Исследования и достижения в методах низкотемпературной жидкой фазы спекания PZT Piezoelectric Ceramics

Свинцовая цирконатная титанатная керамика (PZT) широко использовалась вполяризованный пьезоэлектрический керамический преобразовательИз -за их превосходных свойств. Тем не менее, пьезоэлектрическая керамика содержит PZT, имеет относительно высокую температуру спекания около 1200 ° C. Температура окисления оксида свинца (PBO) составляет около 800 ° C. Следовательно, легко вызвать улетучение PBO во время процесса спекания, что не только вызывает загрязнение окружающей среды, но также вызывает фактический состав керамического материала, который отклоняется от разработанного состава, что приводит к ухудшению электрических свойств. Кроме того, с разработкой технологии поверхностного монтажа (SMT) многослойные чип-устройства предпочитают рынок за их высокую эффективность, миниатюризацию и функциональную интеграцию. Тем не менее, высокая температура спекания пьезоэлектрической керамики затрудняет достижение совместного запуска керамического материала и материала электрода. Если улучшение процесса может быть сделано за счет снижения температуры спекания, оно не только имеет важную техническую и экономическую ценность при подавлении улетучивания PBO, что обеспечивает свойства материалов, уменьшая загрязнение окружающей среды, продление срока службы оборудования и т. Д., Но также заменяет PT и PD на Ag, Ni и т. Д. Благородный металл используется в качестве внутреннего электрода для запуска многослойного пьезоэлектрического компонента чипа за раз, тем самым значительно снижая стоимость устройства и экономия энергии. Кроме того, углубленное исследование низкотемпературного спекания может способствовать развитию теории спекания. В настоящее время методы процесса снижения температуры спекания керамики, включая процесс спекания, процесс фрезерования и метод спекания жидкости. Среди них процесс спекания жидкой фазы является самым простым, самым низкой стоимостью и удобен для промышленного применения. Это одна из горячих точек в пьезоэлектрической промышленности в домашних условиях и за рубежом, чтобы изучить низкотемпературное спекание пьезоэлектрической керамики PZT путем жидкой фазы.

1 механизм спекания жидкой фазы

Протекая с низким содержанием спекания, такую ​​как BI2O3, B2O3, SIO2, V2O5 и т. Д. В материале пьезоэлектрического основания PZT, добавление вещества способно образовывать твердый раствор с PZT, спекание PZTпьезо -преобразователь пьезоэлектрическая керамикапринадлежит к жидкой фазе. Жидкая фаза, которая возникает во время процесса спекания, будет намочить частицы зеленого тела и заполнять поры между частицами, что создает поверхностное натяжение между частицами. Величина поверхностного натяжения связана с природой, количеством и размером частиц жидкой фазы. Под действием поверхностного натяжения частицы текут и изменяют исходное расположение и перестараются, чтобы получить более близкую упаковку между зелеными частицами. В то же время, из -за присутствия жидкой фазы, процесс массы переноса будет проходить на границе раздела между жидкой фазой и твердой фазой, мелкие частицы постепенно растворяются, чтобы исчезнуть, а крупные частицы растут непрерывно и в конечном итоге становятся равномерными и плотный фарфор. Присутствие жидкой фазы активирует атомы на поверхности частиц порошка. Низкомезирующая стеклянная фаза, образованная различными низкомельчающими спеканиями, распределяется вдоль контактного раздела каждой частицы, а атомы транспортируются путем диффузии жидкой фазы, а коэффициент диффузии велик, так что процесс спекания значительно ускоряется, и температура спекания может быть сделана больше, чем когда жидкая фаза не происходит. Чтобы уменьшить то, что следующие три требования должны быть выполнены в качестве добавок для спекания жидкой фазы: (1) жидкая фаза должна появляться при температуре спекания; (2) хорошая смачиваемость с твердыми веществами; (3) Твердая фаза в жидкой фазе. В нем существует значительная растворимость.

2 способа достижения спекания жидкой фазы

Самое большое преимущество пьезоэлектрической керамики PZT заключается в том, что их можно отрегулировать в широкий диапазон электрофизических свойств путем изменения композиции или изменения внешних условий в соответствии с различными потребностями. Использование других веществ для достижения низкотемпературного спекания PZT Ceramics не только снижает температуру спекания, но и оптимизирует ее электрические свойства. Кроме того, спекание с низкой температурой жидкой фазы может быть реализовано обычным методом твердой фазы, а процесс прост и промышленно развит. Жидкая фаза спекание в основном проводится тремя способами: (1) твердое вещество образуется в твердое решение с спеченным телом; (2) Аддита образует жидкую фазу с спеченным телом (3) Аддитивная образует переходную жидкость с спеченным телом.

3.1 Дополнение к спеченному телу с образованием твердого раствора

Когда примеси близка к размеру частиц, пьезо-кристаллической формы и цены на электричество на фазе спекания, она может быть взаимно растворимым, образуя твердый раствор, что вызывает устранение основной кристаллической фазы, а дефекты увеличиваются , чтобы некоторые структурные элементы находятся в неравновесном состоянии, которое имеет большую энергию и удобно. Двигаться, чтобы способствовать спеканию.

2.2 Добавление вещества в спеченное тело образует жидкую фазу

Жидкая фаза спекание обусловлено добавлением добавок, чтобы система имела низкую эвтектическую точку. Температура значительно ниже традиционной температуры спеканияпьезо круглый датчик дискаАнкет Жидкая фаза образуется на начальной стадии спекания. Граница зерна может быть улучшена из -за перестройки зерна и укрепления контакта в спекании жидкой фазы. Мобильность такова, что поры достаточно разряжаются, тем самым способствуя уплотнению спекания и достижения цели снижения температуры спекания. Тем не менее, добавление низкомельчащего стекла или оксида вводит вторую фазу, а наличие слишком большого количества второй фазы неизбежно приводит к значительному снижению диэлектрической проницаемости керамики, и увеличение диэлектрической потерь tan δ должно быть принято к сведению.

2. 3 Добавление и спеченное тело образуют переходную жидкую фазу.

Если пьезо керамика может образовывать жидкую фазу на начальной стадии спекания, а состав жидкой фазы может улетализировать или повторно вводить основную кристаллическую фазовую решетку при высокой температуре, она может функционировать как модификация легирования. Такие низкие добавки температуры плавления могут не только значительно снизить температуру спекания, но и избежать образования вторичных фаз путем добавления потока, тем самым сохраняя хорошие пьезоэлектрические свойства исходного базового материала, что имеет большое значение для экономии энергии и окружающей среды сокращение загрязнения.