Postęp w rozwoju niskotemperaturowej spiekanej ceramiki piezoelektrycznej PZT dotyczy głównie niskotopliwego szkła, związków lub związków, które można rozpuścić w postaci stałej za pomocą ceramiki piezoelektrycznej PZT.
4.1 Chłodzenie poprzez dodanie substancji o niskiej temperaturze topnienia
Temperatura spiekania PZT czujnik piezoceramiczny obniża się poprzez domieszkowanie niskotopliwego materiału PbO·WO3 metodą fazy stałej. Stwierdzono, że gdy ilość domieszki PbO·WO3 wynosi 0,5% molowych, czystą fazę perowskitu można otrzymać utrzymując temperaturę 900°C. Najlepsze działanie kompozycji można uzyskać utrzymując ją w temperaturze 1100°C. stała dielektryczna wynosi 1593, strata dielektryczna tan δ = 0,019, współczynnik piezoelektryczny d33 = 363,5 × 10 pCPN , współczynnik sprzężenia elektromechanicznego Kp = 0,596 , współczynnik jakości mechanicznej Qm = 88,4. Stwierdzono, że PbO·WO3 o niskiej temperaturze topnienia w procesie spiekania całkowicie tworzy fazę ciekłą i przedostaje się do kryształu siatka, która działa jak spiekanie fazy ciekłej, utrzymuje temperaturę spiekania i zapobiega tworzeniu się dwóch faz. Wpływ różnych temperatur spiekania na mikrostrukturę i właściwości piezoelektryczne ceramiki piezoelektrycznej PMS-PZT. Wyniki eksperymentów wykazały, że ceramika PMS – PZT może nadal tworzyć gęstą strukturę przy spiekaniu średnio i niskotemperaturowym od 1100 do 1150°C, a właściwości piezoelektryczne i dielektryczne są zbliżone do uzyskiwanych w optymalnej temperaturze spiekania (1240°C). Dzieje się tak głównie dlatego, że PbO i Sb2O5 mogą tworzyć przejściową fazę ciekłą w niższej temperaturze spiekania (1100 do 1150°C), sprzyjając w ten sposób zagęszczaniu materiału i wzbogacaniu jako faza wtórna na granicy ziaren. Wraz ze wzrostem temperatury spiekania mogą one ponownie przedostać się do sieci krystalicznej, tworząc pojedynczą strukturę perowskitu. Badano proces spiekania niskotemperaturowego wielowarstwowego laminowanego piezoelektrycznego transformatora ceramicznego PMN-PZT. Dodając Li2CO3 i Bi2O3 jako środki wspomagające spiekanie ceramiki PMN-PZT, podczas spiekania utworzyła się faza ciekła LiBiO2 w celu redukcji porcelany PMN-PZT. Celem temperatury spiekania oraz Bi3+ (0,96!) i Li+ (0,74!) zastąpiły odpowiednio Pb2+ (1,18!) i Ti4+ (0,68!) i utworzyły wakaty Pb. A wakat O odegrał podwójną rolę modyfikacyjną. Materiał piezoceramiczny można spiekać w niskiej temperaturze 940°C, a gęstość osiąga 96% gęstości teoretycznej i posiada doskonałe parametry użytkowe dielektryczne i piezoelektryczne. Dodano tlenek kompozytowy Bi4 Ti3O12 jako środek wspomagający spiekanie w celu obniżenia temperatury spiekania ceramiki PZT (52P48). Potwierdzono, że Bi4 Ti3O12 może tworzyć duże ilości fazy ciekłej, co sprzyja zagęszczaniu spiekania podczas spiekania. inni próbowali dodać Li2O do PMN-PZT w celu utworzenia przejściowej fazy ciekłej sprzyjającej spiekaniu i wystarczająco spiekanej wypraski w temperaturze 950°C. Ponadto spiekanie PZT w fazie ciekłej można również osiągnąć przez dodanie MnO2, PbF2, NaF, V2O5 i tym podobnych. Jednakże dodatek niskotopliwego szkła lub tlenku może wprowadzić drugą fazę, a obecność zbyt dużej ilości drugiej fazy nieuchronnie prowadzi do znacznego zmniejszenia stałej dielektrycznej piezoceramiki i wzrostu strat dielektrycznych tg δ, co należy odnotować.
3. 2 chłodzenie poprzez utworzenie stałego roztworu
Otrzymuje się go konwencjonalną metodą syntezy w fazie stałej przy użyciu PbO. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0. 02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0. 07 ( Zr0. Ti0. 49 ) 0. 91 ( 0. 02PNW - 0. 07PMnN - 0. 91PZT) kryształ dyskowy piezoelektryczny . Dodając niskotopliwy BiFeO3 w celu wprowadzenia miękkich jonów domieszkujących, takich jak Fe3 + i Bi3 + , ponieważ wielkość jonów, rodzaj sieci i cena energii elektrycznej nie różnią się zbytnio od tych w fazie A piezokrystalicznego PZT, można je wzajemnie rozpuścić, tworząc roztwór stały. Podczas spiekania tworzy się faza ciekła, która wspomaga spiekanie. Jednocześnie wprowadzenie miękkich jonów może również poprawić właściwości ceramiki piezoelektrycznej. Gdy ilość domieszkowanego BiFeO3 wynosi 10% (mol), ceramika PNW-PMnN-PZT spiekana w temperaturze 950°C ma najlepsze właściwości piezoelektryczne. Trójskładnikowy związek PZT-PCN otrzymuje się przez dodanie Pb (Cu0.33Nb0.67)O3 do PZT konwencjonalną metodą w fazie stałej. Gdy względna zawartość PCN wynosi 0,08, w temperaturze 1050 Gęstość spiekania w ciągu 2 godzin może osiągnąć od 7,8 do 7,9 gPcm3, co stanowi 98% gęstości teoretycznej. Spiekanie w temperaturze 950°C przez 2 h dało lepsze właściwości elektryczne: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Autorzy uważają, że PCN i PZT tworzą roztwór stały, w którym wstępne stopienie CuO przyczynia się do modyfikacji domieszkowania Nb5+, a powstająca faza ciekła jednocześnie obniża temperaturę spiekania. Czekałem na przypadek domieszkowania MnO2 PZT-PZN. Gdy ilość domieszki MnO2 wynosi 0,4% wag., ceramikę PZT-PZN można całkowicie zagęścić po spiekaniu w temperaturze 930°C przez 4 godziny. Najlepsze dostępne właściwości elektryczne to Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Mechanizm jest następujący: PZT tworzy stały roztwór z PZN, co obniża temperaturę spiekania i poprawia właściwości elektryczne piezoceramiki. Dodając MnO2, pełni rolę zagęszczającą i spiekającą, czyniąc materiał gęstszym i łatwiejszym do spiekania oraz poprawiając wartość Qm materiału. Ponadto stałym roztworem zdolnym do utworzenia stałego roztworu z ceramiką PZT jest BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW), NaNbO3 [20 ], Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 , BiFeO3 (BF) i tym podobne. Dodatki te nie tylko obniżają temperaturę spiekania, ale także utrzymują i poprawiają ich parametry użytkowe, co ma ogromne znaczenie dla oszczędności energii i ograniczenia zanieczyszczenia środowiska.
Ogólnie rzecz biorąc, niewłaściwe obniżenie temperatury spiekania Materiał przetwornika z rurką piezoceramiczną powoduje spadek wydajności. Dlatego też, chociaż temperatura jest znacznie obniżona, można zapewnić gęstość i dobre działanie korpusu ceramicznego, aby osiągnąć spiekanie piezoelektrycznego materiału ceramicznego w niskiej temperaturze. Oczywiście spiekanie w niskiej temperaturze nie jest osiągane tylko jedną metodą, ale wymaga połączenia różnych metod, koordynacji i długoterminowego uzupełniania, aby osiągnąć najlepsze rezultaty. Ze względu na prosty proces spiekania w fazie ciekłej, niski koszt i dobre działanie ceramiki piezoelektrycznej w niższych temperaturach, stała się ona gorącym tematem badawczym w kraju i za granicą oraz ma szerokie perspektywy zastosowania w produkcji przemysłowej. Obecnie, aby obniżyć koszty przygotowania wielowarstwowych układów piezoceramicznych i zrealizować cel stosowania jako urządzeń chipowych współspalanych elektrod wewnętrznych ze srebra i miedzi, szczególnie ważne jest zbadanie technologii niskotemperaturowego spiekania ceramiki piezoelektrycznej PZT.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd jest profesjonalnym producentem ceramiki piezoelektrycznej i przetworników ultradźwiękowych, zajmującym się technologią ultradźwiękową i zastosowaniami przemysłowymi.
