低熔點氧化物添加物添加劑對PZT陶瓷燒結及性質影響

Abstract

本實驗是利用添加低熔點氧化物於PZE 陶瓷中, 以期能降低燒結溫度。 將純的氧化鉛、氧化鈦、氧化鋯三種粉末，稱取適當的重量，以形成莫耳比是氧化鉛 ：氧化鋯：氧化鈦＝1:0.52:0.48 的粉末，將此種混合粉末用離心研磨進行1 小時, 使其達到混合均勻, 并進而進行 燒, 其條件是在700℃燒2 小時, 800℃ 燒4 小時 , 900℃ 燒1 小時, 以形成純的PZT 相。將 燒完之粉末, 秤取一定之重量, 進行壓 片, 然後進行燒結工作。對純的PZT 而完, 其燒結條件是在1250℃燒2 小時、 燒完 之粉末，加入低熔點之氧化物：氧化鉍，五氧化二釩、二氧化矽、氧化鉛。同樣進行 壓片和燒結其燒結條件是在900℃,950℃,1000℃,1050℃1100℃ 各進行4 小時之燒結 。燒結完成之樣品，將進行特性分析工作。包括了：XRD 密度測量, 極化前和極化後 之介電性質, SEM 觀察和壓電特性之測量。密度測量是用阿基米德法，介電性質是用 LCR METER 測量。壓電特性則是用HP4194A 測量。 高溫燒結之成品，其相結構是四面體，同時可達到96% 理論密度而具有良好之壓電和 介電性質。 添加入低熔點氧化物添加劑PZT 陶瓷，經由較低溫度的燒結可發現到其性質和密度都 較為差。其原因可能是在燒結過程中所形成之液相所占體積較少，因而無法達到緻密 度化的效果，并且所加入之添加劑都會促進鉛空缺的形成，因此使得其極化後介電常 數減少。加入二氧化矽和氧化鉛之PZT 陶瓷, 因為減少了 空缺, 所以會使得其壓電 性質減少。增加了鉛空缺會促進domain之動態，因而使得其介電常數降低，壓電性質 提高但是氧空缺容易擴散進入晶格內，進而限制住domain之動態，使得其介電常數提 高，壓電性質減少。