Progresele în dezvoltarea ceramicii piezoelectrice PZT sinterizate la temperatură joasă sunt în principal sticlă cu punct de topire scăzut, compuși sau compuși care pot fi soluționați solid cu ceramica piezoelectrică PZT.
4.1 Răcirea prin adăugarea unei substanțe cu punct de topire scăzut
Temperatura de sinterizare a PZT Senzorul piezo-ceramic este coborât prin doparea materialului cu punct de topire scăzut PbO·WO3 prin metoda în fază solidă. S-a descoperit că atunci când cantitatea de dopare PbO·WO3 este de 0,5 mol%, faza de perovskit pură poate fi obținută prin menținerea la 900 °C. Cea mai bună performanță a compoziției poate fi obținută prin menținerea la 1100 °C. constanta dielectrică este 1593, pierderea dielectrică tan δ = 0. 019, coeficientul piezoelectric d33 = 363. 5 × 10 pCPN , coeficientul electromecanic de cuplare Kp = 0. 596 , factorul de calitate mecanic Qm = 88. 4. Se constată că, în timpul fazei de topire scăzute, se constată că în timpul fazei de topire scăzute a lichidului P033 se află complet proces și intră în rețeaua cristalină, care acționează ca o sinterizare în fază lichidă, temperatura de sinterizare și evită formarea a două faze. efectele diferitelor temperaturi de sinterizare asupra microstructurii și proprietăților piezoelectrice ale ceramicii piezoelectrice PMS-PZT. Rezultatele experimentale arată că ceramica PMS - PZT poate încă forma o structură densă la sinterizarea la temperatură medie și joasă de la 1100 la 1150 °C, iar proprietățile piezoelectrice și dielectrice sunt apropiate de cele obținute la temperatura optimă de sinterizare (1240 °C). Acest lucru se datorează în principal pentru că PbO și Sb2O5 pot forma o fază lichidă de tranziție la o temperatură de sinterizare mai scăzută (1100 până la 1150 ° C), promovând astfel densificarea materialului și îmbogățirea ca fază secundară la limita granulelor. Pe măsură ce temperatura de sinterizare crește, ei pot reintra în rețeaua cristalină pentru a forma o singură structură de perovskit. S-a studiat sinterizarea la temperatură joasă a transformatorului ceramic piezoelectric laminat multistrat PMN-PZT. Prin adăugarea de Li2CO3 și Bi2O3 ca ajutoare de sinterizare în ceramica PMN-PZT, s-a format fază lichidă LiBiO2 în timpul sinterizării pentru a reduce porțelanul PMN-PZT. Scopul temperaturii de sinterizare și Bi3 + (0, 96 ! ) și Li + (0, 74 ! ) au înlocuit Pb2 + ( 1, 18 ! ) și Ti4 + (0, 68 ! ), respectiv, și au format Pb vacante. Iar postul vacant O a jucat un dublu rol de modificare. Materialul piezoceramic poate fi sinterizat la o temperatură scăzută de 940 ° C, iar densitatea atinge 96% din densitatea teoretică și are parametri de performanță dielectric și piezoelectric excelenți. Se adaugă oxid compozit Bi4 Ti3O12 ca ajutor de sinterizare pentru a reduce temperatura de sinterizare a ceramicii PZT (52P48). S-a confirmat că Bi4 Ti3O12 poate forma o cantitate mare de fază lichidă pentru a promova densificarea sinterizării în timpul sinterizării. alții au încercat să adauge Li2O la PMN-PZT pentru a forma o fază lichidă de tranziție pentru a promova sinterizarea și un compact suficient de sinterizat la 950 °C. În plus, sinterizarea în fază lichidă a PZT poate fi realizată și prin adăugarea de MnO2, PbF2, NaF, V2O5 și altele asemenea. Cu toate acestea, adăugarea unei sticlă sau oxid cu topire scăzută poate introduce o a doua fază, iar prezența prea multă a doua fază duce inevitabil la o scădere semnificativă a constantei dielectrice a ceramicii piezo și la o creștere a pierderii dielectrice tan δ, ceea ce trebuie remarcat.
3. 2 răcire prin formarea unei soluţii solide
Se prepară o metodă convențională de sinteză în fază solidă folosind Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0. 02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0. 07 ( Zr0. Ti0. 49 ) 0. 91 ( 0. 02PNW - 0. 07PMnN - 0. 91PZT) cristal de disc piezoelectric . Prin adăugarea de BiFeO3 cu punct de topire scăzut pentru a introduce ioni de dopare moi, cum ar fi Fe3 + și Bi3 +, deoarece dimensiunea ionilor, tipul rețelei și prețul electricității nu sunt mult diferite de cele ale fazei A a cristalului piezo PZT, ei pot fi dizolvați reciproc pentru a forma o soluție solidă. În timpul sinterizării se formează o fază lichidă pentru a promova sinterizarea. În același timp, introducerea ionilor moi poate îmbunătăți și proprietățile ceramicii piezoelectrice. Când cantitatea de dopare de BiFeO3 este de 10% (mol), ceramica PNW-PMnN-PZT sinterizată la 950 °C are cele mai bune proprietăți piezoelectrice. Se obține un compus ternar de PZT-PCN prin adăugarea de Pb (Cu0. 33Nb0. 67) O3 la PZT printr-o metodă convențională în fază solidă. Când conținutul relativ de PCN este de 0,08, la 1050 Densitatea de sinterizare pentru 2 ore poate ajunge la 7,8 până la 7,9 gPcm3, ceea ce reprezintă 98% din densitatea teoretică. Sinterizarea la 950 °C timp de 2 ore a dat proprietăți electrice mai bune: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Autorii consideră că PCN și PZT formează o soluție solidă, în care topirea inițială a CuO contribuie la modificarea dopajului Nb5 + , iar faza lichidă formată reduce simultan temperatura de sinterizare. Se așteaptă cazul în care MnO2 este dopat cu PZT-PZN. Când cantitatea de dopare de MnO2 este de 0,4% în greutate, ceramica PZT-PZN poate fi complet densificată după sinterizare la 930 °C timp de 4 ore. Cele mai bune proprietăți electrice disponibile sunt Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Mecanismul este după cum urmează. PZT formează o soluție solidă cu PZN, care reduce temperatura de sinterizare și îmbunătățește proprietățile electrice ale piezo-ceramicii. Prin adăugarea de MnO2, joacă rolul de îngroșare și sinterizare, făcând materialul mai dens și mai ușor de sinterizat și îmbunătățind valoarea Qm a materialului. În plus, o soluție solidă capabilă să formeze o soluție solidă cu ceramica PZT este BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW) , NaNbO3 [20 ], Sr (Cu1P2 W1P2 ) O3 , BiFeO3 (BF) și altele asemenea. Acești aditivi nu numai că reduc temperatura de sinterizare, ci și mențin și îmbunătățesc performanța lor, ceea ce este de mare importanță pentru economisirea energiei și reducerea poluării mediului.
În general, scăderea necorespunzătoare a temperaturii de sinterizare a materialul traductorului cu tub piezoceramic are ca rezultat o scădere a performanței. Prin urmare, în timp ce temperatura este mult redusă, densitatea și performanța bună a corpului ceramic pot fi asigurate pentru a obține sinterizarea la temperatură joasă a materialului ceramic piezoelectric. Desigur, sinterizarea la temperatură scăzută nu se realizează doar printr-o singură cale, ci necesită o combinație de diferite metode, coordonare și complement pe termen lung pentru a obține cele mai bune rezultate. Datorită procesului simplu de sinterizare în fază lichidă, costului scăzut și performanței bune a ceramicii piezo la temperaturi mai scăzute, aceasta a devenit un subiect fierbinte de cercetare în țară și în străinătate și are perspective largi de aplicare în producția industrială. În prezent, pentru a reduce costul pregătirii dispozitivelor piezo-ceramice multistrat și pentru a realiza scopul utilizării electrozilor interni co-arși de argint și cupru ca dispozitive cu cip, este deosebit de important să se studieze tehnologia de sinterizare la temperatură joasă a ceramicii piezoelectrice PZT.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd este un producător profesionist de ceramică piezoelectrică și traductoare cu ultrasunete, dedicat tehnologiei ultrasonice și aplicațiilor industriale.
