Forschung und Fortschritte bei Techniken der Flüssigkeitsphase mit niedriger Temperatur -Phase PZT Piezoelektrische Keramik

Bleizirkonat -Titanatkeramik (PZT) wurden in großem Umfang verwendetpolarisierter piezoelektrischer KeramikwandlerAufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften. Die piezoelektrische Keramik enthalten jedoch eine relativ hohe Sintertemperatur von etwa 1200 ° C. Die Oxidationstemperatur von Bleioxid (PBO) beträgt etwa 800 ° C. Daher ist es leicht, die Verflüchtigung von PBO während des Sinterprozesses zu verursachen, was nicht nur Umweltverschmutzung verursacht, sondern auch dazu führt, dass die tatsächliche Zusammensetzung des Keramikmaterials von der entworfenen Formulierung abweichen, was zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften führt. Darüber hinaus werden mit der Entwicklung der Surface Mount Technology (SMT) mehrschichtige Chip-Geräte vom Markt für ihre hohe Effizienz, Miniaturisierung und funktionelle Integration bevorzugt. Die hohe Sintertemperatur der piezoelektrischen Keramik macht es jedoch schwierig, ein gemeinsames Kreisel des Keramikmaterials und des Elektrodenmaterials zu erreichen. Wenn die Prozessverbesserung durch die Sentern der Sintertemperatur vorgenommen werden kann, hat es nicht nur einen wichtigen technischen und wirtschaftlichen Wert bei AG, NI usw. Das Edelmetall wird als innere Elektrode verwendet, um die mehrschichtige Chip -Piezoelektrik -Komponente gleichzeitig abzufeuern, wodurch die Kosten des Geräts und die Einsparung der Energie erheblich gesenkt werden. Darüber hinaus kann eine eingehende Forschung zum Sintern mit niedrigem Temperatur die Entwicklung der Sintertheorie fördern. Gegenwärtig sind die Prozessmethoden zur Reduzierung der Sintertemperatur der Keramik einschließlich des Sinterprozesses, des Fräserprozesses und des Verfahrens des Flüssigphasensinterns. Unter ihnen ist der Sinterprozess des flüssigen Phase der einfachste, die niedrigsten Kosten und für die industrielle Anwendung geeignet. Es ist einer der Hotspots in der piezoelektrischen Industrie im In- und Ausland, um das Sintern der PZT-Piezoelektrik-Keramik durch flüssiges Phasensintern zu untersuchen.

1 Mechanismus des flüssigen Phasensinterns

Durch das Sintern einer niedrig melkten Sinterhilfe wie Bi2O3, B2O3, SiO2, V2O5 usw. In einem PZT-Piezoelektrik-Basismaterial kann das Hinzufügen einer Substanz in der Lage sein, eine feste Lösung mit PZT zu bilden, das Sintern von PZTPiezo -Wandler piezoelektrischer Keramikgehört zu einer flüssigen Phase. Die flüssige Phase, die während des Sinterprozesses auftritt, feucht die grünen Körperpartikel und füllt die Poren zwischen den Partikeln, was eine Oberflächenspannung zwischen den Partikeln erzeugt. Die Größe der Oberflächenspannung hängt mit der Art, der Menge und der Partikelgröße der flüssigen Phase zusammen. Unter der Wirkung der Oberflächenspannung fließen die Partikel und ändern die ursprüngliche Anordnung und ordnen sie neu an, um eine genauere Verpackung zwischen den grünen Partikeln zu erhalten. Gleichzeitig verläuft der Massenübertragungsprozess aufgrund des Vorhandenseins der flüssigen Phase an der Grenzfläche zwischen der flüssigen Phase und der festen Phase, die kleinen Partikel löst sich allmählich auf, um zu verschwinden, und die großen Partikel wachsen kontinuierlich und werden schließlich gleichmäßig und dichter Porzellan. Das Vorhandensein einer flüssigen Phase aktiviert die Atome auf der Oberfläche der Pulverpartikel. Die durch verschiedene niedrig meltzelnen Sinterhilfen gebildete Glasphase wird entlang der Kontaktgrenze jedes Partikels verteilt, und die Atome werden durch flüssige Phasendiffusion transportiert, und der Diffusionskoeffizient ist groß, so dass der Sinterprozess stark beschleunigt wird. und die Sintertemperatur kann größer gemacht werden als wenn die flüssige Phase nicht auftritt. Um zu verringern, dass die folgenden drei Anforderungen als Zusatzstoffe für das Sintern der flüssigen Phase erfüllt werden müssen: (1) Die flüssige Phase sollte bei der Sintertemperatur erscheinen; (2) gute Benetzbarkeit zu Feststoffen; (3) feste Phase in der flüssigen Phase. Es gibt erhebliche Löslichkeit.

2 Möglichkeiten, flüssige Phasen zu erreichen

Der größte Vorteil der PZT -piezoelektrischen Keramik besteht darin, dass sie auf einen breiten Bereich elektrophysikalischer Eigenschaften eingestellt werden können, indem die Zusammensetzung geändert oder die externen Bedingungen auf unterschiedliche Bedürfnisse geändert werden. Die Verwendung anderer Substanzen zur Erzielung eines niedrigen Temperatursinterns der PZT-Keramik reduziert nicht nur die Sintertemperatur, sondern optimiert auch die elektrischen Eigenschaften. Darüber hinaus kann das Sintern mit niedrigem Temperaturen mit niedrigem Temperatur durch das herkömmliche Festphasenmethode realisiert werden, und der Prozess ist einfach und industrialisiert. Das Sintern der flüssigen Phase wird hauptsächlich auf drei Arten durchgeführt: (1) Die feste Substanz wird zu einer festen Lösung mit dem gesinterten Körper gebildet; (2) Der Additiv bildet eine flüssige Phase mit dem gesinterten Körper (3) Der Additiv bildet eine Übergangsflüssigkeitsphase mit dem gesinterten Körper.

3.1 Zugabe zum gesinterten Körper zur Bildung einer festen Lösung

Wenn die Beimischung nahe an der Partikelgröße, der Piezokristallform und des Strompreises der Sinterphase liegt , so dass sich einige strukturelle Elemente in einem Nicht-Gleichgewichtszustand befinden, der eine große Energie hat und bequem ist. Bewegen Sie sich, um das Sintern zu fördern.

2.2 Die Zugabe der Substanz zum gesinterten Körper bildet eine flüssige Phase

Das Sintern des flüssigen Phasen ist auf die Zugabe von Zusatzstoffen zurückzuführen, damit das System einen niedrigen eutektischen Punkt aufweist. Die Temperatur ist signifikant niedriger als die traditionelle Sintertemperatur derPiezo -Rundscheibe -Wandler. Die flüssige Phase wird im Anfangsstadium des Sinterns gebildet. Die Korngrenze kann aufgrund der Umlagerung der Getreide und der Stärkung des Kontakts beim Sintern der Flüssigkeitsphasen verstärkt werden. Die Mobilität ist so, dass die Poren ausreichend entlassen werden, wodurch die Verdichtung des Sinterns fördert und den Zweck der Senkung der Sintertemperatur erreicht wird. Die Zugabe eines mit niedrigem Meltzeits oder Oxids einbezogenen Glases oder Oxid führt jedoch zu einer zweiten Phase, und das Vorhandensein einer zu viel zweiten Phase führt zwangsläufig zu einer signifikanten Abnahme der Dielektrizitätskonstante der Keramik, und eine Erhöhung des Dielektrizitätsverlusts Tan δ muss sein notiert.

2. 3 Die Zugabe und der gesinterte Körper bilden eine Übergangsflüssigkeitsphase.

Wenn die Piezo-Keramik im Anfangsstadium des Sinterns eine flüssige Phase bilden kann und die Zusammensetzung der flüssigen Phase das Hauptdase-Gitter der Hauptkristallphase bei hoher Temperatur verflüchtigen oder erneut eintreten kann, kann sie als Dotierungsmodifikation fungieren. Solch niedrige Schmelzpunktadditive können nicht nur die Sintertemperatur stark reduzieren, sondern auch die Bildung von Sekundärphasen durch Zugabe von Fluss vermeiden, wodurch die guten piezoelektrischen Eigenschaften des ursprünglichen Grundmaterials beibehalten werden, was für die Energieeinsparung und die Umwelt von großer Bedeutung ist Verschmutzungsreduzierung.