守正求新:杭州電子科技大學采購PZT-JH30/8型八通道高壓極化裝置+全自動壓片機

一、概述

PZTJH30/8 是一款30 kV 級、8 通道獨立控制的高壓壓電陶瓷極化裝置，用于 PZT 等鐵電陶瓷 / 復合材料在高溫高壓下的電疇定向極化，廣泛用于高校、科研院所與小批量生產(chǎn)。型號含義：30 = 最高 30 kV；8=8 個獨立樣品通道。

二、核心技術(shù)參數(shù)

1、輸入電源：AC 220 V ±10%，50/60 Hz，功率約 2.5 kW

2、極化電壓：DC 0～30 kV 連續(xù)可調(diào)，精度 ±1%

3、極化通道：8 路獨立，每路可放 1 片樣品，互不影響

4、單路電流：每路最大 0.5 mA，漏電超閾值自動切斷并報警

5、控溫范圍：室溫～200 ℃，控溫精度 ±1 ℃

6、極化介質(zhì)：空氣、硅油、真空可選（硅油常用，防擊穿）

7、樣品尺寸：≤30 mm 圓片 / 方片，厚度≤5 mm

8、定時范圍：1～99 min 任意設(shè)定

9、保護功能：打火 / 短路保護，故障通道不影響其他通道

10、外形尺寸：約 1250×850×1200 mm

三、主要特點

1、8 通道獨立極化：一次可同時處理 8 片樣品，效率高、一致性好。

2、高壓穩(wěn)定輸出：30 kV 直流高壓，紋波小，確保極化均勻。

3、精密溫控：升溫快、恒溫穩(wěn)，適配 120～180 ℃常規(guī)極化工藝。

4、多重安全防護：

5、每路獨立過流切斷（0.5 mA）

6、高壓門聯(lián)鎖、漏電保護、打火自動斷電

7、硅油浴隔離，降低擊穿風險

8、操作便捷： 數(shù)字化控制，電壓 / 溫度 / 時間可預設(shè)

9、支持恒壓、階梯升壓、脈沖極化三種模式

10、可配ZJ3D33 測試儀，極化后直接測壓電系數(shù)

四、典型應用

11、壓電陶瓷：PZT4/5/8、PMNPT、KNN 等塊體 / 薄片極化

12、壓電復合材料：13 型、22 型壓電陶瓷 / 聚合物復合膜

13、鐵電薄膜：PVDF、P (VDFTrFE) 等高分子薄膜高壓極化

14、科研與教學：高校材料、電子、物理實驗室壓電極化工藝教學與研究

五、標準極化工藝（參考）

15、樣品清洗、烘干、涂電極

16、放入硅油浴，升溫至 150 ℃

17、升壓至 20～25 kV，保溫保壓 30～60 min

18、自然降溫至 80 ℃以下，斷電取出

19、測試 d33、介電常數(shù)等性能 

壓電陶瓷制備與極化完整實驗過程

一、實驗目的

本實驗以 PZT 基或無鉛壓電陶瓷體系為研究對象，完成從粉料制備、成型、燒結(jié)到極化處理的全流程工藝探索，通過全自動壓片機制備高密度陶瓷生坯，利用八通道高壓極化裝置實現(xiàn)多樣品并行極化處理，系統(tǒng)研究成型壓力、極化電場、極化溫度、極化時間等工藝參數(shù)對壓電陶瓷微觀結(jié)構(gòu)與電學性能的影響規(guī)律，為高性能壓電陶瓷材料的優(yōu)化制備提供實驗依據(jù)。

二、實驗原料與設(shè)備

2.1 實驗原料

壓電陶瓷粉料（PZT 基或 KNN 基無鉛體系，預燒合成后）

（PVA）粘結(jié)劑（濃度 5~8 wt%）

無水乙醇（分析純）

銀漿（電極制備用）

甲基硅油（極化介質(zhì)）

2.2 實驗設(shè)備

全自動壓片機（配套 Φ10mm/Φ15mm/Φ20mm 等規(guī)格模具）

PZT-JH30/8 型八通道高壓極化裝置

箱式電阻爐（燒結(jié)用）

高溫烘箱（排膠用）

超聲波清洗機

絲網(wǎng)印刷臺或涂銀筆

電子分析天平（精度 0.1mg）

三、實驗步驟

第一階段：粉料制備與造粒（前置工序）

步驟 1：預燒粉體制備按化學計量比稱量 Pb?O?、ZrO?、TiO?（或 K?CO?、Na?CO?、Nb?O?等無鉛體系原料），加入無水乙醇介質(zhì)進行行星球磨 24 小時，漿料在 80℃烘箱中干燥 12 小時，過 60 目篩后裝入剛玉坩堝，于 850~950℃預燒 2~4 小時，完成鈣鈦礦相合成。步驟 2：二次球磨與造粒將預燒粉體再次球磨 12~24 小時至平均粒徑 1μm 左右，烘干后加入質(zhì)量分數(shù) 5~8% 的 PVA 粘結(jié)劑，充分研磨混合均勻，過 60~80 目篩進行造粒，獲得流動性良好的造粒粉，備用。

第二階段：全自動壓片機成型工藝

步驟 3：模具準備與粉料稱量根據(jù)實驗需求選擇對應規(guī)格的硬質(zhì)合金模具（如 Φ15mm 圓柱模具），用無水乙醇清潔模具內(nèi)壁與上下沖頭，晾干后在模具內(nèi)壁均勻涂抹少量脫模劑（如硬脂酸鋅）。按照目標生坯厚度（通常 1~3mm）計算所需粉料質(zhì)量，用電子天平精確稱量造粒粉，誤差控制在 ±0.5mg 以內(nèi)。步驟 4：裝料與布料將下沖頭裝入模具套筒，從模具上方緩慢倒入稱量好的造粒粉，輕敲模具側(cè)壁使粉料自然堆積均勻，確保粉料表面平整，避免出現(xiàn)局部堆積或空洞，然后將上沖頭輕輕放入模具套筒中。步驟 5：全自動壓制成型將裝好粉料的模具放置于全自動壓片機工作臺中心位置，對準壓頭。在設(shè)備控制面板設(shè)置工藝參數(shù)：

成型壓力：100~300 MPa（根據(jù)材料體系調(diào)整，PZT 通常 150~200 MPa）

升壓速率：5~10 MPa/s

保壓時間：3~10 分鐘

卸壓速率：3~5 MPa/s

啟動自動程序，設(shè)備將按照設(shè)定參數(shù)自動完成升壓、保壓、卸壓全過程。保壓階段使粉料顆粒充分重排、致密化，減少生坯內(nèi)部氣孔，提高生坯密度與均勻性。

步驟 6：脫模與生坯檢查

壓制成型完成后，將模具移至脫模工位，使用脫模工具將陶瓷生坯從模具中頂出。取出的生坯放置于潔凈的托盤中，檢查生坯外觀：表面應光滑平整、無裂紋、無分層、無缺角。用螺旋測微器測量生坯的直徑與厚度，用電子天平稱量生坯質(zhì)量，計算生坯密度，記錄數(shù)據(jù)。

設(shè)備優(yōu)勢：全自動壓片機可精確控制壓力、保壓時間與升降壓速率，保證批次間生坯的一致性，避免手動加壓帶來的壓力不均與人為誤差，顯著提高實驗重復性與樣品質(zhì)量。