Kemajuan dalam pengembangan keramik piezoelektrik PZT sinter suhu rendah terutama berupa kaca dengan titik leleh rendah, senyawa atau senyawa yang dapat dipecahkan secara padat dengan keramik piezoelektrik PZT.
4.1 Pendinginan dengan menambahkan zat dengan titik leleh rendah
Suhu sintering PZT sensor keramik piezo diturunkan dengan mendoping bahan dengan titik leleh rendah PbO·WO3 dengan metode fase padat. Ditemukan bahwa ketika jumlah doping PbO·WO3 adalah 0,5 mol%, fase perovskit murni dapat diperoleh dengan menahannya pada suhu 900 °C . Kinerja komposisi yang terbaik dapat diperoleh dengan memegang pada suhu 1100 °C. konstanta dielektrik 1593, rugi dielektrik tan δ = 0.019, koefisien piezoelektrik d33 = 363.5 × 10 pCPN , koefisien kopling elektromekanis Kp = 0.596 , faktor kualitas mekanik Qm = 88. 4. Ditemukan bahwa titik leleh rendah PbO·WO3 sepenuhnya membentuk fase cair selama proses sintering dan memasuki kisi kristal, yang bertindak sebagai sintering fase cair, suhu sintering dan menghindari pembentukan dua fase. pengaruh suhu sintering yang berbeda terhadap struktur mikro dan sifat piezoelektrik keramik piezoelektrik PMS-PZT. Hasil percobaan menunjukkan bahwa keramik PMS - PZT masih dapat membentuk struktur padat pada suhu sintering sedang dan rendah 1100 hingga 1150 °C, serta sifat piezoelektrik dan dielektriknya mendekati yang diperoleh pada suhu sintering optimum (1240 °C). Hal ini terutama karena PbO dan Sb2O5 dapat membentuk fase cair transisi pada suhu sintering yang lebih rendah (1100 hingga 1150 °C), sehingga mendorong pemadatan material dan pengayaan sebagai fase sekunder pada batas butir. Ketika suhu sintering meningkat, mereka dapat masuk kembali ke kisi kristal untuk membentuk struktur perovskit tunggal. Sintering suhu rendah transformator keramik piezoelektrik berlapis multi-lapis PMN-PZT dipelajari. Dengan menambahkan Li2CO3 dan Bi2O3 sebagai alat bantu sintering pada keramik PMN-PZT, fase cair LiBiO2 terbentuk selama sintering untuk mereduksi porselen PMN-PZT. Tujuan suhu sintering dan Bi3+ (0.96 ! ) dan Li+ (0.74 ! ) masing-masing menggantikan Pb2+ ( 1. 18 ! ) dan Ti4 + (0.68 ! ), dan membentuk kekosongan Pb. Dan kekosongan O telah memainkan peran modifikasi ganda. Bahan keramik piezo dapat disinter pada suhu rendah 940 ° C, dan kepadatan mencapai 96% dari kepadatan teoritis, dan memiliki parameter kinerja dielektrik dan piezoelektrik yang sangat baik. Ditambahkan oksida komposit Bi4 Ti3O12 sebagai bahan pembantu sintering untuk menurunkan suhu sintering keramik PZT (52P48). Dipastikan bahwa Bi4 Ti3O12 dapat membentuk fase cair dalam jumlah besar untuk mendorong pemadatan sintering selama sintering. yang lain mencoba menambahkan Li2O ke PMN-PZT untuk membentuk fase cair transisi untuk mendorong sintering, dan padat yang disinter secara memadai pada 950 °C. Selain itu, sintering fase cair PZT juga dapat dilakukan dengan menambahkan MnO2, PbF2, NaF, V2O5, dan sejenisnya. Namun, penambahan kaca atau oksida dengan titik leleh rendah dapat menimbulkan fase kedua, dan keberadaan fase kedua yang terlalu banyak pasti akan menyebabkan penurunan konstanta dielektrik keramik piezo secara signifikan, dan peningkatan kerugian dielektrik tan δ, yang harus diperhatikan.
3. 2 pendinginan dengan membentuk larutan padat
Ini dibuat dengan metode sintesis fase padat konvensional menggunakan Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0.02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0.07 ( Zr0.Ti0.49 ) 0.91 ( 0.02PNW - 0.07PMnN - 0.91PZT) kristal cakram piezoelektrik . Dengan menambahkan BiFeO3 titik leleh rendah untuk memasukkan ion doping lunak seperti Fe3 + dan Bi3 +, karena ukuran ion, jenis kisi, dan harga listrik tidak jauh berbeda dengan kristal piezo PZT fase A, maka keduanya dapat saling larut membentuk larutan padat. Fase cair terbentuk selama sintering untuk mendorong sintering. Pada saat yang sama, penambahan ion lunak juga dapat meningkatkan sifat keramik piezoelektrik. Ketika jumlah doping BiFeO3 adalah 10% (mol), keramik PNW-PMnN-PZT yang disinter pada suhu 950 °C memiliki sifat piezoelektrik terbaik. Senyawa terner PZT-PCN diperoleh dengan menambahkan Pb (Cu0.33Nb0.67) O3 ke PZT dengan metode fase padat konvensional. Ketika kandungan relatif PCN adalah 0,08, pada 1050 Kepadatan sintering selama 2 jam dapat mencapai 7,8 hingga 7,9 gPcm3, yaitu 98% dari kepadatan teoritis. Sintering pada suhu 950 °C selama 2 jam memberikan sifat kelistrikan yang lebih baik: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Penulis percaya bahwa PCN dan PZT membentuk larutan padat, di mana peleburan awal CuO berkontribusi pada modifikasi doping Nb5 + , dan fase cair yang terbentuk secara bersamaan menurunkan suhu sintering. Menunggu kasus dimana MnO2 didoping dengan PZT-PZN. Jika jumlah doping MnO2 adalah 0,4% berat, keramik PZT-PZN dapat dipadatkan sempurna setelah disinter pada suhu 930 °C selama 4 jam. Sifat kelistrikan terbaik yang ada adalah Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Mekanismenya adalah sebagai berikut PZT membentuk larutan padat dengan PZN, yang mengurangi suhu sintering dan meningkatkan sifat listrik keramik piezo. Dengan menambahkan MnO2 berperan dalam pengentalan dan sintering, menjadikan material lebih padat dan mudah disinter, serta meningkatkan nilai Qm material. Selanjutnya larutan padat yang mampu membentuk larutan padat dengan keramik PZT adalah BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW), NaNbO3 [20 ], Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 , BiFeO3 (BF), dan sejenisnya. Aditif ini tidak hanya mengurangi suhu sintering, tetapi juga mempertahankan dan meningkatkan kinerjanya, yang sangat penting untuk penghematan energi dan pengurangan pencemaran lingkungan.
Secara umum, penurunan suhu sintering yang tidak tepat bahan transduser tabung piezoceramic mengakibatkan penurunan kinerja. Oleh karena itu, meskipun suhunya sangat berkurang, kepadatan dan kinerja badan keramik yang baik dapat dipastikan untuk mencapai sintering suhu rendah dari bahan keramik piezoelektrik. Tentu saja sintering suhu rendah tidak hanya dapat dicapai melalui satu jalur saja, namun memerlukan kombinasi berbagai metode, koordinasi, dan pelengkap jangka panjang untuk mencapai hasil terbaik. Karena proses sintering fase cair yang sederhana, biaya rendah, dan kinerja keramik piezo yang baik pada suhu yang lebih rendah, keramik piezo telah menjadi topik penelitian hangat di dalam dan luar negeri, dan memiliki prospek penerapan yang luas dalam produksi industri. Saat ini, untuk mengurangi biaya persiapan perangkat chip keramik piezo multilayer dan mewujudkan tujuan penggunaan elektroda internal berbahan bakar bersama dari perak dan tembaga sebagai perangkat chip, sangatlah penting untuk mempelajari teknologi sintering suhu rendah dari keramik piezoelektrik PZT.
Hubei Hannas Tech Co, Ltd adalah produsen keramik piezoelektrik dan transduser ultrasonik profesional, yang didedikasikan untuk teknologi ultrasonik dan aplikasi industri.
