壓電陶瓷的切割、研磨、拋光工藝

壓電效應(yīng)

某些材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對(duì)位移而發(fā)生極化，導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號(hào)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(chǎng)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(jī)械變形，形變的大小與電場(chǎng)強(qiáng)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(jī)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(duì)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(cè)和通訊技術(shù)等領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用。要實(shí)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(jià)值及現(xiàn)實(shí)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(diǎn)——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(jī)械加工，且加工成本較一般材料高。所以，在對(duì)壓電陶瓷切割時(shí)，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(jī)。

配數(shù)顯千分尺的STX-202小型金剛石線切割機(jī)

切割

粘樣。使用加熱平臺(tái)、石蠟、石墨將樣品固定在載物板上。對(duì)于圓柱狀樣品以側(cè)面粘接時(shí)，要在兩側(cè)加石墨夾立粘貼，以確保切割時(shí)樣品的穩(wěn)固。

裝卡對(duì)刀。無論使用線鋸式或是鋸片式切割機(jī)，都需要調(diào)整切割刀口的位置。且大部分切割機(jī)都可實(shí)現(xiàn)切割面良好的垂直度對(duì)刀。例如STX-202小型金剛石線切割機(jī)可通過360°旋轉(zhuǎn)平臺(tái)及二次裝卡的方法，對(duì)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(jī)的運(yùn)行參數(shù)，以求獲得*切割。

研磨拋光

對(duì)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(shí)，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(duì)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。

對(duì)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(shí)要均勻地?cái)傞_，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。