Napredak u razvoju niskotemperaturne sinterirane PZT piezoelektrične keramike uglavnom je staklo niskog tališta, spojevi ili spojevi koji se mogu otopiti u čvrstom stanju s PZT piezoelektričnom keramikom.
4.1 Hlađenje dodavanjem tvari niskog tališta
Temperatura sinteriranja PZT-a piezo keramički senzor snižen je dopiranjem niskotaljivog materijala PbO·WO3 metodom čvrste faze. Utvrđeno je da kada je količina dopinga PbO·WO3 0,5 mol%, čista perovskitna faza može se dobiti držanjem na 900 °C. Najbolji učinak sastava može se postići držanjem na 1100 °C. dielektrična konstanta je 1593, dielektrični gubitak tan δ = 0.019, piezoelektrični koeficijent d33 = 363.5 × 10 pCPN , elektromehanički koeficijent sprezanja Kp = 0.596, mehanički faktor kvalitete Qm = 88. 4. Utvrđeno je da PbO·WO3 s niskim talištem potpuno tvori tekuća faza tijekom procesa sinteriranja i ulazi u kristalnu rešetku, koja djeluje kao sinteriranje tekuće faze, temperatura sinteriranja i izbjegava stvaranje dviju faza. utjecaj različitih temperatura sinteriranja na mikrostrukturu i piezoelektrična svojstva PMS-PZT piezoelektrične keramike. Eksperimentalni rezultati pokazuju da PMS - PZT keramika još uvijek može formirati gustu strukturu pri srednjotemperaturnom i niskotemperaturnom sinteriranju od 1100 do 1150 °C, a piezoelektrična i dielektrična svojstva bliska su onima dobivenim pri optimalnoj temperaturi sinteriranja (1240 °C). To je uglavnom zato što PbO i Sb2O5 mogu formirati prijelaznu tekuću fazu na nižoj temperaturi sinteriranja (1100 do 1150 °C), čime se potiče zgušnjavanje materijala i obogaćivanje kao sekundarna faza na granici zrna. Kako se temperatura sinteriranja povećava, oni mogu ponovno ući u kristalnu rešetku i formirati jedinstvenu strukturu perovskita. Proučavano je niskotemperaturno sinteriranje PMN-PZT višeslojnog laminiranog piezoelektričnog keramičkog transformatora. Dodavanjem Li2CO3 i Bi2O3 kao pomoćnih sredstava za sinteriranje u PMN-PZT keramici, nastala je LiBiO2 tekuća faza tijekom sinteriranja kako bi se reducirao PMN-PZT porculan. Svrha temperature sinteriranja i Bi3 + (0, 96 ! ) i Li + (0, 74 ! ) zamijenili su Pb2 + ( 1, 18 ! ) odnosno Ti4 + (0, 68 ! ) i formirali prazna mjesta Pb. I O slobodno mjesto ima dvostruku modifikacijsku ulogu. Piezo keramički materijal može se sinterirati na niskoj temperaturi od 940 ° C, a gustoća doseže 96% teorijske gustoće i ima izvrsne dielektrične i piezoelektrične parametre. Dodaje se kompozitni oksid Bi4 Ti3O12 kao pomoć pri sinteriranju kako bi se smanjila temperatura sinteriranja PZT (52P48) keramike. Potvrđeno je da Bi4 Ti3O12 može formirati veliku količinu tekuće faze za poticanje zgušnjavanja sinteriranja tijekom sinteriranja. drugi su pokušali dodati Li2O u PMN-PZT kako bi formirali prijelaznu tekuću fazu za poticanje sinteriranja i dovoljno sinteriranog kompakta na 950 °C. Osim toga, sinteriranje PZT-a u tekućoj fazi može se postići i dodavanjem MnO2, PbF2, NaF, V2O5 i slično. Međutim, dodavanje stakla ili oksida niske taljivosti može uvesti drugu fazu, a prisutnost previše druge faze neizbježno dovodi do značajnog smanjenja dielektrične konstante piezo keramike i povećanja dielektričnog gubitka tan δ, što se mora primijetiti.
3. 2 hlađenje stvaranjem čvrste otopine
Pripravlja se konvencionalnom metodom sinteze čvrste faze koristeći Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2) 0,02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0,07 (Zr0, Ti0,49) 0,91 (0,02PNW - 0,07PMnN - 0,91PZT) piezoelektrični disk kristal . Dodavanjem BiFeO3 s niskim talištem za uvođenje iona mekog dopinga kao što su Fe3 + i Bi3 +, budući da se veličina iona, vrsta rešetke i cijena električne energije ne razlikuju puno od onih PZT piezo kristalne faze A, oni se mogu međusobno otopiti kako bi formirali čvrstu otopinu. Tijekom sinteriranja nastaje tekuća faza koja potiče sinteriranje. U isto vrijeme, uvođenje mekih iona također može poboljšati svojstva piezoelektrične keramike. Kada je količina dopiranog BiFeO3 10% (mol), PNW-PMnN-PZT keramika sinterirana na 950 °C ima najbolja piezoelektrična svojstva. Dobiva se ternarni spoj PZT-PCN dodavanjem Pb (Cu0.33Nb0.67) O3 PZT-u konvencionalnom metodom čvrste faze. Kada je relativni sadržaj PCN 0,08, na 1050 Gustoća sinteriranja tijekom 2 sata može doseći 7,8 do 7,9 gPcm3, što je 98% teorijske gustoće. Sinteriranje na 950 °C tijekom 2 sata dalo je bolja električna svojstva: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Autori vjeruju da PCN i PZT tvore čvrstu otopinu, u kojoj početno taljenje CuO pridonosi modifikaciji dopinga Nb5+, a nastala tekuća faza istovremeno smanjuje temperaturu sinteriranja. Čekao se slučaj kada je MnO2 dopiran s PZT-PZN. Kada je količina dopiranog MnO2 0,4% težinski, PZT-PZN keramika se može potpuno zgusnuti nakon sinteriranja na 930 °C tijekom 4 sata. Najbolja dostupna električna svojstva su Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Mehanizam je sljedeći: PZT stvara čvrstu otopinu s PZN, što smanjuje temperaturu sinteriranja i poboljšava električna svojstva piezo keramike. Dodavanjem MnO2 igra ulogu zgušnjavanja i sinteriranja, čineći materijal gušćim i lakšim za sinteriranje, te poboljšava Qm vrijednost materijala. Nadalje, kruta otopina koja može tvoriti čvrstu otopinu s PZT keramikom je BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW) , NaNbO3 [20 ], Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 , BiFeO3 (BF) i slično. Ovi aditivi ne samo da smanjuju temperaturu sinteriranja, već i održavaju i poboljšavaju svoje performanse, što je od velikog značaja za uštedu energije i smanjenje zagađenja okoliša.
Općenito, nepropisno snižavanje temperature sinteriranja materijal pretvornika piezokeramičke cijevi dovodi do smanjenja učinkovitosti. Stoga, dok je temperatura znatno smanjena, gustoća i dobra izvedba keramičkog tijela mogu se osigurati kako bi se postiglo niskotemperaturno sinteriranje piezoelektričnog keramičkog materijala. Naravno, niskotemperaturno sinteriranje se ne postiže samo jednim putem, već zahtijeva kombinaciju različitih metoda, koordinaciju i dugoročno nadopunjavanje kako bi se postigli najbolji rezultati. Zbog jednostavnog procesa sinteriranja u tekućoj fazi, niske cijene i dobrih performansi piezo keramike na nižim temperaturama, postala je vruća tema istraživanja u zemlji i inozemstvu i ima široke izglede za primjenu u industrijskoj proizvodnji. Trenutačno, kako bi se smanjili troškovi pripreme višeslojnih piezo keramičkih čip uređaja i ostvarila svrha korištenja zajednički spaljenih unutarnjih elektroda od srebra i bakra kao čip uređaja, posebno je važno proučiti tehnologiju niskotemperaturnog sinteriranja PZT piezoelektrične keramike.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd profesionalni je proizvođač piezoelektrične keramike i ultrazvučnih sondi, posvećen ultrazvučnoj tehnologiji i industrijskim primjenama.
