液相低温焼結PZT圧電セラミックスに関する研究
ビュー: 0 著者: サイト編集者 公開時間: 2019-09-10 起源: サイト
お問い合わせ
低温焼結 PZT 圧電セラミックスの開発の進歩は、主に低融点ガラス、化合物、または PZT 圧電セラミックスに固溶できる化合物です。
4.1 低融点物質の添加による冷却
PZTの焼結温度 ピエゾセラミックセンサー は低融点材料PbO・WO3を固相法でドーピングすることで低圧化を実現しています。 PbO・WO3のドープ量が0.5mol%の場合、900℃で保持することで純粋なペロブスカイト相が得られることがわかった。組成物の最高の性能は、1100 °C に保持することで得られます。誘電率は 1593、誘電損失tanδ = 0.019、圧電係数 d33 = 363.5×10 pCPN、電気機械結合係数 Kp = 0.596、機械的品質係数 Qm = 88. 4. 低融点 PbO・WO3 は焼結プロセス中に完全に液相を形成し、結晶中に入ることがわかります。格子は液相焼結として機能し、焼結温度を調整し、二相の形成を防ぎます。 PMS-PZT圧電セラミックスの微細構造と圧電特性に対する異なる焼結温度の影響。実験結果は、PMS - PZT セラミックが 1100 ～ 1150 °C の中低温焼結でも緻密な構造を形成でき、圧電特性と誘電特性が最適焼結温度 (1240 °C) で得られる特性に近いことを示しています。これは主に、PbO と Sb2O5 がより低い焼結温度 (1100 ～ 1150 °C) で遷移液相を形成し、それによって材料の緻密化が促進され、粒界での二次相として濃化するためです。焼結温度が上昇すると、それらは結晶格子に再び入り、単一のペロブスカイト構造を形成することができます。 PMN-PZT多層積層圧電セラミックトランスの低温焼結を研究した。 PMN-PZT セラミックスに焼結助剤として Li2CO3 と Bi2O3 を添加すると、焼結中に LiBiO2 液相が形成され、PMN-PZT 磁器が還元されます。焼結温度の目的により、Bi3+(0.96!)とLi+(0.74!)がそれぞれPb2+(1.18!)とTi4+(0.68!)を置換し、Pb空孔を形成した。そして、O 空孔は二重の修飾の役割を果たしました。圧電セラミック材料は 940 °C の低温で焼結でき、密度は理論密度の 96% に達し、優れた誘電および圧電性能パラメーターを備えています。 PZT (52P48) セラミックスの焼結温度を下げるため、焼結助剤として Bi4 Ti3O12 複合酸化物を添加しています。 Bi4Ti3O12 は、焼結中に焼結緻密化を促進するために大量の液相を形成できることが確認されました。他の研究者は、PMN-PZT に Li2O を添加して、焼結を促進する遷移液相を形成し、950 °C で十分に焼結した成形体を形成しようとしました。また、ＭｎＯ ２ 、ＰｂＦ ２ 、ＮａＦ、Ｖ ２ Ｏ ５ 等を添加することによってもＰＺＴの液相焼結が可能である。ただし、低融点ガラスや酸化物の添加により第二相が導入される場合があり、第二相が多すぎると必然的に圧電セラミックスの誘電率が大幅に低下し、誘電損失tanδが増加するので注意が必要です。
3.2 固溶体形成による冷却
Pb2O を使用した従来の固相合成法により調製されます。 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0.02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0.07 (Zr0.Ti0.49) 0.91 (0.02PNW - 0.07PMnN - 0.91PZT) 圧電ディスククリスタル。低融点BiFeO3を加えてFe3+やBi3+などのソフトドーピングイオンを導入すると、イオンサイズ、格子型、電気代はPZTピエゾ結晶相Aと大差ないため、相互に溶解して固溶体を形成することができます。焼結中に液相が形成され、焼結が促進されます。同時に、ソフトイオンの導入により圧電セラミックスの特性を向上させることもできます。 BiFeO3 のドーピング量が 10% (mol) の場合、950 °C で焼結した PNW-PMnN-PZT セラミックが最高の圧電特性を示します。従来の固相法によりＰＺＴにＰｂ（Ｃｕ０．３３Ｎｂ０．６７）Ｏ３を添加することにより、ＰＺＴ−ＰＣＮの三元化合物が得られる。 PCN の相対含有量が 0.08 の場合、1050 で 2 時間の焼結密度は 7.8 ～ 7.9 gPcm3 に達する可能性があり、これは理論密度の 98% です。 950 °C で 2 時間焼結すると、電気的特性が向上しました: d33 = 473 pCPN、εr = 1636、Kp = 0.64。著者らは、PCN と PZT が固溶体を形成し、CuO の初期溶融が Nb5 + のドーピング修飾に寄与し、同時に形成される液相が焼結温度を低下させると考えています。 PZT-PZNにMnO2をドープした場合を待っていました。 MnO2 のドーピング量が 0.4 wt% の場合、930 °C で 4 時間焼結した後、PZT-PZN セラミックは完全に緻密化できます。利用可能な最良の電気特性は、Qm = 1000、Kp = 0.62、d33 = 330 pCPN です。そのメカニズムは次のとおりです。PZT は PZN と固溶体を形成し、焼結温度が低下し、ピエゾセラミックの電気的特性が向上します。 MnO2を添加することで増粘・焼結の役割を果たし、材料を緻密にして焼結しやすくし、材料のQm値を向上させます。また、ＰＺＴセラミックスと固溶可能な固溶体はＢａＣｕＯである。 5W0。 5 O3 (BCW) 、NaNbO3 [20]、Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 、BiFeO3 (BF) などが挙げられます。これらの添加剤は、焼結温度を下げるだけでなく、その性能を維持および向上させることができ、省エネおよび環境汚染の削減に大きな意味を持ちます。
一般に、焼結温度を不適切に下げると、 圧電セラミックチューブトランスデューサの 材料を使用すると、性能が低下します。したがって、温度が大幅に低下しながらも、セラミック体の密度と良好な性能を確保して、圧電セラミック材料の低温焼結を達成することができる。もちろん、低温焼結は単一のルートで達成されるだけではなく、最良の結果を達成するには、さまざまな方法の組み合わせ、調整、および長期的な補完が必要です。液相焼結というプロセスが簡単で、低コストであり、低温での優れた性能を備えた圧電セラミックスは、国内外で注目の研究テーマとなっており、工業生産における幅広い応用の可能性を秘めています。現在、積層圧電セラミックチップデバイスの製造コストを削減し、銀と銅の同時焼成内部電極をチップデバイスとして使用する目的を実現するには、PZT圧電セラミックスの低温焼結技術を研究することが特に重要です。
