I. Een inleidende samenvatting van lood-zirkonium-titaniumdoelen
Loodzirkonium-titaniumdoelen, gewoonlijk PZT-materialen genoemd, zijn gesynthetiseerde keramische materialen uit lood, zirkonium, titanium en enkele andere elementen met behulp van een gespecialiseerde procedure. Dit materiaal heeft meerdere piëzo-elektrische, ferro-elektrische en diëlektrische kenmerken. PZT-materialen ondergaan mechanische vervorming onder gebruikmaking van een elektrisch veld. Het vindt toepassingen in piëzo-elektrische keramische elementen, sonar, ultrasone apparaten en piëzo-elektrische sensoren. Net als bij andere technologieën zorgen de zuiverheid en prestatieconsistentie van het materiaal, vooral in hoogwaardige-toepassingen, ervoor dat loodzirkoniumtitaniumdoelen naar de focus van de industrie komen. Deze materialen zijn nu verkrijgbaar met een zuiverheid van 99,99%.
II. Prestatieparameters van 99,99% hoge-zuiverheidsdoelen van loodzirkoniumtitanaat
Factoren zoals zuiverheid, dichtheid, compactheid en de piëzo-elektrische coëfficiënt vereisen een grondige controle om betrouwbare en stabiele prestaties te garanderen. Hier zijn enkele van de belangrijkste prestatiekenmerken van dit type doelwit.
1. Zuiverheid: Het bereiken van 99,99% resulteert in extreem lage onzuiverheden, waardoor de inzet op de prestaties van het keramiek tot een minimum wordt beperkt. Deze onzuiverheden omvatten loodoxide, zirkoniumoxide en titaniumoxide, samen met enkele elementaire onzuiverheden. Verbeterde stabiliteit gaat gepaard met verhoogde zuiverheid.
2. Dichtheid: Een waarde die dicht bij de theoretische dichtheid ligt, is ongeveer 7,8 tot 8,0 g/cm³, binnen welk bereik de waarde van piëzo-elektrische prestaties en mechanische sterkte ligt.
3. Dichtheid: Een kritische waarde die doorgaans boven de 98% wordt overschreden en die het grootst is wat de inwendige porositeit van het keramiek betreft, is de keramische compactheid. Betere mechanische en elektrische eigenschappen van het keramiek hangen verder samen met een verbeterde sterkte.
4. Deeltjesgrootte binnen een paar microns: beïnvloedt de uniforme structuur in het keramiek, verbetert de foutreductie en verbetert de structurele consistentie, samen met de herhaalbaarheid van de prestaties van het systeem.
5. Piëzo-elektrische coëfficiënt: 300 tot 600 pico-Coulombs/Newton, afhankelijk van de specifieke formulering en verwerkingstechniek die wordt gebruikt.
6. Ferro-elektrische eigenschappen: Deze omvatten de sterke punten van polarisatie en de resterende polarisatie, die ervoor zorgen dat het vermogen van het systeem om naar evenwicht terug te keren betrouwbaar en stabiel is tijdens langdurige blootstelling aan elektrische velden.
7. Thermische eigenschappen: zoals de thermische uitzettingscoëfficiënt en de Curietemperatuur zorgen ervoor dat technologisch bruikbare prestatiestabiliteit behouden blijft over een breed scala aan temperatuurvariaties.
Het afstemmen en wijzigen van deze parameters garandeert niet alleen de essentiële eigenschappen van het materiaal, maar is ook van cruciaal belang voor de manier waarop het materiaal naar verwachting in bepaalde toepassingen zal functioneren.
III. Voorbereidingsproces en kwaliteitscontrole
De voorbereidingsstappen voor hoog{0}}zuiver loodzirkonium-titanium omvatten een complex productieproces, dat begint met het selecteren van hoog-zuiver loodzirkonium met titanium, evenals een reeks andere ontworpen stappen zoals doseren, mengen, sinteren, slijpen en vormen. Elk van deze stappen moet worden gecontroleerd, en deze zullen op hun beurt het proces, de zuiverheid en het eindproduct beïnvloeden.
1. Grondstof: hoog-zuiver lood en zirkonium
2. Het vermijden van te veel overschot en te veel tekort tijdens het gelijkmatig mengen van materialen.
3. Om een totale versmelting van de keramische deeltjes te bereiken en een dicht keramisch lichaam te creëren, wordt gebruik gemaakt van de hoge- sintertechniek.
4. De processen van sinteren en post-sinteren zijn met elkaar verbonden. Het keramiek wordt eerst gesinterd en vervolgens onderworpen aan persen of isostatisch vormen om een dimensionaal nauwkeurig raamwerk en een glad oppervlak te verkrijgen.
5. Andere processen omvatten thermische behandelingen of oppervlakteafwerking bij lage- temperatuur. Deze zijn gericht op het creëren van een gladde buitenkant en het thermisch stabiliseren van het materiaal.
Gedurende de gehele productiecyclus worden kwaliteitscontroleprocessen toegepast. Om de zuiverheid van de kristallografische structuur te controleren, wordt röntgendiffractie (XRD) gebruikt. De deeltjes en poriën, evenals de elektrische functies van het materiaal (piëzo-elektrisch en ferro-elektrisch), worden gevalideerd door middel van elektrische prestatietests, die worden uitgevoerd in een SEM.
IV. Applicatieprestaties van TZT-doelen
Loodzirkonium-titaniumdoelen met een zirkonium- en titaniumzuiverheid van 99,99% vertonen stabiele prestaties in alle praktische toepassingen. Dit is het resultaat van de hoge dichtheid, uniforme korrelstructuur en strikte verwerkingsnormen van de doelen.
In de micro-elektronica zijn met deze doelmaterialen de resulterende piëzo-elektrische dunne films redelijk uniform, wat de prestaties van apparaten met meerdere-chips verbetert. Bovendien zorgen de stabiele eigenschappen van de loden zirkonium-titaniumdoelen voor de gevoeligheid en nauwkeurigheid van metingen in akoestische apparaten. Deze loden zirkonium-titaniumdoelen worden ook gebruikt bij ultrasone beeldvorming, industriële inspectie en een aantal andere toepassingen.
De hoge Zr- en Ti-zuiverheidsniveaus in de materialen resulteren in een zeer laag verontreinigingsniveau, waardoor de materialen hun thermische en elektrische eigenschappen gedurende langere perioden behouden. Hierdoor worden onderhouds- en vervangingsbehoeften geminimaliseerd. Dit is gunstig in het geval van instrumenten en systemen met hoge-precisie die bedoeld zijn om gedurende lange perioden te functioneren.
