I. סיכום מבוא של מטרות עופרת זירקוניום טיטניום
מטרות עופרת זירקוניום טיטניום, המכונה בדרך כלל חומרי PZT, הם חומרים קרמיים מסונתזים מעופרת, זירקוניום, טיטניום וכמה אלמנטים אחרים תוך שימוש בהליך מיוחד. לחומר זה יש תכונות פיזואלקטריות, פרואלקטריות ודיאלקטריות מרובות. חומרי PZT עוברים דפורמציה מכנית תוך שימוש בשדה חשמלי. הוא מוצא יישומים באלמנטים קרמיים פיזואלקטריים, סונאר, התקנים אולטראסוניים וחיישנים פיזואלקטריים. כמו בטכנולוגיות אחרות, טוהר החומר ועקביות הביצועים של החומר, במיוחד ביישומים-מתקדמים, מעבירים את יעדי העופרת זירקוניום טיטניום למוקד התעשייה. חומרים אלה זמינים כעת עם טהרות של 99.99%.
II. פרמטרי ביצועים של מטרות עופרת זירקוניום טיטנאט ב-99.99% גבוהות-
גורמים כגון טוהר, צפיפות, קומפקטיות, כמו גם מקדם פיזואלקטרי, דורשים בקרה יסודית כדי להבטיח ביצועים אמינים ויציבים. להלן כמה ממאפייני הביצועים החשובים ביותר של יעד מסוג זה.
1. טוהר: השגת 99.99% מביאה לזיהומים נמוכים במיוחד, מה שעוזר למזער את ההימור שלהם על ביצועי הקרמיקה. זיהומים אלה כוללים תחמוצת עופרת, תחמוצת זירקוניום ותחמוצת טיטניום, יחד עם כמה זיהומים יסודיים. יציבות משופרת מלווה בטוהר מוגבר.
2. צפיפות: ערך קרוב לצפיפות התיאורטית הוא כ-7.8 עד 8.0 גרם/ס"מ³, שבתוכו הערך של ביצועים פיזואלקטריים וחוזק מכני.
3. צפיפות: ערך קריטי שחורג בדרך כלל מ-98% והוא ככל הנוגע לנקבוביות הפנימית של הקרמיקה הוא הקומפקטיות הקרמית. תכונות מכניות וחשמליות טובות יותר של הקרמיקה נמצאות בקורלציה נוספת עם חוזק משופר.
4. גודל חלקיקים בתוך כמה מיקרונים: משפיע על מבנה אחיד בקרמיקה, משפר את הפחתת הפגמים ומשפר את העקביות המבנית, יחד עם יכולת החזרה על הביצועים של המערכת.
5. מקדם פיזואלקטרי: 300 עד 600 פיקו-קולומב/ניוטון בהתאם לניסוח הספציפי ולטכניקת העיבוד שבה נעשה שימוש.
6. מאפיינים פרו-אלקטריים: אלה כוללים את עוצמות הקיטוב והקיטוב הנותרים, המבטיחים שהיכולת של המערכת לחזור לשיווי משקל היא מהימנה ויציבה במהלך חשיפה מתמשכת לשדה חשמלי.
7. מאפיינים תרמיים: כגון מקדם ההתפשטות התרמית וטמפרטורת Curie, מבטיחים שיציבות ביצועים שימושית טכנולוגית תישמר על פני מגוון רחב של שינויים בטמפרטורה.
התאמה ושינוי של פרמטרים אלה לא רק מבטיחים את המאפיינים החיוניים של החומר, אלא גם קריטיים באופן שבו החומר צפוי לתפקד ביישומים מסוימים.
III. תהליך הכנה ובקרת איכות
שלבי ההכנה למטרות עופרת זירקוניום טיטניום בטוהר גבוה-מהווים תהליך ייצור מורכב, שמתחיל בבחירת עופרת זירקוניום בטוהר גבוה עם טיטניום, כמו גם רצף של שלבים מתוכננים אחרים כגון פרופורציה, ערבוב, סינטר, טחינה ודפוס. יש לשלוט בכל אחד מהשלבים הללו, ואלה בתורם ישפיעו על התהליך, הטוהר והתוצר הסופי.
1. חומר גלם: עופרת-בטוהר גבוה וזירקוניום
2. הימנעות מעודף יתר ומחסר מדי במהלך ערבוב החומרים האחיד.
3. השגת איחוי מוחלט של חלקיקי הקרמיקה ויצירת גוף קרמי צפוף כרוכה בטכניקת סינטר-בטמפרטורה גבוהה.
4. תהליכי הסינטר ועיצוב פוסט-הסינטור קשורים זה בזה. הקרמיקה מושחתת תחילה, ולאחר מכן, כדי להשיג מסגרת מדויקת ממדי ומשטח חלק, היא נתונה ללחיצה או ליפוס איזוסטטי.
5. תהליכים נוספים כוללים טיפולים תרמיים או גימור משטח-בטמפרטורה נמוכה. אלה מכוונים ליצור מראה חיצוני חלק תוך ייצוב תרמי של החומר.
במהלך כל מחזור הייצור, מיושמים תהליכי בקרת איכות. כדי לבדוק את טוהר המבנה הקריסטלוגרפי, נעשה שימוש בדיפרקציה של קרני X- (XRD). החלקיקים והנקבוביות, כמו גם הפונקציות החשמליות של החומר (פיזואלקטרי ופרוא-אלקטרי), מאומתים באמצעות מבחני ביצועים חשמליים, המבוצעים ב-SEM.
IV. ביצועי יישום של יעדי TZT
מטרות עופרת זירקוניום טיטניום עם טוהר זירקוניום וטיטניום של 99.99% מציגות ביצועים יציבים בכל היישומים המעשיים. זאת כתוצאה מהצפיפות הגבוהה של היעדים, מבנה הגרגירים האחיד ותקני העיבוד המחמירים.
במיקרו-אלקטרוניקה, עם חומרי מטרה אלה, הסרטים הדקים הפיאזואלקטריים שנוצרו הם אחידים למדי, מה שמשפר את הביצועים במכשירים מרובי-שבבים. יתר על כן, התכונות היציבות של מטרות עופרת זירקוניום טיטניום מבטיחות את הרגישות והדיוק של המדידות במכשירים אקוסטיים. מטרות עופרת זירקוניום טיטניום אלו משמשות גם בהדמיה קולית, בדיקה תעשייתית ומספר יישומים אחרים.
רמות הטוהר הגבוהות של Zr ו-Ti בחומרים גורמות לרמת זיהום נמוכה מאוד, המאפשרת לחומרים לשמור על תכונותיהם התרמיות והחשמליות לאורך תקופות ארוכות יותר. זה ממזער את צרכי התחזוקה וההחלפה. זה מועיל במקרה של מכשירים ומערכות-בדיוק גבוה שנועדו לפעול על פני תקופות ארוכות.
