利用冲压技术制成的压电元件

冲压和烧结陶瓷颗粒

压电陶瓷压坯以喷雾干燥的颗粒材料通过机械液压冲压成型,可制成圆盘、板状、杆状和圆柱体等不同形状。压坯可在考虑烧结收缩的基础上按照真实尺寸制造,也可以在制造时留出机械加工余量,在日后通过再加工达到所需精度。 有大量具有不同几何形状和尺寸的压模可供选择。压坯的制造尺寸:最大直径可达80mm,最大高度可达50mm。在生坯状态时(即烧结前),可通过铣削对压坯进行再加工。 烧结温度最高可达约1300°C,这种温度可使坯体的体积收缩约30%,从而制成高密度的固体陶瓷。

Flexibility in Shaping of Compacts

机械加工:研磨、磨削、金刚石切割

烧结陶瓷很硬,需要时可以锯切和机加工。圆盘或板件等元件的制造成本较低,最小厚度可达0.2mm。 此类部件可使用机内自动切割锯来大批量生产。在烧结陶瓷元件的加工方面,现代数控技术的加工精度最高,可生产直径小至0.3mm的孔。 几乎所有轮廓的形状精度都能达到十分之一毫米。元件的表面可以实现结构化,并且元件可通过三维铣削实现最佳配合。 超声波加工工艺可用于制造壁厚为0.5mm的薄壁管。

  • 对烧结体进行研磨和磨削
  • 以金刚石切割方式从圆柱体和方块上切割圆盘和板件
  • 最小高度0.2mm,公差±0.02mm
  • 对压电杆和压电圆柱体进行无心磨削(公差±0.02mm)

压电元件的金属喷镀:导电电极的应用

厚膜电极通过丝网印刷术涂到压电陶瓷上。典型的膜厚度为约10µm。这一过程中会用到各种银浆。丝网印刷后,这些银浆被置于800°C以上的高温下烘烤。

丝网印刷

  • 膜厚度约5至10µm的厚膜电极的涂敷
  • 银、银钯等贵金属
  • 约800°C下烘烤
  • 部分自动化序列

薄膜电极通过现代PVD工艺(溅镀)涂到陶瓷上。金属喷镀的典型厚度在1µm的范围。剪切元件必须在极化状态进行金属喷镀,并且通常会配备薄膜电极。高通量溅镀设备中使用的金属合金导电层,以铜镍合金或金、银等贵金属为佳。

溅镀

  • 膜厚度仅几百纳米的薄膜电极在两侧的涂敷
  • 真空处理(PVD涂层)
  • 金、铜、铜镍等金属
  • 电极形状由掩膜决定

极化

生产过程完成后,用高达3000V/mm的场强对元件进行极化。>>极化之后,只要所施加电场的强度小于原来的极化场强,陶瓷就会膨胀。 完成烧结、机加工、极化和测试后的板件或圆盘可以胶合在一起,形成叠层致动器模块:>>组装技术

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