技術(shù)文章
壓電效應(yīng)
某些材料在機械應(yīng)力作用下,引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移而發(fā)生極化,導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號相反的束縛電荷的現(xiàn)象,稱為壓電效應(yīng)。反之,當(dāng)這類材料在外電場作用下,其內(nèi)部正負(fù)電荷中心移位,又可導(dǎo)致材料發(fā)生機械變形,形變的大小與電場強度成正比。具有這種性能的陶瓷稱為壓電陶瓷,它的表面電荷的密度與所受的機械應(yīng)力成正比。
壓電陶瓷
作為壓電陶瓷的原材料,在晶體結(jié)構(gòu)上一定是不具有對稱中心的晶體,如氧化鉛、氧化鋯、氧化鈦、碳酸鋇、氧化鈮、氧化鎂、氧化鋅等。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛以及三元系壓電陶瓷。其結(jié)構(gòu)類型有鈣鈦礦型、鎢青銅型、焦綠石型、含鉍層結(jié)構(gòu)等。
壓電陶瓷制作的一般工藝流程:
壓電陶瓷是新型功能電子材料,隨著材料及工藝的不斷研究和改良,在傳感器、換能器、無損檢測和通訊技術(shù)等領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用。要實現(xiàn)壓電陶瓷的優(yōu)異性能,就必須加工具有一定形狀精度和尺寸精度的元件。因此,研究壓電陶瓷的加工技術(shù),特別是精密、超精密加工技術(shù)具有重大的應(yīng)用價值及現(xiàn)實意義。
壓電陶瓷材料雖然具有其他材料*的*性能,但是它也有顯著地缺點——脆性。在外力作用下不發(fā)生顯著變形即告破壞,使其很難象普通材料一樣 進(jìn)行機械加工,且加工成本較一般材料高。所以,在對壓電陶瓷切割時,需要根據(jù)樣品的外觀尺寸、切割尺寸及精度要求選擇適當(dāng)?shù)那懈顧C。
配數(shù)顯千分尺的STX-202小型金剛石線切割機
切割
粘樣。使用加熱平臺、石蠟、石墨將樣品固定在載物板上。對于圓柱狀樣品以側(cè)面粘接時,要在兩側(cè)加石墨夾立粘貼,以確保切割時樣品的穩(wěn)固。
裝卡對刀。無論使用線鋸式或是鋸片式切割機,都需要調(diào)整切割刀口的位置。且大部分切割機都可實現(xiàn)切割面良好的垂直度對刀。例如STX-202小型金剛石線切割機可通過360°旋轉(zhuǎn)平臺及二次裝卡的方法,對樣品進(jìn)行高度平行和垂直調(diào)整。
調(diào)整參數(shù)。根據(jù)樣品的相關(guān)參數(shù),設(shè)置切割機的運行參數(shù),以求獲得*切割。
研磨拋光
對于需要粘樣的薄片,注意表面的平整度,并將薄片邊緣多余的石蠟清理干凈,以避免與磨料發(fā)生交叉污染,影響磨拋效果。同時,為了去除研磨盤上可能附有其他粒度的磨料及雜物,每用一種磨料都先要進(jìn)行修盤,但更建議每一種粒度的磨料對應(yīng)一盤,以確保*的磨拋效果。磨料選擇剛玉即可,按W28、W14、W7的順序進(jìn)行逐步研磨。
磨拋料 | 剛玉 | 剛玉 | 剛玉 | 金剛石懸浮液 |
粒度 (μm) | W28 | W14 | W7 | 3 |
壓力 ( kg) | 1.69 | 1.69 | 1.69 | 1.69 |
轉(zhuǎn)數(shù) ( rpm) | 30 | 30 | 30 | 110 |
時間 ( min) | 20 | 20 | 20 | 30 |
對于壓電陶瓷的拋光多選用聚氨酯拋光墊、合成革拋光墊,配用3μm金剛石懸浮液。注意拋光墊粘貼時要均勻地攤開,以便消除粘合面的氣泡,保證拋光面的平整度。并且在正式拋光使用前,需用清水清洗后進(jìn)行修墊,避免拋光墊的棱角過于尖銳,損傷拋光面。此外,要想獲得更小的表面粗糙度,可在完成拋光后,更換新的拋光墊,使用1.5μm的金剛石懸浮液繼續(xù)拋光。
此工藝流程不僅適用于壓電陶瓷的切磨拋,通過改變相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置,可以用于其他陶瓷的切割、研磨、拋光。