Vooruitgang in de ontwikkeling van bij lage temperatuur gesinterde PZT-piëzo-elektrische keramiek bestaat voornamelijk uit laagsmeltend glas, verbindingen of verbindingen die in vaste vorm kunnen worden opgelost met PZT-piëzo-elektrische keramiek.
4.1 Koelen door toevoeging van een stof met een laag smeltpunt
De sintertemperatuur van de PZT De piëzo-keramische sensor wordt verlaagd door het laagsmeltende materiaal PbO·WO3 te doteren volgens de vaste fasemethode. Er werd gevonden dat wanneer de PbO·W03-doteringshoeveelheid 0,5 mol% bedraagt, de zuivere perovskietfase kan worden verkregen door deze op 900 °C te houden. De beste prestatie van de samenstelling kan worden verkregen door deze op 1100 °C te houden. diëlektrische constante is 1593, diëlektrisch verlies tan δ = 0, 019, piëzo-elektrische coëfficiënt d33 = 363, 5 × 10 pCPN, elektromechanische koppelingscoëfficiënt Kp = 0, 596, mechanische kwaliteitsfactor Qm = 88. 4. Het blijkt dat het lage smeltpunt PbO·WO3 tijdens het sinterproces volledig een vloeibare fase vormt en het kristalrooster binnendringt, dat werkt als sinteren in de vloeibare fase verlaagt de sintertemperatuur en vermijdt de vorming van twee fasen. de effecten van verschillende sintertemperaturen op de microstructuur en piëzo-elektrische eigenschappen van PMS-PZT piëzo-elektrische keramiek. De experimentele resultaten tonen aan dat PMS-PZT-keramiek nog steeds een dichte structuur kan vormen bij sinteren op gemiddelde en lage temperatuur van 1100 tot 1150 °C, en dat de piëzo-elektrische en diëlektrische eigenschappen dicht bij die verkregen bij de optimale sintertemperatuur (1240 °C) liggen. Dit komt vooral omdat PbO en Sb2O5 een vloeibare overgangsfase kunnen vormen bij een lagere sintertemperatuur (1100 tot 1150 °C), waardoor de verdichting van het materiaal wordt bevorderd en de verrijking als secundaire fase aan de korrelgrens ontstaat. Naarmate de sintertemperatuur stijgt, kunnen ze opnieuw het kristalrooster binnendringen en een enkele perovskietstructuur vormen. Het sinteren bij lage temperatuur van een meerlaags gelamineerde piëzo-elektrische keramische PMN-PZT-transformator werd bestudeerd. Door Li2CO3 en Bi2O3 toe te voegen als sinterhulpmiddelen in PMN-PZT-keramiek, werd tijdens het sinteren de LiBiO2-vloeistoffase gevormd om PMN-PZT-porselein te verminderen. Het doel van de sintertemperatuur was dat Bi3+ (0,96!) en Li+ (0,74!) respectievelijk Pb2+ (1,18!) en Ti4+ (0,68!) vervingen en Pb-vacatures vormden. En de O-vacature heeft een dubbele modificatierol gespeeld. Het piëzo-keramische materiaal kan worden gesinterd bij een lage temperatuur van 940 ° C, de dichtheid bereikt 96% van de theoretische dichtheid en heeft uitstekende diëlektrische en piëzo-elektrische prestatieparameters. Er wordt Bi4 Ti3O12-composietoxide toegevoegd als sinterhulpmiddel om de sintertemperatuur van PZT (52P48)-keramiek te verlagen. Er werd bevestigd dat Bi4Ti3O12 een grote hoeveelheid vloeibare fase kan vormen om de sinterverdichting tijdens het sinteren te bevorderen. Anderen probeerden Li2O aan PMN-PZT toe te voegen om een vloeibare overgangsfase te vormen om het sinteren te bevorderen, en een voldoende gesinterde compact bij 950 °C. Bovendien kan sinteren in de vloeibare fase van PZT ook worden bereikt door het toevoegen van MnO2, PbF2, NaF, V2O5 en dergelijke. De toevoeging van een laagsmeltend glas of oxide kan echter een tweede fase introduceren, en de aanwezigheid van te veel tweede fase leidt onvermijdelijk tot een significante afname van de diëlektrische constante van het piëzo-keramiek en een toename van het diëlektrische verlies tan δ, wat moet worden opgemerkt.
3. 2 afkoelen door vorming van een vaste oplossing
Er wordt een conventionele vaste-fase-synthesemethode bereid met behulp van Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0. 02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0. 07 ( Zr0. Ti0. 49 ) 0. 91 ( 0. 02PNW - 0. 07PMnN - 0. 91PZT) piëzo-elektrisch schijfkristal . Door laagsmeltende BiFeO3 toe te voegen om zachte doteringionen zoals Fe3+ en Bi3+ te introduceren, kunnen ze, aangezien de ionengrootte, het roostertype en de elektriciteitsprijs niet veel verschillen van die van PZT-piëzokristalfase A, onderling worden opgelost om een vaste oplossing te vormen. Tijdens het sinteren wordt een vloeibare fase gevormd om het sinteren te bevorderen. Tegelijkertijd kan de introductie van zachte ionen ook de eigenschappen van piëzo-elektrische keramiek verbeteren. Wanneer de doteringshoeveelheid BiFeO3 10% (mol) bedraagt, heeft het bij 950 °C gesinterde PNW-PMnN-PZT-keramiek de beste piëzo-elektrische eigenschappen. Er wordt een ternaire verbinding van PZT-PCN verkregen door Pb (Cu0, 33Nb0, 67) O3 toe te voegen aan PZT met behulp van een conventionele vaste-fasemethode. Wanneer het relatieve PCN-gehalte 0,08 is, kan bij 1050 de dichtheid van sinteren gedurende 2 uur 7,8 tot 7,9 gPcm3 bereiken, wat 98% is van de theoretische dichtheid. Sinteren bij 950 °C gedurende 2 uur gaf betere elektrische eigenschappen: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. De auteurs zijn van mening dat PCN en PZT een vaste oplossing vormen, waarbij het initiële smelten van CuO bijdraagt aan de doteringsmodificatie van Nb5+, en de gevormde vloeibare fase tegelijkertijd de sintertemperatuur verlaagt. Wachtte op het geval waarin MnO2 werd gedoteerd met PZT-PZN. Wanneer de doteringshoeveelheid MnO2 0,4 gew.% bedraagt, kan het PZT-PZN-keramiek volledig worden verdicht na 4 uur sinteren bij 930 °C. De beste beschikbare elektrische eigenschappen zijn Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Het mechanisme is als volgt: PZT vormt met PZN een vaste oplossing, waardoor de sintertemperatuur wordt verlaagd en de elektrische eigenschappen van het piëzo-keramiek worden verbeterd. Door MnO2 toe te voegen, speelt het de rol van verdikking en sinteren, waardoor het materiaal dichter en gemakkelijker te sinteren wordt, en de Qm-waarde van het materiaal verbetert. Verder is een vaste oplossing die in staat is een vaste oplossing te vormen met PZT-keramiek BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW), NaNbO3 [20], Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 , BiFeO3 (BF) en dergelijke. Deze additieven verlagen niet alleen de sintertemperatuur, maar behouden en verbeteren ook hun prestaties, wat van groot belang is voor energiebesparing en vermindering van milieuvervuiling.
Over het algemeen kan het onjuist verlagen van de sintertemperatuur van de piëzokeramisch buistransducermateriaal resulteert in een afname van de prestaties. Hoewel de temperatuur aanzienlijk wordt verlaagd, kunnen daarom de dichtheid en goede prestaties van het keramische lichaam worden verzekerd om het sinteren bij lage temperatuur van het piëzo-elektrische keramische materiaal te bereiken. Natuurlijk wordt sinteren bij lage temperaturen niet alleen via één enkele route bereikt, maar is er ook een combinatie van verschillende methoden, coördinatie en langdurige aanvulling nodig om de beste resultaten te bereiken. Vanwege het eenvoudige proces van sinteren in de vloeibare fase, de lage kosten en de goede prestaties van piëzo-keramiek bij lagere temperaturen, is het een populair onderzoeksonderwerp geworden in binnen- en buitenland, en heeft het brede toepassingsmogelijkheden in de industriële productie. Om de kosten van het vervaardigen van meerlaagse piëzo-keramische chipapparaten te verlagen en het doel van het gebruik van meegebakken interne elektroden van zilver en koper als chipapparaten te realiseren, is het momenteel bijzonder belangrijk om de lage-temperatuur-sintertechnologie van PZT-piëzo-elektrische keramiek te bestuderen.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd is een professionele fabrikant van piëzo-elektrische keramiek en ultrasone transducers, gewijd aan ultrasone technologie en industriële toepassingen.
