Nyheter

Du är här: Hem / Nyheter / Grunderna i piezoelektrisk keramik / Process av piezoelektrisk keramisk transducer transformator

Process av piezoelektrisk keramisk omvandlartransformator

Visningar: 11 Författare: Webbplatsredaktör Publiceringstid: 2019-09-04 Ursprung: Plats

Fråga

Produktionen och forskningen av piezoelektriska keramiska material för piezoelektriska transformatorer med hög effekt I forskningen om piezoelektriska keramiska material är Kinas forskning relativt bakåtriktad. Enligt statistik, under de sex åren 1997-2002, bland de mer än 60 patenten som publicerats i Kina för piezoelektrisk keramik och deras tillämpningar, fanns det cirka 50 ansökningar, av vilka endast stod för nästan 80 av dem. Det finns 2 artiklar i Korea, och det finns bara 4 artiklar i Kina, varav endast en ska tillämpas på piezo-transformatorer. Under de senaste åren, även om inga andra utländska företag har lämnat in patent på forskning och tillämpning av piezoelektriska keramiska material i Kina, kan de användas för att tillverka PZT-baserad piezoelektrisk keramik för piezoelektriska keramiska transformatorer med hög effekt. Den kan användas för att tillverka piezoelektriska transformatorer med uteffekt över 30W. Det har framgångsrikt applicerats på lysrör för dagligt bruk. Ferroperms PZT-baserade Pz24 har också framgångsrikt tillämpats på högeffektsgivare. Även om i vårt land har vissa forskningsinstitut använt piezoelektriska material baserade på NEC-material för att förbereda piezoelektriska transformatorer med uteffekt under låg (men situationen för piezoelektrisk keramikforskning och tillämpning är fortfarande inte optimistisk.

Eftersom flerskikts piezoelektriska keramiska transformatorer är lätta att uppnå miniatyrisering och hög effekt, antar vissa forskare hemma och utomlands ofta flerskiktsstrukturen i forskningen av piezoelektriska transformatorer. Den enklaste flerskiktiga piezoelektriska keramiska transformatorstrukturen av Rosen-typ kan betraktas som den sammansatta och förenklade processen i en tjockleksriktning av ett flertal piezoelektriska keramiska transformatorer av Rosen-typ i ett stycke. Ingångsänden är växelvis laminerad och bränd av en piezoelektrisk keramisk skiva och ett elektrodmaterial, vilket oundvikligen involverar ett sambränningsproblem mellan det piezokeramiska materialet och elektrodmaterialet. För närvarande har många PZT piezokeramiska material för piezoelektriska transformatorer ett problem med alltför hög temperatur (> 11000C) vid produktion av flerskikts piezoelektriska keramiska transformatorer, det är nödvändigt att använda en högre andel elektrodmaterial som innehåller ädelmetaller. Vid produktion av piezoelektriska transformatorer, kostnaden för elektrodmaterial för cirka 2/3 av den totala kostnaden. Därför, för att minska produktionskostnaden, är det piezoelektriska materialet i den piezoelektriska transformatorn absolut nödvändigt, men antioxidationsprestandan hos basmetallen under hög temperatur är extremt dålig. På grund av processens enkelhet och ekonomi använder de flesta tillverkare av piezoelektriska enheter i Kina för närvarande sintring med oxiderande atmosfär under produktionen. När sintringstemperaturen är över 1100°C oxideras basmetallen som Ni lätt, vilket ökar kontaktmotståndet mellan elektroden och det keramiska materialet och har en stor negativ inverkan på anordningen. I den nuvarande situationen finns det två sätt att 'ruteniummetallisering' av piezoelektriska anordningselektroder: För det första, under förutsättning att enhetens prestanda inte påverkas, sänks sintringstemperaturen för det piezokeramiska materialet som används på lämpligt sätt, vilket minskar den nuvarande inhemska .Mängden piezokeram av ädelmetall används i det omfattande silverelektrodmaterialet; den andra är den grundliga 'ruteniummetallisering' som antagits, som sintras i en reducerande atmosfär. Förverkligandet av det andra sättet för Kinas nuvarande elektroniska piezo keramik produktion, är svårigheten mycket stor. Eftersom de flesta av Kinas nuvarande elektroniska keramik produktionsanläggning, användning av steg-typ ugn oxiderande atmosfär. Att uppnå en reduktiv sintring innebär ett rejält utbyte av originalutrustningen, vilket uppenbarligen är outhärdligt för den elektroniska piezokeramikproduktionen i Kina, som har en sen start. Därför är att uppnå låggradig förbränning en av forskningsriktningarna för piezoelektriska transformatormaterial med hög effekt. En sådan prestanda hos de befintliga blyfria materialen är inte tillfredsställande. Även inom området för piezoelektrisk forskning är användningen av blyfria material för att ersätta befintliga PT- eller PZT-material den framtida trenden, och det är svårt att uppnå på kort sikt på grund av de befintliga vetenskapliga och tekniska förhållandena. Samtidigt är Qm och Kp av rena PZT-material ett par ömsesidigt begränsande faktorer, en hög och den andra måste vara låg. Inom forskningsområdet för piezoelektriska material med hög effekt är forskarnas ögon därför mestadels koncentrerade på blylantanmanat (PMS), blynimanat (PMN), blyzinkniobat (PZN) och andra komponenter och PZT. Forskning om ternära, kvartära eller multivariata system. Från exemplen ovan kan det ses att den piezoelektriska keramen med hög effekt har följande egenskaper när det gäller sammansättning: huvudkomponenterna i piezoelektrisk keramik med hög effekt är huvudsakligen PZT, och Zr/Ti-förhållandet är nära gränsen för kvasi-homofas. Detta beror främst på att det finns en kvasi-homofasgräns mellan det avslappnade ferroelektriska komplexet och PZT-piezo. På grund av förekomsten av den kvasihomogena fasgränsen finns det ett stort justeringsutrymme för val och utformning av materialsammansättning och prestanda. De nya forskningsresultaten om kvasihomofasgränsen visar också att C20-221: det finns en monoklin ferroelektrisk fas vid kvasihomofasgränsen, och den monokliniska ferroelektriska fasens polära axel kan ligga mellan dem. I vilken riktning som helst, så att i materialet i kompositionen nära kvasi-homofasgränsen är avböjningen av domänen under polarisering lättare, och de piezoelektriska egenskaperna hos materialet nära kvasi-homofasgränsen är optimala. Eftersom curietemperaturen för den avslappnade ferroelektriken är relativt låg, såsom: Pb (Z n, /3Nb2/3), dess Tc = 1400C, så för att säkerställa att materialet har en högre Tc-temperatur, är PZT-halten i dessa system högre.

Högeffektkomponenter läggs till ovanpå huvudkomponenten, såsom PMS, PMN, PZ N, etc. Dessutom tenderar piezoelementen som ingår i dessa modifierade tilläggskomponenter att ha både 'donator'- och 'acceptor'-funktioner. Det är känt från kunskapen om piezoelektricitet att dopningselementet läggs till PZT i donatortillståndet, vilket främjar genereringen av katjonvakanser, vilket är fördelaktigt för domänens rotation under polarisering, och materialet blir 'mjukt'; annars, om dopningspiezoelementet går in i PZT i tillståndet främjar genereringen av syrevakanser och är inte befrämjande för rotationen av domänerna, och PZT-materialet är relativt hårt. Så småningom, på grund av den olika dopningen, uppstår materialets egenskaper i två distinkta variationer. Dessutom kommer korrekt 'mjuk' eller 'hård' dopning av PZT-baserade material också att bidra till materialets övergripande anti-aging egenskaper. Det är en jämförelse av egenskaperna hos 'mjuk'keramik och 'hård'keramik. Från jämförelsen kan vi se att när den förbereder piezoelektrisk keramik med hög effekt, är PZT-keramik helt enkelt dopad med 'donator'- eller 'acceptor'-element. Övrigt, det är svårt att uppfylla kraven på 'dubbel hög' och 'dubbel låg' för piezoelektriska material med hög effekt. Därför är det nödvändigt att 'tvågrenad', det vill säga dopningsmodifiering av PZT (inklusive 'huvudtillsatselement' - ett dopande piezoelement tillsatt i form av ett avslappnande ferroelektriskt, och 'ytterligare element' tillsatt i en oxiderad form. När piezoelementet är dopat, en viss mängd piezoelement som ger en verkan och tar emot en viss mängd piezoelement som ger en effekt uppnår den bästa prestandan i växelverkan mellan de två dopningseffekterna Som i exemplen ovan, är det 'hjälptillsats'-elementet eller kombinationen av Ni-mangan, Nie-zink och Vismut-mangan. Dessutom, när det är nödvändigt att göra en separat justering av materialets 'mjuka' eller 'hårda' egenskaper under forskningsprocessen, är det också möjligt att t.ex korn under sintring, och prestandan kan optimeras vid ett flertal doping piezokeramisk sensor är korrekt anpassad. Dessutom kan det korrekta valet av 'huvudplus'- och 'hjälpelementen' också bilda en övergångsvätskefas i kombination med bly under sintringsprocessen av porslinet, så att materialet kan sintras till porslin vid en lägre temperatur för att sänka sintringstemperaturen.

Genom ovanstående analys är följande principer tillgängliga för val och design av material för piezoelektriska keramiska transformatorer med hög effekt:

(1) Huvudkomponentmaterialet väljs av PZT för att säkerställa att materialet har en hög . Temperaturen kan äntligen garanteras att ha ett brett driftstemperaturområde för den piezoelektriska transformatorn;
(2) Huvudkomponentens Zr/Ti-förhållande bör väljas nära kvasi-homofasgränsen för att säkerställa god piezoelektrisk aktivitet hos materialet;
(3) Forma ett flerkomponentsmaterial för att justera och förbättra materialet genom att använda ett avslappnat ferroelektriskt material eller piezoelement som har både en 'donator' och en 'acceptor'-dopningsfunktion som ett 'hjälpelement' eller en tredje eller fjärde komponent. Det är omfattande prestanda
(4) Lämpligt utvalda'hjälpelement', såsom silver och antimon, kan förhindra tillväxten av kristallkorn under sintring, vilket är fördelaktigt för att få finkornig keramik och förbättra materialens totala prestanda.