I. Un resum introductori dels objectius de titani de zirconi de plom
Els objectius de titani de zirconi de plom, comunament coneguts com a materials PZT, són materials ceràmics sintetitzats a partir de plom, zirconi, titani i alguns altres elements mitjançant un procediment especialitzat. Aquest material té múltiples característiques piezoelèctriques, ferroelèctriques i dielèctriques. Els materials PZT experimenten una deformació mecànica mentre utilitzen un camp elèctric. Troba aplicacions en elements ceràmics piezoelèctrics, sonars, dispositius ultrasònics i sensors piezoelèctrics. Igual que amb altres tecnologies, la puresa i la consistència del rendiment del material, especialment en aplicacions de gamma alta-, desplaça els objectius de titani de zirconi de plom al focus de la indústria. Aquests materials ja estan disponibles amb pureses del 99,99%.
II. Paràmetres de rendiment d'objectius de titanat de zirconi de plom d'alta puresa del 99,99%-
Factors com la puresa, la densitat, la compacitat, així com el coeficient piezoelèctric, requereixen un control exhaustiu per garantir un rendiment fiable i estable. Aquestes són algunes de les característiques de rendiment més importants d'aquest tipus d'objectius.
1. Puresa: Aconseguir el 99,99% resulta en impureses extremadament baixes, cosa que ajuda a minimitzar la seva aposta pel rendiment de la ceràmica. Aquestes impureses inclouen òxid de plom, òxid de zirconi i òxid de titani, juntament amb algunes impureses elementals. La millora de l'estabilitat acompanya l'augment de la puresa.
2. Densitat: un valor proper a la densitat teòrica és d'uns 7,8 a 8,0 g/cm³, dins del qual rang el valor del rendiment piezoelèctric i la resistència mecànica.
3. Densitat: Un valor crític que normalment se supera el 98% i que és tan gran com a porositat interna de la ceràmica és la compacitat de la ceràmica. Les millors propietats mecàniques i elèctriques de la ceràmica es correlacionen encara més amb una resistència millorada.
4. Mida de partícules en poques micres: influeix en l'estructura uniforme de la ceràmica, millora la reducció de defectes i millora la consistència estructural, juntament amb la repetibilitat del rendiment del sistema.
5. Coeficient piezoelèctric: 300 a 600 pico-Coulombs/Newton segons la formulació específica i la tècnica de processament utilitzada.
6. Propietats ferroelèctriques: inclouen la força de la polarització i la polarització residual, assegurant que la capacitat del sistema de tornar a l'equilibri sigui fiable i estable durant l'exposició sostinguda al camp elèctric.
7. Propietats tèrmiques: com el coeficient d'expansió tèrmica i la temperatura de Curie, asseguren que l'estabilitat del rendiment tecnològicament útil es mantindrà en un ampli rang de variacions de temperatura.
L'adaptació i la modificació d'aquests paràmetres no només garanteix les característiques essencials del material, sinó que també és fonamental en la manera com s'espera que el material funcioni en determinades aplicacions.
III. Procés d'Elaboració i Control de Qualitat
Els passos de preparació dels objectius de titani de zirconi de plom de gran -puresa inclouen un procés de fabricació complex, que comença amb la selecció de zirconi de plom d'alta-puresa amb titani, així com una seqüència d'altres passos dissenyats com ara el dosatge, la barreja, la sinterització, la mòlta i l'emmotllament. Cadascun d'aquests passos s'ha de controlar, i aquests al seu torn afectaran el procés, la puresa i el producte final.
1. Matèria primera: plom d'alta-puresa i zirconi
2. Evitar un excés d'excés i massa deficiència durant la mescla uniforme de materials.
3. Aconseguir la fusió total de les partícules de ceràmica i crear un cos ceràmic dens implica la tècnica de sinterització a alta-temperatura.
4. Els processos de sinterització i post-conformació de sinterització estan interrelacionats. La ceràmica es sinteritza primer, després, per aconseguir un marc dimensionalment precís i una superfície llisa, se sotmet a premsat o modelat isostàtic.
5. Altres processos inclouen tractaments tèrmics o acabats superficials a baixa-temperatura. Aquests estan destinats a crear un exterior suau alhora que estabilitzen tèrmicament el material.
Durant tot el cicle de producció s'apliquen processos de control de qualitat. Per comprovar la puresa de l'estructura cristal·logràfica, s'utilitza la difracció de raigs X-(XRD). Les partícules i els porus, així com les funcions elèctriques del material (piezoelèctrics i ferroelèctrics), es validen mitjançant proves de rendiment elèctric, que es realitzen en un SEM.
IV. Rendiment de l'aplicació dels objectius TZT
Els objectius de titani de zirconi de plom amb una puresa de zirconi i titani del 99,99% presenten un rendiment estable en totes les aplicacions pràctiques. Això és el resultat de l'alta densitat dels objectius, l'estructura uniforme del gra i els estrictes estàndards de processament.
En microelectrònica, amb aquests materials objectiu, les pel·lícules primes piezoelèctriques resultants són raonablement uniformes, cosa que millora el rendiment dels dispositius multi-xip. A més, les propietats estables dels objectius de titani de zirconi de plom garanteixen la sensibilitat i la precisió de les mesures en dispositius acústics. Aquests objectius de titani de zirconi de plom també s'utilitzen en imatges ultrasòniques, inspecció industrial i altres aplicacions.
Els alts nivells de puresa de Zr i Ti dels materials donen lloc a un nivell de contaminació molt baix, que permet que els materials mantinguin les seves propietats tèrmiques i elèctriques durant períodes més llargs. Això minimitza les necessitats de manteniment i substitució. Això és beneficiós en el cas d'instruments i sistemes d'alta-precisió que estan pensats per funcionar durant llargs períodes.
