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1、PZT压电蜂鸣片生产工艺说明书指导教师：_ _ _学 院：_ _班 级：_ _学 号：_ _姓 名：_ _ 二零一四 年 一 月课程设计：PZT压电蜂鸣片生产工艺说明书 目 录前 言一、压电陶瓷蜂鸣片简介3二、压电蜂鸣片选型及特点3三、压电蜂鸣器的应用4第一章 设计任务1本课程设计意义52设计任务和要求53设计内容6第二章 设计数据及计算1原始数据62数据计算73 纯度和杂质问题8第三章 PZT压电蜂鸣片的生产工艺流程图91配料92混合103预烧104粉碎115成型116排胶127烧结138清洗及被银139极化1410测试1511焊接16第四章 设备选型1 选型原则162 主要设备选型17结语
2、20参考文献20前 言一、压电陶瓷蜂鸣片简介压电蜂鸣器是一种以压电陶瓷作为电声换能器的发声体，这种器件的核心是以压电陶瓷薄片粘贴在金属片上的换能换件，即压电蜂鸣片。压电蜂鸣器无射频噪声、低功耗等特点使其备受重视，发展非常迅速。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片，阻抗匹配器及共鸣箱，外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成,当接通电源后(1.515V直流工作电压)，多谐振荡器起振，输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 二、压电蜂鸣片选型及特点1.压电蜂鸣器的选型驱动方式：若无法提供频率信号给蜂鸣器工作，可考虑用内含驱动线路，给予直流电压即可。另有直音，快断
3、音，慢断音不同的声响信号；（其方法有两种：自激振荡是利用在谐振点的振荡而产生声波的方式；他激振荡是在远离谐振点的频率下产生声波的方式）尺寸大小：尺寸会影响频率，小尺寸频率会较高；电压大小：以V O-P计算，以方波驱动，电压越高，音量越高pin pitch：压电式蜂鸣器的规格众多，往往不易找到一模一样的规格，可先挑pitch一样，频率接近的试用。2.压电蜂鸣器的特点压电蜂鸣器和其他蜂鸣器比较具有如下优点：（1）因无可动触点部分，因此寿命长、可靠性高，连续使用可达10000小时以上，是半永久性的器件；（2）不产生飞弧或者射频噪声，对其他线路无干扰；（3）不会因松动而引起大的振动；（4）用电子线路控
4、制，所以能发出多种悦耳的声音及模拟声、断续声。音色纯正，不易被噪声所覆盖；（5）用电压激励，所以消耗电流小，一般在20mA以下，不会超过100mA；（6）小型大音量，音量可达到70分贝/20cm，而元件厚度仅为1mm以下；（7）工作温度范围宽；（8）便于安装，而且无电磁线圈和动圈，不必担心绝缘恶化，并无漏电的可能。三、压电蜂鸣器的应用压电蜂鸣器实际上有三种商品形式，即压电蜂鸣器复合体，压电蜂鸣器发声体和压电蜂鸣器，以适应市场上的不同需要。不管何种形式，其用途都离不开报警、判断和通知三种。报警用的压电蜂鸣器用于火灾、烟浓度、漏气、防盗及汽车用的报警，通知用的压电蜂鸣器在探鱼机、仪器、医疗设备、自
5、动售货机、洗衣机、电炉等作为通知使用，比光指示更为有利，另外，具有模拟声、复合声的压电蜂鸣器还可用于玩具，电视游戏等方面。第一章 设计任务1本课程设计意义1了解陶瓷各种工艺实验在生产中的作用与实际意义；2掌握陶瓷主要工艺流程的原理、方法与一定的操作技能；3通过陶瓷工艺设计实习了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程；4培养学生综合设计工艺生产流程的能力；5. 掌握坯料配方设计和研究方法，提高分析问题和解决问题的能力；6. 为毕业论文实验、进一步深造获从事专业技术工作奠定良好的基础。关于陶瓷工艺课程设计的研究意义：陶瓷工艺设计是一项实践性极强的教学活动，研究设计性的综合程序给学生较大的自由度，学生可以充
6、分发挥自己的聪明才智和创新能力，自己设计新的工艺流程。通过陶瓷工艺设计使学生掌握从原料的选择、配方的确定与计算、粉体的制备、成型、干燥、烧成等一系列陶瓷工艺过程，同时还要掌握陶瓷产品的性能测试和产品的评价。通过本实习课的学习，使学生更好的理解陶瓷工艺学课程理论，掌握进行陶瓷工艺和性能科学研究的基本原理和方法，培养了学生的创新意识、创新能力，为学生进行毕业论文学习乃至毕业后尽快适应实际工作打下良好的基础。2设计任务和要求主要任务是设计一个能适用于生产的，PZT压电陶瓷蜂鸣片的合成工艺及车间工艺流程。要求：（1）掌握在成分设计、原料处理、工艺流程选择、工艺参数确定、设备选型和制备效果评价等方面相关
7、的计算方法。（2）掌握数据处理的原则和方法，锻炼综合分析及撰写设计说明书的能力。（3）设计说明书字数不少于六千字，用专用稿纸书写，封面单独一页。（4）各人独立完成，不得互相抄袭，如有抄袭或大部分雷同者，一律按不及格处理。3设计内容（1）按所定材料化学组成和产品任务进行设计；（2）陶瓷工艺设计的目的和意义；（3）原料的选择、计算及加工处理；（4）工艺原理运用、工艺流程选择与工艺方法确定；（5）工艺参数确定；（6）主要设备的选型；（7）对给定材料的制备工艺的设计进行必要的分析与讨论。第二章 设计数据及计算1原始数据PZT压电陶瓷蜂鸣器片（10mm厚2mm，每片重约1.5克，年产500万片，以300
8、工作日计算）压电陶瓷分子式为：Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3+0.5重量%Cr2O3+0.3重量% Fe2O3 原 料纯 度铅丹Pb3O4 98%碳酸锶SrCO3 97%二氧化锆ZrO2 99.5%二氧化钛TiO2 99%三氧化二铁Fe2O3 98.9%三氧化二铬Cr2O3 99%2数据计算配料是制备压电陶瓷的基础，原料的选择和处理是一个重要步骤，关系到整个制备过程和最后样品的性能，选用原料时应注意纯度、细度和活性。纯度以不引入有害杂质为原则，碱土金属氧化物更易吸潮，且预烧时碳酸盐分解生成的氧化物活性大，因此，一般选用碱金属碳酸盐作原料。根据配方或分子式选择所用原料，
9、计算称量。2.1 Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3的分子量：1mol坯料的重量为：氧化物摩尔数氧化物相对分子量氧化物重量1mol坯料的重量Pb3O4SrCO3ZrO2TiO20.95/30.050.520.48685.60147.63123.2279.87217.117.3864.0738.34326.902.2 各主要原料所需的质量百分数： Pb3O4：217.11326.90=66.41%SrCO3：7.38326.90=2.26%ZrO2：64.07326.90=19.60%TiO2：38.34326.90=11.73%2.3 按原料纯度计算原料用量：以100g坯
10、料为基准，每天坯料用量（按300天每年）：1.55000000300=25000gPb3O4 SrCO3 ZrO2 TiO2 Cr2O3 Fe2O3纯原料需要量 66.41 2.26 19.60 11.73 0.5 0.3原料纯度% 98 97 99.5 99 99 98.9实际原料用量 67.76 2.33 19.70 11.85 0.51 0.303每天100g的坯料实际配料量，g 67.76 2.33 19.70 11.85 0.505 0.3032.4 最后各原料所需要的量：Pb3O4：67.76250（1-0.5%-0.3%）=16804.48gSrCO3：2.33250（1-0.5
11、%-0.3%）=577.84gZrO2：19.7250（1-0.5%-0.3%）=4885.6gTiO2：11.85250（1-0.5%-0.3%）=2938.8gCr2O3：0.505250=126.25gFe2O3：0.303250=75.75g每天需总量：16804.48+577.84+4885.6+2938.8+126.25+75.75=25408.72g3.纯度和杂质问题原料是制备压电陶瓷的基础。选择原料一般应注意其化学组成和物理状态。3.1 纯度对纯度的要求应适度。高纯原料，价格昂贵，烧结温度高，温区窄。纯度稍低的原料，有的杂质可起矿化和助熔的作用，反而使烧结温度较低，且温区较宽。
12、过低纯度原料杂质多，不宜采用。3.2 杂质含量压电陶瓷材料中杂质允许量主要根据以下三点因素决定：(1) 杂质类型： 有害杂质：对材料绝缘、介电性等影响极大的杂质，特别是异价离子。如B、C、P、S、Al等，愈少愈好； 有利杂质：与材料A、B位离子电价相同、半径接近，能形成置换固溶的杂质。如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Sn4+等离子，一般在0.20.5%范围内，坏的影响不大，甚至有利。(2) 材料类型： 接收型压电陶瓷材料：已引入了降低电导率和老化率的高价施主杂质，原料中在0.5%以内的杂质不足以显著影响施主杂质的既定作用； 发射型压电陶瓷材料：要求低机电损耗，因而配料中的杂质总量，愈少愈好，一般希望在0.05%以下。对于为了提高其
