科研导论论文材料100418彭翼武.doc

低温烧结PZT压电陶瓷的研究
专业:无机非金属材料工程
班级:材料1004班
学号:18
姓名:彭翼武

摘要:介绍了国内外在PZT压电陶瓷材料低温烧结方面的研究,给出了掺杂一些成分对压电陶瓷材料性能的影响,并对降低PZT压电陶瓷材料烧结温度的各种方法进行了评述。
关键词: 低温烧结 PZT 压电陶瓷材料
Low temperature sintering of PZT piezoelectric ceramic materials
Abstract:Presents the research on electric low-temperature sintering ceramic materials domestic pressure of external PZT,properties of low-temperature sintered PZT prepared by different methods of piezoelectric ceramic materials are presented,and to reduce the various methods of PZT pressure sintering temperature piezoelectric ceramic materials are reviewed.
Keywords: Low temperature sintering PZT ceramic materials
引言
自1880年居里兄弟发现压电效应以来,这一效应己在各行各业和社会生活的各个方面得到广泛的应用,压电陶瓷也因此成为除介电陶瓷之外产量较大的电子陶瓷材料。最早被发现的压电陶瓷材料为钦酸钡,但自50年代PZT陶瓷被发现以来,PZT就因其机电藕合系数高、温度稳定性好、居里温度较高,而且可通过适当的取代添加改性达到不同用途等优越性, 大量占有了压电陶瓷市场。关于PZT 材料的研究也从探索各种取代添加对材料性能的影响,逐渐拓宽到微观结构与性能的关系以及工艺过程的各个方面。PZT材料的低温烧结即为其中方向之一[1]。
烧结温度大都在1 200~ 1 300℃由于高温时PbO挥发严重,导致化学计量比偏离, 性能下降, 且污染环境. 目前常用的密封烧结法、气氛片法、埋粉法、过量PbO法等只是为了保证配方中的化学计量比不变, 不能从根本上消除PbO挥发。抑制PbO挥发积极而有效的方法是实现压电陶瓷材料的低温烧结,若能在PbO明显挥发前进行烧结, 则可彻底解决这一难题。另一方面,压电陶瓷元器件为适应集成电路表面组装技术(SMT)的需要, 正向高性能、微型化和集成化的趋势发展, 其中的研究热点之一就是叠层陶瓷复合体。目前实现叠层结构有两种方法, 一种方法是先烧成单片, 再粘成叠层结构,但这样会降低器件整体性能; 另一种方法是采用Pt、Pd等贵金属作内电极从而多层叠合一次烧成, 但成本昂贵. 为降低成本, 叠层结构器件一般要求采用导电能性良好、价格较低的Ag作内电极。由于其熔点较低,烧结温度过高会造成银离子向陶瓷层扩散从而使陶瓷材料的绝缘电阻降低。因而,开发低温烧结压电陶瓷材料便成为发展高性能、高可靠性、低成本叠层压电陶瓷复合体的重要研究方向[2]。可见实现压电陶瓷材料的低温烧结的意义,不仅在抑制PbO挥发、保证材料性能、减轻环境污染、延长设备使用寿命方面已有着重要的技术和经济价值,而且还将在采用纯银电级一次烧结成叠层结构压电陶瓷元器件方面获得广泛应用[3]。
低温烧结PZT压电陶瓷材料的研究

压电陶瓷的低温烧结技术始于20世纪60年代后期,1968年Abrahams 等人对PZT压电材料添加组元后导致材料烧结温度降低、c/a 减少做了初步研究。到了20世纪70年代末
, 研究了在PZT中添加PbF2- NaF 的低温烧结特性, 烧结温度可降到800℃[4]。20世纪80年代以来, 国内外学者对压电陶瓷的低温烧结进行了广泛的研究。1981 年, 并采用化学共沉淀法制粉, 可使PZT的烧结温度从1 280℃降到960℃[5]. 1986年,Motorola公司的S. Y. Cheng等人对PZTN( 铌锆钛酸铅) 中添加低熔点物Li2CO3、Na2CO3、B2O3、Bi2O3 进行了研究, 获得了较有实用价值的低温烧结材料配方, 并初步从理论上解释了其低温烧结机理[6] 。1985年,清华大学李龙土等人在PZT二元系中添加B- Bi- Cd低熔玻璃料, 研制出960℃低温烧结、具有良好性能的材料配方之后[7] , 又研究出用CdO、SiO