DE1646817C - Piezoelektrischer Keramikwerkstoff - Google Patents
Piezoelektrischer KeramikwerkstoffInfo
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Description
i 646817
15
Die Erfindung betrifft cinun piezoelektrischen Keritmikstoff
mit besonders günstigen Eigenschaften für speziolle Anwendurigszwecko,
Ein Anwendungsgebiet piezoelektrischer Kcrumikstoffo
ist die Herstellung von Wandlern für Sendung und Empfang von Ultraschullschwingungen. Indiosom
Fall ist der oloktiomechanische Koppelfaktor die wichtigste Konngröße zur Beurteilung der Brauch·
barkeil des jeweils benutzton piezoelektrischen Stoffes. ' Derelcktromechanische Koppelfaktor der elektrischen
Schwingung in eine mechanische Schwingung und umgekehrt; je größer der Wert dieses Koppelfaktors
ist, um so besser ist der Umwandlungswirkungsgrad, was für einen piezoelektrischen Stoff zur Verwendung
als Wandler vorteilhaft ist.
Piezoelektrische Stoffe werden auch nach anderen Kenngrößen beurteilt, z. B. dem dielektrischen Verlust,
der Dielektrizitätskonstanten und dem mechanischen Gütewert. Bei einem piezoelektrischen Stoff
für Wandler soll der dielektrische Verlust Vorzugsweise klein sein, die Dielektrizitätskonstante soll
unter Berücksichtigung der elektrischen Belastung groß oder klein sein, und der mechanische Gütewert
ist nicht so bedeutungsvoll.
Diese Zusammenhänge sind im einzelnen in folgenden Arbeiten beschrieben: D. B e r 1 i η c 0 u r t u. a.,
»Transducer Properties of Lead Titanate Zirconate Ceramics« in IRE Transactions on ultrasonic Engineering,
Februar 1960, S. 1 bis 6, se wie R. C. V.
Macario, »Design Data for Banti-Pass Ladder
Filters Employing Ceramic Resonators« in »Electronic Engineering«, Bd. 33, Nr. 3 (1961), S. 171 bis 177.
Es hat sich jedoch häufig herausgestellt, daß bekannte piezoelektrische Keramikstoffe, z. B.
Ba/iumtitanat (BaTiO3) und Bleititanalzirkonat
[Fb(Ti · Zr)O3], einen kleinen elektromechanischen Koppelfaktor haben und damit für die praktische
Verwendung ungeeignet sind. Eine Verbesserung des Koppelfaktors ist nur durch Einbau von Zusatzstoffen
in den Keramikstoff versucht worden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen piezoelektrischen Keramikstoffes mit großem
elektromechanischen! Koppelfaktor. Dieser Keramikstoff soll insbesondere für die Herstellung von Ultraschallwandlern
geeignet sein.
Die Erfindung bringt einen Keramikstoff in Form eines Dreistoffsystems in Vorschlag, der im wesentlichen
aus einer festen Lösung von
Pb(Lil/4Z3/4)(), PbTiO, PbZrO,
besteht, wo Z ein Element der Gruppe Nb, Ta, Sb darstellt. Ein solcher Keramikstoff weist günstige
piezoelektrische Eigenschaften auf und ist in weitem Umfang verwendbar.
Die keramische Mischungszusammensetzung enthält Blei als zweiwertiges Metall sowie Titan und
Zirkonium als vierwertige Metalle. Außerdem sind das Element Lithium und ein Element, der Gruppe
Niobium, Tantal und Antimon in einem solchen Verhältnis enthalten, daß sie insgesamt ein Äqui- <
>o valent für ein vierwertiges Metall darstellen. Bei Verwendung von Niobium ergibt sich für das Dreistoffsystem
die Formel
T Pb(Li,/4Nb3/4)O3 U PbTiO3 |v[ PbZrO3 \7 ft<.
wo die Molverhältnisse x, y und ζ der Nebenbedingung
χ + y + ζ = I.(K) genügen. Im Hinblick auf die
Verwertbarkeit dieser Mischuiigs/usammensetzung
solion die Molvorhllllnisso innerhalb dor folgenden
Grenzen liegen;
5 '
.V | ,I1 | ■ |
0.01 | 0,75 | 0,24 |
0.01 | 0.09 | 0.90 |
0.10 | 0.00 | 0.90 |
0,50 | 0,00 | 0.50 |
0.50 | 0,50 | 0.00 |
0.25 | 0.75 | 0.00 |
Bei Verwendung von Tantal in der Keramikzusammensetzung
[Pb(Li1MTaS4)O1M PbTiO3]^[PbZrO3]..
mit x + y + z = 1.00 müssen die Molverhältnisse
innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden:
V | r | 0.39 |
0.01 | 0.60 | 0.90 |
0.01 | 0.09 | 0.90 |
' 0.05 | 0.05 | 0.85 |
0.10 | 0.05 | 0.40 |
0.40 | 0.20 | 0.25 |
0.40 | 0.35 | 0.15 |
0.20 | 0.65 | 0.20 |
0.10 | 0.70 | 0.25 |
0.05 | 0.70 | |
Bei der Verwendung von Antimon gemäß der Formel
PbZrO3]:
40
45 [ Pb( Li1Z4Sb3Z4)O3
mit x+y+z-\W müssen die Molverhältnisse
innerhalb der folgenden Grenzen gewählt werden:
0.01
0.01
0.05
0.30
0.30
0.10
0.01
0.05
0.30
0.30
0.10
0.70
0.09
0.05
0.05
0.50
0.70
0.09
0.05
0.05
0.50
0.70
0.29 0.90 0.90 0.65 0.20 0.20
Unter den bekannten piezoelektrischen Keramikstoffen ist das lernäre System
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - PbTiO3 - PbZrO.,
bekannt (USA.-Patentschrift 3 268 453). Diese Zusammensetzung
bringt jedoch keine Verbesserung der piezoelektrischen Eigenschaften gegenüber den
bekannten Keramikstoffen PbTiO, PbZrO,, eine Verbesserung wird vielmehr nur durch Zusatz mindestens
eines Oxyds, /.. B. von Mangan, Kobalt, Nickel, Eisen oder Chrom, in einer Menge bis zu
3 Gewichtsprozent erreicht. Im Gegensalz dazu bringt die Zusammensetzung
Pb(Lil/4Z3/4)O3 PbTiO3- PbZrO3
nach der Erfindung eine merkliche Verbesserung der piezoelektrischen Kenngrößen selbst (ohne Ver-
wcndung eines Zusaizbeslandlcils). Dieser Unterschied
in der Verbesserung der piezoelektrischen Konngrölion gegenüber bekannten Koramikstoffen
ist wohl durimr zurUckzurUhran. daß die bekannte
Zusammensetzung als Grundbestandteil mit Magnesium (Mg) ein Element der ΙΙΛ-Gruppe des
Periodensystems zusammen mit einem Vb-Element
niimlich Niobium (Nb), wogegen die Zusammensetzung nach der Erfindung das Element Lithium (Li)
der ΙΑ-Gruppe zusammen mit einem Vb- oder Va-Hlement enthüll, nämlich Niobium (Nh), Tantal
(Ta) oder Antimon (Sb),
Die ausgezeichnete piezoelektrische Eignung der Keramikzusammensetzungen nach der Erfindung wird
aus der folgenden Einzelbeschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erkennbar.
Fig. 1,4 und 7 stellen dreieckförmige Mischungsdiagrammc
des Dreistoffsystems nach der Erfindung dar;
F i g. 2, 5 und 8 zeigen jeweils den Verlauf des elektromechanischen Koppelfaktors Tür den bekannten
Bleitilanat-Bleizirkonat-Keramikstoff und für den Keramikstoff nach der Erfindung in Abhängigkeit
von Änderungen des Bleititanat-Bleizirkonat-Verhältnisses,
und
F i g. 3, 6 und 9 geben innerhalb des Mischungsdiagramms die Bereiche für verschiedene Kristallmodifikationen
der Keramikstoffe an.
Im einzelnen beziehen sich die Fig. 1, 2 und 3
auf das Dreistoffsystem Pb(Li1 4Nb, 4)O3 — PbTiO, - PbZrO3
die F i g. 4, 5 und beziehen sich auf das Dreistoffsystem
Pb(Li1Z4Ta3Z4)O3 — PbTiO3 — PbZrO3
und die F i g. 7, 8 und 9 beziehen sich auf das Dreistoffsystem
Pb(Li14Sb14)O, PhTiO, - PbZrO,
Zur Herstellung der Keramikstoffe werden in Form von pulverformigen Ausgangsstoffen Bleimonoxid
(PbO), Lithiumkarbonat (Li2CO3), Niobpentoxid
(Nb2O5), Titandioxid (TiO2) und Zirkoniumdioxid
(ZrO2) benutzt, aus denen man die
Pb(Li174)O3- PbTiO3- PbZrO3-KeramikstofTe
nach der Erfindung erhält, wenn nichts Abweichendes vermerkt ist. Diese pulverförmigen Ausgangsstoffe
werden so eingewogen, daß die Prüfkörper die in Tabelle 1 (Ende der Beschreibung) angegebene Zusammensetzung
haben. Auch pulverförmige Ausgangsstoffe von Bleimonoxid (PbO), Titandioxid (TiO2),
Zirkoniumdioxid (ZrO2), Lithiumcarbonat (Li2CO3)
und Tantalpentoxid (ta,Os) bzw. Antimontrioxid
(Sb2O1) werden zur Herstellung von
Pb(Li1Z4Ta3Z4)O3 — PbTiO., -- PbZrO3-
Pb(Li1 4Sh14)
PbTiO,
stoffen
stoffen
PbZ.rO3-Keramik-
40
nach der Erfindung benutzt, soweit nichts Abweichendes vermerkt ist. Diese Pulverbestandteile werden ()5
in solcher Weise eingewogen, daß man in den Endkörpern die Zusammensetzungen nach den Tabellen 2
bzw. 3 erhält. Dabei werden Lithiumkarbonat (LiC2O3)
und Antimontrioxid (Sb2O3) in Mengen eingewogen,
die auf der Basis von Lithiumoxid (Li2O) und AnU-monpontoxid (Sb2Oj1) berechnet sind. Außerdem werden die Pulverbestandleile von Bleimonoxid, Titandioxid und Zirkoniumdioxid so eingewogen, daß man
herkömmliche Bleititanat-Bloizirkonat-Kenimika der
Zusammensetzungen nach Tabelle erhillt.
Die jeweiligen Pulverbestandleile werden in einer Kugelmühle mit Äthylalkohol gemischt. Die Pulvermischung
wird dann gefiltert, getrocknet, gebrochen, bei 900" C eine Stunde lang vorgesintert und wiederum
gebrochen. Danach werden die Mischungen unter Zusatz eines geringen Anteils von destilliertem Wasser
unter Anwendung eines Druckes von 700 kg/cm2 zu Scheiben mit 20 mm Durchmesser verpreßt und in
einer Bleimonoxidatmosphärc I Stunde lang bei einer Temperatur zwischen I26()"C und I3OO"C gesintert.
Die Proben mit einem Gehalt von mehr als 30 Molprozent Pb(Li1Z4Ta3Z4)O3 (Proben 10,19,22,23 und 25
in Tabelle 2) sowie mit einem Gehalt von 30 Molprozent oder mehr Pb(Li„4Sb3/4)O3 (Proben 6, 2Ü,
21, 24 und 29 in Tabelle 3) werden jedoch bei einer Temperatur zwischen 1230 C und 1260"C gesintert.
Die fertigen Keramikscheiben werden auf beiden Flächen bis zu einer Enddicke von 1 mm poliert, auf
beiden Seiten mit Silberelektroden kontaktiert und darauf durch eine Polungsbehandlung bei Zimmertemperatur
oder bei 100 C für die Dauer von einer Stunde unter Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes
von 30 bis 50 kV/cm piezoelektrisch aktiviert.
Nach einer Standzeit von 24 Stunden werden zur Bestimmung der piezoelektrischen Kenngrößen der
elektromechanische Koppelfaktor (fc,) für den radialen Schwingungsmodus und der mechanische Gütewert
(öm) gemessen. Die Messung · erfolgt in der IRE-Standardschaltung.
Der /cr-Wert wird nach dem Resonanz-Antiresonanz-Verfahren berechnet. Außerdem
werden die Dielektrizitätskonstante t und der dielektrische Verlust winkel tan Λ bei der Frequenz
von 1 kHz gemessen.
Die Tabellen 1, 2, 3 und 4 zeigen beispielhafte Meßwerte. Die Meßergebnisse gelten für Proben
mit den größten /cr-Werten, die nach der oben angegebenen
Polungsbehandlung unter den vorerwähnten Verfahrensbedingungen erzielt werden. In den
Tabellen sind die Proben nach dem PbTiO3-Anteil
geordnet; es sind auch verschiedene Werte für die Curie-Temperatur angegeben, die durch Messung
der Temperaturänderung der Dielektrizitätskonstanten / bestimmt sind. Die neuen Zusammensetzungen
von Proben nach den Tabellen 1, 2 und 3 sind in den Fig. 1,4 und 7 mit schwarzen Punkten eingetragen.
Die bekannten Zusammensetzungen der Proben nach Tabelle 4 sind in diesen Figuren durch Kreuze angegeben.
Ein Vergleich der Meßwerte für die Proben 19
und 20 in Tabelle 1,11 und 12 in Tabelle 2 oder 10
und 11 in Tabeiie 3 mit der Probe 4 in Tabelle 4 zeigt, daß die größten AyWerle der neuen Keramikstoffe
nach der Erfindung weit über dem /(,-Größtwert
der bekannten Mleititaiiai - Blei/.irkonal - Keramika
liegen. Außerdem zeigt ein Vergleich der Meßwerte der Tabellen 1, 2 und 3 mit denjenigen der Tabelle 4,
insbesondere für .solche Keramikstoffe, wo die PbTiO3-PbZrO,-Anteile
einander gleich sind, daß die erfindungsgemäßen Keramikstoffe einen merklich verbesserten
Ze,-Wert aufweisen. Dieses läßt sieh noch
besser aws den F i g. 2, 5 und S erkennen, wo die
! 646817
dick ausgezogene Kurve die kr-Werte der erfindungsgemäßen
Keramikstoffc mit 5 Molprozent Falls der Anteil von'
JNb3Z4)O3 (Fig. 2).
Pb(Li,/4Tu3,4)O3 (Fig. 5)
bzw.
Pb(Lil/4Sb34)O3 (Fig. 8),
mit einem wechselnden Anteil y von PbTiO3 und mit
einem Restanteil von PbZrO3 darstellt, während die
dünn ausgezogene Kurve die kr- Werte eines bekannten
Bleititanat-Bleizirkonat-Keramikstoffes mit einem veränderlichen Anteil y von PbTiO3 wiedergibt.
Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß die Keramikstoffe nach der Erfindung sehr gute piezoelektrische
Eigenschaften aufweisen.
Im Rahmen des Dreistoffsystems nach der Erfindung
erhält man die verbesserten piezoelektrischen Kenngrößen nur dann, wenn in der Zusammensetzung
nach der Formel
t Pb(Li,,4Z, .,ΙΟ.,ΜPbTiO3],.[PbZrO3]r
mit den Molverliältnissen .v. y und ζ zu χ + y + : = 1.00
unter Verwendung von Niobium innerhalb des durch die Eckpunkte A. B. C. D. E. F abgegrenzten Flächenbereichs
des Mischungsdiagramms nach Fig. bei Verwendung von Tantal innerhalb des durch die
Eckpunkte G. //. /../. K. L M. N.O begrenzten Flächenbereichs
des Mischungsdiagramms nach Fi g. 4 und bei Verwendung von Antimon innerhalb des durch
die Eckpunkte P, Q. R. S. 7Λ (.' begrenzten Flächenbereichs
der F i g. 7 liegt. Die jeweiligen Eckpunkte der Flächenberciche sind durch die folgenden MoI-vcrhällnissc
gekennzeichnet:
Pb(Li1/4Nb3/4)O3, Pb(Li„4Ta.V4)O3
oder Pb(Li„4Sb3/4)O3
oder Pb(Li„4Sb3/4)O3
ίο
A | 0.01 |
B | 0.01 |
C | 0.10 |
D | 0.50 |
E | 0.50 |
F | 0.25 |
Cl" | 0.01 |
// | 0.01 |
/ | 0.05 |
J | 0.10 |
K | 0.40 |
L | 0.40 |
M | 0.20 |
N | 0.10 |
O | 0.05 |
P | 0.01 |
Q | 0.0t |
R | 0.05 |
S | 0.30 |
T | (UO |
V | 0.10 |
0.75 0.09 0.(X) 0.00 0.50 0.75
0.60 0.09 0.05 005 0.20 0.35 0.65 0.70 0.70
0.70 0.09 0.05 0.05 0.50 0.70
0.24 0.90 0.90 0.50 0.00 0.(X)
0.39 0.90 0.90 0.85 0.40 0.25 0.15 0.20
0.25 0.29 0.90 0.90 0.65 0.20 0.20
geringer als die oben angegebenen Grenzen ist. kann man bei der Herstellung der Keramikproben
die Sinterung nicht vollständig durchführen, und außerdem sind die piezoelektrischen Kenngrößen
dieser Keramikproben schlechter oder höchstens gleich denen bekannter Bleitilanat-Blcizirkonat-Kcramika
und damit auch bei geringfügiger Verbesserung fürdie Praxis unzureichend. Wenn der Pb(Li114Zv4)O,-Gehalt
(mit Z als Niobium, Tantal oder Antimon) oberhalb der oben angegebenen Grenzen liegt, läßt
sich die Sinterung nur unter Schwierigkeiten zu Ende führen, und man erreicht keine gleichförmige feste
Lösung der drei Bestandteile, so daß die Kcramikstoffe für eine praktische Verwendung unzureichend
sind. Wenn der PbTiO3-GehaIt außerhalb der oben
angegebenen Grenzen liegt. läßt sich durch die Sinterung kaum ein dichter Keramikstoff erreichen,
und das Enderzeugnis zeigt keinen praktisch verwertbaren piezoelektrischen Effekt. Wenn schließlich
der PbZrO3-Anteil nicht in die oben angegebenen
Grenzen fallt, erhält man einen unbrauchbaren piezoelektrischen Keramikstoff mit verschlechterten Kenngroßen.
Deshalb muß die Zusammensetzung des Keramikstones nach der Erfindung für eine praktische Verwendung
innerhalb der oben angegebenen Flächenberciche des Mischungsdiagramms liegen Die dadurch
bestimmten Keramikstoffe haben sehr gute piezoelektrische Kenngrößen und eine hohe Curie-Temperatur
gemäß den Tabellen 1 bis 3. so daß die piezoelektrischen Kenngrößen auch durch beträchtliche
Erwärmung nicht verschlechtert werden. Die DreistolTsysterne nach der Erfindung. Pb(Li14NbV4)O,.
Eh7tfTVOi b?W Pb(Li-4SbV4)O3. PbTioVund
η i' Miegen in eincr festcn Lösung größerer
Bestandteile vor. wobei' die feste Lösung eine perowskitartige Kristallstruktur aufweist Die Fig 3
6 und 9 geben die Kristallmodifikation^ der Keramikzusammensetzungen
innerhalb der Flächenbereiche
nach H g. 4 und P. Q. R, T. L „ach F i g. 7 an.
die durch eine Röntgenstrahl-Strukturanalyse an
T Pi?ben bei Zimmertemperatur ben.*'urden I»<«e Zusammensetzungen haben
perowsk.tartige Kr.Mallstrukiuru.nl gehören entweder
zu einer tetragonalen Modifikation 7 oder einer rhomboedrischen Modifikat.on R, Die Grenzlinie
zwischen den beiden Modifikationen sind in jeder Figur · ick ausgezogen. Im allgemeinen erreicht man
dio größten fcf.Wertc in der Nähe dieser Grenzlinie.
Als Ausgangsstoffe zur Herstellung der KeramikstofTe
nach der Erfindung lassen sich nicht nur die in den ob.gcn Ausftihrungsbeispiclen genannten Stoffe
verwenden Im einzelnen kann man an Stelle der genannten AusgangsMolTe solche Oxide verwenden.
!ia«n.ih, η rcr, T^mncri"ur «eicht zu einem
gewünschten Bestundteil /crsetron. An Stelle der
genannten Ox.dc kann man auch Sal/c. / B Oxalate
oder !Carbonate. /. B. Li2CO, an Stelle von 1 i,O
verwenden, welche sich bei erhöhter Te^eräu.r
!echt in d.e gewünschten Oxide /ersetzen. Weiterhin
kann man an Stelle der Oxide Nh,O, entsprechende
Hydroxyde wie Nb(OH)5 benutzen. Zudem kann
man Keramika mil entsprechenden Kenngrößen auch
dadurch erhallen, daß man jeweils für sich PulverbcstandtcMe
eines jeden Stoffes PbTiO3, PbZrO., sowie
Pb(Li1/4NbV4)0,. Pb(Li1/4Ta.„4)0.,
oder Pb(Li1Z4Sb, j)0,
oder Pb(Li1Z4Sb, j)0,
fertigt und dieselben als Ausgangsstoffe für die nachfolgende
Mischung benutzt. Normalerweise enthalten handelsübliches Tanlalpcntoxid (Ta2O5), Niobpcntoxid
(Nb2O5) und Zirkoniumdioxid (ZrO2) einige
Prozent Niobpenloxid (Nb2O,), Tanialpenloxid
(Ta2O5) und Hafniumdioxid (HfO2). Demzufolge
dürfen die Keramikstoffe nach der Erfindung kleine Anteile dieser Oxide bzw. Elemente enthalten, die
in den handelsüblichen Ausgangsstoffen vorhanden sind. Außerdem ist anzunehmen, daß geringe Zusätze
/.u den Kenunikstoffen nach der Erfindung eine weitere
Verbesserung der piezoelektrischen Kenngrößen mit sich bringen, wie dies in entsprechender Weise bei
herkömmlichen Bleititanat-Bleizirkonal-Keramika bekannt ist. Die Erfindung umfaßt auch Keramikstoffe
mit entsprechenden Zusätzen.
Mißverhältnisse der Zusiimmensei/uny | PbIiO1 | 0.45 | IMViO, | Tabelle I | 170 | 270 | lan Λ | Curic- | |
Pb(Li1 4Nb14K), | I | 0.45 | ζ | 220 | 310 | (%) | Temperalur | ||
>lr. | Λ | 0.75 | 0.43 | 0.24 | K | 210 | 330 | 2.8 | ( f) |
0.01 | 0.75 | 0.43 | 0.20 | (%) | 180 | 370 | 2.7 | ||
1 | 0.05 | 0.75 | 0.43 | 0.15 | 4 | 350 | 340 | 2.3 | |
2 | 0.10 | 0.75 | 0.40 | 0.00 | 8 | 370 | 330 | 3.0 | |
3 | 0.25 | 0.70 | 0.38 | 0.25 | 7 | 300 | 410 | 2.0 | |
4 | 0.05 | 0.70 | 0.13 | 0.20 | 5 | 105 | 400 | 2.5 | |
5 | 0.10 | 0.65 | 0.33 | 0.30 | 23 | 230 | 520 | 2.1 | |
6 | 0.05 | 0.60 | 0.28 | 0.39 | 22 | 240 | 450 | 2.1 | |
7 | 0.01 | 0.60 | 0.23 | 0.30 | 28 | 160 | 640 | 1.8 | |
8 | 0.10 | 0.60 | 0.23 | 0.00 | 30 | 120 | 280 | 2.6 | |
9 | 0.40 | 0.55 | 0.20 | 0.40 | 34 | 100 | 1390 | 1.8 | |
10 | 0.05 | 0.50 | 0.19 | 0.00 | 14 | 105 | 1240 | 5.2 | |
11 | 0.50 | 0.48 | 0.10 | 0.47 | 46 | 135 | 950 | 2.1 | |
12 | 0.05 | 0.48 | 0.10 | 0.42 | 10 | 215 | 570 | 2.1 | |
13 | 0.10 | 0.48 | 0.10 | 0.32 | 60 | 180 | 350 | 1.8 | |
14* | 0.20 | 0.48 | 0.09 | 0.22 | 53 | 70 | 1510 | 1.8 | |
15 | 0.30 | 0.48 | 0.05 | 0.12 | 43 | 90 | 1800 | 1.9 | |
16 | 0.40 | 0.47 | 0.05 | 0.52 | 27 | 95 | 1670 | 3.1 | |
17 | 0.01 | 0.02 0.47 | DOS | 0.51 | 16 | 90 | 1630 | 2.5 | |
18 | 0.05 | 0.50 | 70 | 95 | 690 | 2.6 | 380 | ||
19 | 0.10 | 0.45 | 1 78 | 90 | 1400 | 2.3 | 350 | ||
20 | 0.05 | 0.52 | 75 | 90 | 1740 | 3.3 | |||
21* | 0.10 | 0.47 | 63 | 95 | 780 | 3.1 | |||
22 | 0.20 | 0.37 | 65 | 95 | 1210 | 3(H) | |||
23 | 0.10 | 0.50 | 70 | 135 | 770 | 3.8 | |||
24 | 0.20 | 042 | 55 | 180 | 1180 | 3.3 | |||
25 | 0.20 | 0.47 | 56 | 180 | 1030 | 3.7 | 280 | ||
26 | 0.30 | 0,37 | 59 | 225 | 630 | 3.5 | |||
27 | 0 40 | 0.32 | 4K | 70 | 690 | 3.1 | 260 | ||
2K | 030 | 0.47 | 38 | 250 | 380 | 4.2 | |||
29· | 0.50 | 0.27 | 28 | 480 | 310 | 4.3 | |||
30 | 0.05 | 0.75 | 26 | 330 | 420 | 3.7 | |||
31 | 0.01 | 0.80 | 19 | 300 | 510 | 4.9 | |||
32 | 0.10 | 0X0 | 27 | 240 | 340 | 4.0 | |||
33 | 0.20 | 0.70 | TI | 380 | 2W) | 4.4 | |||
34 | 0.50 | 0.40 | 21 | 400 | 310 | 1.2 | |||
35 | 0.01 | 0 90 | 21 | 270 | 520 | 4.6 | |||
3<> | 0.05 | 0.90 | 8 | 300 | \Ή) | .V8 | |||
37 | ' 0.20 | 075 | 15 | 5.0 | |||||
38 | 0.40 | 0 55 | 14 | 4.(> | |||||
.V) | 14 | ||||||||
4(1 | :<> | ||||||||
Molverhältnisse der Zusammensetzung | PhTiOj | PbZrO, | (% | |
Nr. | Pb(LVjNb3Z4)O., | .1' | 7 | |
Λ | 0.00 | 0.90 | 8 | |
41 | 0.10 | 0.00 | 0.70 | 3 |
42 | 0.30 | 0.00 | 0.50 | |
43 | 0.50 | |||
i 646 817
Fortsetzung
10
Molvcrhültnissc der Zus | PbTiC | |
Nr. | Pb(Li1Z4Ta3Z4)O., | y |
X | 0.70 | |
1 | 0.05 | 0.70 |
2 | 0.10 | 0.65 |
3 | 0.20 | 0.60 |
4 | 0.01 | . 0.55 |
5* | 0.05 | 0.48 |
6 | 0.01 | 0.48 |
7 | 0.05 | 0.48 |
8* | 0.10 | 0.48 |
9 | 0.20 | 0.48 |
10 | 0.30 | 0.47 |
11 | 0.02 | 0.46 |
12 | 0.05 | 0.46 |
13 | 0.10 | 0.43 |
14 | 0.05 | 0.43 |
'|5 | 0.10 | 0.43 |
16'* | 0.20 | 0.40 |
17 | 0.10 | 0.38 |
18 | 0.20 | 0.35 |
19 | 0.40 | 0.33 |
20 | 0.05 | 0.33 |
21 | 0.20 | 0.33 |
22* | 0.30 | 0.23 |
23 | 0.30 | 0.20 |
24 | 0.05 | 0.20 |
25 | 0.40 | 0.10 |
26 | 0.10 | 0.09 |
27 | 0.01 | 0.05 |
28 | 0.05 | 0.05 |
29 | 0.10 |
Mißverhältnisse | der /usainniu'ii | SOtZUtI(I | |
r. | Ph(I.I1-4Sb 1/4)O, | I1KIiO, | I1IVrI |
X | I' | ||
I | 0.01 | 0.70 | 0.29 |
2 | 0.05 | 0.70 | 0.25 |
3 | 0.10 | 0.70 | 0.20 |
4 | 0.01 | O.ftU | 0.39 |
5* | 0.05 | 0.55 | 0.40 |
370 | |
450 | |
260 | |
Q,„ | |
480 | |
170 | |
160 | |
mmi | nsetzung | λ. |
PbZrOj | (% | |
0.25 | 23 | |
0.20 | 23 | |
0.15 | 17 | |
0.39 | 29 | |
0.40 | 40 | |
0.51 | 64 | |
0.47 | 58 | |
0.42 | 55 | |
0.32 | 39 | |
0.22 | 19 | |
0.51 | 80 | |
0.49 | 71 | |
0.44 | 57 | |
0.52 | 60 | |
0.47 | 55 | |
0.37 | 47 | |
0.50 | 51 | |
0.42 | 44 | |
0.25 | 12 | |
* | 0.62 | 38 |
0.47 | 38 | |
0.37 | 39 | |
0.47 | 26 | |
0.75 | 27 | |
0.40 | 8 | |
0.80 | 12 | |
0.90 | 18 | |
0.90 | 12 | |
0.85 | 8 |
rubcllc
A,
22 10 32 43 Q,„
320 270 350 170 150 90 100 105 130 240
85 85 95 95 95 110 110 110 250 160
140 115 190 250 230 430 530 380 340
370 390 350 440 710 1100 1340 1350 1020
500 1470 1420 1350 770 1010 1540
850 1140 410 560 900 1120 780 410 360 650
280 350 460
tan Λ
2.7 6.0 5.3
Curic-Tcmperati
( C)
Curie- | |
tan Λ | Tcmperatu |
(%) | ( C) |
1.9 | |
2.5 | |
1.9 | |
3.1 | |
2.1 | |
1.8 | |
2.5 | |
2.9 | |
2.2 | |
2.0 | |
2.7 | |
2.8 | 340 |
3.1 | |
2.8 | |
3.8 | 290 |
2.5 | |
3.8 | |
3.7 | 255 |
6.2 | |
3.4 | |
4.3 | |
4.1 | 240 |
4.6 | |
4.0 | |
6.4 | |
4.6 | |
4.8 | |
6.3 | |
6.5 |
390 | lan λ | ( urn·· Temperatur |
|
360 | ("..I | I Cl | |
210 | 320 | 2.4 | |
320 | 460 | 1.9 | |
410 | KIO | 2.K | |
IKO | 1.9 | ||
130 | ι ■> | ||
II
-ortsetzunu
12
Molverhältnisse der Zusammensetzung | PbTiO, | PbZrO-, | Ii | Q,„ | 170 | |
Nr. | Pb(Li114Sb314)O., | .Γ | - | 1810 | ||
X | 0.50 | 0.20 | 1%) | 280 | 1640 | |
6 | 0.30 | 0.48 | 0.47 | IO | 90 | 630 |
7 | 0.05 | 0.48 | 0.42 | 70 | 120 | 1190 |
8* | 0.10 | 0.48 | 0.32 | 54 | 180 | 965 |
9 | 0.20 | 0.47 | 0.51 | 25 | 80 | 1620 |
10 | 0.02 | 0.46 | 0.49 | 80 | 87 | 790 |
11 | 0.05 | 0.46 | 0.44 | 71 | 90 | 1010 |
12 | 0.10 | 0.43 | 0.52 | 66 | 95 | 1210 |
13 | 0.05 | 0.43 | 0.47 | 61 | 95 | 870 |
14 | 0.10 | 0.43 | 0.37 | 63 | 160 | 1030 |
15* | 0.20 | 0.40 | 0.50 | 35 | 110 | 640 |
16 | 0.10 | 0.38 | 0.42 | 53 | 170 | 830 |
17 | 0.20 | 0.33 | 0.62 | 32 | 140 | 700 |
18 | 0.05 | 0.33 | 0.47 | 44 | 170 | 570 |
19 | 0.20 | 0.33 | 0.37 | 26 | 340 | 450 |
20* | • 0.30 | 0.23 | 0.47 | 20 | 320 | 640 |
21 | 0.30 | 0.20 | 0.75 | 11 | 270 | 490 |
22 | 0.05 | 0.10 | 0.80 | 28 | 370 | 270 |
23 | 0.10 | 0.10 | 0.60 | 15 | 250 | 370 |
24 | 0.30 | 0.09 | 0.90 | 7 | 470 | 490 |
25 | 0.01 | 0.05 | 0.90 | 16 | 530 | 450 |
26 | 0.05 | 0.05 | 0.75 | 9 | 360 | |
27 | 0.20 | 0.05 | 0.65 | 6 | 110 | |
28 | 0.30 | 8 | ||||
lan λ
Curie-Temperatur
( C)
I
3.5 1.4 1.3 1.9
1.4 3.1 1.9
2.1
2.1 [
1.4
2.3
2.5 I 2.2
2.9
2.6 I 2.6
2.4 4.4 4.7 4.4 2.2 4.1 5.6
Anmerkung: Bei der Herstellung der Proben (*) in den Tabellen I bis .1 wurde an Stelle von Bleimonoxid (PbO) als Ausgangsinatecial Mennige
(Pb3O4) benutzt.
Mdlver der Z lisa m PbTiO-, |
liäl'nisse mensel/ung PhZrO., |
8 |
0.70 | 0.30 | 42 |
0.60 | 0.40 | 38 |
0.55 | 0.45 | M) |
0.48 | 0.52 | 24 |
0.45 | 0.55 | 15 |
0.40 | 0.60 | IO |
0.30 | 0.70 | |
0.20 | 0.K0 | |
0.10 | 0.90 | |
1 I i\ '-ι-* I i\ ,m I I I ιι\ι\ Ι -ι ,ι
Anmcrktni|i' I iir die l'idhen I und . \wr dnc Hevliniimmg der
piezoelektrischen KeiingrnMen nicht möglich
Claims (4)
1. Piezoelektrischer Keramiksioff in Form einer festen Lösung der drei Bestandteile Pb(Li|,4Zi,4»O,,,
PbTiO, und PbZrO,, worin Z ein Element der Gruppe Nb, Ta, Sb darstellt.
2. Piezoelektrischer Keramikstoff nach Ar
spruch 1, mit einer Zusammensetzung nach der
.JM
Formel
[Pb(Lv4Nb3M)O3L[PbTiO3]J-PbZrOjL
wo die Molverhältnisse x, y und ζ der Nebenbcdingung
χ + y + : = 1.00 genügen und wo die Zusammensetzung in dem Phasendreieck innerhalb
des durch die Eckpunkte A, ß. C, D, E, F begrenzten Fliichenbercichs liegt mit folgenden
Koordinaten der Eckpunkte
I
3. Piezoelektrischer Keramikstoff nach Anspruch I, mit einer Zusammensetzung nach der
Formel
[ Pb(Li1 4Ta.,,4)O.,L[ PbTiOj]x[PbZrO3],
wo die Molvcrhtiltnissc .v, y und r der Nebenbedingung χ + ,v + : - I .(K) genügen und wo die
Zusammensetzung in dem Phasendreieck innerhalb des durch die Eckpunkte G. //. /. J. K. L. M
13
/V. O begrenzten Hiichenbereidis liegt mil folgenilen
Koordinaten «er Hekpunkle:
(S
Il
I
K
L
M
N
O
0.39 0.90 0.90 0.85 0.40 0.25 0.15 0,20
0.25
4. Pieznelekirischer Keramiksloff nach Anspruch
L mil einer Zusammensetzung nach der
Formel
I1"1''
wo die Molvcrhiilinisse x, ,r und : der Nc
Bedingung χ + ν + -" - Ι·"<» g^nligen und wc
Zusammensetzung in dem Phasendreieck ir
halb des durch die Eckpunkte l\ Q, Il S. '
begrenzten Hächcnhcrciehs liegt mn folgei
Koordinaten der Hckpunkle:
R
S
T
0.01
0.01
0.05
0.30
0.30
0.10
0.01
0.05
0.30
0.30
0.10
0.70 0.09 0.05 0.05 0.50 0.70
0.2' 0.9( . ().9( O.fti
O.2(
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1796146B1 (de) * | 1967-09-12 | 1974-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Verwendung eines piezoelektrischen Keramikmaterials fuer piezoelektrische Resonanzfilter |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1796146B1 (de) * | 1967-09-12 | 1974-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Verwendung eines piezoelektrischen Keramikmaterials fuer piezoelektrische Resonanzfilter |
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