PZT圧電セラミックス粉末の問題点(2)
ビュー: 18 著者: サイト編集者 公開時間: 2018-10-14 起源: サイト
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1 つ目は、核生成と成長プロセスを分離することです。これは、核生成を促進し、成長を制御して、核生成速度が成長速度よりも大きくなるようにすること、つまり、 PZT 材料のピエゾ セラミック粉末 前駆体は、高度の過冷却または高い過飽和の下で形成されます。第二に、PZT 粉末の凝集の防止には、粉末調製中の凝集を抑制する方法が含まれます。 1. 適切な反応条件(pH、反応濃度、温度など)を選択する。 2. 粉末合成、乾燥プロセス、および凝集の少ない粉末成形体を得るために粉末合成時の表面張力を低くするなどの特別な処理を行う。乾燥プロセスでは、主に凍結乾燥、超臨界乾燥、遠赤外線乾燥などの特別な乾燥プロセスが使用される。基本原理は、表面張力の大きな気液界面をなくすか、粒子を固定して近づかないようにすることである。例えば、凍結乾燥は、低温および負圧を利用して、負圧下で凍結した原料液体媒体を昇華させて固相にすることである。固相粒子は原料液体媒体中で凍結しており、粒子間の毛細管に大きな表面張力を有する気液界面が存在しないため、液体ブリッジによって引き起こされる深刻な凝集の問題が回避される。
従来の高温電気炉に代わる熱伝達のないマイクロ波加熱、高いエネルギー効率、その他の特性の使用など、最適な焼成条件や特別なプロセスを選択することにより、単一成分の PZT 加熱体が 600°C で得られました。の方法 群形成後の凝集を除去するための圧電素子トランスデューサとして は、堆積や沈降、粉砕や超音波処理、分散剤などが挙げられる。例えば、Wang Xicheng は金属アルコキシドと硝酸塩を原料として使用し、共沈、洗浄、分散の条件を厳密に管理しています。凍結乾燥技術と合理的な焼成プロセスを使用することにより、成分は均一になり、硬い凝集物がなくなりました。単一ペロブスカイト相、ミクロンサイズの PZT 52 微粉末の高い焼結活性。冷間静水圧プレス (CIP) 技術によって成形され、800°C で緻密化焼結が可能で、相対密度は 98% に達します。
PZTの品質への影響 圧電ディスク素子の 製品には主に 2 つの側面があります。1 つは、PZT 圧電セラミックスの焼結プロセス中の鉛の揮発により、コンポーネントが正確な化学量論から逸脱し、製品の性能が低下することです。一方、それは成分中のZr/Tiを指します。変動は PZT 製品の性能の安定性に影響を与えます。鉛の揮発は一般に PZT セラミックスの焼結温度が高いためであると考えられています。鉛の揮発の高温環境では酸化鉛の飽和蒸気圧が比較的高く、飽和蒸気圧も高くなります。鉛はより容易に揮発し、Zr/Tiが増加するにつれて、PZT圧電セラミックスの焼結温度が上昇し、酸化鉛の飽和蒸気圧が徐々に増加し、鉛の損失がより深刻になるため、高Zr/Ti圧電セラミックスを含むPZTは焼結がより困難になり、焼結中の酸素分圧が低すぎると鉛が揮発する可能性があります。従来の固相法で製造されたPZT材料は焼結活性が低く、一般に焼結温度が1200℃程度で多量の鉛が揮発しやすく、製品性能も高くありません。したがって、固相法で製造されたPZT製品は、要求される性能を満たすことが困難である。現在、国内外の材料研究者が鉛揮発に対してとっている主な対策は以下の通りである。まず、粉末合成時に過剰な鉛を添加する。焼結の初期段階では液相が形成されるため、反応物の接触面積が増加し、ジルコニウム、チタン、ドーパントの拡散速度が加速され、製品の均一性が向上します。形成される液相は溶解と沈殿を促進することもあります。拡散運動により粒子の配列と最密充填が促進され、製品の緻密化が促進されます。しかし、鉛の添加量が多すぎると、一方で過剰な鉛が粒界に析出し、製品の性能が低下します。一方で、チタンの局所集中が起こりやすくなります。 ピエゾディスクの結晶 成分が高すぎるのは、液相酸化鉛中の TiO2 の溶解度によるものです。これは ZrO2 の溶解度よりも大きいため、焼結後の PZT 製品の局所的なチタン含有量が特に粒界で高くなり、微細構造の均一性に影響を及ぼし、製品の性能が低下します。過剰な鉛の添加は、PZT 圧電セラミック部品の機械的特性にも影響します。製品に過剰な鉛がある場合、破壊モードは粒内破壊になります。鉛の欠乏は粒界破壊です。
第二に、製品の焼結プロセスでは、鉛の揮発メカニズムに従って、合理的な焼結システムと特別な対策を採用しています。焼結雰囲気シートを添加して二層ビスマス法を用いて焼結し、焼結雰囲気を酸化性雰囲気に制御する方法が広く用いられている。これにより、鉛の揮発が減少し、製品の黒化が防止されます。還元性雰囲気では、Ti4+ は元の Ti3+ によって黒色化しやすくなります。
3 つ目は、適切な量のドーパントを添加することです。ドーピングは、一方では鉛の揮発を減らし、他方ではPZT製品の性能を向上させます。4番目は、高活性PZT粉末の合成をさらに研究し、PZT圧電セラミックスが鉛の揮発温度範囲よりも低い温度で緻密化と焼結を達成できるようにすることです。さらに、鉛の揮発のメカニズムはさらに研究される必要があります。