Досягнення в розробці низькотемпературної спеченої п’єзоелектричної кераміки PZT – це в основному легкоплавке скло, сполуки або сполуки, які можуть бути твердо розчинені п’єзоелектричною керамікою PZT.
4.1 Охолодження шляхом додавання речовини з низькою температурою плавлення
Температура спікання ЦТС п'єзокерамічний сенсор опускається легуванням легкоплавкого матеріалу PbO·WO3 твердофазним методом. Було виявлено, що коли кількість легування PbO·WO3 становить 0,5 мол.%, чисту фазу перовскіту можна отримати витримкою при 900 °C. Найкращі характеристики композиції можна отримати при витриманні при 1100 °C. діелектрична проникність становить 1593, діелектричні втрати tan δ = 0,019, п'єзоелектричний коефіцієнт d33 = 363,5 × 10 pCPN, коефіцієнт електромеханічного зв'язку Kp = 0,596, механічна добротність Qm = 88,4. Виявлено, що PbO·WO3 з низькою температурою плавлення повністю утворює рідка фаза під час процесу спікання та входить у кристалічну решітку, яка діє як спікання рідкої фази, температура спікання та запобігає утворенню двох фаз. вплив різних температур спікання на мікроструктуру та п’єзоелектричні властивості п’єзокераміки PMS-PZT. Експериментальні результати показують, що кераміка PMS - PZT все ще може утворювати щільну структуру при середньо- та низькотемпературному спіканні від 1100 до 1150 °C, а п'єзоелектричні та діелектричні властивості близькі до тих, які отримані при оптимальній температурі спікання (1240 °C). Це головним чином тому, що PbO та Sb2O5 можуть утворювати перехідну рідку фазу при нижчій температурі спікання (від 1100 до 1150 °C), таким чином сприяючи ущільненню матеріалу та збагаченню як вторинної фази на межі зерен. У міру підвищення температури спікання вони можуть знову входити в кристалічну решітку, утворюючи єдину структуру перовскіту. Досліджено низькотемпературне спікання багатошарового ламінованого п’єзоелектричного керамічного трансформатора ПМН-ЦЦТ. Завдяки додаванню Li2CO3 і Bi2O3 як допоміжних речовин для спікання в кераміку PMN-PZT під час спікання утворилася рідка фаза LiBiO2 для відновлення порцеляни PMN-PZT. Мета температури спікання і Bi3 + (0, 96 ! ) і Li + (0, 74 ! ) заміщають Pb2 + ( 1, 18 ! ) і Ti4 + (0, 68 ! ) відповідно і утворюють вакансії Pb. А вакансія O відіграє подвійну модифікаційну роль. П'єзокерамічний матеріал можна спекати при низькій температурі 940 ° C, а щільність досягає 96% від теоретичної щільності та має чудові діелектричні та п'єзоелектричні параметри. До нього додається композитний оксид Bi4 Ti3O12 як допоміжний засіб спікання для зниження температури спікання кераміки PZT (52P48). Було підтверджено, що Bi4 Ti3O12 може утворювати велику кількість рідкої фази для сприяння ущільненню спікання під час спікання. інші намагалися додати Li2O до PMN-PZT, щоб утворити перехідну рідку фазу для сприяння спіканню та достатньо спечену пресовану при 950 °C. Крім того, рідкофазне спікання PZT також може бути досягнуто шляхом додавання MnO2, PbF2, NaF, V2O5 тощо. Однак додавання легкоплавкого скла або оксиду може призвести до появи другої фази, а наявність занадто великої кількості другої фази неминуче призводить до значного зниження діелектричної проникності п’єзокераміки та збільшення діелектричних втрат tan δ, що слід зазначити.
3. 2 охолодження шляхом утворення твердого розчину
Його готують звичайним методом твердофазного синтезу з використанням Pb0. 94 Sr0. 06 (Ni1P2 W1P2 ) 0,02 (Mn1P3 Nb 2P3) 0,07 (Zr0, Ti0,49) 0,91 (0,02PNW - 0,07PMnN - 0,91PZT) п'єзоелектричний дисковий кристал . Додаючи легкоплавкий BiFeO3 для введення м’яких легуючих іонів, таких як Fe3 + і Bi3 +, оскільки розмір іонів, тип решітки та ціна електроенергії не сильно відрізняються від розмірів іонів п’єзокристалічної фази A PZT, вони можуть бути взаємно розчинені з утворенням твердого розчину. Рідка фаза утворюється під час спікання для сприяння спіканню. У той же час введення м'яких іонів також може покращити властивості п'єзоелектричної кераміки. Коли кількість легування BiFeO3 становить 10% (моль), кераміка PNW-PMnN-PZT, спечена при 950 °C, має найкращі п’єзоелектричні властивості. Потрійну сполуку PZT-PCN отримують шляхом додавання Pb (Cu0.33Nb0.67) O3 до PZT звичайним твердофазним методом. При відносному вмісті PCN 0,08 при 1050 Щільність спікання за 2 год може досягати 7,8-7,9 гПсм3, що становить 98% від теоретичної щільності. Спікання при 950 °C протягом 2 годин дало кращі електричні властивості: d33 = 473 pCPN, εr = 1636, Kp = 0,64. Автори вважають, що PCN і PZT утворюють твердий розчин, у якому початкове плавлення CuO сприяє легуючій модифікації Nb5+, а утворена рідка фаза одночасно знижує температуру спікання. Дочекався випадку, коли MnO2 легований PZT-PZN. Коли кількість MnO2 становить 0,4 мас.%, кераміку PZT-PZN можна повністю ущільнити після спікання при 930 °C протягом 4 годин. Найкращі доступні електричні властивості: Qm = 1000, Kp = 0,62, d33 = 330 pCPN. Механізм полягає в наступному. PZT утворює твердий розчин з PZN, що знижує температуру спікання та покращує електричні властивості п'єзокераміки. Додаючи MnO2, він відіграє роль згущення та спікання, роблячи матеріал щільнішим і легшим для спікання, а також покращуючи значення Qm матеріалу. Крім того, твердим розчином, здатним утворювати твердий розчин із керамікою PZT, є BaCu0. 5W0. 5 O3 (BCW), NaNbO3 [20], Sr (Cu1P2 W1P2) O3, BiFeO3 (BF) тощо. Ці добавки не тільки знижують температуру спікання, але також зберігають і покращують їх продуктивність, що має велике значення для енергозбереження та зменшення забруднення навколишнього середовища.
Загалом, неправильне зниження температури спікання п'єзокерамічний трубчастий перетворювач призводить до зниження продуктивності. Таким чином, хоча температура значно знижується, щільність і хороші характеристики керамічного корпусу можуть бути забезпечені для досягнення низькотемпературного спікання п'єзоелектричного керамічного матеріалу. Звичайно, низькотемпературне спікання досягається не тільки одним шляхом, але вимагає поєднання різних методів, координації та тривалого доповнення для досягнення найкращих результатів. Завдяки простому процесу рідкофазного спікання, низькій вартості та хорошим характеристикам п’єзокераміки при низьких температурах, це стало гарячою темою досліджень у країні та за кордоном і має широкі перспективи застосування в промисловому виробництві. В даний час для того, щоб знизити вартість виготовлення багатошарових п’єзокерамічних чіп-пристроїв і реалізувати мету використання спільних внутрішніх електродів зі срібла та міді як чіп-пристроїв, особливо важливо вивчити технологію низькотемпературного спікання п’єзокераміки PZT.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd є професійним виробником п’єзоелектричної кераміки та ультразвукових перетворювачів, присвячений ультразвуковим технологіям і промисловому застосуванню.
