I. Un riepilogo introduttivo dei target in titanio e zirconio al piombo
I target in piombo-zirconio-titanio, comunemente indicati come materiali PZT, sono materiali ceramici sintetizzati da piombo, zirconio, titanio e alcuni altri elementi utilizzando una procedura specializzata. Questo materiale ha molteplici caratteristiche piezoelettriche, ferroelettriche e dielettriche. I materiali PZT subiscono una deformazione meccanica durante l'utilizzo di un campo elettrico. Trova applicazioni in elementi ceramici piezoelettrici, sonar, dispositivi a ultrasuoni e sensori piezoelettrici. Come con altre tecnologie, la purezza del materiale e l'uniformità delle prestazioni, soprattutto nelle applicazioni di fascia alta-, spostano gli obiettivi del piombo-zirconio-titanio al centro dell'attenzione del settore. Questi materiali sono ora disponibili con purezze del 99,99%.
II. Parametri prestazionali dei target di titanato di zirconio di piombo con elevata purezza del 99,99%.
Fattori quali purezza, densità, compattezza, nonché il coefficiente piezoelettrico, richiedono un controllo approfondito per garantire prestazioni affidabili e stabili. Ecco alcune delle caratteristiche prestazionali più importanti di questo tipo di target.
1. Purezza: il raggiungimento del 99,99% si traduce in impurità estremamente basse, il che aiuta a ridurre al minimo la scommessa sulle prestazioni della ceramica. Queste impurità includono ossido di piombo, ossido di zirconio e ossido di titanio, insieme ad alcune impurità elementari. Una migliore stabilità accompagna una maggiore purezza.
2. Densità: un valore vicino alla densità teorica è compreso tra 7,8 e 8,0 g/cm³, all'interno del quale intervallo si trova il valore delle prestazioni piezoelettriche e della resistenza meccanica.
3. Densità: un valore critico che in genere viene superato il 98% e che è il più grande per quanto riguarda la porosità interna della ceramica è la compattezza della ceramica. Migliori proprietà meccaniche ed elettriche della ceramica sono ulteriormente correlate con una maggiore resistenza.
4. Dimensione delle particelle entro pochi micron: influenza la struttura uniforme della ceramica, migliora la riduzione dei difetti e migliora la consistenza strutturale, insieme alla ripetibilità delle prestazioni del sistema.
5. Coefficiente piezoelettrico: da 300 a 600 pico-Coulomb/Newton a seconda della formulazione specifica e della tecnica di lavorazione utilizzata.
6. Proprietà ferroelettriche: includono la forza della polarizzazione e la polarizzazione residua, garantendo che la capacità del sistema di ritornare all'equilibrio sia affidabile e stabile durante l'esposizione prolungata al campo elettrico.
7. Proprietà termiche: come il coefficiente di espansione termica e la temperatura di Curie, assicurano che la stabilità delle prestazioni tecnologicamente utile sarà mantenuta in un'ampia gamma di variazioni di temperatura.
Adattare e modificare questi parametri non solo garantisce le caratteristiche essenziali del materiale, ma è anche fondamentale per il funzionamento previsto del materiale in determinate applicazioni.
III. Processo di preparazione e controllo qualità
Le fasi di preparazione per i target di piombo-zirconio e titanio ad elevata purezza comprendono un processo di produzione complesso, che inizia con la selezione di piombo-zirconio ad elevata purezza con titanio, nonché una sequenza di altri passaggi progettati come dosaggio, miscelazione, sinterizzazione, macinazione e stampaggio. Ciascuno di questi passaggi deve essere controllato e questi a loro volta influenzeranno il processo, la purezza e il prodotto finale.
1. Materia prima: piombo-di elevata purezza e zirconio
2. Evitare troppi eccessi e troppe carenze durante la miscelazione uniforme dei materiali.
3. Il raggiungimento della fusione totale delle particelle ceramiche e la creazione di un corpo ceramico denso implica la tecnica di sinterizzazione ad alta-temperatura.
4. I processi di sinterizzazione e di modellatura post-sinterizzazione sono correlati. La ceramica viene prima sinterizzata, quindi, per ottenere una struttura dimensionalmente precisa e una superficie liscia, viene sottoposta a pressatura o stampaggio isostatico.
5. Ulteriori processi includono trattamenti termici o finitura superficiale a bassa-temperatura. Questi hanno lo scopo di creare un esterno liscio stabilizzando termicamente il materiale.
Durante l'intero ciclo produttivo vengono applicati processi di controllo qualità. Per verificare la purezza della struttura cristallografica, viene utilizzata la diffrazione dei raggi X (XRD). Le particelle e i pori, nonché le funzioni elettriche del materiale (piezoelettrico e ferroelettrico), vengono convalidati attraverso test di prestazione elettrica, eseguiti in un SEM.
IV. Prestazioni applicative dei target TZT
I target al piombo-zirconio-titanio con una purezza di zirconio e titanio del 99,99% mostrano prestazioni stabili in tutte le applicazioni pratiche. Ciò è il risultato dell'elevata densità dei target, della struttura uniforme dei grani e dei rigorosi standard di lavorazione.
Nella microelettronica, con questi materiali target, i film sottili piezoelettrici risultanti sono ragionevolmente uniformi, il che migliora le prestazioni dei dispositivi multi-chip. Inoltre, le proprietà stabili dei target piombo-zirconio-titanio garantiscono la sensibilità e l'accuratezza delle misurazioni nei dispositivi acustici. Questi target al piombo-zirconio-titanio vengono utilizzati anche nell'imaging a ultrasuoni, nell'ispezione industriale e in numerose altre applicazioni.
Gli elevati livelli di purezza di Zr e Ti nei materiali determinano un livello di contaminazione molto basso, che consente ai materiali di conservare le loro proprietà termiche ed elettriche per periodi più lunghi. Ciò riduce al minimo le esigenze di manutenzione e sostituzione. Ciò è vantaggioso nel caso di strumenti e sistemi ad alta-precisione destinati a funzionare per lunghi periodi.
