[發明專利]一種鈧酸鉍-鈦酸鉛-鐵酸鉍三元體系壓電陶瓷及其聲發射傳感器

有效

• 申請號: 202011504747.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112557516B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 黃世峰;馮超;楊長紅;耿朝輝;張曉芳;劉芬;林秀娟;程新
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;C04B35/50;C04B35/478;C04B41/88
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 王翠翠

1.一種聲發射傳感器，其特征在于：包括封裝外殼（1）、透聲層（2）、導電膠（3）、壓電元件（5）、連接壓電元件正電極面的引線（7）、壓電元件與封裝層之間的背襯層（8）、射頻連接器（9）和射頻同軸電纜（10）；

所述透聲層（2）配置在所述封裝外殼（1）的底部開口上，以將所述壓電元件配置在所述封裝外殼（1）中；

所述壓電元件（5）上表面的正電極（6），通過引線（7）與射頻連接器（9）相連；所述射頻連接器（9），配置在所述封裝外殼（1）上，另一端與射頻同軸電纜（10）相連；

所述壓電元件（5）下表面的下電極（4），通過導電膠（3）與透聲層（2）連接；

所述的壓電元件（5）與封裝層之間填充背襯層（8）；

所述壓電元件為高溫壓電陶瓷，化學式為：

，其中0.30≤x≤0.33，0.05≤y≤0.10，0.02≤a≤0.05，0.01≤b≤0.03，0.01≤c≤0.03。

2.根據權利要求1所述的聲發射傳感器，其特征在于，所述封裝外殼為316不銹鋼外殼，結構為圓筒狀腔體；透聲層為Al₂O₃陶瓷；背襯層為多孔ZrO₂；引線為云母電纜線，其中導體為絞合純鎳線，絕緣材料為耐高溫紗、玻璃纖維編織或氟金云母帶；高溫導電膠包括耐高溫銀粉導電膠、石墨填充型導電膠或高溫銅粉導電膠；射頻連接器為SiO₂絕緣射頻連接器；射頻同軸電纜為SiO₂絕緣射頻同軸電纜。

3.根據權利要求2所述的聲發射傳感器，其特征在于，所述射頻連接器（9），配置在所述封裝外殼（1）的側面，射頻連接器插入到封裝外殼內部的端頭為圓環狀結構。

4.根據權利要求1所述的聲發射傳感器，其特征在于，壓電陶瓷的制備方法包括以下步驟：

1）按化學組成為的化學計量比稱取原料，所述原料為Bi、Sc、Pb、Ti、La、Fe、Ga、Mn的氧化物，通過濕法球磨混合均勻；

2）將球磨后的混合料烘干，預燒；

3）將預燒的粉料研磨過篩，加入粘合劑造粒，壓制成型，并進行排膠處理得到陶瓷素胚；

4）將陶瓷素胚高溫燒結，得到陶瓷片；

5）將燒結完成的陶瓷片被銀；

6）將被銀后的陶瓷片進行電極化。

5.根據權利要求4所述的聲發射傳感器，其特征在于，步驟1）中，在原料中加入乙醇進行濕法球磨，加入量為25mL/10g混合料，球磨時間為24小時。

6.根據權利要求4所述的聲發射傳感器，其特征在于，步驟2）中，烘干溫度為60-70℃，預燒溫度為800℃，預燒時間為2h。

7.根據權利要求4所述的聲發射傳感器，其特征在于，步驟3）中，預燒粉料研磨過60目篩，粘合劑選用含量為5%的PVA水溶液或石蠟，排膠溫度為500-600℃，時間為2-4h，成型素胚的尺寸為直徑10mm，厚1.2mm。

8.根據權利要求4所述的聲發射傳感器，其特征在于，步驟4）中，燒結溫度為1050℃，燒結時間為2h。

9.根據權利要求4所述的聲發射傳感器，其特征在于，步驟5）中，被銀燒結的溫度為560℃，時間為0.5h；步驟6）中，電極化在硅油中進行，極化場強為4.5-5kV/mm，極化溫度為80℃，極化時間為0.5h。