Nieuws

U bevindt zich hier: Thuis / Nieuws / Basisprincipes van piëzo-elektrische keramiek / Proces van piëzo-elektrische keramische transducertransformator

Proces van piëzo-elektrische keramiektransducertransformator

Aantal keren bekeken: 11 Auteur: Site-editor Publicatietijd: 04-09-2019 Herkomst: Locatie

Informeer

De productie en het onderzoek van piëzo-elektrische keramische materialen voor piëzo-elektrische transformatoren met hoog vermogen Op het gebied van onderzoek naar piëzo-elektrische keramische materialen is het Chinese onderzoek relatief achtergebleven. Volgens de statistieken waren er in de zes jaar 1997-2002 onder de meer dan 60 patenten die in China zijn gepubliceerd voor piëzo-elektrische keramiek en hun toepassingen ongeveer 50 aanvragen, waarvan er slechts bijna 80 waren. Er zijn twee artikelen in Korea, en er zijn slechts vier artikelen in China, waarvan er naar verwachting slechts één zal worden toegepast op piëzo-elektrische transformatoren. Hoewel er de afgelopen jaren geen andere buitenlandse bedrijven patenten hebben ingediend op het onderzoek en de toepassing van piëzo-elektrische keramische materialen in China, kunnen ze worden gebruikt voor de vervaardiging van op PZT gebaseerde piëzo-elektrische keramiek voor hoogvermogen piëzo-elektrische keramische transformatoren. Het kan worden gebruikt voor de vervaardiging van piëzo-elektrische transformatoren met een uitgangsvermogen van meer dan 30 W. Het is met succes toegepast op fluorescentielampen voor dagelijks gebruik. Ferroperm's PZT-gebaseerde Pz24 is ook met succes toegepast op transducers met hoog vermogen. Hoewel in ons land sommige onderzoeksinstituten piëzo-elektrische materialen op basis van NEC-materialen hebben gebruikt om piëzo-elektrische transformatoren te vervaardigen met een uitgangsvermogen dat lager is dan laag (maar de situatie van onderzoek en toepassing op piëzo-elektrische keramiek is nog steeds niet optimistisch.

Omdat meerlaagse piëzo-elektrische keramische transformatoren gemakkelijk miniaturisatie en een hoog vermogen kunnen bereiken, nemen sommige onderzoekers in binnen- en buitenland vaak de meerlaagse structuur over bij het onderzoek naar piëzo-elektrische transformatoren. De eenvoudigste meerlaagse piëzo-elektrische keramische transformatorstructuur van het Rosen-type kan worden beschouwd als het samengestelde en vereenvoudigde proces in dikterichting door een aantal uit één stuk bestaande piëzo-elektrische keramische transformatoren van het Rosen-type. Het invoeruiteinde wordt afwisselend gelamineerd en afgevuurd door a piëzo-elektrische keramische schijf en een elektrodemateriaal, wat onvermijdelijk een co-fire-probleem met zich meebrengt tussen het piëzo-keramische materiaal en het elektrodemateriaal. Momenteel hebben veel PZT-piëzo-keramische materialen voor piëzo-elektrische transformatoren het probleem van te hoge temperaturen (> 11.000 ° C) bij de productie van meerlaagse piëzo-elektrische keramische transformatoren. Het is noodzakelijk om een groter aandeel elektrodematerialen te gebruiken die edele metalen bevatten. Bij de productie van piëzo-elektrische transformatoren bedragen de kosten van elektrodematerialen ongeveer 2/3 van de totale kosten. Om de productiekosten te verlagen is daarom het piëzo-elektrische materiaal van de piëzo-elektrische transformator absoluut noodzakelijk, maar de antioxidatieprestaties van het basismetaal bij hoge temperaturen zijn extreem slecht. Vanwege de eenvoud en zuinigheid van het proces gebruiken de meeste fabrikanten van piëzo-elektrische apparaten in China momenteel sinteren in een oxiderende atmosfeer tijdens de productie. Wanneer de sintertemperatuur boven de 1100°C ligt, wordt het basismetaal zoals Ni gemakkelijk geoxideerd, wat de contactweerstand tussen de elektrode en het keramische materiaal verhoogt en een grote negatieve invloed heeft op het apparaat. In de huidige situatie zijn er twee manieren om piëzo-elektrische apparaatelektroden te 'rutheniummetalliseren': Ten eerste, op voorwaarde dat de prestaties van het apparaat niet worden beïnvloed, wordt de sintertemperatuur van het gebruikte piëzo-keramische materiaal op passende wijze verlaagd, waardoor de huidige huishoudelijke hoeveelheid wordt verminderd. De hoeveelheid piëzo-keramiek van edelmetaal wordt gebruikt in het veel gebruikte zilveren elektrodemateriaal; de tweede is de grondige 'ruthenium-metallisatie', die wordt gesinterd in een reducerende atmosfeer. De realisatie van de tweede manier voor China's huidige productie van elektronische piëzo-keramiek, de moeilijkheid is zeer groot. Omdat het grootste deel van China's huidige elektronische keramiekproductie-installatie, het gebruik van stap-oven-oven oxiderende atmosfeer. Het realiseren van reductief sinteren betekent een substantiële vervanging van de originele apparatuur, wat uiteraard ondraaglijk is voor de productie van elektronische piëzo-keramiek in China, die laat op gang komt. Daarom is het bereiken van een laagwaardige verbranding een van de onderzoeksrichtingen van piëzo-elektrische transformatormaterialen met hoog vermogen. Een dergelijke prestatie van de bestaande loodvrije materialen is niet bevredigend. Hoewel op het gebied van piëzo-elektrisch onderzoek het gebruik van loodvrije materialen ter vervanging van bestaande PT- of PZT-materialen de toekomstige trend is, en dit op korte termijn moeilijk te verwezenlijken is vanwege de bestaande wetenschappelijke en technologische omstandigheden. Tegelijkertijd zijn Qm en Kp van zuivere PZT-materialen een paar wederzijds beperkende factoren: de ene hoog en de andere moet laag zijn. Daarom zijn de ogen van onderzoekers op het onderzoeksgebied van piëzo-elektrische materialen met een hoog vermogen vooral gericht op loodlanthaanmanaat (PMS), loodnimanaat (PMN), loodzinkniobaat (PZN) en andere componenten en PZT. Onderzoek naar ternaire, quaternaire of multivariate systemen. Uit de bovenstaande voorbeelden blijkt dat piëzo-elektrische keramiek met hoog vermogen de volgende kenmerken heeft qua samenstelling: de belangrijkste componenten van piëzo-elektrische keramiek met hoog vermogen zijn voornamelijk PZT, en de Zr/Ti-verhouding ligt dichtbij de quasi-homofasegrens. Dit komt voornamelijk door het bestaan van een quasi-homofasegrens tussen het ontspannen ferro-elektrische complex en PZT-piëzo. Door het bestaan van de quasi-homogene fasegrens is er een grote aanpassingsruimte voor de selectie en het ontwerp van de materiaalsamenstelling en prestatie. De nieuwe onderzoeksresultaten over de quasi-homofasegrens laten ook zien dat C20-221: er bestaat een monokliene ferro-elektrische fase op de quasi-homofasegrens, en de polaire as van de monokliene ferro-elektrische fase kan zich daartussen bevinden. In elke richting, zodat in het materiaal van de compositie nabij de quasi-homofasegrens de afbuiging van het domein tijdens polarisatie gemakkelijker is, en de piëzo-elektrische eigenschappen van het materiaal nabij de quasi-homofasegrens optimaal zijn. Omdat de curietemperatuur van de ontspannen ferro-elektrische materialen relatief laag is, zoals: Pb (Z n, /3Nb2/3), de Tc = 1400C, dus om ervoor te zorgen dat het materiaal een hogere Tc-temperatuur heeft, is het PZT-gehalte in deze systemen hoger.

Componenten met een hoog vermogen worden bovenop de hoofdcomponent toegevoegd, zoals PMS, PMN, PZ N, enz. Bovendien hebben de piëzo-elementen in deze gewijzigde optelcomponenten de neiging zowel 'donor' als 'acceptor' functies te hebben. Uit de kennis van piëzo-elektriciteit is bekend dat het doteringselement wordt toegevoegd aan de PZT in de donorstaat, wat het genereren van kationvacatures bevordert, wat gunstig is voor de rotatie van het domein tijdens polarisatie, en het materiaal wordt 'zacht'; anders, als het doterende piëzo-element de PZT binnengaat, bevordert de toestand het genereren van zuurstofvacatures en is het niet bevorderlijk voor de rotatie van de domeinen, en is het PZT-materiaal relatief hard. Uiteindelijk komen de eigenschappen van het materiaal, als gevolg van de verschillende dotering, in twee verschillende variaties voor. Bovendien zal een goede 'zachte' of 'harde' dotering van op PZT gebaseerde materialen ook bijdragen aan de algehele anti-verouderingseigenschappen van het materiaal. Het is een vergelijking van de eigenschappen van 'zachte' keramiek en 'harde' keramiek. Uit de vergelijking kunnen we zien dat PZT-keramiek bij het bereiden van piëzo-elektrische keramiek met hoog vermogen eenvoudigweg wordt gedoteerd met 'donor'- of 'acceptor'-elementen. Diversen: het is moeilijk om te voldoen aan de eisen van 'dubbel hoog' en 'dubbel laag' voor piëzo-elektrische materialen met hoog vermogen. Daarom is het noodzakelijk om een 'tweeledige' modificatie van PZT uit te voeren (inclusief het 'belangrijkste additie-element' - een doping-piëzo-element toegevoegd in de vorm van een ontspannend ferro-elektrisch element, en een 'aanvullend element' toegevoegd in een geoxideerde vorm. Wanneer het piëzo-element wordt gedoteerd, wordt een bepaalde hoeveelheid piëzo-elementen met donor- en acceptor-dopingeffecten in een bepaalde verhouding opgenomen, zodat het materiaal de beste prestaties levert in de interactie tussen de twee. dopingeffecten. Zoals in de hierboven genoemde voorbeelden is het 'hulpadditief'-element of de combinatie van Ni-mangaan, Nie-zink en bismut-mangaan bovendien mogelijk, wanneer het nodig is om tijdens het onderzoeksproces een afzonderlijke aanpassing aan de 'zachte' of 'harde' eigenschappen van het materiaal aan te brengen, en de prestaties kunnen worden geoptimaliseerd als er meerdere dopingen zijn. piëzo-keramische sensor goed op elkaar is afgestemd. Bovendien kan door de juiste keuze van de 'hoofd plus' en 'hulp' elementen ook tijdens het sinterproces van het porselein in combinatie met lood een vloeibare overgangsfase ontstaan, waardoor het materiaal op een lagere temperatuur tot porselein kan worden gesinterd om de sintertemperatuur te verlagen.

Door de bovenstaande analyse zijn de volgende principes beschikbaar voor de selectie en het ontwerp van materialen voor piëzo-elektrische keramische transformatoren met hoog vermogen:

(1) Het materiaal van het hoofdbestanddeel wordt door PZT geselecteerd om ervoor te zorgen dat het materiaal een hoge . Eindelijk kan worden gegarandeerd dat de temperatuur een breed bedrijfstemperatuurbereik voor de piëzo-elektrische transformator heeft;
(2) De Zr/Ti-verhouding van de hoofdcomponent moet dichtbij de quasi-homofasegrens worden gekozen om een goede piëzo-elektrische activiteit van het materiaal te garanderen;
(3) Het vormen van een uit meerdere componenten bestaand materiaal om het materiaal aan te passen en te verbeteren door gebruik te maken van een ontspannen ferro-elektrisch materiaal of piëzo-element met zowel een 'donor' als een 'acceptor' doteringsfunctie als een 'hulpelement' of een derde of vierde component. Het zijn uitgebreide prestaties.
(4) Op de juiste wijze geselecteerde 'hulpelementen', zoals zilver en antimoon, kunnen de groei van kristalkorrels tijdens het sinteren voorkomen, wat gunstig is voor het verkrijgen van fijnkorrelige keramiek en het verbeteren van de algehele prestaties van de materialen.