压电陶瓷材料
基于锆钛酸铅(PZT)的压电陶瓷材料
PI Ceramic提供多种基于改性锆钛酸铅(PZT)和钛酸钡的压电陶瓷材料。 “软质”和“硬质”压电陶瓷的命名是指偶极或磁畴的移动性，因此也指极化和去极化特性。 促动器应用中使用的是带小极性反转场强的铁电软质压电陶瓷， 而铁电硬质PZT材料主要用于大功率声应学用中。 此外，PI Ceramic还提供无铅压电陶瓷（目前主要用作超声换能器）和晶体促动器材料。
就应用特有属性而言，促动器和换能器可采用特殊材料制造，尽管技术实施上必须另做检查。
材料属性的分类依据EN 50324欧洲标准。
软质压电材料
软质压电材料
压电陶瓷促动器和传感器的理想之选
即使在场强相对较小时，由于其典型的较高磁畴移动性， 铁电软质压电陶瓷材料也很容易被极化。 软质PZT材料的优点是压电应变常数大、介电系数居中且耦合因子高。
应用
软质压电陶瓷的重要应用领域： 促动器（用于微定位和纳米级定位）、传统振动探测器、超声波发射器和接收器等传感器（用于流量或标高测量、目标识别或监测）以及声音传感器、麦克风、乐器拾音器等电声应用。
| PIC151 | PICA Stack/Thru促动器及压电管系列的标准材料 |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 介电常数大、耦合因子大、压电应变常数大、居里温度相对较高 |
| 适用于 | 促动器、低功率超声换能器、低频声音传感器 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 600 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | II |
| PIC255 | PICA Power、DuraAct、PICA Shear及压电管系列的标准材料 |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 居里温度极高、介电常数居中、耦合因子大、应变常数大、机械品质因数小、温度系数小、极性反转场强较大(>1kV/mm) |
| 适用于 | 动态操作条件和高环境温度下的促动器应用、低功率超声换能器、非共振宽带系统、力撷取及拾音传感器 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 200 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | II |
| PIC155 | |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 居里温度极高、介电常数居中、机械品质因数小、温度系数小、灵敏度（g系数）高 |
| 适用于 | 要求较大的g系数（压电电压系数）的应用，例如带前置放大器的麦克风和拾振器、低频振动测量 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 200 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | II |
| PIC153 | PICA Stack/Thru系列专用促动器和胶合弯曲型促动器的材料 |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 介电常数和耦合因子极大、应变常数大、185°C左右的居里温度 |
| 适用于 | 水听器、医学诊断传感器及PZT转换器 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 600 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | VI |
硬质压电材料
超声换能器的高性能材料
铁电硬质PZT材料可承受很高的电气和机械应力， 且在这些条件下，其属性几乎保持不变。
此类材料的优点是其介电常数居中、压电耦合因子大、机械品质高以及高机械负载和大工作场强下良好的稳定性。 介电损失小使其在谐振模式中仍可持续使用，且元件内部产生的热量很少。
应用
硬质压电陶瓷材料的属性尤其有利于大功率声应用。 应用领域包括超声波清洗（一般在kHz频率范围内）、材料机加工（超声波焊接、压焊、钻孔等）、超声波处理器（如用于喷洒液体介质）、医疗领域（超声波牙垢去除、手术器械等）和声纳技术。
材料属性和分类
| PIC181 | |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 机械品质因数极大、介质和弹性常数拥有良好的温度和时间稳定性 |
| 适合于 | 大功率声应用、谐振模式超声应用 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 100 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | I |
| PIC184 | |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 机电耦合因子大、品质因数中高、良好的机电稳定性 |
| 适用于 | 大功率超声应用、水声学、声纳技术 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 100 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | I |
| PIC144 | |
|---|---|
| 材料 | 改性锆钛酸铅 |
| 特性 | 机电耦合因子大、品质因数高、良好的机电稳定性、抗压强度大 |
| 适用于 | 大功率超声应用、水声学、声纳技术 |
| 符合EN 50324-1标准的分类 | 100 |
| MIL-标准DOD-STD-1376A | I |
无铅压电材料
除了由PZT制成的系列元件外，PI Ceramic还提供由钛酸铋钠(BNT)和铌酸钾钠(KNN)系统中的无铅材料制成的元件。 目前，这两种系统都包括具有不同技术成熟度的各种材料。 这些材料可用于定制应用开发。
在成型方面只有少数限制，因此在相应的基本几何形状中，无铅元件可以替代大量含铅元件。 特别是在谐振应用中，无铅压电陶瓷可以替代含铅材料。 在微泵、超声波雾化器、功率超声换能器和传感器等方面，已经取得了初步的积极成果。 迄今为止的经验表明，无铅材料在应用中的表现与PZT陶瓷截然不同。 因此，通常需要针对每种应用调整参数和几何尺寸，并重新测试长期稳定性。 这使得PI Ceramic能够与客户合作，以实现较佳的特定应用效果。
钛酸铋钠(BNT)
BNT材料特别适合厚度振动应用，在气泡检测和流量传感器技术领域表现出色。不过，对于利用平面振动的应用，BNT材料并不适合。 PI Ceramic BNT材料的特点是去极化温度高。 因此，与市场上的许多其他材料不同，它们可以通过低熔点焊接或热固性粘合剂进行加工。
铌酸钾钠(KNN)
KNN元件也很容易焊接和粘合，而且与BNT元件相比，具有良好的平面属性。因此，在空气超声传感器、功率超声换能器、雾化器装置、多层促动器和超声电机中，它们可以作为PZT元件的替代品。
在制造压电元件时，PI Ceramic只使用比PZT具有更好环境足迹的材料。PI Ceramic与客户合作，使用无铅材料开发合适的元件。
以PZT陶瓷PIC255为例的热特性
以PZT陶瓷PIC255为例的热特性
热应变在极化方向和垂直于极化的方向表现出不同的特性。
非极化压电陶瓷元件具有各向同性。 膨胀系数在温度系数约为2 × 10-6 / K时近似呈线性。
极化的PZT压电体中磁畴的择优取向导致各向异性，这也是热膨胀特性变化的原因所在。
在应用中必须考虑到连续温度变化的影响。 特别是在第一个温度循环中，曲线可能会发生较大变化。
对于不同的材料，其曲线可能与所示曲线有较大偏差。
| 材料 | PI Ceramic | 公司A | 公司B | 公司C | 公司D | 公司E | 公司F | 公司G |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Soft-PZT | PIC151 | Sonox P51 | 5600 | PZT5J系列 | NCE56 | K500 | ||
| Soft-PZT | PIC152 | Sonox P502 | NCE53 | PZ23 | ||||
| Soft-PZT | PIC153 | 855 | Sonox P53 | 5700 | PZT5H1、PZT5H2 | NCE55 | PZ29 | K550 |
| Soft-PZT | PIC155 | |||||||
| Soft-PZT | PIC254 | Sonox P504 | ||||||
| Soft-PZT | PIC255 | 850 | Sonox P5 | 5500 | PZT5A系列 | NCE51、NCE51f | PZ27、P188 | K350 |
| Hard-PZT | PIC144 | 840 | Sonox P4 | 5400 | PZT400 | NCE40、NCE41 | PZ26、P762 | K270 |
| Hard-PZT | PIC181 | 880 | Sonox P8、P88 | 5800 | PZT800系列 | NCE80、NCE81 | PZ28、P189 | K278 |
| Hard-PZT | PIC184 | 840 | Sonox P4 | 5400 | PZT400系列 | NCE40 | PZ26、P762 | K270 |
| Hard-PZT | PIC300 | Sonox P6 |
下载
PI Ceramic RoHS Statement
Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment – RoHS 2011 / 65 / EU
材质说明
PI Ceramic REACH法规
符合REACH法规第33（1）条的客户信息
Piezoelectric Actuators
Components, Technologies, Operation
PI Piezoelectric Ceramic Products
Fundamentals, Characteristics and Applications