DE1802768A1 - Piezoelectric ceramic material - Google Patents

Piezoelectric ceramic material

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Abstract

Piezoelectric ceramic material.. G7-. Consists of a quaternary solid solution of: (Ag1/2Bi1/2)TiO3-(Ag1/2Bi1)SrO3-PbToO3-PbZrO3 with up to 25 atom percent of lead through at least one element of the barium, strontium group and replaceable or replaced by calcium. Used in the manufacture of converters for the transmission and reception of ultrasonic waves where the electro-mechanical coupling factor is the most important constant for the practical utilisation of the piezoelectric material and is a measure of the effectiveness in transforming electrical oscillations into mechanical oscillations and vice-versa.

Description

Piezoelektischer Keramikstoff Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Reramikstoffe, die für bestimmte Anwendungsgebiete hervorragende Eigenschaften aufweisen. Piezoelectric Ceramic The invention relates to piezoelectric Ceramic materials that have excellent properties for certain areas of application.

Eines der typischen Anwendungsgebiete fur piezoelektrische Stoffe ist die Herstellung von Wandlern für das Senden und Empfangen von Ultraschallwellen. In diesen Palle stellt der elektromechanische Kopplungsfaktor die wichtigste Größe zur praktischen Bewertung der zu verwendenden piezoelektrischen Stoffe dar. Der elektromechanische Koppelungsfaktor ist oin Maß für den Wirkungsgrad der Umwandlung elektrischer Schwingungan in mechanische Schwingungen und umgekehrt; ein grö zu größerer Wert des elektromechanischen Koppelungsfaktors entspricht einem besseren Umwandlungswirkungsgrad, das bei piezoelektrischen Stoffen fr Wandler erwünschtlist.One of the typical areas of application for piezoelectric materials is the manufacture of transducers for the transmission and reception of ultrasonic waves. In this case, the electromechanical coupling factor is the most important variable for the practical evaluation of the piezoelectric materials to be used electromechanical coupling factor is a measure of the conversion efficiency electrical oscillation into mechanical oscillations and vice versa; a larger to larger value of the electromechanical coupling factor corresponds to one better conversion efficiency, which is desirable for piezoelectric materials for transducers.

Piezoelektrische Stoffe besitzen weitere Kenngrößen z.. den dielektrischen Verlust, die Dielektrizitätskonstante und den mechanischen Gütewert, die zu ihrer Bewertung herangezogen werden. Piezoelektrische Stoffe für Wandler sollen einen möglichst kleinen dielektrischen Verlust und je nach der elektrischen Belastung eie großen oder eine kleinen Wert der Dielektrizitätskonstante haben. Der riechanische Gütewert, der das reziproke Maß fiir die in dem Stoff während der Energieunwandlung verbrauchte Energie darstellt, ist in diesem Falle nicht so bedeuts@m.Piezoelectric materials have other parameters, such as the dielectric Loss, the dielectric constant and the mechanical Q factor contributing to their Evaluation can be used. Piezoelectric materials for converters are supposed to be one the smallest possible dielectric loss and depending on the electrical load have a large or a small value of the dielectric constant. The olfactory one Quality value, the reciprocal measure for that in the substance during energy conversion represents consumed energy is not so meaningful in this case.

Die genannten Zusammenhänge sind z.3. in folgenden Arbeiten beschrieben: D Berlincourt u.a., "Trnsducer Properties of Lead Titanate Zirconate Ceramics", in IRE TRANSACTIONS ON ULTRASONIC ENGINEERING, Februar 1960, S. 1-6 und R.C.V. Maeario, Design Data for Band-Pass Ladder Filters Employing Ceramic Resonators', ELECTRONIC ENGINEERING, Bd. 33, No. 5 (1961) S. 171-177.The relationships mentioned are z.3. described in the following works: D Berlincourt et al., "Trnsducer Properties of Lead Titanate Zirconate Ceramics", in IRE TRANSACTIONS ON ULTRASONIC ENGINEERING, February 1960, pp. 1-6 and R.C.V. Maeario, Design Data for Band-Pass Ladder Filters Employing Ceramic Resonators', ELECTRONIC ENGINEERING, Vol. 33, No. 5 (1961) pp. 171-177.

Es hat sich oft gezeigt, däß herkömmliche piezoelektrische Keramikstoffe z.B. Bariumtitanat (BaTiO3) und Blei-Titanat-Zirkonat Pb(Ti.Zr)03, einen kleinen elektromechanischen Kopplungsfaktor haben und für eine praktische Anwendung ungeeignet sind. Verbesserungen der Kenngrößen sind nur durch Einbau verschiedener Zusatzstoffe vorgenommen worden.It has often been found that conventional piezoelectric ceramics e.g. barium titanate (BaTiO3) and lead titanate zirconate Pb (Ti.Zr) 03, a small one have electromechanical coupling factor and are unsuitable for practical use are. Improvements in the parameters are only possible through the incorporation of various additives been made.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen piesoelektriochen Keramikstoff zu schaffen, der einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist.The invention is therefore based on the object of a piesoelectriochen To create ceramic material that has a large electromechanical coupling factor.

dieser neue Stoff soll für spezielle Anwendungsfälle wie die Herstellung von Wandlern für Ultraschallsender und -empfänger besonders geeignet sein.this new substance is intended for special applications such as manufacturing of transducers for ultrasonic transmitters and receivers are particularly suitable.

Der piezoelektrische Keremikstoff nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer festen Lösung des quaternären (Ag1/2Bi1/2) TiO3-(Ag1/2Bi1/2)ZrO3-PbTiO3-PbZrO3 -Systems; in ihm sind bis zu 25 Atomprozent Blei durch mindestens ein Element aus der Gruppe berium, Strontium und Kalzium ersetzbar.bzw. ersetzt.The piezoelectric ceramic according to the invention consists essentially from a solid solution of the quaternary (Ag1 / 2Bi1 / 2) TiO3- (Ag1 / 2Bi1 / 2) ZrO3-PbTiO3-PbZrO3 -Systems; it contains up to 25 atomic percent lead due to at least one element the group berium, strontium and calcium can be replaced. replaced.

Dieser Stoff enthält Blei (Pb) als zweiwertiges metallisches Element, Titan (Ti) und Zirkon (Zr) als vierwertige metallische Elemente und auch Silber (Ag) und Wismut (Bi) in solchen ,tnteilen, daß er, als. ganzes, als einem zweiwertigen metallischen Element äquivalent angesehen werden kann.This substance contains lead (Pb) as a divalent metallic element, Titanium (Ti) and zirconium (Zr) as tetravalent metallic elements and also silver (Ag) and bismuth (Bi) in such, that he, as. whole, as a bivalent metallic element can be regarded as equivalent.

In Weiterbildung der Erfindung ist der oben gekennzeichnete piezoelektrische Kersmikstoff im wesentlichen nach der Formel in der t, u, v und w die Holverhaltnisse angeben und der Bedingung t + u + v + w = 1.00 genügen, zusammengesetzt, und seine spezifischen Koordinaten liegen in einem Diagramm mit den Koordinaten α = t / (t + v) = u / (u + w) und # = t / (t + u) = v / (v + w), die also das Verhältnis von (Ag1/2Bi1/2) zu (Ag1/2Bi1/2)+Pb bzw.In a further development of the invention, the piezoelectric ceramic microfiber identified above is essentially according to the formula in which t, u, v and w indicate the pick-up ratios and satisfy the condition t + u + v + w = 1.00, combined, and its specific coordinates are in a diagram with the coordinates α = t / (t + v) = u / (u + w) and # = t / (t + u) = v / (v + w), which is the ratio of (Ag1 / 2Bi1 / 2) to (Ag1 / 2Bi1 / 2) + Pb or

von i zu zu ' Zr darstellen, innerhalb eines Vieleckes A - B - C - D - E - F - G - H mit den Eckpunktskoordinaten A ..... 0.01 0.55 5 ..... 0.01 0.10 C ..... 0.05 0.05 D ..... 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... -.05 -.70 Die ausgezeichneten piezoelektrischen Eigenschaften des nach der Erfindung zusammengesetzten Keramikstoffes gehen aus der nachfolgenden, genaueren Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen für einen Keramikstoff nach der Erfindung hervor, die durch die beiliegenden Zeichnungen unterstützt wird.represent from i to to 'Zr, within a polygon A - B - C - D - E - F - G - H with the corner point coordinates A ..... 0.01 0.55 5 ..... 0.01 0.10 C ..... 0.05 0.05 D ..... 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... -.05 -.70 The excellent piezoelectric properties of the ceramic material composed according to the invention go from the following, detailed description of preferred embodiments for a ceramic material according to the invention which is supported by the accompanying drawings.

Fig. 1 ist ein Zusammensetzungsdiagramm, das den wirksamen Gesamtbereich von Zusammensetzungen für den Keramikstoff nach der Erfindung und den Bereich der besonderen Zusammensetzungen nach den Beispielen zeigt.Fig. 1 is a composition diagram showing the total effective area of compositions for the ceramic according to of the invention and shows the range of particular compositions according to the examples.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das den elektromaschinen Koppelungsfaktor des ublichen Blei-Titanat-Zirkonat-Keramikstoffes und des Keramikstoffes nch der Erfindung als Funktion von ß zeigt.Fig. 2 is a graph showing the electrical machine coupling factor the usual lead-titanate-zirconate ceramic material and the ceramic material after Invention as a function of ß shows.

Fig. 3 ist ein Phasendiagramm von Zusammensetzungen für einen Keramikstoff nach der Erfindung.Figure 3 is a phase diagram of compositions for a ceramic according to the invention.

Beispiele soweit es nicht anders angegeben ist, dienten als Ausgangsmaterialien fLir den Keramikstoff nach der rfindung gepulvertes Silberoxyd (Ag2O), Wismutsesquidoxyd (Bi2O3), Bleimonoxyd (PbO), Titandioxyd (TiO2) und Zirkondioxyd (ZrO2). Diese gepulverten Materialen wurden so eingeazogen, daß die daraus hervorgehenden Stoffproben die in der Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen haben. Weiterhin wurde Bleimonoxydpulver, Titandioxydpulver und Zirkondioxydpulver so eingewogen, daß sich übliche Blei-Titan-Zirkon-Keramikstoffe von Zusammensetzungen ergaben, die aus der Tabelle 2 hervorgehen. Unless otherwise specified, examples were used as starting materials For the ceramic material according to the invention powdered silver oxide (Ag2O), bismuth sesquidoxide (Bi2O3), lead monoxide (PbO), titanium dioxide (TiO2) and zirconium dioxide (ZrO2). These powdered Materials were absorbed in such a way that the resulting fabric samples the have compositions listed in Table 1. Furthermore, lead monoxide powder, Titanium dioxide powder and zirconium dioxide powder weighed in so that the usual lead-titanium-zirconium ceramics are used of compositions shown in Table 2.

Die Pulver wurden in einer Kugelmühle mit destilliertem Wasser gemischt. Die Pulvermischung wurde gefiltert, getrocknet, zermahlen, dann eine Stunde lang bei 9000 C vorgesintert'und schließlich erneut zermahlen. flaraufhin wurden die Mischungen unter Zusatz einer kleinen Menge destillierten Wassers bei einem Druck von 700 kg/cm2 zu Scheiben von 20 mm Durchmesser gepreßt und eine Stunde lang bei Temperaturen von 1,2500 C bis 1,3000 C in einer Atmosphäre von Bleioxyd (PbO) gesintert.The powders were mixed with distilled water in a ball mill. The powder mixture was filtered, dried, ground, then for an hour Pre-sintered at 9000 C and finally ground again. flar were thereupon Mixtures with the addition of a small amount of distilled water at one pressure of 700 kg / cm2 pressed into disks of 20 mm in diameter and added for one hour Temperatures from 1.2500 C to 1.3000 C in an atmosphere of lead oxide (PbO) sintered.

Die so entstandenen Keramikscheiben wurden beidseitig auf eine Dicke von 1 mm abgeschliffen, an beiden Oberflächen mit Silberelektroden versehen und darauf durch einstündige Polarisationsbehandlung bei 100° C oder bei Zimmertemperatur unter Anlegung eines elektrischen Gleichfeldes von 40 bis 30 kV/cm piezo -elektrisch aktiviert. ach einer Stanazeit von 24 Stunden wurden der elektromechanische Kopplungsfaktor (kr) für den radialen Schwingungsmodus und der mechanische Gutefaktor (@m) zur Bestimmung der piezoelektrischen Aktivität gemessen. Die Messung dieser piezoelektrischen Kenngrößen erfolgte in der IRE-Standardschaltung. Der kr-Wert wurde aufgrund der Resonanz-Antiresonanzfrequenzmethode ermittelt.The resulting ceramic disks were cut to a thickness on both sides sanded off 1 mm, provided with silver electrodes on both surfaces and then by polarization treatment for one hour at 100 ° C or at room temperature with the application of a constant electric field of 40 to 30 kV / cm piezo-electric activated. After a stana time of 24 hours, the electromechanical Coupling factor (kr) for the radial oscillation mode and the mechanical good factor (@m) for determination the piezoelectric activity measured. The measurement of these piezoelectric parameters took place in the IRE standard circuit. The kr value was obtained due to the resonance anti-resonance frequency method determined.

Bei einer Frequenz von 1 kHz wurden auch die Dielektrizitätskonstante (£) und die dielektrischen Verluste ( tan # ) gemes-00n.At a frequency of 1 kHz, the dielectric constant also became (£) and the dielectric losses (tan #) gemes-00n.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen typische Meß resultate. Dic Proben sind in den Tabellen nach abfallenden inerten für ß geordnet.Tables 1 and 2 show typical measurement results. Dic samples are sorted in the tables according to falling inertia for ß.

In einigen Fällen ist die Curietemperatur angegeben, die durch Messung des Temperaturganges der Dielektrizitätskonstanten (#) bestimmt wurde. Die neuen Zusammensetzungen nach Tabelle 1 sind in der Fig.1 durch Punkte markiert, die ublichen Zusammensetzungen nach Tabelle 2 durch Kreuze.In some cases the Curie temperature is indicated by measurement the temperature response of the dielectric constant (#) was determined. The new Compositions according to Table 1 are marked in FIG. 1 by dots, the usual ones Compositions according to Table 2 by crosses.

Ein Vergleich der Meßwerte für die Proben 5 und :6 der Tabelle 1, mit denen für die Probe 4 nach Tabelle 2 zeigt, daß die größten kr-Werte der neuen Keramikstoffe nach dieser Erfindung weit über de maximalen kr-Werte fLir die üblichen Blei-Titan-Zirkon-Keramikstoffe liegen, die bisher als die besten piezoelektrischen Keramikstoffe angesehen wurden. Auch ein Vergleich der Meß werte für die Proben der Tabelle 1 mit denjenigen für die Proben der Tabelle 2, insbesondere zwischen dem neuen und den bekannten Keramikstoffen, bei denen die #-Werte gleich oder doch einander ähnlich sind, zeigt, daß die Keramikstoffe nach der Erfindung eine erhebliche Verbesserung des kr-Wertes aufeisen. Dies ist noch deutlicher aus Fig. 2 erkennbar, wo die dick ausgezogene Kurve die kr-Werte der Keramikstoffe nach der Erf-indung mit einem festen α -Wert von 0,05 in Abhängigkeit von dem #-Wert angibt, wohingegen die dunn ausgezogene Kurve die kr-Werte bekannter Blei-Titanat-Zirkonat-Keramikstoffes in Abhängigkeit von den #-Werten darstellt.A comparison of the measured values for samples 5 and: 6 of table 1, with those for sample 4 according to Table 2 shows that the largest kr values of the new Ceramic materials according to this invention far exceed the maximum kr values for the usual ones Lead-titanium-zirconium ceramics lie so far considered to be the best piezoelectric Ceramic fabrics were viewed. Also a comparison of the measured values for the samples of Table 1 with those for the samples of Table 2, in particular between the new and the well-known ceramic materials, for which the # -values are the same or at least are similar to each other shows that the ceramic materials of the invention have a significant Improve the kr value. This can be seen even more clearly from FIG. 2, where the bold curve shows the kr values of the ceramic materials according to the invention with a fixed α value of 0.05 depending on the # value, whereas the thin, drawn-out curve shows the kr values of known lead-titanate-zirconate ceramic material as a function of the # values.

Die Erfindung liefert somit hervorragend brauchbare piezoelektri ache. Keramikstoffe mit hoher piezoelektrischer Aktivität. Nach der Erfindung ist die hohe piezoelektrische Aktivität vorhanden, wenn die Zusammenstzungen innerhalb des durch die Punkte A, B, C, D, E, F, G, H markierten vieleckigen Flächenbereiches der Fig. 1 liegen. Die genannten Eckpunkte des Vielecks haben folgende Wertepaare für α und A ..... 0.01 0.55 B ..... 0.01 0.10 C ..... 0.05 0.05 D ..... 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... 0.05 0.70 Wenn α kleiner ist als es denn angegebenen Bereich entspricht, so sind die piezoelektrischen Eingenschaften der erhaltenen Keramikstoffe weniger ausgeprägt oder nur nahezu gleich denjenigen von üblichen Blei-Titanat-Zirkonat-Keramikstoffen. Ist α größer als es dem bezeichneten Bereich entspricht, dann ist die Ausführung der Sinterung schwierig una die piezoelektrische Aktivität der Keramikstoffe wird so gestört, da3 die praktische Ausnutzung nahezu unmöglich ist. Liegt der R -Wert nicht innerhalb des genannten Bereiches, so ergeben sich Keramikstoffe, die eine erheblich niedrigere piezoelektrische Aktivität besitzen.The invention thus provides extremely useful piezoelectric ache. Ceramic materials with high piezoelectric activity. According to the invention, the high piezoelectric activity present when the compositions are within the polygonal area marked by points A, B, C, D, E, F, G, H of Fig. 1 lie. The mentioned corner points of the polygon have the following Pairs of values for α and A ..... 0.01 0.55 B ..... 0.01 0.10 C ..... 0.05 0.05 D ..... 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... 0.05 0.70 If α is smaller than it corresponds to the specified range, then the piezoelectric properties of the ceramic materials obtained are less pronounced or only almost the same as those of conventional lead-titanate-zirconate ceramics. If α is greater than the specified range, then the execution is sintering becomes difficult and the piezoelectric activity of the ceramics becomes difficult so disturbed that practical use is almost impossible. If the R value is not within the specified range, then ceramic materials result that a have significantly lower piezoelectric activity.

Somit müssen die Zusammensetzungen der Keramilstoffe nach der Erfindung, wenn sie für eine praktische Verwendung brauchbar sein sollen, in den Flächenbereich A, B, C, D, E, F, G, H, H nach Fig. 1 fallen. Keramikstoffe dieser Zusammensetzungen haben hervoragende piezoelektrische Eingeschaften und eine hohe- Curietemperatur, vgl.Thus, the compositions of the Keramil substances according to the invention, if they are to be useful for practical use, in the area A, B, C, D, E, F, G, H, H fall according to Fig. 1. Ceramics of these compositions have excellent piezoelectric properties and a high Curie temperature, see.

Tabelle 1, so daß die piezoelektrische Aktivität auch bei erhöh- Das quaternäre System (Ag1/2Bi1/2)TiO3 - (Ag1/2Bi1/2)ZrO3 - PbTiO3 - ?bZrü3 nach der erfindung liegt in i'orm einer festen Lösung in größeren Bestandteilen vor. Solch eine feste Lösung hat eine perowskitartige Kristallstruktur. Fig. 3 zeigt die kristallinen Phasen der Zusammensetzungen der Eeramikstoffe, die innerhalb der Fläche A - B- C - D - E - F - G - H der Fig. 1 liegen. Die Bestimmung aer Phasen erfolgt bei Zimmertemperatur durch die Röntgenstrahl-Pulvertechnik. Diese Zusammensetzungen haben eine perowski tartige Kristallstruktur und gehören entweder ur tetragonalen Phase (in Fig. 3 mit "T" bezeichnet) oder zur rhomboedrisenen Phase (mit "R" bezeichnet). Die morphotropische Phasengrenze ist in dei Fig.3 durch cint, dickc Linie eingetragen. X)er Wert für kr ist in der Nachb@rschaft dieser Phasengrenze im allgemeinen sehr groß.Table 1, so that the piezoelectric activity even with increased The quaternary system (Ag1 / 2Bi1 / 2) TiO3 - (Ag1 / 2Bi1 / 2) ZrO3 - PbTiO3 -? BZrü3 according to the invention is in the form of a solid solution in larger components. Such a solid solution has a perovskite-like crystal structure. FIG. 3 shows the crystalline phases of the compositions of the ceramic materials which lie within the area A - B - C - D - E - F - G - H of FIG. The phases are determined at room temperature using the X-ray powder technique. These compositions have a Perowski t-like crystal structure and belong either to the tetragonal phase (denoted by "T" in FIG. 3) or to the rhombohedral phase (denoted by "R"). The morphotropic phase boundary is shown in Fig. 3 by a cint, thick line. X) the value for kr is generally very large in the vicinity of this phase boundary.

Es ist klar, daß die zur herstellung von Keramikstoffen nach der Erfindung zu benutzenden Ausgangsmaterialien nicht auf diejenigen begrenzt sind, die bei don oben besprochenen Beispielen verwendet sind. Im einzelnen sei gesagt, daß diejenigen Oxyde anstelle von Ausgangsmaterialien nach den obigen Beispielen verwendet werden können, die bei erhöhter Temperatur leicht zerfallen und die erforderlichen Zusammenstzungen bilden, wie die in den Beispielen Nr. 11 und 15 für PbO durch Pb3O4 belegt ist. Auch @alze wie ?lte oder Karbonate, die bei erhöhter Temperatur leicht in ihre Oxyde zerfallen, können anstelle der bei den Beispielen benutzen Oxyde verwendet erden. Auch Hydroxyde gleichen Charakters können anstelle der Oxyde verwendet werden.It is clear that the manufacture of ceramics according to the invention starting materials to be used are not limited to those specified in don examples discussed above are used. In particular it should be said that those Oxides can be used in place of starting materials according to the above examples that easily disintegrate at elevated temperature and the required compositions form, as evidenced by Pb3O4 in Examples Nos. 11 and 15 for PbO. Also salts such as oil or carbonates, which easily convert into their oxides at elevated temperatures disintegrate can be used instead of the oxides used in the examples. Hydroxides of the same character can also be used instead of the oxides.

Man kann piezoelektrische Keramikstoffe mit gleichen Eingenschaften wie in den genannten Beispielen ?ch erhalten, indem man im voraus (Ag1/2Bi1/2)TiO3, (Ag1/2Bi1/2)ZrO3, PbTiO3 und PbZrO3 puverisiert getrennt bereitstellt, und diese Pulvenproben als anschließend zu mischende Ausgangsmaterialien benutzt.One can use piezoelectric ceramics with the same properties as in the examples mentioned? ch obtained by beforehand (Ag1 / 2Bi1 / 2) TiO3, (Ag1 / 2Bi1 / 2) ZrO3, PbTiO3 and PbZrO3 powdered separately, and these Powder samples are used as starting materials to be mixed subsequently.

Das Beispiel 8 der Tabelle 1 zeigt, daß die gute piezoelektrische Aktivitat dieser Zusammensetzung erhalten bleibt, wenn ein Teil a es Bleies durch Strontium ersetzt worden ist. Im allgemeinen geht die piezoelektrische Aktivität der Zusammensetzungen, in denen Bleititanat oder -zirkonat enthalten ist auch d.".nn nicht verloren, wenn bis zu 25 Atomprozent Blei der Zusammensetzung durch mindestens ein Element aus er Reihe Barium, Strontium und Kalzium ersetzt wird. Dies geht aus einer Anzahl von Unteruchungen hervor, von denen beispielshalber in der USA-Pat ntschrift 2 906 710 berichtet wird. De erwähnte Substitition ist also auch bei Keramikzusammensetzungen nach der Erfindung zulässig. 3ns handelsübliche Zirkondioxyd (ZrO2) enthält für gewöhnlich einige Prozent Hafniumdioxyd (HfO2). Genauso können auch die Keramikzusammensetzungen nach dieser Erfindung kleine Beimengungen solcher Oxyde oder Elemente enthalten,wie sie in handelsüblichen Substanzen vorkommen. Außerdem kann das Hinzufrigen einer geringen 1enge irgendeiner zusätzlichen Agenzie zu den Keramikzusammensetzungen nach der erfindung die piezoelektrischen @genschaften weiterhin verbessern, wie dies für die üblichen Blei-Titanat-Zirkonat-Keramikstoffe bekannt ist. Es ist also klar, daß die Keramikzusammensetzung nach der Erfindung geeignete Zusätze enthalten können.Example 8 of Table 1 shows that the good piezoelectric Activity of this composition is retained when part of it leads through Strontium has been replaced. In general, the piezoelectric activity goes on of the compositions in which lead titanate or lead zirconate is included also d. ". nn not lost if up to 25 atomic percent lead of the composition by at least an element from the series of barium, strontium and calcium is replaced. This goes out a number of studies, of which, for example, in U.S. Pat ntschrift 2 906 710 is reported. The substitution mentioned is also applicable to ceramic compositions permissible according to the invention. 3ns contains commercially available zirconium dioxide (ZrO2) for usually a few percent of hafnium dioxide (HfO2). The ceramic compositions can also do the same according to this invention contain small admixtures of such oxides or elements as they occur in commercially available substances. In addition, adding one little amount of any additional agent to the ceramic compositions after the invention, the piezoelectric properties continue to improve, such as this is known for the usual lead-titanate-zirconate ceramics. So it is it is clear that the ceramic compositions according to the invention contain suitable additives can.

Tabelle 1 Zusammensetzung Curie- kr tan# No. Qm # Temperatur α ß (%) (%) (°C) 1 0.05 0.70 11 260 310 2.1 2 0.10 0.70 15 800 280 1.2 3 0.01 0.55 21 90 420 2.9 4 | 0.05 | 0.55 | 42 | 130| 440 | 2.1 5 0.01 0.48 44 1.001110 2.1 6 | 0.02 | 0.48 | 59 | 80|1180 | 2.3 | 385 7 0.05 0.48 .61 1051580 2.4 8i* 0.05 0.48 58 1201600 2.1 9 0.10 0.48 42 140|1120 2.5 10 0.20 0.48 .14 170 620 2.3 350 11* 0.05 0.40 47 120 410 2.5 12 0.05 0.30 33 310 360 2.2 13 0.10 0.30 24 280 330 2.1 14 0.20 0.30 7 120 270 2.0 15* 0.05 0.20 21 37 290 2.6 16 0.01 0.10 16 480 250 4.1 17 0.10 0.10 18 260 330 1.8 18 0.05 0.05 11 290 180 4.9 19 0.10 0.05 8 190 160 2.5 Anmerkung: Für die Herstellung der Proben, deren Nummern mit einem einfachen Stern (.*) versehen sind, wurde anstelle von Pb3O4 als einer der Ausgangsstoffe PbO verwendet.Table 1 composition Curie- kr tan # No. Qm # temperature α ß (%) (%) (° C) 1 0.05 0.70 11 260 310 2.1 2 0.10 0.70 15 800 280 1.2 3 0.01 0.55 21 90 420 2.9 4 | 0.05 | 0.55 | 42 | 130 | 440 | 2.1 5 0.01 0.48 44 1.001110 2.1 6 | 0.02 | 0.48 | 59 | 80 | 1180 | 2.3 | 385 7 0.05 0.48 .61 1051580 2.4 8i * 0.05 0.48 58 1201600 2.1 9 0.10 0.48 42 140 | 1120 2.5 10 0.20 0.48 .14 170 620 2.3 350 11 * 0.05 0.40 47 120 410 2.5 12 0.05 0.30 33 310 360 2.2 13 0.10 0.30 24 280 330 2.1 14 0.20 0.30 7 120 270 2.0 15 * 0.05 0.20 21 37 290 2.6 16 0.01 0.10 16 480 250 4.1 17 0.10 0.10 18 260 330 1.8 18 0.05 0.05 11 290 180 4.9 19 0.10 0.05 8 190 160 2.5 Note: For the production of the samples, the numbers of which are provided with a simple asterisk (. *), PbO was used as one of the starting materials instead of Pb3O4.

Bei der Herstellung der Probe, deren Nummer mit einem Doppelstern (**) versehen ist, wurde Strontiumkarbonat (SrCO3), bemessen auf der Basis von Strontiummonoxid (SrO) dazu benutzt, 5 Atomprozent Blei (Pb) durch Strontium (Sr) zu ersetzen. When making the sample, its number with a double star (**), strontium carbonate (SrCO3) was measured on the basis of strontium monoxide (SrO) is used to replace 5 atomic percent lead (Pb) with strontium (Sr).

Tabelle 2 No. Zusammensetzung kr m # tan α ß (%) (% 1 0.00 0.70 -- -- 340 5.7 2 0.00 0.60 -- -- 300 2.4 3 0.00 0.55 8 30 350 1.3 4 0.00 0.48 42 250 1,060 1.6 5 0.00 0.45 38 290 640 3.0 6 0.00 0.40 30 320 460 3.1 7 7 0.00 0.30 24 380 380 3.3. 8 0.00 0.20 15 470 350 3.3 9 9 0.00 0.10 10 580 280 3.4 war Anmerkung: Bei den Proben 1 und 2/eine Erfassung der piezoelektrischen Aktivität nicht möglich.Table 2 No. Composition kr m # tan α ß (%) (% 1 0.00 0.70 - - 340 5.7 2 0.00 0.60 - - 300 2.4 3 0.00 0.55 8 30 350 1.3 4 0.00 0.48 42 250 1.060 1.6 5 0.00 0.45 38 290 640 3.0 6 0.00 0.40 30 320 460 3.1 7 7 0.00 0.30 24 380 380 3.3. 8 0.00 0.20 15 470 350 3.3 9 9 0.00 0.10 10 580 280 3.4 Note: For samples 1 and 2 / it was not possible to record the piezoelectric activity.

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Piezoelektrischer Keramikstoff, der im wesentlichen aus einer festen lösung des quaternären (Ag1/2Bi1/2)Ti)3-(Ag1/2Bi1/2)ZrO3-PbTiO3-PbZrO3 - Systems besteht und in dem bis zu 25 tomprozent Blei durch mindestens ein element aus der Gruppe Barium, Utrontium und K.alzium-ersetzbar bzw. ersetzt ist.1. Piezoelectric ceramic material, which essentially consists of a solid Solution of the quaternary (Ag1 / 2Bi1 / 2) Ti) 3- (Ag1 / 2Bi1 / 2) ZrO3-PbTiO3-PbZrO3 - system and in which up to 25 percent lead is replaced by at least one element from the Group barium, utrontium and potassium-replaceable or replaced. 2. Piezoelektrischer Keramikstoff nach Anspruch 1, der im wesentlichen nach der Formel in der t, u, v und w die Molverhältnisse angeben und der Bedingung t + u + v t w = 1.00 genügen, zusammengesetzt ist und dessen spezifische Koordinaten in einem Diagramm mit den Koordinaten = = t/(tfv) = u/(u+w) und ß = t/(t+u) = v/(v+w) die also das Verhältnis von (Ag1/2Bi1/2) zu (Ag1/2Bi1/2)+Pb bzw. von Ti zu Ti + Zr darstellen, innerhalb eines Vielecks - - B B - C - D - E - F - G - H mit den Eckpunktskoordinaten A ..... 0.01 0.55 B ..... 0.01 0.10 c ..... 0.05 0.05 D ..... 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... 0.05 0.70 liegen.2. Piezoelectric ceramic according to claim 1, which is essentially according to the formula in which t, u, v and w indicate the molar ratios and satisfy the condition t + u + vtw = 1.00, is composed and its specific coordinates in a diagram with the coordinates = = t / (tfv) = u / (u + w ) and ß = t / (t + u) = v / (v + w) which represent the ratio of (Ag1 / 2Bi1 / 2) to (Ag1 / 2Bi1 / 2) + Pb or of Ti to Ti + Zr , within a polygon - - BB - C - D - E - F - G - H with the corner point coordinates A ..... 0.01 0.55 B ..... 0.01 0.10 c ..... 0.05 0.05 D ... .. 0.10 0.05 E ..... 0.20 0.30 F ..... 0.20 0.48 G ..... 0.10 0.70 H ..... 0.05 0.70.
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