CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
2.1.5. Phụ gia thiêu kết và phương pháp nung nhanh
Trong quá trình thiêu kết, Pb bay hơi mạnh làm môi trường bị ô nhiễm và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người thực hành công nghệ. Mặt khác, trong công
nghệ chế tạo linh kiện nhiều lớp như tụ điện hay các bộ vi dịch chuyển (actuator), điện cực như Ag phải được phủ lên bề mặt các thành phần linh kiện ngay từ khi
thiêu kết. Thiêu kết ở nhiệt độ cao làm cho điện cực bị nóng chảy, khuếch tán vào
vật liệu gốm dẫn đến làm hư hỏng sản phẩm. Vì thế, cần phải tìm giải pháp giảm nhiệt độ thiêu kết mà vẫn đảm bảo được tính chất vật liệu giống như khi được thiêu kết ở nhiệt độ caọ
Bản thân PbO trong PZT là một chất chảy, nó nóng chảy và hịa tan các nguyên tố vị trí B tạo thành “dung dịch rắn”. Theo Ỵ Xu [130] quá trình phản ứng tạo
thành PZT chia thành 3 giai đoạn: dưới 400oC khơng có phản ứng nào, từ 400oC
đến 800oC tạo thành PT và một phần PZ, cuối cùng mới là phản ứng tạo thành PZT. Ban đầu, một số tác giả sử dụng frit để tăng khả năng nóng chảy, giảm được nhiệt
độ thiêu kết của PZT nhưng frit lại trở thành tạp xấu, làm giảm tính chất vật liệụ
Hiện nay đã có nhiều chất hỗ trợ thiêu kết được sử dụng: ZnO [7],[49],[120]; CuO [119], (Li2CO3 + Na2CO3) [134],… cho phép thiêu kết PZT ở nhiệt độ chỉ 900oC hoặc thấp hơn mà không làm giảm chất lượng vật liệụ
Nung nhanh (fast firing) [70],[108] là phương pháp rút ngắn thời gian thiêu kết và gần với sản xuất công nghiệp: Thay vì đặt mẫu vào lị rồi gia nhiệt từ nhiệt độ
phịng thì trong phương pháp này lị được gia nhiệt lên đến nhiệt độ thiêu kết, sau đó đưa ngay mẫu vào vùng gia nhiệt và sau thời gian định trước thì mẫu được lấy
nhanh ra khỏi lò. Nhờ phương pháp nung nhanh, thời gian thiêu kết mẫu được rút
ngắn, lượng PbO bù giảm nên cũng giảm đáng kể mức độ ô nhiễm.