Cerâmica piezoelétrica: Testador de precisão D33 ZJ-3 Exploração diversificada de materiais e processos de moldagem

Organização de dados: Pequim Surgica Zhichuang Ciência e Tecnologia de Desenvolvimento Co., Ltd.

Palavras-chave: teste de precisão D33, PZT, Polarização, circuito elétrico

A cerâmica piezoelétrica, como um ramo-chave da cerâmica eletrônica, é um material cerâmico funcional que permite a conversão de energia mecânica e elétrica. Seu efeito piezoelétrico positivo inverso único o torna importante em vários campos, como sensores piezoelétricos, drivers, transductores de ultra-som, zumbidores piezoelétricos e filtros. Atualmente, a cerâmica piezoelétrica usa principalmente soluções sólidas como titanato de zirconio de chumbo (PZT), níobio magnésio de chumbo e outros como matérias-primas, embora estes materiais tenham uma fragilidade significativa, mas através do método de pressão seca, pressão isostática, método de laminação, método de fluxo e outros processos de moldagem, você pode preparar facilmente a cerâmica piezoelétrica em forma de folha. Instrumento principal e confiável no mercado atual: Testador de precisão D33 do tipo ZJ-3 (desenvolvido pela Academia Chinesa de Ciências e Cirurgia, funçãoFixação de bloco D31, Fixação de bloco D15, Fixação de tubo redondo D15, Fixação de bloco D31, Fixação de estiramento de película fina (nova função), Função de eletrodo comum (nova função)PZT-JH10/4 tipo de dispositivo de polarização piezoelétrica (10KV, 4 canais), PZT-JH30/1 tipo de dispositivo de polarização piezoelétrica composta (película + bloco + ar + óleo de silício), FE-5000 tipo de testador ferroelétrico (película + bloco + transformador de temperatura + mesa de sonda), JKZC-03A tipo de analisador de impedância piezoelétrica, estes equipamentos completos são compostos.

No entanto, com o avanço contínuo no desempenho dos dispositivos e aplicações práticas, o design estrutural da cerâmica piezoelétrica tornou-se cada vez mais complexo e preciso, e os métodos de moldagem convencionais tornaram-se difíceis de atender a essas novas necessidades. Portanto, como preparar eficazmente a cerâmica piezoelétrica com estruturas complexas tornou-se o foco de atenção comum dos pesquisadores atuais.

1. Princípio e processo de preparação da cerâmica piezoelétrica

O efeito piezoelétrico da cerâmica piezoelétrica deriva da diferença de distribuição de carga dos cristais de cerâmica e da condutividade dos eletrodos. No estado natural, os cristais de cerâmica apresentam neutridade elétrica. No entanto, quando a cerâmica piezoelétrica é submetida a tensão ou pressão mecânica, sua estrutura cristalina ocorre microdistorção, resultando em distribuição desigual de cargas positivas e negativas, gerando campos elétricos. Este campo é então efetivamente coletado pelo eletrodo e usado para circuitos externos. Portanto, os cristais e eletrodos de cerâmica podem ser considerados os componentes principais da cerâmica piezoelétrica. Seu processo de preparação abrange quatro etapas-chave: fabricação de embriões cerâmicos, sinterização, aplicação de eletrodos e polarização.

2. Princípio do efeito piezoelétrico

O efeito piezoelétrico é o princípio central da cerâmica piezoelétrica. Quando a cerâmica piezoelétrica é submetida a forças externas, como tensão mecânica ou pressão, sua estrutura cristalina sofre pequenas deformações, levando a uma redistribuição de cargas positivas e negativas no cristal, gerando campos elétricos. Este campo elétrico pode ser capturado efetivamente pelos eletrodos e enviado para o circuito externo, permitindo a conversão e utilização da energia.

Utilização de dispositivos de teste críticos:

Atualmente, nosso país tem cada vez mais atenção ao teste de materiais, muitas unidades e instituições de pesquisa científica para a seleção de produtos têm um grande problema, mas os materiais de teste reais precisam escolher um produto de teste preciso e confiável, que trará um grande papel para os seus resultados de teste e pesquisa, trazendo um grande papel orientador para a nossa produção.

Testador piezoelétrico tipo ZJ-3 (medidor de coeficiente de pressostatica d33), testedor de película piezoelétrica PVDF
Palavras-chave: piezoelétrica, materiais cerâmicos, polímeros, d33/d15

Introdução do produto:

O teste piezoelétrico tipo ZJ-3 (medidor de coeficiente piezoestático d33) é um instrumento específico projetado para medir a constante d33 de materiais piezoelétricos, que pode ser usado para medir cerâmicas piezoelétricas com grandes constantes piezoelétricas, monocristais piezoelétricos com pequenas constantes piezoelétricas e materiais polimoléculares piezoelétricos. Além disso, o monocristal piezoelétrico de orientação arbitraria e a constante piezoelétrica equivalente de certos dispositivos piezoelétricos d'33 também podem ser medidos, a gama de medição do instrumento é ampla, a resolução é fina, a confiabilidade é alta, a operação é simples, não há requisitos especiais para o tamanho e a forma da amostra, discos, círculos, tubos redondos, quadrados, barras longas, colunas e cascas hemisféricas podem ser medidas, os resultados da medição e a polaridade são exibidos diretamente na tabela de painéis de três dígitos e meios digitais. O tipo ZJ-3 adiciona proteção de descarga, dicas de descarga e saídas de forma de onda medidas para os componentes piezoelétricos não descarregados (especialmente tamanhos maiores) com dicas de descarga de alta tensão e proteção, este instrumento é envolvido na produção, aplicação e pesquisa de materiais piezoelétricos e componentes piezoelétricos.

Principais áreas de aplicação: detecção sem danos de ultra-som, ultra-som médico, aeroespacial, veículos de petróleo e gás, Internet das Coisas automotiva, indústria, procedimentos do consumidor, etc.

Critérios de referência:
GB3389.4-82 "Método de teste de propriedades de materiais piezocerâmicos Teste estático da constante de tensão piezoelétrica longitudinal d33"

GB / T3389.5-1995 "Método de teste de desempenho de materiais de cerâmica piezoelétrica Espessura do disco estirado modo de vibração"

GB000? Tj1.1/T3389.4-1982 Método de teste de propriedades de materiais piezocerâmicos

GB/T 3389.7-1986 Método de teste de propriedades de materiais de cerâmica piezoelétrica

GB/T3389.8-1986 Método de teste de propriedades de materiais de cerâmica piezoelétrica
Funções principais do produto:

Constante d33 para medir materiais piezoelétricos de blocos

Medição de cerâmicas piezoelétricas com grandes constantes de voltagem

Materiales monocristalinos e poliméricos piezoelétricos para medição de pequenas constantes de voltagem

Medição de monocristais piezoelétricos de orientação arbitraria e constante piezoelétrica equivalente d'33 para certos dispositivos piezoelétricos

Medição de materiais de película fina, ou seja, materiais de película fina como PVDF constante d33

Principais indicadores técnicos

Alcance de medição d33:

★ × 1 barra: 10 a 2000pC / N, 20 a 4000pC / N, pode ser atualizado para 10000pC / N.
★×0.1 bloqueio: 1 a 200pC/N, 2 a 400pC/N.

★ Pode ser usado com dispositivos de electrodificação de tensão tipo PZT-JH10/4/8/12

★ Pode ser usado com a máquina de tensão ZJ-D33-YP15
Erro: ×1 bloqueio: ±2% ±1 dígito quando d33 está entre 100 e 4000pC/N;

Fixação de bloco D31, Fixação de bloco D15, Fixação de tubo redondo D15, Fixação de bloco D31, Fixação de estiramento de película fina (nova função), Função de eletrodo comum (nova função)

Dimensão da amostra padrão de medição: 18 mm * 0,8 mm, tempo de envelhecimento: 2-3 anos (uma das bases importantes para julgar o desempenho preciso do testador piezoelétrico)
±5% ±1 dígito quando d33 está entre 10 e 200pC/N;
Barra x 0,1: ± 2% ± 1 dígito, (quando d33 está em 10 a 200pC / N)
±5% ±1 dígito quando d33 está entre 10 e 20 pC/N.
Resolução: x 1 barra: 1 pC/N; x 0,1 bloqueio: 0,1 pC/N.
Dimensão: dispositivo de força: Φ110 × 140mm; corpo do instrumento: 240 × 200 × 80mm.
Peso: dispositivo de força: cerca de 4 kg;
Corpo do instrumento: 2 kg.
Alimentação: 220 volts, 50 Hz, 20 watts.

★ Parâmetros adicionais:

3. Preparação embrionária

A preparação do embrião é um elemento fundamental na produção de cerâmica piezoelétrica. Na seleção de matérias-primas, atualmente o sistema de titanato de chumbo de zircónio (PZT) é usado principalmente, ao mesmo tempo que há sistemas sem chumbo como base de titanato de bário (BTO), base de titanato de sódio de palácio (NBT), base de niobato de potássio de sódio (KNN). As proporções de matérias-primas dentro desses sistemas podem ser ajustadas de acordo com as necessidades reais para garantir que o desempenho do produto final atenda aos requisitos. Depois de concluir a proporção de matérias-primas, é necessário fazê-lo em uma pasta uniformemente delicada e, em seguida, através de um processo de moldagem apropriado, a pasta é moldada em um embrião cerâmico com a forma desejada.

4, sinterização

A sinterização é outro aspecto importante na produção de cerâmica piezoelétrica. Ele envolve a reorganização e proximidade das partículas, com o objetivo de promover a densificação do material e o crescimento dos grãos. Se a temperatura de sinterização é muito alta, pode levar ao crescimento anormal do grão de cerâmica ou à estrutura de tecido desigual, pelo contrário, a temperatura de sinterização muito baixa afetará o desenvolvimento do grão. Estes fatores podem afetar negativamente as propriedades piezoelétricas e mecânicas dos componentes de cerâmica piezoelétrica.

Fase inicial (fase de ligação de partículas, antes de 1050°C)

Fase média (fase de crescimento do grão, 1050-1200 ℃)

Fase final (fase de correção de grãos, temperatura óptima de sinterização de 1200 ℃)

5 Produção de eletrodos

No processo de produção de cerâmica piezoelétrica, a fabricação do eletrodo superior é um passo. Isso envolve a cobertura de uma camada de material condutor na superfície da cerâmica, geralmente com metais como Cu, Ag, Ni e Au, através de técnicas como sintetização, sedimentação química ou revestimento a vácuo. Este link é essencial para garantir que os componentes de cerâmica piezoelétrica tenham excelente condutividade e desempenho.

6 Tratamento de polarização

No processo de produção de cerâmica piezoelétrica, a polarização é um passo fundamental. Embora os grãos internos da cerâmica tenham propriedades de polarização espontânea, ou seja, ferroelétricidade, a orientação da sua categoria de polarização espontânea é aleatória, o que resulta em uma intensidade de polarização macroscópica. Portanto, após a conclusão da produção de componentes de cerâmica piezoelétrica, deve ser tratado por polarização para mostrar o efeito piezoelétrico. Este processo é realizado através da aplicação de campos elétricos de alta tensão e corrente contínua, que permitem que as categorias elétricas sejam orientadas em uma direção específica. Vale a pena notar que, mesmo após a remoção do campo elétrico, esse estado de disposição direcional ainda pode ser mantido em grande parte, conferindo assim o efeito piezoelétrico da cerâmica.

★ Utilização de dispositivos de polarização críticos:

PZT-JH10/4 dispositivo de polarização de cerâmica piezoelétrica de alta temperatura (1-4 peças de polarização simultânea de cerâmica piezoelétrica abaixo de 10KV)

Palavras-chave: piezoeletronização, materiais piezocerâmicos, 1-4 peças

PZT-JH10 / 4 equipamento de eletrodolação de alta tensão é usado principalmente para o tratamento de polarização de cerâmica piezoelétrica ou outros materiais piezoelétricos abaixo de 10KV, amplamente utilizado em universidades e unidades de pesquisa e produção envolvidas em pesquisa ou produção de materiais piezoelétricos.

Características principais:

Capacidade de polarizar 1-4 amostras simultaneamente

2. Fornecer três conjuntos de fixação de teste (pode testar pó, amostra única, e finas folhas de cerâmica piezoelétrica)

2. Seguro e confiável, compensação de temperatura rápida e alta precisão de termostato

Cada caminho quando a corrente de vazamento excede o valor especificado, tem a função de proteção de corte, não afeta a polarização de outras amostras, outros circuitos podem completar a polarização no tempo de polarização normal.

4. Qualquer tamanho de amostra de 3-40mm quadrado ou redondo

Fonte de alimentação: AC220V 50/60HZ

8, potência nominal: 2.0kw

Teste de polarização ou resistência ao material piezoelétrico: DC: 0-10KV (± 5% + 2 palavras) ajustável contínuamente

Corrente total: 10mA

Corrente de corte por canal: 0.5mA

Tempo de aquecimento: pode ser configurado automaticamente

13, componentes de aquecimento: fio de resistência de alta qualidade

Número de amostras de teste: 1-4 amostras podem ser carregadas

Temperatura nominal: ≤180 ℃

Temperatura máxima: 200°C

17, modo de controle de temperatura: controle de termostato inteligente (tabela de importação), vários procedimentos podem ser controlados

18, amostra: o tamanho da amostra é de 3-40mm quadrado ou redondo amostra

Dimensão: 875 * 470 * 400 (mm)

Sonda de polarização: eletrodo de cobre de alta qualidade (0,2 mm)

★ amostra de polarização padrão: 8 peças (10mm * 1.5mm)

Equipamento de apoio: Capaz de medição em conjunto com o tester piezoelétrico ZJ-3 e ZJ-6

22 ★ equipamento de apoio: pode configurar 10MM, 20MM, 30MM, 40MM fixação de comprimido

Mudanças na orientação elétrica antes e depois da polarização

No processo de polarização da cerâmica piezoelétrica, a orientação da categoria elétrica mudou significativamente. A cerâmica não polarizada, a orientação da categoria de polarização espontânea é aleatória, o que resulta em não demonstrar intensidade de polarização macro. No entanto, após o tratamento de campos elétricos de alta tensão e corrente contínua, a categoria elétrica ocorre em uma direção específica. Embora após a remoção do campo elétrico, esse estado de disposição direcional ainda é mantido em grande parte, conferindo assim um efeito piezoelétrico cerâmico. Essa mudança é fundamental para o desempenho e a função da cerâmica piezoelétrica.

Equipamentos-chave para testes de materiais

Testador ferroelétrico FE-5000

Palavras-chave: circuito estático, tester ferroelétrico, tensão, frequência Tensão elétrica, curva de borboleta.

Introdução do produto:

Testador ferroelétrico FE-5000É um dispositivo de teste de materiais de desempenho ferroelétrico de alta escala, este dispositivo pode ser aplicado à medição de propriedades elétricas de filmes ferroelétricos e materiais ferroelétricos (ambos materiais de bloco), pode medir a linha de estágio elétrico de filmes ferroelétricos, pode medir o valor de filmes ferroelétricos com linhas de estágio elétrico asimétrico. O teste de tensão elétrica pode ser realizado, a função da curva de borboleta pode ser realizada, o dispositivo também pode expandir a resistência a alta temperatura, a dielétrica a alta temperatura, a curva de tensão-capacitor, o TSC / TSDC e outras funções. Este instrumento é um dos principais equipamentos envolvidos na produção, aplicação e pesquisa de materiais piezoelétricos e componentes piezoelétricos, e tem sido amplamente utilizado em várias universidades e institutos de pesquisa científica.

Principais indicadores técnicos:

Tensão do sinal de saída: ±10 kVFunção de curva de borboleta elétrica escalável

2) A temperatura; Temperatura ambiente -200 ℃, precisão de controle de temperatura: ± 1 ℃

Frequência de aplicação de controle de 0,01 a 1KHz (cerâmica, monocristal, película) configurações personalizadas de controle de software do lado do PC;

A corrente de saída de controle de 0 a ± 50mA é ajustável contínuamente e o software do lado do PC controla as configurações personalizadas.

Faixa de frequência de teste de linha estática dinâmica 0.01Hz-5kHz

O tempo mínimo de manutenção da largura de pulso é de 20us; o tempo mínimo de aumento ao longo é de 10us;

Frequência de teste de fadiga 500kHz (amplitude 10 Vpp, capacidade de carga 1 nF); Frequência de fadiga até 5kHz após o uso de amplificadores de alta tensão;

Velocidade de teste: tempo de medição: 5 segundos / amostra • ponto de temperatura

Especificações da amostra: tamanho do material do bloco: diâmetro 2-100mm, espessura 0.1-10mm

11 eFunções principais: DHM de circuito estático, SHM de circuito estático, I-V característica, pulso PUND, fadiga Fatigue, BDM de força de ruptura elétrica, corrente de vazamento LM, corrente-sobretensão, força de manutenção RM,

10. Resolução de carga não inferior a 10 mC;

Faixa de medição de corrente de vazamento: 1pA ~ 20 mA, resolução não inferior a 0,1pA;

Modo de controle: controle em tempo real do computador, exibição em tempo real, cálculo de dados em tempo real, análise e armazenamento

Software de aquisição: software de aquisição automática, a análise pode ser compatível com outros softwares relevantes.

Precisão do teste: ± 0,05%

Tensão incorporada: ±20V

Módulos Adicionais：

Impressão Impressão IM

Teste de variação de temperatura THM

Módulo POM para medição de polarização

O módulo CVM permite o teste de capacitação de pequeno sinal para obter curvas C-V

Módulo PZM para teste de propriedades piezoelétricas

Teste de desempenho dielétrico do módulo DPM

Teste de resistência/resistência do módulo RTM

O módulo CCDM permite o teste de carga e descarga capacitiva.

7. Tecnologia de preparação de cerâmica piezoelétrica para estruturas complexas

O papel desempenhado pela cerâmica piezoelétrica de estruturas complexas em aplicações multidimensionais de movimento e integração, como robôs flexíveis e dispositivos de fixação. Essas cerâmicas apresentam efeitos piezoelétricos multidirecionais, permitindo um controle preciso da posição e da força. Sua distribuição desigual de espessuras, campos elétricos ou tensões mecânicas e suas propriedades multifuncionais integradas, como acústica, mecânica, elétrica e óptica, tornam-no excelente em cenários especiais, como lentes acústicas, condutores de onda e cavidades de ressonância. Além disso, a cerâmica piezoelétrica de estruturas complexas também é amplamente utilizada em aplicações que exigem adaptação a superfícies curvas ou ajuste próximo, como sensores corporais, dispositivos biomédicos e tecnologias vestíveis.

1. robô flexível, lentes acústicas, sensores do corpo humano
Na preparação de cerâmicas piezoelétricas com estruturas complexas, a fase de moldagem da preparação embrionária enfrenta desafios significativos. Os processos de moldagem tradicionais, como a moldagem a pressão seca, a moldagem a pressão estática e a moldagem a fluxo, são aplicados principalmente a cerâmicas piezoelétricas de estrutura simples. No entanto, com o progresso tecnológico, alguns métodos de moldagem inovadores, como a tecnologia de moldagem sem molde (fabricação aditiva), moldagem por injeção em gel e moldagem por injeção, foram aplicados com sucesso na preparação de cerâmicas piezoelétricas estruturais complexas. A introdução desses novos processos impulsionou enormemente o desenvolvimento de robôs flexíveis, lentes acústicas e sensores corporais.

8. Tecnologia de moldagem sem modelo

A tecnologia de moldagem sem molde de cerâmica piezoelétrica, também conhecida como fabricação aditiva, é o método de moldagem de alta precisão no mercado atual. Ele depende principalmente de materiais acumulados ou endurecidos camada por camada após modelagem 3D para construir os objetos necessários, não apenas com alta eficiência de moldagem, mas também sem o uso de moldes, oferecendo flexibilidade para atender aos requisitos de fabricação personalizados, integrais e complexos.

Tecnologia de moldagem por escrita direta (DIW)

A tecnologia de moldagem por escrita direta, como um tipo de fabricação aditiva, extrude e deposita pasta cerâmica bem configurada camada por camada através da cabeça de injeção por escrita direta, formando assim um embrião. Essa tecnologia é menos exigente para o ambiente e o equipamento é relativamente simples, com a cabeça de injeção geralmente acionada por gás ou dispositivos mecânicos, sem necessidade de condições adicionais como laser, aquecimento ou raios ultravioletas. Portanto, com vantagens significativas como baixo custo, alto conteúdo de solidez e alta densidade, é ideal para preparar cerâmicas piezoelétricas com grandes extensões e estruturas suspensas. Na verdade, a tecnologia de moldagem por escrita direta tornou-se um método de fabricação aditiva na preparação de cerâmica piezoelétrica. No entanto, como a tecnologia DIW não é capaz de realizar o design de suporte, a pasta usada deve ter uma boa viscoelasticidade para garantir a formação de fios contínuos e sem ponto de ruptura sob o corte do bico, mantendo assim a integridade da estrutura.

Exibição de peças de sinterização de cerâmica de moldagem direta de tinta PZT
Através da tecnologia de moldagem por escrita direta, a pasta de cerâmica em forma de tinta foi usada para preparar com sucesso peças de sinterização de cerâmica PZT. Esta tecnologia não só reduz os custos, mas também aumenta a eficiência de produção, oferecendo novas ideias para a preparação de cerâmicas piezoelétricas.

Tecnologia de impressão a jato de tinta (LJP)

A tecnologia de moldagem a jato de tinta permite uma moldagem rápida, injetando tinta cerâmica camada por camada no suporte. Neste processo, a formulação de misturas de pó cerâmico, ligantes e outros aditivos orgânicos é essencial, afetando diretamente as propriedades físicas da tinta, como viscosidade, tensão superficial, condutividade, etc. Além disso, o alto teor de sólidos e a taxa de secagem também são fundamentais para garantir a qualidade da moldagem. A tecnologia é favorecida por seu baixo custo e processo simples, mas é principalmente adequada para a preparação de pequenos componentes piezocerâmicos e, como a tecnologia de moldagem por escrita direta, não é capaz de projetar estruturas de suporte, limitando sua capacidade de imprimir componentes complexos e controle estrutural.

11. Tecnologia de fotocuração

A tecnologia de moldagem de fotocuração envolve a mistura de pó de cerâmica com resina fotosensível curável e, em seguida, a cura através de uma varredura UV parcial. A tecnologia pode ser dividida em tecnologia de microlitografia estéreo (SLA) e tecnologia de processamento de luz digital (DLP), esta última tecnologia desenvolvida posteriormente, cuja pasta se endurece em uma pequena área entre a camada de moldagem superior e o fundo do cilindro, evitando efetivamente a destruição das peças moldadas pela força de corte de pasta de alta viscosidade resultante do revestimento da raspadora no SLA e permitindo um controle mais preciso da altura da corte. No entanto, limitado ao tamanho do cilindro de moldagem, a tecnologia ainda não pode ser usada para preparar componentes piezocerâmicos de grande tamanho.

A vantagem da tecnologia de moldagem fotocurada é o curto ciclo de produção, a excelente qualidade da superfície do protótipo e a produção automatizada possível. Mas também há alguns desafios, como a deformação possível dos protótipos, os custos relativamente elevados e a microtoxicidade das resinas fotosensíveis.

Demonstração de exemplo de cerâmica piezoelétrica moldada com tecnologia de processamento de luz digital e sua associação com materiais compostos piezoelétricos
Usando a tecnologia de processamento de luz digital, preparamos com sucesso componentes de cerâmica piezoelétrica e os pesquisamos em detalhe. Ao mesmo tempo, exploramos aplicações potenciais de compostos piezoelétricos no processamento de luz digital.

Tecnologia de Deposição de Fusão (FDM)

A tecnologia de moldagem por sedimento fundido usa principalmente uma mistura de resina termoplástica e pó cerâmico como matéria-prima. Seu processo inclui aquecer a matéria-prima a uma temperatura ligeiramente acima do ponto de fusão, transformando-a em um estado líquido. Em seguida, sob o controle preciso do computador, o fluido é gradualmente extrudido e depositado no veículo no fundo, formando um bloco bruto através da superposição de camadas, com a precisão do produto final alcançando a escala de milímetros.

1. foto de seção de cerâmica piezoelétrica de gradiente sedimentar fundido
A tecnologia de moldagem por sedimento fundido é conhecida por seus processos de fabricação simples, poupança de custos e flexibilidade de projeto, ao mesmo tempo que a manutenção de seus equipamentos é bastante simples. No entanto, devido ao ponto de fusão geralmente elevado dos materiais cerâmicos, o uso direto do processo FDM para a moldagem é muitas vezes impossível. Portanto, as partículas de cerâmica são geralmente misturadas com materiais termoplásticos para criar uma tela de fio especialmente projetada para impressão. Este método de aplicação limita, em certa medida, a gama de materiais disponíveis. Atualmente, a utilização do processo FDM para preparar a cerâmica piezoelétrica ainda é relativamente pouca.

13. Tecnologia de moldagem por injeção

O processo de moldagem por injeção envolve misturar uniformemente o pó e o adesivo em uma proporção específica e, em seguida, injetar dentro da cavidade do molde a uma certa velocidade para formar um corpo vazio. Após desgordura e sinterização a alta temperatura, é possível obter produtos cerâmicos densos. Esta tecnologia não é apenas curto ciclo de produção, produto acabado uniforme, mas também adequado para a produção em massa, a operação também é bastante flexível. No entanto, vale a pena notar que o conteúdo de matéria orgânica em seus produtos acabados é relativamente alto, e o processo de desgordura pode gerar rachaduras, afetando a densidade.

1. diagrama de processo de moldagem por injeção de pó de cerâmica piezoelétrica
Atualmente, embora a tecnologia de moldagem por injeção tenha recebido ampla atenção na preparação de compostos piezoelétricos à base de chumbo e matrizes piezoelétricas, a tecnologia também é aplicável à preparação de cerâmicas piezoelétricas sem chumbo. Com o progresso tecnológico, a produção em massa de cerâmica piezoelétrica sem chumbo tornou-se possível.

14. Técnica de moldagem em gel

A tecnologia de moldagem por injeção em gel é um processo de moldagem de tamanho líquido emergente após a injeção e a injeção. Ele mistura inteligentemente os princípios da química dos polímeros moleculares e da fluidologia. Especificamente, é a pasta cerâmica com alto teor de fase sólida (fração de volume de mais de 50%) e baixa viscosidade (menos de 1Pa·s), adicionando monômeros orgânicos e desencadeadores em baixas concentrações e depois derramando. Em condições específicas, o monómero orgânico na pasta ocorrerá a reação de polimerização in situ, formando uma estrutura de rede cruzada sólida, o que promove a rápida coagulação in situ da pasta e, em seguida, a formação in situ do corpo cerâmico vazio. Após etapas posteriores como desmoldagem, secagem, descolagem (para remover matérias orgânicas) e sinterização, o produto cerâmico desejado é obtido.

1. Aplicação da tecnologia de moldagem em gel na preparação de peças cerâmicas
Usando a tecnologia de moldagem em gel, é fácil preparar peças de cerâmica com formas complexas. Esta tecnologia depende de pastas cerâmicas estáveis, com alto teor de fase sólida e baixa viscosidade, que são essenciais para obter excelentes efeitos de moldagem por injeção. O alto teor de fase sólida ajuda a reduzir a contração seca dos corpos vazios, reduzindo o risco de deformação; A baixa viscosidade garante que a suspensão preencha adequadamente o molde durante o processo de moldagem, além de facilitar a eliminação de gases envolvidos. A pasta estável garante ainda uma microestrutura uniforme do corpo vazio, estabelecendo a base para a obtenção final de produtos de alto desempenho.

As vantagens desta tecnologia são a sua excelente uniformidade, alta resistência ao corpo vazio, fácil operação e adaptabilidade ao processamento mecânico, que possibilitam a preparação de cerâmicas piezoelétricas grandes e estruturalmente complexas. No entanto, a tecnologia também apresenta alguns desafios, como um nível relativamente baixo de automação e dificuldades no processo de secagem.

15. Resumo

À medida que a ciência e a tecnologia mudam, o processo de moldagem de cerâmica piezoelétrica é cada vez mais rico e está se desenvolvendo em direção à tecnologia de moldagem rápida. No entanto, esses processos ainda enfrentam muitos desafios, como a necessidade inevitável de adicionar materiais orgânicos como ligantes e dispersores na preparação de pasta, o que muitas vezes leva a problemas como prolongamento do tempo de desgordura, deformação do produto e redução da densidade e da força. Portanto, o processo de moldagem de cerâmicas estruturais complexas no futuro deve se esforçar para reduzir ao mínimo o uso de matérias orgânicas, ao mesmo tempo que atende aos requisitos de qualidade de moldagem, para obter um melhor desempenho. Além disso, as propriedades piezoelétricas da cerâmica podem ser melhoradas ainda mais por meio de modificações de dopagem, otimização da estrutura e aplicação de materiais compostos.

Liu Kai, Sun Tse, Shi Yusheng e outros exploraram o estado atual e a perspectiva futura da fabricação aditiva de cerâmica piezoelétrica, o conteúdo relevante foi publicado na revista "Inorganic Materials Science".

2. Zeng Wenzhu, Chen Yan, Yuan Maoqiang e outros fizeram uma revisão abrangente do processo de preparação de cerâmica piezoelétrica estrutural complexa, o artigo foi publicado na revista "China Ceramics".

3. Wu Baiwu publicou um artigo no Journal of Instrumentation e estudou a tecnologia de modelagem de gel de cerâmica piezoelétrica PZT.

Liu Chunlin, Qin Shuai, Wu Dong e outros exploraram a aplicação da tecnologia de moldagem por injeção de pó desgorduroso solúvel em água na preparação de cerâmica piezoelétrica PLZT e pesquisaram suas propriedades piezoelétricas, os resultados relevantes foram publicados no Journal of Silicate.

A Xerox realizou um novo estudo de modelagem em gel para matrizes de cerâmica PZT de estrutura fina na Universidade Central do Sul.