文需要选定分散剂为三油酸甘油酯,粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB),溶剂为丁酮和乙醇组成的二元混合有机溶剂,增塑剂为聚乙二醇400和聚乙二醇2000。研究压电陶瓷的低温烧结机理和途径。实验研究了三种低温烧结方案,得出Pb (Zr0.53Ti0.47)O3-BiFeO3-Ba(Cu0.5W0.5)O3(简称为PZT-BF-BCW)系压电陶瓷的低温烧结材料配方,并采用干压成型法实验验证其性能最佳的烧结温度为1000℃。实验研究制备PZT-BF-BCW系压电陶瓷的流延膜片。探讨不同配比的粘合剂和不同的固含量对流延浆料和流延膜片性能的影响,并最终确定一个最优的配比方案。研究了压电陶瓷流延膜片的排胶和烧结。本文制备的流延膜片最适宜烧结温度为1000℃,并得到晶粒发育完好、结构致密的陶瓷,XRD分析结果表明,样品具有钙钛矿结构。该流延膜片可用于制备叠层片式压电陶瓷,实现流延膜片与内电极的低温烧结(LTCC)。
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