超声波换能器压电陶瓷材料的要求

随着信息技术的迅猛发展，超声波焊接设备的应用变得越来越广泛，同时声表面波器件用压电材料也得到长足地进展，到目前为止，超声波换能器用的压电材料包括压电单晶（如石英、铌酸锂、钽酸锂、锗酸铋等）、压电陶瓷（如锫钛酸铅陶瓷等）和压电薄膜（如氧化锌薄膜、氮化铝薄膜、铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等）这三大类。虽然超声波换能器用压电材料种类很多，各有优缺点，但是这些压电材料要应用在超声波换能器中必须符合以下—些共同的条件：换能器压电陶瓷属于陶瓷材料。但是，它与普通陶瓷之间是有区别的，主要是为这种陶瓷是可以进行电能与机械能之间的相互转换的，通过压电效应。此外，在弹性及介电性能上，压电陶瓷的表现也是非常好的。

换能器压电陶瓷特点：

1.体积小、不容易受潮，以及使用寿命长。

2.频率稳定性好，而且频率的适用范围宽。此外，在抗干扰性上，也是非常不错的。

3.由于压电陶瓷在电场作用力下变形量小，因此基于这一特性，我们可以将其运用到一些控制机构中，从而获得良好的控制效果。

超声波换能器用的压电材料包括压电单晶（如石英、铌酸锂、钽酸锂、锗酸铋等）、压电陶瓷（如锫钛酸铅陶瓷等）和压电薄膜（如氧化锌薄膜、氮化铝薄膜、铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等）这三大类。虽然超声波换能器用压电材料种类很多，各有优缺点，但是这些压电材料要应用在超声波换能器中必须符合以下—些共同的条件：

1.超声波换能器的制备过程中，一个重要的环节是在压电材料表面制作出良好的叉指换能器。而要得到良好的叉指换能器，首先要求压电材料具有良好的表面，表面粗糙度尽可能小，甚至达到纳米尺度

2.提高超声波换能器的能量转换效率，要求压电材料具有尽可能高的机电耦合系数，一般K2的值必须在0.5%以上

3.降低超声波换能器的插入损耗，要求压电材料具有较小的传播损耗，能在0.2dB/λ以下

4.为了获得性能稳定的超声波换能器，要求压电材料具有较小的温度系数，特别是对于窄带声表面波滤波器和谐振器。

5.由于超声波换能器都是批量生产，要求压电材料的重复性、一致性好，可靠性高，适于批量生产。

6.考虑到市场竞争，必须要求超声波换能器具有价格优势，这就要求超声波换能器用压电材料具有较低的成本。

压电陶瓷片的工艺流程：配料—混合磨细—预烧—二次磨细—造粒—成型—排塑—烧结成瓷—外形加工—被电极—高压极化—老化测试。