I. Un resumen introductorio de los objetivos de titanio y circonio con plomo
Las dianas de plomo, circonio y titanio, comúnmente conocidas como materiales PZT, son materiales cerámicos sintetizados a partir de plomo, circonio, titanio y algunos otros elementos mediante un procedimiento especializado. Este material tiene múltiples características piezoeléctricas, ferroeléctricas y dieléctricas. Los materiales PZT sufren deformación mecánica al utilizar un campo eléctrico. Encuentra aplicaciones en elementos cerámicos piezoeléctricos, sonares, dispositivos ultrasónicos y sensores piezoeléctricos. Al igual que con otras tecnologías, la pureza del material y la consistencia del rendimiento, especialmente en aplicaciones de alto nivel-, desplazan los objetivos de plomo, circonio y titanio hacia el centro de atención de la industria. Estos materiales ahora están disponibles con purezas del 99,99%.
II. Parámetros de rendimiento de objetivos de titanato de circonio y plomo con una pureza del 99,99 %
Factores como la pureza, la densidad, la compacidad y el coeficiente piezoeléctrico requieren un control exhaustivo para garantizar un rendimiento fiable y estable. Estas son algunas de las características de rendimiento más importantes de este tipo de objetivo.
1. Pureza: Alcanzar el 99,99% da como resultado impurezas extremadamente bajas, lo que ayuda a minimizar su apuesta por el rendimiento de la cerámica. Estas impurezas incluyen óxido de plomo, óxido de circonio y óxido de titanio, junto con algunas impurezas elementales. Una mayor estabilidad va acompañada de una mayor pureza.
2. Densidad: Un valor cercano a la densidad teórica es de aproximadamente 7,8 a 8,0 g/cm³, dentro de cuyo rango se encuentran el valor del rendimiento piezoeléctrico y la resistencia mecánica.
3. Densidad: Un valor crítico que normalmente se supera el 98% y que es el mayor porosidad interna de la cerámica es la compacidad de la cerámica. Las mejores propiedades mecánicas y eléctricas de la cerámica se correlacionan además con una resistencia mejorada.
4. Tamaño de partícula dentro de unas pocas micras: influye en la estructura uniforme de la cerámica, mejora la reducción de defectos y mejora la consistencia estructural, junto con la repetibilidad del rendimiento del sistema.
5. Coeficiente piezoeléctrico: 300 a 600 pico-Coulombs/Newton dependiendo de la formulación específica y la técnica de procesamiento utilizada.
6. Propiedades ferroeléctricas: incluyen las intensidades de la polarización y la polarización remanente, lo que garantiza que la capacidad del sistema para volver al equilibrio sea confiable y estable durante la exposición sostenida al campo eléctrico.
7. Propiedades térmicas: como el coeficiente de expansión térmica y la temperatura de Curie, garantizan que la estabilidad del rendimiento tecnológicamente útil se mantenga en una amplia gama de variaciones de temperatura.
Adaptar y modificar estos parámetros no solo garantiza las características esenciales del material, sino que también es fundamental en cómo se espera que funcione el material en ciertas aplicaciones.
III. Proceso de preparación y control de calidad.
Los pasos de preparación para objetivos de plomo, circonio y titanio de alta-pureza comprenden un proceso de fabricación complejo, que comienza con la selección de plomo y circonio de alta-pureza con titanio, así como una secuencia de otros pasos diseñados, como dosificación, mezcla, sinterización, molienda y moldeado. Cada uno de estos pasos debe controlarse y estos, a su vez, afectarán el proceso, la pureza y el producto final.
1. Materia prima: plomo y circonio de alta-pureza
2. Evitar demasiado exceso y demasiada deficiencia durante la mezcla uniforme de materiales.
3. Lograr la fusión total de las partículas cerámicas y crear un cuerpo cerámico denso implica la técnica de sinterización a alta-temperatura.
4. Los procesos de sinterización y de conformación post-sinterización están interrelacionados. Primero se sinteriza la cerámica y luego, para lograr una estructura dimensionalmente precisa y una superficie lisa, se somete a prensado o moldeado isostático.
5. Otros procesos incluyen tratamientos térmicos o acabados superficiales a baja-temperatura. Su objetivo es crear un exterior liso y al mismo tiempo estabilizar térmicamente el material.
Durante todo el ciclo productivo se aplican procesos de control de calidad. Para comprobar la pureza de la estructura cristalográfica, se utiliza difracción de rayos X-(DRX). Las partículas y poros, así como las funciones eléctricas del material (piezoeléctrica y ferroeléctrica), se validan mediante pruebas de rendimiento eléctrico, que se realizan en un SEM.
IV. Rendimiento de la aplicación de objetivos TZT
Los objetivos de plomo, circonio y titanio con una pureza de circonio y titanio del 99,99 % presentan un rendimiento estable en todas las aplicaciones prácticas. Esto es el resultado de la alta densidad de los objetivos, la estructura de grano uniforme y los estrictos estándares de procesamiento.
En microelectrónica, con estos materiales objetivo, las películas delgadas piezoeléctricas resultantes son razonablemente uniformes, lo que mejora el rendimiento en dispositivos multi-chip. Además, las propiedades estables de los objetivos de plomo, circonio y titanio garantizan la sensibilidad y precisión de las mediciones en dispositivos acústicos. Estos objetivos de plomo, circonio y titanio también se utilizan en imágenes ultrasónicas, inspección industrial y muchas otras aplicaciones.
Los altos niveles de pureza de Zr y Ti en los materiales dan como resultado un nivel de contaminación muy bajo, lo que permite que los materiales conserven sus propiedades térmicas y eléctricas durante períodos más prolongados. Esto minimiza las necesidades de mantenimiento y reemplazo. Esto es beneficioso en el caso de instrumentos y sistemas de alta-precisión que deben funcionar durante períodos prolongados.
