DE102011079658A1 - Process for producing a ceramic multilayer component and ceramic multilayer component - Google Patents

Process for producing a ceramic multilayer component and ceramic multilayer component Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Mehrlagenbauelements (3–9), das eine Vielzahl von keramischen Schichten (10) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (10) angeordnete Elektrodenschichten (11) aufweist, dient insbesondere zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktors. Bei der Durchführung des Verfahrens wird das keramische Mehrlagenbauelement (3–9) im Grünzustand durch Axialpressen vorverdichtet. Dann wird das vorverdichtete Mehrlagenbauelement (3–9) im Grünzustand durch ein isostatisches Pressen nachverdichtet.A method for producing a ceramic multilayer component (3-9) comprising a plurality of ceramic layers (10) and a plurality of electrode layers (11) arranged between the ceramic layers (10) serves in particular for producing a piezoelectric actuator. In carrying out the method, the ceramic multilayer component (3-9) is pre-compressed in the green state by axial pressing. Then, the pre-compressed multi-layer component (3-9) is densified in the green state by an isostatic pressing.

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Mehrlagenbauelements und ein keramisches Mehrlagenbauelement. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Herstellung von piezoelektrischen Mehrlagenbauelementen, insbesondere piezoelektrischen Aktoren, die beispielsweise als Bauelemente für Brennstoffeinspritzventile von Brennstoffeinspritzanlagen dienen. The invention relates to a method for producing a ceramic multilayer component and a ceramic multilayer component. Specifically, the invention relates to the field of manufacturing piezoelectric multilayer components, in particular piezoelectric actuators, which serve, for example, as components for fuel injection valves of fuel injection systems.

Aus der GB 2227713 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen, geschichteten Bauelements bekannt. Hierbei ist ein Halter vorgesehen, der einen wasserdichten Beutel umfasst. In dem wasserdichten Beutel wird das Bauelement angeordnet. Somit kann das Bauelement in einem mit Wasser gefüllten Behälter angeordnet werden, der an eine hydrostatische Presse angeschlossen ist. Das Wasser wird einem gewissen Druck ausgesetzt, so dass das keramische Bauelement mit dem Druck beaufschlagt wird. Das Wasser wird hierbei erhitzt. From the GB 2227713 A For example, a method of making a ceramic layered device is known. In this case, a holder is provided which comprises a watertight bag. In the waterproof bag, the device is arranged. Thus, the device can be placed in a water-filled container connected to a hydrostatic press. The water is subjected to a certain pressure, so that the ceramic component is subjected to the pressure. The water is heated in this case.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße keramische Mehrlagenbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass die Herstellbarkeit verbessert ist. Außerdem können die Eigenschaften des hergestellten keramischen Mehrlagenbauelements verbessert werden. Beispielsweise können Eigenschaftsgradienten, die Korngröße oder andere Gefügeparameter verbessert werden.The inventive method with the features of claim 1 and the inventive ceramic multilayer component having the features of claim 10 have the advantage that the manufacturability is improved. In addition, the properties of the produced ceramic multilayer component can be improved. For example, property gradients, grain size or other microstructural parameters can be improved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und des im Anspruch 10 angegebenen keramischen Mehrlagenbauelements möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the method specified in claim 1 and of the specified in claim 10 ceramic multilayer component are possible.

Das keramische Mehrlagenbauelement kann insbesondere als piezoelektrischer Aktor ausgestaltet sein. Ein wesentlicher Prozessschritt zur Herstellung solcher Bauteile ist das Stapeln und Verdichten der Lagen zu einem Mehrlagenkörper. Da die einzelnen Schichten zu Beginn der Prozesskette beispielsweise als Grünfolie, also als Vorprodukt hergestellt werden, kann ein daraus resultierendes Zwischenprodukt auch als Grünteil bezeichnet werden. Hierbei ist auch der Aufbau von im Grünzustand vorliegenden Blöcken (Grünblöcken) möglich, aus welchem die einzelnen Mehrlagenbauelemente, Riegel oder Teilriegel gesägt oder gefräst werden können, was auch jeweils im Grünzustand möglich ist. Neben der Stapelgenauigkeit und Schichtenabfolge ist besonders eine möglichst homogene Gründichteverteilung innerhalb des Blockes von Bedeutung für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte.The ceramic multilayer component can be designed in particular as a piezoelectric actuator. An essential process step for the production of such components is the stacking and compression of the layers into a multilayer body. Since the individual layers are produced at the beginning of the process chain, for example as a green film, ie as a precursor, a resulting intermediate product can also be referred to as a green part. In this case, it is also possible to construct green blocks (green blocks) from which the individual multilayer components, bars or partial bars can be sawn or milled, which is also possible in the green state. In addition to the stacking accuracy and sequence of layers, a homogenous green density distribution within the block is of particular importance for the subsequent processing steps.

In vorteilhafter Weise kann durch das zunächst erfolgende Axialpressen und das spätere isostatische Pressen eine homogene beziehungsweise homogenere Gründichteverteilung innerhalb eines Blockes und der daraus abgeleiteten Einzelteile beziehungsweise Riegel oder Teilriegel erreicht werden. Advantageously, a homogeneous or homogeneous green density distribution within a block and the items or bars or part bars derived therefrom can be achieved by the initial axial pressing and the subsequent isostatic pressing.

Werden die Mehrlagenbauelemente in einer Presse bei erhöhten Temperaturen axial gepresst, dann ergibt sich das Problem, dass in den Blöcken Verdichtungsgradienten auftreten. Dies erfolgt unter anderem dadurch, dass die Wandreibung der Pressmatrize zu einer geringeren Verdichtung der Blockränder im Vergleich zum Blockzentrum führt. Solche Verdichtungsgradienten können in den nachfolgenden Prozessen zu unerwünschten Erscheinungen weiterer Zwischenprodukte führen. Beispielsweise kann es zur Verkrümmung der gesinterten Riegel kommen, was in der Folge zu einem erhöhten Ausschuss führt. If the multilayer components are pressed axially in a press at elevated temperatures, there is the problem that compression gradients occur in the blocks. This is done, inter alia, by the fact that the wall friction of the press die leads to a lower compression of the block edges compared to the block center. Such compression gradients can lead to undesired phenomena of further intermediates in the subsequent processes. For example, it can lead to the curvature of the sintered bars, resulting in the consequence of an increased rejects.

Beim isostatischen Pressen wird der Druck, anders als beim Axialpressen, über ein flüssiges Medium übertragen. Da sich der Druck in einem flüssigen Medium in allen Richtungen gleichmäßig ausbreitet, kann der durch Axialpressen vorverdichtete Block homogener und mit geringeren Gradienten verdichtet werden. In isostatic pressing, unlike axial compression, the pressure is transmitted through a liquid medium. Since the pressure in a liquid medium propagates uniformly in all directions, the block precompressed by axial compression can be compressed more homogeneously and with smaller gradients.

Durch das Axialpressen wird eine Vorverdichtung erreicht, die auch einen schadlosen Transport zu einer geeigneten isostatischen Presse ermöglicht. Die Endverdichtung kann dadurch zuverlässig mittels der isostatischen Presse erfolgen. By the axial pressing a pre-compression is achieved, which also allows a harmless transport to a suitable isostatic press. The final compaction can be done reliably by means of the isostatic press.

Ferner kann eine Riegelverkrümmung beziehungsweise eine Verringerung der Ausschussraten auch durch vorteilhaftes Aufteilen, beispielsweise in Riegelteilstücke, erfolgen. Hierbei können Riegelteilstücke, insbesondere ein mittlerer Bereich, mit nur geringen Dichtegradienten, getrennt von den Randbereichen eines Riegels gesintert werden.Furthermore, a bolt curvature or a reduction in reject rates can also be achieved by advantageous splitting, for example into bolt sections. In this case, latch sections, in particular a central area, with only slight density gradients, can be sintered separately from the edge areas of a bar.

Somit können Eigenschaftsgradienten, insbesondere bezüglich der Korngröße oder anderer Gefügeparameter, reduziert werden. Thus, property gradients, in particular with regard to the grain size or other structural parameters, can be reduced.

Axial gepresste Blockrandteile können im Dilatometer eine höhere Längenschwindung aufweisen als axial gepresste Blockmittenteile, beispielsweise im Bereich von einem Prozent. Dieser Schwindungsgradient kann beim Sintern zu Verkrümmungen der Riegel nach dem Sintern führen. Solche Verkrümmungen können somit auf Grund der reduzierten Eigenschaftsgradienten beim isostatischen Pressen verringert werden. Dies hat zur Folge, dass sowohl der direkte Ausschuss auf Grund zu starker Riegelverkrümmungen, die ein anschließendes Trennen der Riegel in einzelne Bauteile nicht mehr möglich machen, als auch ein indirekter sogenannter Isozonen 2 Ausschuss und ein Ausschuss in nachfolgenden Prozessschritten verringert werden. Durch die Verringerung des Ausschusses steigt die Gutausbringung und somit sinken die Kosten. Axial pressed block edge parts can have a greater length shrinkage in the dilatometer than axially pressed block center parts, for example in the range of one percent. This Schwindungsgradient can lead to distortion of the bars after sintering during sintering. Such distortions can thus be reduced due to the reduced property gradients in isostatic pressing. This has the consequence that Both the direct committee due to excessive Bolt curvatures, which make a subsequent separation of the bars in individual components no longer possible, as well as an indirect so-called Isozonen 2 Committee and a committee in subsequent process steps are reduced. By reducing the rejection, the yield increases and thus the costs decrease.

Somit ist es vorteilhaft, dass das Mehrlagenbauelement Teil eines Blocks ist, der in mehrere Mehrlagenbauelemente vereinzelbar ist, wobei der Block aus der Vielzahl von keramischen Schichten und der Vielzahl von Elektrodenschichten aufgebaut wird, und dass der Block durch Axialpressen vorverdichtet wird. Somit ist eine blockweise Prozessführung möglich, was auf Grund der reduzierten Eigenschaftsgradienten in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall eine hohe Gutausbringung bei einer ökonomischen Verfahrensführung ermöglicht. Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass der Block insgesamt durch das isostatische Pressen nachverdichtet wird. Somit kann der gesamte Block insgesamt isostatisch gepresst werden, was eine Vereinfachung der Handhabung ermöglicht.Thus, it is advantageous that the multilayer component is part of a block that is separable into a plurality of multilayer devices, wherein the block is composed of the plurality of ceramic layers and the plurality of electrode layers, and that the block is precompressed by axial pressing. Thus, a block-wise process control is possible, which allows due to the reduced property gradients with respect to the particular application, a high yield in an economic process management. It is also advantageous here that the block as a whole is densified by the isostatic pressing. Thus, the entire block as a whole can be isostatically pressed, which allows a simplification of handling.

Vorteilhaft ist es auch, dass der Block in Riegel oder Teilriegel aufgeteilt wird, wobei jeder Riegel beziehungsweise jeder Teilriegel in zumindest zwei Mehrlagenbauelemente vereinzelbar ist und dass die Riegel beziehungsweise die Teilriegel gesintert werden. Somit kann ein Einfluss des Sinterns in Bezug auf mögliche Verkrümmungen der Riegel reduziert werden. It is also advantageous that the block is divided into bars or partial bars, wherein each bar or each partial bar can be singled into at least two multi-layer components and that the bars or the partial bars are sintered. Thus, an influence of sintering with respect to possible warping of the bars can be reduced.

Vorteilhaft ist es allerdings auch, dass der Block in Riegel oder Teilriegel aufgeteilt wird, wobei jeder Riegel beziehungsweise jeder Teilriegel in zumindest zwei Mehrlagenbauelemente vereinzelbar ist, und dass die Riegel beziehungsweise Teilriegel durch das isostatische Pressen nachverdichtet werden. Dies ermöglicht eine Verteilung in Riegel beziehungsweise Teilriegel zwischen dem Axialpressen und dem isostatischen Pressen. Hierdurch wird eine einfachere Handhabung beim Axialpressen ermöglicht, während beim isostatischen Pressen gegebenenfalls eine homogenere Beaufschlagung im Inneren des Riegels beziehungsweise Teilriegels gegenüber dem axialen Pressen eines Blockes möglich ist. However, it is also advantageous that the block is divided into bars or partial bars, wherein each bar or each partial bar is separable into at least two multi-layer components, and that the bars or partial bars are densified by the isostatic pressing. This enables a distribution in bars or partial bars between the axial pressing and the isostatic pressing. As a result, easier handling during axial pressing is made possible, while in isostatic pressing, if appropriate, a more homogenous loading in the interior of the bolt or partial bolt relative to the axial pressing of a block is possible.

Hierbei ist es auch vorteilhaft, dass ein Riegel in einen ersten End-Teilriegel, einen zweiten End-Teilriegel und zumindest einen Mittel-Teilriegel aufgeteilt wird und dass der Mittel-Teilriegel getrennt von den End-Teilriegeln gesintert wird. Somit kann der Mittel-Teilriegel getrennt von den Randbereichen des Riegels gesintert werden.Here, it is also advantageous that a bar is divided into a first end part bar, a second end part bar and at least one middle part bar, and that the middle part bar is sintered separately from the end part bars. Thus, the middle part of the bar can be sintered separately from the edge regions of the bar.

Vorteilhaft ist es auch, dass das Mehrlagenbauelement durch das Axialpressen zumindest im Wesentlichen von Lufteinschlüssen befreit wird. Hierdurch kann die isostatische Endverdichtung effektiv erfolgen. It is also advantageous that the multi-layer component is at least substantially freed from air inclusions by the axial pressing. As a result, the isostatic final compaction can be done effectively.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Druck zum isostatischen Pressen des Mehrlagenbauelements beziehungsweise des Blocks beziehungsweise des Riegels beziehungsweise des Teilriegels über ein flüssiges Medium übertragen wird. Das isostatische Pressen kann hierbei durch Einbringen des Mehrlagenbauelements, des Blocks, des Riegels oder des Teilriegels in einen geeigneten, mit dem flüssigen Medium gefüllten, Behälter erfolgen. Das Axialpressen erfolgt in vorteilhafter Weise senkrecht zu den keramischen Schichten und den Elektrodenschichten. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Moreover, it is advantageous that the pressure for isostatic pressing of the multi-layer component or of the block or of the bolt or of the partial bolt is transmitted via a liquid medium. The isostatic pressing can in this case be carried out by introducing the multilayer component, the block, the bolt or the partial bar into a suitable container filled with the liquid medium. The axial pressing takes place in an advantageous manner perpendicular to the ceramic layers and the electrode layers. Brief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines keramischen Mehrlagenbauelements zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des keramischen Mehrlagenbauelements entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 an apparatus for producing a ceramic multilayer component for explaining the method for producing the ceramic multilayer component according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines oder mehrerer Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Mehrlagengrundkörper 2 vorgesehen, der mehrere Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 umfasst. Der Mehrlagengrundkörper 2 kann als Block 2, als Riegel 2 oder als Teilriegel 2 ausgestaltet sein. Dies hängt von der Prozessführung und dem gewünschten Anwendungsfall ab. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mehrlagengrundkörper 2 als Riegel 2 ausgestaltet, der die Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 umfasst. Die einzelnen Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 eignen sich besonders als piezoelektrische Aktoren 3 bis 9, die beispielsweise bei Brennstoffeinspritzventilen zum Einsatz kommen können. Diese Eignung betrifft sowohl Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen als auch von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 und die erfindungsgemäße Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 eignen sich allerdings auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a device 1 for producing one or more multilayer components 3 to 9 in a schematic sectional view according to a first embodiment of the invention. In this embodiment, a multilayer main body 2 provided, the multiple multilayer components 3 to 9 includes. The multilayer main body 2 can as a block 2 , as a bar 2 or as a partial bar 2 be designed. This depends on the process control and the desired application. In this embodiment, the multilayer main body 2 as a bar 2 designed, the multi-layer components 3 to 9 includes. The individual multilayer components 3 to 9 are particularly suitable as piezoelectric actuators 3 to 9 , which can be used for example in fuel injection valves. This suitability relates both to fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines and mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines. The inventive method for producing the multilayer components 3 to 9 and the multilayer components according to the invention 3 to 9 However, they are also suitable for other applications.

Bei der Herstellung werden zunächst eine Vielzahl von keramischen Schichten 10 und eine Vielzahl von Elektrodenschichten 11 im Grünzustand zu einem Block geschichtet. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in der 1 nur die Schichten 10, 11 gekennzeichnet. Dieser geschichtete Block mit den Schichten 10, 11 stellt einen Multilagenaufbau dar. Vor der eigentlichen isostatischen Verdichtung erfolgt eine Vorverdichtung des Multilagenaufbaus mittels Axialpressen. Dies führt zu einem Zwischenprodukt, das nun der isostatischen Verdichtung zugeführt werden kann. In diesem Fall erfolgt allerdings zusätzlich zunächst noch eine Zerteilung in Riegel 2. Der Vorprozess des Axialpressens wird so ausgeführt, dass zwei wesentliche Eigenschaften des Zwischenprodukts sichergestellt sind. Der Mehrlagengrundkörper 2, insbesondere der Riegel 2, hat eine ausreichende Grünfestigkeit, um die Handhabung zu ermöglichen. Der Mehrlagengrundkörper 2, insbesondere der Riegel 2, ist zweitens gut entlüftet, so dass die Endverdichtung mittels des isostatischen Pressens effektiv erfolgen kann. In the production of a variety of ceramic layers 10 and a plurality of electrode layers 11 layered in green state to a block. To simplify the Representation are in the 1 only the layers 10 . 11 characterized. This layered block with the layers 10 . 11 represents a multi-layer structure. Before the actual isostatic compression, a pre-compression of the multilayer structure takes place by means of axial presses. This leads to an intermediate which can now be fed to the isostatic compression. In this case, however, there is additionally a first division into bars 2 , The pre-process of the axial extrusion is carried out so as to ensure two essential properties of the intermediate product. The multilayer main body 2 , in particular the bolt 2 , has sufficient green strength to allow handling. The multilayer main body 2 , in particular the bolt 2 Second, it is well deaerated so that the final densification can be done effectively by means of isostatic pressing.

Zum Vorverdichten des Mehrlagengrundkörpers 2 kann auch ein mehrstufiges Axialpressen durchgeführt werden. For pre-compacting the multilayer main body 2 can also be carried out a multi-stage axial pressing.

Zum isostatischen Pressen wird der Mehrlagengrundkörper 2, das heißt in diesem Ausführungsbeispiel der Riegel 2, in einen Behälter 15 der Vorrichtung 1 eingebracht. Der Riegel 2 muss von einer wasserdichten Schutzhülle 21 umschlossen sein, um das Eindringen des flüssigen Mediums 16 in den Riegel 2 zu vermeiden. Die Schutzhülle 21 ist als flexible, wasserdichte Schutzhülle 21 ausgebildet. Der Behälter 15 ist hierbei mit einem flüssigen Medium 16 aufgefüllt. Über einen Stempel 17 wird der Druck des flüssigen Mediums 16 beeinflusst. Hierdurch kann der gewünschte Druck zum isostatischen Pressen des Riegels 2 eingestellt werden. For isostatic pressing, the multilayer main body 2 That is, in this embodiment, the bolt 2 into a container 15 the device 1 brought in. The bolt 2 must be of a waterproof protective cover 21 be enclosed to the penetration of the liquid medium 16 in the bar 2 to avoid. The protective cover 21 is a flexible, waterproof protective cover 21 educated. The container 15 is here with a liquid medium 16 refilled. About a stamp 17 becomes the pressure of the liquid medium 16 affected. As a result, the desired pressure for isostatic pressing of the bolt 2 be set.

Die isostatische Nachverdichtung kann auch mehrmals, insbesondere mehrstufig, erfolgen. The isostatic densification can also take place several times, in particular multi-stage.

Nach der isostatischen Nachverdichtung kann eine Zerteilung beziehungsweise eine weitere Zerteilung des Mehrlagengrundkörpers 2 erfolgen. Speziell kann ein Block in Riegel zerlegt werden oder ein Riegel kann in Teilriegel zerlegt werden. Gegebenenfalls kann auch eine Vereinzelung in die Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 erfolgen.After the isostatic densification, a division or a further division of the multilayer main body 2 respectively. Specifically, a block can be broken down into bars or a bar can be broken down into partial bars. Optionally, a separation into the multilayer components 3 to 9 respectively.

Die Riegel 2 weisen in zwei Raumrichtungen dieselben Abmessungen wie der Block, das heißt der ursprünglich geschichtete Multilagenaufbau, auf. Spätestens vor dem Sinterprozess ist es vorteilhaft, dass diese Riegel in der verbleibenden Längsrichtung weiter geteilt werden. Insbesondere kann ein Zerteilung in zwei oder drei Teile erfolgen. Auf diese Weise können Eigenschaftsgradienten über den Riegel 2, wie beispielsweise Verkrümmungen oder generelle Abweichungen von der idealen Riegelform, reduziert werden. The bars 2 have in two directions the same dimensions as the block, that is, the originally layered multilayer structure, on. At the latest before the sintering process, it is advantageous that these bars are further divided in the remaining longitudinal direction. In particular, a division into two or three parts can take place. This allows property gradients across the bar 2 , such as curvatures or general deviations from the ideal bar shape can be reduced.

Beispielsweise kann der Riegel 2 in einen End-Teilriegel 18, einen Mittel-Teilriegel 19 und einen weiteren End-Teilriegel 20 zerteilt werden. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der End-Teilriegel 18 die Mehrlagenbauelemente 3, 4. Der Mittel-Teilriegel 19 umfasst die Mehrlagenbauelemente 5 bis 7. Und der End-Teilriegel 20 umfasst die Mehrlagenbauelemente 8, 9.For example, the bolt 2 in an end part bar 18 , a middle-part bar 19 and another end part bar 20 be parted. In this embodiment, the end part latch comprises 18 the multilayer components 3 . 4 , The middle part bar 19 includes the multilayer components 5 to 7 , And the end part bar 20 includes the multilayer components 8th . 9 ,

Somit ist eine Reduzierung der Spannbreite der Eigenschaften über den Riegel 2 möglich. Hierzu zählen unter anderem die elektromechanischen Kenngrößen der fertigen Mehrlagenbauelemente 3 bis 9, wie Hub, Spannungsbedarf, Ladungsbedarf und Isolationswiderstand. Aber auch die Spannbreite der Gefügekenngrößen nach dem Sintern wie die Korngrößen und deren Verteilung, lassen sich reduzieren.Thus, there is a reduction in the range of properties over the bar 2 possible. These include, among other things, the electromechanical characteristics of the finished multilayer components 3 to 9 , such as stroke, voltage requirement, charge requirement and insulation resistance. But also the range of structural parameters after sintering, such as grain sizes and their distribution, can be reduced.

Werden die Mehrlagenbauelemente 3 bis 9 beispielsweise als piezoelektrische Aktoren 3 bis 9 eingesetzt, so kann der Mittelwert des Hubes gesteigert werden. Somit können für spezifikationskonforme Aktoren 3 bis 9 geringere Sintertemperaturen gewählt werden. Dies reduziert die Spannbreiten der Eigenschaften weiter und beeinflusst den Isolationswiderstand positiv. Be the multi-layer components 3 to 9 for example, as piezoelectric actuators 3 to 9 used, the mean value of the stroke can be increased. Thus, for specification-compliant actuators 3 to 9 lower sintering temperatures are selected. This further reduces the span widths of the properties and positively influences the insulation resistance.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • GB 2227713 A [0002] GB 2227713 A [0002]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Mehrlagenbauelements (3–9), insbesondere eines piezoelektrischen Aktors, mit einer Vielzahl von keramischen Schichten (10) und einer Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (10) angeordneten Elektrodenschichten (11), wobei das keramische Mehrlagenbauelement (3–9) im Grünzustand durch zumindest ein Axialpressen vorverdichtet wird und wobei das vorverdichtete Mehrlagenbauelement (3–9) im Grünzustand durch zumindest ein isostatisches Pressen nachverdichtet wird.Method for producing a ceramic multilayer component ( 3 - 9 ), in particular a piezoelectric actuator, with a plurality of ceramic layers ( 10 ) and a plurality of between the ceramic layers ( 10 ) arranged electrode layers ( 11 ), wherein the ceramic multilayer component ( 3 - 9 ) is pre-compressed in the green state by at least one axial pressing and wherein the pre-compressed multi-layer component ( 3 - 9 ) is recompressed in the green state by at least one isostatic pressing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenbauelement (3–9) Teil eines Blocks (2) ist, der in mehrere Mehrlagenbauelemente (3–9) vereinzelbar ist, wobei der Block (2) aus der Vielzahl von keramischen Schichten (10) und der Vielzahl von Elektrodenschichten (11) aufgebaut wird, und dass der Block (2) durch das Axialpressen vorverdichtet wird. Method according to claim 1, characterized in that the multilayer component ( 3 - 9 ) Part of a block ( 2 ), which is divided into several multilayer components ( 3 - 9 ) is separable, the block ( 2 ) of the plurality of ceramic layers ( 10 ) and the plurality of electrode layers ( 11 ) and that the block ( 2 ) is precompressed by the axial pressing. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (2) insgesamt durch das isostatische Pressen nachverdichtet wird. Method according to claim 2, characterized in that the block ( 2 ) is densified overall by the isostatic pressing. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (2) in Riegel (2) oder Teilriegel (2, 18, 19, 20) aufgeteilt wird, wobei jeder Riegel (2) beziehungsweise jeder Teilriegel (2, 18, 19, 20) in zumindest zwei Mehrlagenbauelemente (3–9) vereinzelbar ist und dass die Riegel (2) beziehungsweise die Teilriegel (2, 18, 19, 20) gesintert werden. Method according to claim 3, characterized in that the block ( 2 ) in bars ( 2 ) or partial bars ( 2 . 18 . 19 . 20 ), each bar ( 2 ) or each partial bar ( 2 . 18 . 19 . 20 ) in at least two multilayer components ( 3 - 9 ) is separable and that the bars ( 2 ) or the partial bars ( 2 . 18 . 19 . 20 ) are sintered. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (2) in Riegel (2) oder Teilriegel (2, 18, 19, 20) aufgeteilt wird, wobei jeder Riegel (2) beziehungsweise Teilriegel (2, 18, 19, 20) in zumindest zwei Mehrlagenbauelemente (3–9) vereinzelbar ist und dass die Riegel (2) beziehungsweise Teilriegel (2, 18, 19, 20) durch das isostatische Pressen nachverdichtet werden. Method according to claim 2, characterized in that the block ( 2 ) in bars ( 2 ) or partial bars ( 2 . 18 . 19 . 20 ), each bar ( 2 ) or partial bars ( 2 . 18 . 19 . 20 ) in at least two multilayer components ( 3 - 9 ) is separable and that the bars ( 2 ) or partial bars ( 2 . 18 . 19 . 20 ) are densified by the isostatic pressing. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Riegel (2) in einen ersten End-Teilriegel (18), einen zweiten End-Teilriegel (20) und zumindest einen Mittel-Teilriegel (19) aufgeteilt wird und dass der Mittel-Teilriegel (19) getrennt von den End-Teilriegeln (18, 20) gesintert wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that a bolt ( 2 ) in a first end part bar ( 18 ), a second end part ( 20 ) and at least one middle part bar ( 19 ) and that the middle part bar ( 19 ) separated from the end part bars ( 18 . 20 ) is sintered. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenbauelement (3–9) durch das Axialpressen zumindest im Wesentlichen von Lufteinschlüssen befreit wird. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the multilayer component ( 3 - 9 ) is freed by the axial pressing at least substantially of air inclusions. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck zum isostatischen Pressen des Mehrlagenbauelements (3–9) beziehungsweise des Blocks (2) beziehungsweise des Riegels (2) beziehungsweise des Teilriegels (2, 18, 19, 20) über ein flüssiges Medium (16) übertragen wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure for isostatic pressing of the multilayer component ( 3 - 9 ) or the block ( 2 ) or the bolt ( 2 ) or the partial bar ( 2 . 18 . 19 . 20 ) via a liquid medium ( 16 ) is transmitted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialpressen zumindest näherungsweise senkrecht zu den keramischen Schichten (10) und den Elektrodenschichten (11) erfolgt. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the axial pressing at least approximately perpendicular to the ceramic layers ( 10 ) and the electrode layers ( 11 ) he follows. Keramisches Mehrlagenbauelement (3–9), insbesondere piezoelektrischer Aktor für Brennstoffeinspritzventile, das nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist. Ceramic multilayer component ( 3 - 9 ), in particular piezoelectric actuator for fuel injection valves, which is produced by a method according to one of claims 1 to 9.
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