叠层式压电致动器制造技术

一种叠层式压电致动器，包括若干压电板和由电极材料组成的内电极层。压电板和同电极层交替叠加。电极材料包括一种金属组分和一种导电氧化物。当将氧离子作为载体工作的导电氧化物加到电极材料中时，氧从内电极层供给到正工作的压电板中。结果，阻止压电板品质变差。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种叠层式压电致动器。在通过施加强电场产生位移的致动器中，压电特性可靠是非常重要的。在主要是由PZT组成的常规叠层式致动器中存在一个问题，当它们经过预先用一电场进行极化处理之后通过重复施加电场工作时，一些压电特性如压电常数和位移已随着施加电场次数的增加而变差。人们认为缺点是这样的，即经过极化处理的压电板中各组成元素的浓度分布，尤其是，位于正电极侧的氧元素的局部化因重复施加强电场而被解除(Journal of theCeramic Society of Japan 107[9] pp.827-831)。根据本专利技术的叠层式压电致动器包括压电板；由电极材料组成的内电极层；压电板和内电极层交替式叠加；电极材料包括一种金属组分和一种导电氧化物。应当注意，导电氧化物自然不仅可以是简单的氧化物，而且可以是复合氧化物。当导电氧化物，其中氧离子被作为载体，被加到电极材料中时，氧从内电极层被提供给正工作的压电板中。结果，阻止了压电板性能变差。在根据本专利技术的叠层式压电致动器中，将其中氧离子作为载体的导电氧化物加到内电极层的电极材料中。因此，即使当把强电场重复加到本专利技术的叠层式压电致动器上时，也能抑止压电板的压电特性性能变差，上述压电板包括一种PZT复合氧化物。从而，能够保持作为叠层式压电致动器的可靠性。优点是这样产生的，即伴随着重复操作，加到内电极层中的导电氧化物向压电板的内部提供氧。结果，能够抑制由于重复操作而引起的氧浓度降低。优选实施例详细说明一般描述了本专利技术之后，参照特定的优选实施例可以更进一步的了解本专利技术，这些优选实施例在此处仅是用于举例说明的目的，而不是打算限制所附权利要求的范围。附图说明图1示出根据本专利技术的一种叠层式压电致动器装置。例如，本叠层式压电致动器包括压电板2，内电极层3，导体板4，引线5，和绝缘体6。这样配置的叠层式压电组件1通过施加高压经受极化处理，并由此制成本专利技术叠层式压电致动器。压电板可以用薄板成形法通过从原料形成薄板坯得到。将有机粘结剂、增塑剂、有机溶剂等适当地加入并与PZT粉混合来制备原料。PZT粉包括Pb(Zr，Ti)O3或PbZrO3和PbTiO3的固溶体。薄板坯的尺寸取决于本叠层式压电致动器的用途。然而，合适的薄板坯厚度在20-500μm的范围内。内电极层的电极材料包括一种金属组分和一种导电氧化物。金属组分理想地包括至少一种选自Ag，Pd，Pt，Rh，Al，Ni和Cu的元素。导电氧化物优选地可以是至少一种从各种氧化物或可能释放氧化物的复合氧合物中选定的氧化物成员。例如，导电氧化物可以是至少一种选自IrO2，OsO2，RhO2，PtO2，MoO2，WO2，LaO2和SnO2的金红石型晶体结构氧化物。另外，导电氧化物可以是至少一种选自SnO2，(R.E.)O2，Mx(R.E.)O3，SrCoO3，La1-xSrxCoO3，SrIrO3和BaPb1-xBixO3的钙钛矿型晶体结构氧化物，其中“R.E.”代表稀土元素，而“M”是至少一种选自Mg，Na，K，Al，Cu，Sr，Ti，Ni，Fe，Mn，V和Cr的元素。当导电氧化物是Mx(R.E.)O3时，“X”值优选地可在1-3范围内。当导电氧化物是La1-xSrxCoO3时，“x值”优选地可以在0-0.5范围内。当导电氧化物是BaPb1-xBixO3时，“x”值优选地可以在0-0.6范围内。此外，导电氧化物可以是至少一种选自La2NiO4，LaCuO4和YBa2Cu3O7的K2NiF4型晶体结构氧化物。另外，导电氧化物可以是至少一种选自Pb2Ir2O7-x，Pb2Ru2O7-x，Bi2Ir2O7和Lu2Ir2O7的烧绿石型晶体结构氧化物。当导电氧化物是Pb2Ir2O7-x时，“x”值优选的可以在0-1范围内。当导电氧化物是Pb2Ru2O7-x时，“x”值优选的是可以在0-1范围内。理想情况是，以金属组分和导电氧化物总量为100％，电极材料可以含有1-20重量％导电氧化物。当电极材料中导电氧化物含量少于1重量％时，不足以阻止得到的致动器的压电特性变差。另一方面，当电极材料中导电氧化物的含量超过20重量％时，得到的内电极层的电阻率升高，以致不能得到十分准确施加的电压-位移特性。而且，更理想的是，以金属组分和导电氧化物总量为100％，电极材料可以含有导电氧化物的量为1-12重量％，而优选的是含6-12重量％，更优选的是含6-10重量％。叠层式压电组件1可以用，例如下述方式形成。首先，将金属组分和导电氧化物制成导电浆料。用丝网印刷法或类似方法将得到的导电浆料在薄板坯两个相对表面其中之一上整个涂覆一预定的厚度。随后，将涂覆有导电浆料的薄板坯叠加成所希望的层数，以使涂覆有导电浆料的薄板坯表面交替式叠加在另一块薄板坯没有涂覆导电浆料的相对表面上。然后，使这样叠加的许多薄板坯经受一预定的载荷来将它们结合在一起，并在此之后干燥。将形成的中间组件脱脂，并在此之后放入一可以保持铅气氛的双层护套中。最后，将双层护套放入空气流或氧气流中，并在900-1200℃的温度下将中间组件煅烧1-5小时。这样，就制成了叠层式压电组件，其中内电极层3和压电板2交替式叠加成整体。对叠层的压电组件1进行绝缘处理，并设置引线5。此后，将叠层式压电组件1浸入已加热到100℃的硅油中。在引线5之间施加高压，以使叠加式压电组件1受到一个1-2KV/mm的电场作用。这样，叠层式压电组件1就经受了极化处理，并制成本专利技术的叠层式压电致动器。应当注意，绝缘处理可以用下述方式进行。在叠层式压电组件1外露的侧表面其中之一上，每隔一层用绝缘体6覆盖内电极层3。此外，在上述外露侧表面相邻的另一外露侧表面上，每隔一层(该层在上述外露侧表面的相邻层已被绝缘体6覆盖)用绝缘体6覆盖内电极层3。此外，可以用下述方式设置叠层式压电组件1的引线5。将导电板4设置在覆盖有绝缘体6的叠层式压电组件1的相应侧表面上，以便与内电极层3接触，该内电极层3未用绝缘体6覆盖，而露在外面。然后，使引线5与导电板4连接。这里，由于叠层式导电板4是与内电极层3连接，所以理想情况是用导电优良的银板作为导电板4。另外，未特别限制引线5，只要导电性能同样良好就可以。此外，就绝缘体6而论，可以用，例如绝缘橡胶作为例子。用于生产如上所述的本专利技术叠层式压电致动器的方法是生产方法的一个例子。因此，如何生产本专利技术叠层式压电致动器的方法完全不限于上述方法。实例下面，将具体描述根据本专利技术的叠层式压电致动器的一个实例。下面将参照图1详细说明根据本专利技术的叠层式压电致动器的实例。叠层式压电致动器包括压电板2，内电极层3，银板4，引线5，和绝缘橡胶6。亦即，银板4用作导电板，而绝缘橡胶6用作绝缘体。压电板2和内电极层3交替叠加。另外，引线5通过银板与内电极层3连接，内电极层3的侧表面没有每隔一层绝缘。至于电极材料的金属组分，使用Ag。此外，电极材料的导电氧化物用具有金红石型晶体结构的IrO2。以Ag和ZrO2总量为100重量％，将10％重量％的IrO2加到Ag中。将混合物转变成浆料。用产生的浆料作为电极材料。压电板2是用一种薄板成形法，通过原料形成薄板坯来制造。原料通过适当地将一种有机粘结剂，一种增塑剂，一种有机溶剂等加到PZT粉末中并与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层式压电致动器，包括：若干压电板；和若干由电极材料组成的内电极层；所述各压电板和内电极层交替式叠加；其特征在于：电极材料包括一种金属组分和一种导电氧化物。

【技术特征摘要】
JP 2002-1-31 23759/2002;JP 2003-1-10 4237/20031.一种叠层式压电致动器，包括若干压电板；和若干由电极材料组成的内电极层；所述各压电板和内电极层交替式叠加；其特征在于电极材料包括一种金属组分和一种导电氧化物。2.如权利要求1所述的叠层式压电致动器，其中导电氧化物是至少一种选自IrO2，OsO2，RhO2，PtO2，MoO2，WO2，LaO2和SnO2的金红石型晶体结构的氧化物。3.如权利要求1所述的叠层式压电致动器，其中导电氧化物是至少一种选自SnO2，(R.E.)O2，Mx(R.E.)O3，SrCoO3，La1-xSrxCoO3，SrIrO3和BaPb1-xBixO3的钙钛矿型晶体结构的氧化物，其中“R.E.”代表稀土元素，和...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井武信，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]