1.9. Нанесение электродов

Электродами на пьезоэлектрической керамике служат металлические покрытия, наносимые на специально обработанные поверхности. Известны следующие способы металлизации керамики:

1. Химическое никелирование. Процесс металлизации протекает очень быстро (скорость покрытия 10 – 12 мкм/ч при температуре 75 ⁰С), при чем металлом можно покрывать изделия любой формы, получая при этом равномерный слой никеля на всех участках. Однако химическая обработка керамики приводит к изменению ее электрических характеристик.

2. Палладирование. Вжигание палладиевого покрытия керамики производится совмещенно с обжигом изделий. Этот способ неприменим при обжиге керамики в засыпке.

3. Вакуумная металлизация. Отложение серебра на поверхности керамики осуществляется путем нагрева и испарения серебра в вакууме. Этим способом могут наноситься электроды, к которым не производится пайка отводов.

4. Нанесение на керамику проводящего клея.

5. Серебрение. Нанесение на керамику и вжигание серебряной пасты. Покрытие обладает высокой степенью сцепления с поверхностью керамики. Прочность на отрыв такого покрытия превышает 100 кГ/см². Вожженное серебро образует химически стойкое и влагостойкое покрытие.

1.10. Поляризация сегнетокерамики

В неполяризованном состоянии сегнетоэлектрическая керамика является изотропной непьезоэлектрической текстурой группы симметрии ^∞/_∞ или ^∞/_∞·m, так как домены отдельных хаотически распределенных и ориентированных кристаллитов расположены своими полярными осями статистически равномерно. В процессе поляризации керамики домены получают преимущественную ориентацию и располагаются осями вдоль тех из допустимых направлений вектора спонтанной поляризации P_s в кристаллитах, которые наиболее близки к направлению поляризующего поля. Однако домены в сегнетоэлектрических кристаллитах не могут ориентироваться строго вдоль поляризующего поля, если это поле не совпадает ни с одним из возможных для P_s кристаллографических направлений.

Поэтому оси с-доменов при поляризации оказываются распределенными в телесном угле 2π(1- cosθ) вокруг направления поля. Угол θ зависит от величины поляризующего поля, условий поляризации и т.д., но минимальная (предельная) его величина, соответствующая максимальной поляризации, определяется только допустимыми поворотами доменов на определенные фиксированные углы. В итоге поляризованная керамика оказывается полярной пьезоэлектрической текстурой с симметрией ∞ m.

В практическом плане проблема поляризации сегнетокерамики сводится к созданию максимальной поляризованности и ее сохранению в течение длительного времени в различных режимах работы.

Различные режимы поляризации могут быть разделены на две группы:

1. Поляризующее поле включается при температурах ниже точки Кюри (Т_С). Образец выдерживается некоторое время под действием поля, превышающего коэрцитивное поле, а затем охлаждается до комнатной температуры.

2. Поляризующее поле включается при температуре, превышающей точку Кюри, и образец охлаждается в присутствии поля, переходя в сегнетоэлектрическую фазу. Под влиянием электрического поля большинство зародышей новой фазы будет ориентировано по направлению приложенного поля, если охлаждение вблизи точки Кюри проводится достаточно медленно.

На практике чаще всего для поляризации керамики используют первый способ, т.е. осуществляют поляризацию в сильном электрическом поле (40-60 кВ/см) при температурах ниже Т_С. Время выдержки образцов под полем при максимальной температуре достигает 2-х часов. Для того чтобы избежать пробоя воздуха вокруг образцов и пробоя по их поверхности, образцы в процессе поляризации помещаются в кювету с трансформаторным маслом или полисилоксановой жидкостью.