电子陶瓷-陶瓷应用新领域

电子陶瓷:陶瓷应用新领域 电子陶瓷:陶瓷应用新领域

【陶瓷网 www.taoci.com】中国电子元件行业协会电子陶瓷及器件分会

  上世纪80年代,随着我国电子工业的发展和民品需要,家用电器中对陶瓷滤波器及陶瓷谐振器的需求量迅猛增多,江西景德镇999厂和上海无线电一厂同时引进日本村田压电陶瓷频率元件生产线,从此拉开了我国压电陶瓷产品由军品转为民品的大批生产序幕。通过摸索和消化日本引进线的先进材料和工艺,国内很多中小型的压电陶瓷生产厂家得到了迅速发展,如浙江嘉康电子(原嘉兴电陶厂)、江苏江佳电子、无锡宝通电子、苏州捷嘉电子等。嘉康电子当时的主打产品是压电陶瓷蜂鸣器,每月的产量在上千万只,通过先进工艺线的引进、消化、吸收和提高,很快成为国内产量最大、品种最全的高频器件制造商,到2007年压电陶瓷器件已达7.15亿只。江苏江佳电子开始生产小量的多片陶瓷滤波器,现在已发展成为国内中频陶瓷滤波器最大制造商,到2007年年产量就已经达到4.67亿只。

  陶瓷材料取得巨大发展

  回顾我国压电陶瓷行业的发展,20年前只有山东大学、清华大学、华南工学院、天津大学、四川大学、上海科大等几所大学设有压电材料及应用的专业,上海硅酸盐研究所、中电科技集团第7研究所和第26研究所等建有压电陶瓷材料和应用研究室,生产厂家只有山东淄博无线电陶瓷厂,主要开展的项目大多与军用产品有关。涉及民用的产品只有大量生产的压电陶瓷蜂鸣器和点火器,小量用于邮电通信的多片陶瓷滤波器、机械滤波器、用于水声和超声的压电陶瓷换能器等。

  为了适应各类压电器件对材料性能的不同要求,材料研究人员广泛进行了改性添加剂的研究,开发出了大量高性能压电陶瓷材料。

  钛酸铅陶瓷(PT)

  上世纪90年代末,为了满足制造10MHz以上高频陶瓷滤波器和陶瓷谐振器的需要,材料研究人员通过对钛酸铅陶瓷材料用少量氧化镧取代,并适量添加锰、铌、铈离子,得到了高频响应好、温度稳定性优良的改性钛酸铅陶瓷材料,其电性能与日本村田同期同类材料相当。同时还研究出了适合用于高温超声换能器的钛酸铅压电陶瓷材料,成功用于高温使用环境的石油深井探测和流量计等。

  锆钛酸铅陶瓷(PZT)

  上世纪80年代,江西景德镇999厂和上海无线电一厂同时引进日本村田压电陶瓷频率元件生产线,主要原材料靠日本提供,这给国内的大批量生产和降低成本造成了较大的困难,为了打破外国封锁,通过对PZT材料进行研发和改进,很快实现了材料配方的国产化,自主开发的PZT压电陶瓷材料电性能指标完全达到要求。接着又研究出多种适合不同带宽的PZT压电陶瓷材料。

  三元系陶瓷

  近20年来,我国在三元系压电陶瓷材料的改性研究方面做了大量的继续研究工作,试验了多种元素的组合取代和添加,拓展出许多改性三元系、四元系和多元系材料,如:PCM-PZT、PMS-PZT、PNZ-PNS-PZT、PMS-PNZ-PNS-PZT等,这些材料具有不同的性能,能满足各种需要,使压电陶瓷的应用面得到快速扩展。

  无铅压电陶瓷

  上述压电陶瓷均含有大量的铅,制造过程会导致环境污染,为了减少污染,国内外科研人员开展了无铅系压电陶瓷的研究,与含铅系压电陶瓷材料相比、无铅系压电陶瓷的性能明显不同于含铅压电陶瓷,如无铅系压电陶瓷的居里点约高出200℃~300℃,介电常数仅140~150,机械品质因数高达4000~7000.但是,无铅压电陶瓷的机电耦合系数等性能远不如含铅陶瓷,加之制造工艺难以控制,故无铅压电陶瓷仅在一些特定领域应用,其研究工作仍在进行中。