絲網印刷法制備壓電厚膜及其性能的研究.pdf

1、絲網印刷法制備壓電厚膜絲網印刷法制備壓電厚膜及其性能的研究及其性能的研究Theresearchofpreparationperfmanceofpiezoelectricthickfilmpreparedbyscreenprinting學科專業(yè)：材料學研究生：劉志華指導教師：孫清池副教授天津大學材料學院二零一二年十二月摘要摘要本文采用絲網印刷法在Al2O3基板和不銹鋼基板上面制備低溫燒結的壓電厚膜材料。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對厚膜材料性能的影響。研究發(fā)現：隨著厚膜層數的增加，厚膜材料的性能呈現先增后減的趨勢。在此基礎上，研究了玻璃料的添加含量、厚膜的燒結保溫時間對厚膜燒結性能的影響。結果表明：玻璃料的最佳添加比例為3%。當燒結保溫時間為90min時，厚膜材料的燒結性能最佳。同時，本文還研究了以不銹鋼作為基板材料時，基板的厚度、厚膜燒結氣氛等對PZNPLZT厚膜性能的影響。當基板厚度較厚時，由于基板與陶瓷

3、基體的熱膨脹系數相差較大，在燒結的過程中，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時容易氧化，文中分別嘗試了PbO氣氛、空氣、N2對厚膜燒結性能的影響，最終選擇在空氣中進行燒結。此后，本文還探討了極化工藝對厚膜性能的影響，并最終將最佳極化條件確定為：極化電壓6kvmm，極化時間1min，極化溫度130C。由于PZNPLZT系統(tǒng)本身的燒結溫度較高，，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溫度為1050C。實驗過程中，首先以Al2O3作為基板材料，研究了粉料的合成溫度、球磨時間以及厚膜的燒結溫度對厚膜材料性能的影響，在700C即能夠實現對厚膜的燒結，實現了絲網印刷制備厚膜材料的低溫燒結。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，經過工藝的優(yōu)化：粉料900C合成，球磨6h，玻璃料添加量為3%，印刷7層，800C燒結保溫60m