Nyheter

Du er her: Hjem / Nyheter / Grunnleggende om piezoelektrisk keramikk / Prosess av piezoelektrisk keramikk transduser transformator

Prosess av piezoelektrisk keramikk transduser transformator

Visninger: 11 Forfatter: Nettstedredaktør Publiseringstidspunkt: 2019-09-04 Opprinnelse: nettsted

Spørre

Produksjon og forskning av piezoelektriske keramiske materialer for piezoelektriske transformatorer med høy effekt I forskningen på piezoelektriske keramiske materialer er Kinas forskning relativt tilbakestående. I følge statistikk var det i løpet av de seks årene 1997-2002, blant de mer enn 60 patentene publisert i Kina for piezoelektrisk keramikk og deres bruksområder, rundt 50 søknader, hvorav bare utgjorde nesten 80 av dem. Det er 2 varer i Korea, og det er bare 4 varer i Kina, hvorav bare en er brukt på piezoelektriske transformatorer. De siste årene, selv om ingen andre utenlandske selskaper har sendt inn patenter på forskning og anvendelse av piezoelektriske keramiske materialer i Kina, kan de brukes til å produsere PZT-basert piezoelektrisk keramikk for piezoelektriske keramiske transformatorer med høy effekt. Den kan brukes til å produsere piezoelektriske transformatorer med utgangseffekt over 30W. Den har blitt brukt på lysrør for daglig bruk. Ferroperms PZT-baserte Pz24 har også blitt brukt på høyeffektstransdusere. Selv om i vårt land har noen forskningsinstitutter brukt piezoelektriske materialer basert på NEC-materialer for å forberede piezoelektriske transformatorer med utgangseffekt under lav (men situasjonen for piezoelektrisk keramikkforskning og anvendelse er fortsatt ikke optimistisk.

Siden flerlags piezoelektriske keramiske transformatorer er enkle å oppnå miniatyrisering og høy effekt, bruker noen forskere i inn- og utland ofte flerlagsstrukturen i forskningen av piezoelektriske transformatorer. Den enkleste flerlags piezoelektriske keramiske transformatorstrukturen av Rosen-typen kan betraktes som den sammensatte og forenklede prosessen i en tykkelsesretning ved hjelp av et flertall av piezoelektriske keramiske transformatorer av rosen-typen i ett stykke. Inngangsenden er vekselvis laminert og avfyrt av en piezoelektrisk keramisk skive og et elektrodemateriale, som uunngåelig involverer et samfyringsproblem mellom det piezokeramiske materialet og elektrodematerialet. For tiden har mange PZT piezo-keramiske materialer for piezoelektriske transformatorer et problem med for høy temperatur (> 11000C) ved produksjon av flerlags piezoelektriske keramiske transformatorer, det er nødvendig å bruke en høyere andel elektrodematerialer som inneholder edle metaller. I produksjonen av piezoelektriske transformatorer vil kostnadene for elektrodematerialer for omtrent 2/3 av de totale kostnadene. Derfor, for å redusere produksjonskostnadene, er det piezoelektriske materialet til den piezoelektriske transformatoren avgjørende, men antioksidasjonsytelsen til basismetallet under høy temperatur er ekstremt dårlig. På grunn av prosessens enkelhet og økonomi, bruker de fleste produsenter av piezoelektriske enheter i Kina for tiden sintring med oksiderende atmosfære under produksjonen. Når sintringstemperaturen er over 1100°C, oksideres basismetallet som Ni lett, noe som øker kontaktmotstanden mellom elektroden og det keramiske materialet og har stor negativ innvirkning på enheten. I dagens situasjon er det to måter å 'rutheniummetallisering' av piezoelektriske enhetselektroder på: For det første, under forutsetning av at ytelsen til enheten ikke påvirkes, reduseres sintringstemperaturen til det piezokeramiske materialet som brukes, og reduserer dermed gjeldende husholdningsmasse. den andre er den grundige 'rutheniummetalliseringen', som er sintret i en reduserende atmosfære. Realiseringen av den andre måten for Kinas nåværende elektroniske piezo keramikk produksjon, er vanskeligheten svært stor. Fordi de fleste av Kinas nåværende elektronisk keramikk produksjonsanlegg, bruk av trinn-type ovn oksiderende atmosfære. Å oppnå en reduktiv sintring betyr en betydelig utskifting av det originale utstyret, noe som åpenbart er uutholdelig for den elektroniske piezokeramikkproduksjonen i Kina, som har en sen start. Derfor er å oppnå lavgradig brenning en av forskningsretningene for piezoelektriske transformatormaterialer med høy effekt. En slik ytelse av de eksisterende blyfrie materialene er ikke tilfredsstillende. Selv om det innen piezoelektrisk forskning er bruk av blyfrie materialer for å erstatte eksisterende PT- eller PZT-materialer den fremtidige trenden, og det er vanskelig å oppnå på kort sikt på grunn av de eksisterende vitenskapelige og teknologiske forholdene. Samtidig er Qm og Kp av rene PZT-materialer et par gjensidig begrensende faktorer, den ene høy og den andre må være lav. Derfor, i forskningsfeltet for piezoelektriske materialer med høy effekt, er forskernes øyne stort sett konsentrert om blylantanmanat (PMS), blynimanat (PMN), blysinkniobat (PZN) og andre komponenter og PZT. Forskning på ternære, kvartære eller multivariate systemer. Fra eksemplene ovenfor kan det ses at piezoelektrisk keramikk med høy effekt har følgende egenskaper når det gjelder sammensetning: hovedkomponentene i piezoelektrisk keramikk med høy effekt er hovedsakelig PZT, og Zr/Ti-forholdet er nær grensen for kvasi-homofase. Dette skyldes hovedsakelig eksistensen av en kvasi-homofase-grense mellom det avslappede ferroelektriske komplekset og PZT-piezo. På grunn av eksistensen av den kvasihomogene fasegrensen er det et stort justeringsrom for valg og utforming av materialsammensetning og ytelse. De nye forskningsresultatene på kvasi-homofase-grensen viser også at C20-221: det eksisterer en monoklin ferroelektrisk fase ved kvasi-homofase-grensen, og den polare aksen til den monokline ferroelektriske fasen kan være mellom dem. I hvilken som helst retning, slik at i materialet i sammensetningen nær kvasi-homofase-grensen, er avbøyningen av domenet under polarisering lettere, og de piezoelektriske egenskapene til materialet nær kvasi-homofase-grensen er optimale. Siden curie-temperaturen til det avslappede ferroelektriske materialet er relativt lavt, slik som: Pb (Z n, /3Nb2/3), dens Tc = 1400C, så for å sikre at materialet har en høyere Tc-temperatur, er PZT-innholdet i disse systemene høyere.

Høyeffektkomponenter legges på toppen av hovedkomponenten, slik som PMS, PMN, PZ N, etc. Dessuten har piezo-elementene i disse modifiserte addisjonskomponentene en tendens til å ha både 'donor'- og 'akseptor'-funksjoner. Det er kjent fra kunnskapen om piezoelektrisitet at dopingelementet legges til PZT i donorstaten, noe som fremmer generering av kation-vakanser, noe som er fordelaktig for rotasjonen av domenet under polarisering, og materialet blir 'mykt'; ellers, hvis doping-piezo-elementet går inn i PZT i tilstanden fremmer generering av oksygenvakanser og bidrar ikke til rotasjon av domenene, og PZT-materialet er relativt hardt. Til slutt, på grunn av ulik doping, oppstår egenskapene til materialet i to distinkte variasjoner. I tillegg vil riktig 'myk' eller 'hard' doping av PZT-baserte materialer også bidra til materialets generelle antialdringsegenskaper. Det er en sammenligning av egenskapene til 'myk'keramikk og 'hard'keramikk. Fra sammenligningen kan vi se at når den tilbereder piezoelektrisk keramikk med høy effekt, er PZT-keramikk ganske enkelt dopet med 'donor'- eller 'akseptor'-elementer. Forskjellig er det vanskelig å oppfylle kravene til 'dobbel høy' og 'dobbel lav' for piezoelektriske materialer med høy effekt. Derfor er det nødvendig å 'to-tråd', det vil si dopingmodifikasjon av PZT (inkludert 'hovedaddisjonselement' - et doping piezo-element tilsatt i form av et avslappende ferroelektrisk, og 'tilleggselement' tilsatt i en oksidert form. Når piezo-elementet er dopet, vil en viss mengde piezo-elementer som gir en effekt, akseptere og være i forhold til doping. oppnår den beste ytelsen i samspillet mellom de to dopingeffektene Som i eksemplene som er oppført ovenfor, er det «hjelpetilsetning»-elementet eller kombinasjonen av Ni-mangan, Nie-sink og vismut-mangan. I tillegg, når det er nødvendig å foreta en separat justering av materialets «myke» eller «harde» egenskaper under forskningsprosessen, er det også mulig å velge vekst korn under sintring, og ytelsen kan optimaliseres når en flerhet av doping piezokeramisk sensor er riktig tilpasset. Dessuten kan riktig valg av 'hovedpluss'- og 'hjelpe'-elementene også danne en overgangsvæskefase i kombinasjon med bly under sintringsprosessen av porselenet, slik at materialet kan sintres til porselen ved en lavere temperatur for å senke sintringstemperaturen.

Gjennom analysen ovenfor er følgende prinsipper tilgjengelige for valg og design av materialer for piezoelektriske keramiske transformatorer med høy effekt:

(1) Hovedkomponentmaterialet er valgt av PZT for å sikre at materialet har en høy . Temperaturen kan endelig garanteres å ha et bredt driftstemperaturområde for den piezoelektriske transformatoren;
(2) Hovedkomponenten Zr/Ti-forhold bør velges nær kvasi-homofase-grensen for å sikre god piezoelektrisk aktivitet av materialet;
(3) Forming av et flerkomponentmateriale for å justere og forbedre materialet ved å bruke et avslappet ferroelektrisk materiale eller piezoelement som har både en 'donor' og en 'akseptor'-dopingfunksjon som et 'hjelpeelement' eller en tredje eller fjerde komponent. Det er omfattende ytelse
(4) Passende utvalgte'hjelpeelementer', som sølv og antimon, kan forhindre vekst av krystallkorn under sintring, noe som er fordelaktig for å oppnå finkornet keramikk og forbedre den generelle ytelsen til materialene.