DE2116613C3 - Piezoelektrisches Oxidmaterial - Google Patents
Piezoelektrisches OxidmaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Oxid- tragern nachteilig bemerkbar.
material, das einen Gehalt an PbTiO3 und PbZrO3 be- Mit der Erfindung soll ein piezoelektrisches Oxidsitzt,
material mit sehr stabilen Eigenschaften geschaffen
Piezoelektrische Materialien liefern nach Polari- werden, das nur noch in einem sehr geringen Umfang
sation zwischen ihrem positiven und negativen Pol *5 eine alterungsbedingte Verschlechterung des piezoeine
hohe Ausgangsspannung (die sogar zu einer elektrischen Effektes zeigt und das bestandig eine ge-Funkenentladung
über den Polen führen kann), wenn wünschte hohe Spannung liefern kann, selbst wenn es
zwischen ihren Polen ein hoher mechanischer Druck mit einem mechanischen Druck von z. B. 100 bis
angelegt wird. Sie werden deshalb seit einiger Zeit mit 2000 kg/cm* betrieben wird.
zunehmendem Ausmaß in der Technik z. B. als Über- 30 Dieses Ziel wird erfindungsgemäß für ein piezoelektrager
eingesetzt oder als Oszillationselement zum Er- trisches Oxidmaterial mit einem Gehalt an PbTiO3
zeugen von Überschallwellen oder als Bauteil in einem und PbZrO3 als Grundbestandteil dadurch erreicht,
keramischen Filter, einem Tonabnehmer, einem Mi- daß das Material eine ternäre feste Lösung der Zukrofon,
einem Vibrator u. dgl. oder auch als Zündvor- sammensetzung
richtung für Gasgeräte und Feuerzeuge. Die piezo- 35
richtung für Gasgeräte und Feuerzeuge. Die piezo- 35
elektrischen Eigenschaften dieser Materialien werden 35,0 bis 57,0 Molprozent PbTiO3,
meistens definiert durch zwei Materialkonstanten, 15,0 bis 55,0 Molprozent PbZrO3,
nämlich den elektromechanischen Kopplungskoeffi- 0,5 bis 50,0 Molprozent Pb(Me1Z1 Te1/2)O3
zienten Kv oder K33 und den mechanischen Gütefaktor
Qm. Die beiden Kopplungskoeffizienten Kp 40 ist, wobei Me für Mg und/oder Zn steht,
und K33 sind einander proportional, sie basieren auf Das erfindungsgemäße Material zeigt sehr gute
und K33 sind einander proportional, sie basieren auf Das erfindungsgemäße Material zeigt sehr gute
einer Messung des Vibrationskoeffizienten senkrecht piezoelektrische Eigenschaften und ist den bekannten
(Kp) bzw. parallel (K33) zur Polarisationsrichtung. Materialien insbesondere hinsichtlich der Alterungs-
Ais piezoelektrische Materialien sind bereits solche beständigkeit beträchtlich überlegen. Es ist daher sehr
des binären Systems PbZiO3-PbZrO3 bekanntge- 45 gut für alle üblichen Anwendungszwecke von piezoworden.
Diese Systeme bestehen aus einer festen Lö- elektrischen Materialisn einsetzbar, z. B. als elektrosung
mit vorzugsweise gleichen Molverhältnissen an akustisch-mechanisches Übertragerelement oder vor-PbTiO3
und PbZrO3. Sie konnten sich wegen ver- zugsweise als Zündvorrichtung zum Erzeugen von
schiedener Mangel jedoch bislang in der Praxis nicht Funkenentladungen für die Zündung von Gasgeräten
einbürgern. Es wurde zwar auch schon versucht, Eigen- 50 und Verbrennungsmaschinen geringerer Kapazität,
schäften des Systems PbTiO3 — PbZrO3 durch Zugabe Die Erfindung wird nunmehr eingehend in Ausfüh-
schäften des Systems PbTiO3 — PbZrO3 durch Zugabe Die Erfindung wird nunmehr eingehend in Ausfüh-
von z. B. CdO oder ZnO zu verbessern, doch das mit rungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher er-CdO
oder ZnO modifizierte binäre System hat den läutert. Dabei stellt dar
Nachteil, daß sich die piezoelektrischen Eigenschaften F i g. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
stark mit der Temperatur und auch mit der Zeit ändern. 55 der Veränderungen des elektro-mechanischen Kopp-Ein
weiterer bekannter Vorschlag zielt darauf, das lungskoeffizienten K33 bei Veränderung der Gehalte an
binäre System PbTiO3 — PbZrO3 durch Zufügung allen drei Grundbestandteilen des ternären Systems,
eines dritten Bestandteils in ein ternäres System umzu- F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
wandeln. Als solcher dritter Grundbestandteil ist der Veränderungen des elektro-mechanischen Kopp-Pb(Mg1Z3
Nb2/3)O3 bekanntgeworden. Ein damit aufge- 60 lungskoeffizienten K33 bei Veränderung der Gehalte an
bautes ternäres System hat jedoch bislang auch keinen den beiden Grundbestandteilen PbTiO3 und PbZrO3,
durchgreifenden praktischen Erfolg gehabt, weil wobei der Gehalt an dem dritten Grundbestandteil
bestenfalls Zi33 nicht über 50% liegt und Qm nur einen Pb(Me1/2 Te112)O3 konstant gehalten ist,
Maximalwert von etwa 600 annimmt. F i g. 3 ein ternäres Diagramm zur Erläuterung des
Maximalwert von etwa 600 annimmt. F i g. 3 ein ternäres Diagramm zur Erläuterung des
Von den beiden Materialkonstanten K33 (bzw. Kv) 65 Bereichs der Zusammensetzung des erfindungsge-
und Qm der piezoelektrischen Materialien ist Qm in mäßen Materials in Hinsicht auf die drei Grundeiner
Anzahl von Fällen, z. B. bei der Anwendung des bestandteile,
Materials als Zündvorrichtung, nicht so wichtig, wo- F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
Materials als Zündvorrichtung, nicht so wichtig, wo- F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
der Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante für zwei erfindungsgemäße Materialien,
F i g. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Temperaturabhängigkeit des elektro-mechanischen
Kopplungskoeffizienten K33 für die beiden Materialien
gemäß F i g. 4 und
F i g. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Veränderungen des elektro-mechanischen Kopplungskoeffizienten
K33 in Abhängigkeit von der Frequenz
der angelegten Druckbelastung, und zwar für drei erfindungsgemäße Materialien im Vergleich mit
zwei Materialien nach dem Stand der Technik.
Das erfindungsgemäße piezoelektrische Oxidmaterial wird durch Festphasen-Reaktion aus einer Anzahl
von Oxiden mit unterschiedlichen Valenzen hergestellt und besteht aus einem ternären Oxidsystem der allgemeinen
Zusammensetzung
Pb(Me12 Te1Z2)O3-PbTiO3-PbZrO3.
20
Dieses ternäre System entsteht dadurch, daß von dem binären System PbTiO3 — PbZrO3 ein Anteil durch
den zusätzlichen Grundbestandteil Pb(Me1/2 Te112 )03
ersetzt wird, wobei Me für Mg und/oder Zn steht. Kristallographisch besitzt das Material die Perowskit-Struktur.
Die Zusammensetzung des Materials läßt sich auch durch die Formel
a- · PbTiO3-J · PbZrO3-Z · Pb(Me112 Te112)O3
ausdrücken, wobei
a- = 35,0 bis 57,0 Molprozent,
y = 15,0 bis 55,0 Molprozent,
ζ = 0,5 bis 50,0 Molprozent und
x 4- y 4- ζ = 100 Molprozent
y = 15,0 bis 55,0 Molprozent,
ζ = 0,5 bis 50,0 Molprozent und
x 4- y 4- ζ = 100 Molprozent
Die Herstellung des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Oxidmaterials kann ohne weiteres durch
übliche pulvermetallurgische Techniken erfolgen. Dazu genügt es, die einfachen Oxide wie PbO, TiO2, ZrO2,
TeO3 sowie MgO und/oder ZnO als Ausgangsmaterialien zu verwenden. Diese Ausgangsmaterialien werden
dabei genau in den vorgeschriebenen Mengenanteilen ausgewogen und dann innig miteinander vermischt,
und zwar z. B. in einer Kugelmühle. An Stelle der Oxide können auch andere Verbindungen wie
Hydroxide, Karbonate oder Oxalate eingesetzt werden, sofern diese beim Erhitzen in die Oxide umgewandelt
werden. Die innige Mischung der Oxide oder äquivalenten Substanzen wird dann zunächst bei einer
relativ geringen Temperatur von etwa 600 bis 900° C vorgesintert und danach erneut in einer Kugelmühle
behandelt, wobei ein Pulver mit einer kontrollierten Partikelgröße von etwa 1 bis 2 μπι entsteht. Zu diesem
Pulver wird anschließend ein Bindemittel gegeben, wie z. B. Wasser oder Polyvinylalkohol. Daraufhin wird
die Masse unter einem Druck von etwa 0,5 bis 2 t/cm2 preßgeformt und bei einer Temperatur von etwa 1000
bis 1270'C ausgesintert. Da das in der Masse enthaltene PbO leicht verdampft und dadurch ein Teil
verlorengehen kann, wird das Sintern zweckmäßig in einem abgedichteten Ofen vorgenommen, wobei die
maximale Sintertemperatur zweckmäßig über eine Zeit von etwa 0,5 bis 3 Stunden aufrechterhalten wird.
Die Polarisation des so gebildeten piezoelektrischen Oxidmaterials kann durch bekannte Methoden erfoleen.
beispielsweise dadurch, daß das Material zwischen ein Elektrodenpaar gebracht wird und ein
Gleichspannungsfeld von 20 bis 30kV/cm auf das Material zur Einwirkung gebracht wird, und zwar
etwa 1 Stunde lang in Silikonöl bei einer Temperatur von etwa 140 bis 16O0C.
Nunmehr seien die Gründe für die Auswahl der weiter vorn angegebenen Grenzen der Mengenverhältnisse
der drei Grundbestandteile des erfindungsgemäßen ternären Systems kurz erläutert:
Wenn der Gehalt an Pb(Me?,2 Te1/2)O3 über 50 Molprozent
ansteigt, ergibt sich kein Material, bei dem der elektromechanische Kopplungskoeffizient K33 den für
die Verwendung als Zündvorrichtung notwendigen Wert von mehr als 50% besitzt. Dies ergibt sich aus
den in Fig. 1 niedergelegten Untersuchungen an Materialien mit unterschiedlichen Gehalten an
Pb(Me1^2Te12)O3, PbTiO3und PbZrO3. In Fig. 1 ist
zu erkennen, daß immer dann, wenn der Gehalt an Pb(Me12Te12)O3 die Grenze von 0,5% nach unten
bzw. die Grenze von 50,0% nach oben übersteigt, der AT33-Wert kleiner als 50% und damit also zu klein wird.
In F i g. 1 gilt die Kurve α für ein Material mit Me = Mg und die Kurve b für ein Material mit Me = Zn.
In Hinsicht auf die Grenzen des Gehalts des Materials an PbTiO3 gilt, daß dessen Mengenanteile zwischen
35,0 und 57,0 Molprozent liegen sollten. Außerhalb dieser Grenzen ergibt sich kein piezoelektrisches
Material mit ausreichend großem AT33-WeH, wie den in
F i g. 2 niedergelegten Untersuchungsergebnissen entnommen werden kann. Bei der Darstellung der F i g. 2
ist der Gehalt des Materials an Pb(Me1Z2 Te112)O3 mit
10,0 Molprozent konstant gehalten, und nur die Gehalte an den beiden anderen Grundbestandteilen sind
geändert. Dabei steht die Kurve c für ein Material mit Me = Mg und die Kurve d für ein Material mit
Me = Zn. Aus F i g. 2 und auch aus F i g. 1 ist erkennbar, daß unterhalb 35 Molprozent PbTiO3 der
ÄT33-Wert zu klein wird. Analog stellt sich auch bei
einem Gehalt oberhalb 57,0 Molprozent PbTiO3 kein Material mit ausreichend guten piezoelektrischen
Eigenschaften ein, und seibst wenn in diesem Bereich oberhalb 57,0 Molprozent der A"33-Wert noch brauchbar
sein sollte, bekommt das Material kerne ausreichend gute Stabilität der Eigenschaften mehr.
Die Grenzen für den Gehalt an PbZrO3, dem dritten
Grundbestandteil des ternären Systems, ergeben sich aus den Grenzen für den Gehalt an den beiden anderen
Grundbestandteilen zu 15,0 bis 55,0 Molprozent. In der F i g. 3 sind die für das erfindungsgemäße piezoelektrische
Material bestehenden Grenzen der Zusammensetzung in der üblichen ternären Dreieck-Darstellung
angegeben. Das erfindungsgemäße Material besitzt eine Zusammensetzung, die in der Darstellung
der F i g. 3 innerhalb des gestrichelten Gebietes liegt,
Zu erwähnen ist noch, daß das Pb(Me1(2 Te12)O3 als
Mineralbildner wirkt und das Sintern erleichtert, wodurch sich eventuell die Sintertemperatur vermindern
läßt. Dies hat eine entsprechend verminderte Gefahi der Verdampfung von PbO zur Folge, und außerderr
eihebt sich beim Sintern ein gut kompaktes Endpro· dukt.
Durch Röntgenuntersuchung wurde festgestellt, daC das erfindungsgemäße piezoelektrische Oxidmaterial
wie schon erwähnt, die Perowskit-Struktur besitzt, wo bei PbO, TiO2, ZrO2, TeO3 sowie MgO und/oder ZnC
in Form einer festen Lösung gleichförmig verteilt sind Wenn man das Material durch die allgemeine Forme
ABO3 beschreibt, läßt sich sagen, daß es aus eine:
Anzahl von Elementen mit unterschiedlichen Wertigkeiten besteht, wobei A zweiwertiges Pb und B zweiwertiges
Me, sechswertiges Te und vierwertiges Ti bzw. Zr bedeutet. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das
erfindungsgemäße Material wesentlich von den Materialien nach dem Stand der Technik, bei denen im
allgemeinen ein Sauerstoff-Oktaeder vorhanden ist und bei denen die Zusammensetzung so beschaffen ist,
daß bei Zugrundelegung der allgemeinen Formel A'B'O3 die durch das Symbol A' dargestellten Elemente
zweiwertig und die durch das Symbol B' dargestellten Elemente vierwertig sind bzw. die durch das
Symbol A' dargestellten Elemente einwertig und die durch das Symbol B' dargestellten Elemente fünfwertig
sind. Mit anderen Worten bedeuten bei den bekannten Materialien die Symbole A' bzw. B' eine Kombination
von Elementen mit der gleichen Valenz. Somit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Material auch im
Bautyp von den bekannten Materialien, was mit eine Ursache dafür sein mag, daß das erfindungsgemäße
Material ausgezeichnete piezoelektrische !Eigenschaften
besitzt, die sich sowohl mit der Zeit als auch mit der Temperatur nur sehr wenig ändern und damit stets die
gewünschte Leistungsfähigkeit des Materials sicherstellen.
Bei einer Untersuchung der Veränderungen der erzeugten Spannung bei Druck-Beaufschlagung eines als
Zündelement verwendeten Materials wurde gefunden, daß ein Material nach dem Stand der Technik, wenn
es eine Million mal angestoßen wurde, in der erzeugten Spannung um etwa 15% abfiel, während ein erfindungsgemäßes
Material unter den gleichen Bedingungen nur ein Absinken der Spannung um etwa 5%
zeigte. Da die bei diesem Standfähigkeitstest bei dem bekannten Material beobachtete Abnahme der Spannung
eventuell die Zuverlässigkeit einer durch das Zündelement zu bewirkenden Zündung beeinträchtigen
kinn, muß das erfindungsgemäße Material in dieser Hinsicht als außerordentlich vorteilhaft und überlegen
angesehen werden.
Nachfolgend werden zur weiteren Erläuterung der Erfindung einige detaillierte Zahlenbeispiele beschrieben.
Es wurden durch Auswiegen der erforderlichen Mengen an PbO, TiOj, ZrOs, TeO3 sowie MgO und/
oder ZnO insgesamt 67 Proben (einschließlich Vergleichsproben) hergestellt, von denen die erfindungsgemäßen
Proben die schon weiter vorn erläuterten Grenzen der Zusammensetzung hatten. Zur Herstellung
der Proben wurden die abgewogenen Oxide in einer Kugelmühle innig miteinander vermischt, bei
einer Temperatur von 8500C vorgesintert und dann erneut in einer Kugelmühle fein zermahlen, d. h. auf
eine Partikelgröße von 1 bis 2 μπι konditioniert. Zu
dem so erhaltenen Pulver wurde Polyvinylalkohol als Bindemittel gegeben. Das Material wurde dann mit
einem Druck von 1 t/cm2 geformt und anschließend 1 Stunde lang bei einer Maximumtemperatur von
1000 bis 12800C ausgesintert. Dabei ergaben sich
Scheibchen von 1 mm Dicke und 13 mm Durchmesser sowie kleine Säulen von 7 mm Durchmesser und
15 mm Länge.
Von allen Proben wurde die Dichte d und die Dielektrizitätskonstante
ε ermittelt. Weiterhin wurde jede Probe polarisiert, und zwar dadurch, daß Elektroden
an der Probe angebracht wurden und ein Gleichspannungsfeld von 30 kV/cm 1 Stunde lang in Silikonöl bei
einer Temperatur von 1400C angelegt wurde. Die Bestimmung
der piezoelektrischen Eigenschaften de polarisierten Proben erfolgte nach den Standard
Methoden, wie sie z. B. in Proc. IRE, 137, (1949 S. 1378 bis 1395, beschrieben sind. Die Ergebnissi
dieser Untersuchungen sowie die Zusammensetzunj der einzelnen Proben und deren Sintertemperatur sine
in der Tabelle 1 niedergelegt. Dabei dedeuten die ii
der Kopfspalte der Tabelle 1 angegebenen Symbolf folgendes:
Τ, = Sintertemperatur (°C)
d = Dichte, gemessen bei 230C
d = Dichte, gemessen bei 230C
ε = Dielektrizitätskonstante, gemessen bei
1 kHz und 23°C
1 kHz und 23°C
K33 = elektro-mechanischer Kopplungskoeffizienl
AL = Alterung in % nach einer Million Anstößen (prozentuale Abnahme des AT33-Wertes)
Zur weiteren Erläuterung der Eigenschaften der in Tabelle 1 definierten Proben sei auf die Zeichnungen
Bezug genommen, von denen F i g. 1 bis 3 schon kurz besprochen wurden.
F i g. 4 zeigt den Temperaturgang der Dielektrizitätskonstanten am Beispiel der Probe 13 (Curie-Punkt
345°C) und der Probe 31 (Curiepunkt 320"C). Dabei bezeichnen die Ziffern 13 bzw. 31 die zu diesen beiden
Proben gehörenden Kurven. Für diese beiden Proben wurde auch noch der Temperaturgang des elektromechanischen
Kopplungskoeffizienten AT33 ermittelt.
Die dabei gewonnenen Ergebnisse sind in F i g. 5 niedergelegt, und es ist zu erkennen, daß, infolge der
hohen Curiepunkte, der Ä^-Wert in einem Temperaturbereich
von -100 bis +2000C praktisch konstant bleibt. Damit besitzen diese Proben einen sehr
stabilen ATM-Wert, der außerdem auch einen ausgezeichnet
hohen Absolutwert hat. In F i g. 5 sind die zu den beiden Proben gehörenden Kurven mit der gestrichenen
Nummer der betreffenden Probe bezeichnet. Weiterhin wurden aus den Materialien gemäß den
Proben 19, 43 und 52 piezoelektrische Zündeinheiten hergestellt. An diesen Zündeinheiten wurde die abgegebene
Spannung ermittelt, und zwar nach einer unterschiedlichen Anzahl von Anstößen, d. h. von Druckbeaufschlagungen.
Dabei ergab sich die in der Tabelle 2 gezeigte Tendenz. Entsprechende Untersuchungen
wurden auch mit Zündeinheiten durchgeführt, die mit
einem bekannten piezoelektrischen Material hergestellt waren. Dieses Material ist in der Tabelle 2 mit cc
bezeichnet und hatte die Zusammensetzung
Pb(Ti0117Zr0153)O3
mit 1,0 Gewichtsprozent Nb2O5 als Additiv. Aus der
Tabelle 2 läßt sich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Proben bezüglich der Alterungsbeständigkeit
deutlich entnehmen.
Schließlich wurde noch ein Druck-Alterungstest durchgeführt, um die Verminderung des elektro-mechanischen
Kopplungskoeffizienten K33 durch wiederholtes
Anlegen eines Druckes von 1 t/cm2 zu ermitteln.
Dazu wurden Materialien gemäß den Proben 4, 25 und 47 verwendet, die mit zwei bekannten Materialien,
als β und γ bezeichnet, zum Vergleich gebracht wurden.
Das Material β hatte dabei die Zusammensetzung
Pb(Ti0,leZr0,M)O3 mit 0,7 Gewichtsprozent Nb2O5 als
Additiv, und das Material γ hatte die ähnliche Zusammensetzung Pb(Ti047Zr0163)O3 mit 0,8 Gewichtsprozent
La2O3 als Additiv. Aus F i g. 6 ergibt sich, daß
nach fünfmaligem Anlegen des hohen Druckes der Abfall des A'33-Wertcs bei dem erfindungsgemäßen
Material weit unter 10% liegt, bei den bekannten Materialien dagegen fast eine Zehnerpotenz größer
ist. In Fi g. 6 sind die zu den jeweiligen Materialien
gehörenden Kurven mit der Nummer der betrefTendei Probe bzw. mit fi und γ bezeichnet.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das erfin dungsgemäße piezoelektrische Material hervorragendi
piezoelektrische Eigenschaften hat, die auch wie durcl
die Temperatur-, Standfähigkeits- und Druckbsan spruchungs-Untersuchungen bewiesen, außerordent
lieh stabil sind. Damit besitzen die Materialien gemäl
der Erfindung eine überlegene Leistungsfähigkeit.
Tabelle 1 | PbTiO3 | PbZrOj | Pb(Mc111Te1J)O1 | : Mg 10,0 | T, | d | r | 853 | 40,6 | AL |
: Zn 10,0 | 907 | 45,8 | ||||||||
Bezugsprobe | 60,0 | 40,0 | 0 | Mg 20,0 | 1280 | 7,41 | 956 | 47,2 | 20,8 | |
1 | 60,0 | 30,0 | Me | Zn 20,0 | 1260 | 7,49 | 784 | 44,8 | 11,3 | |
2 | 60,0 | 30,0 | Me | 1260 | 7,50 | 805 | 43,8 | 10,7 | ||
3 | 60,0 | 20,0 | Me | Mg 0,5 | 1240 | 7,48 | 12,6 | |||
4 | 60,0 | 20,0 | Me | Zn 0,5 | 1240 | 7,45 | 950 | 50,3 | 10,2 | |
5 | Mg 6,0 | 1003 | 51,0 | |||||||
Beispiel | 57,0 | 42,5 | Me | Zn 6,0 | 1270 | 7,50 | 1102 | 59,5 | 4,2 | |
1 | 57,0 | 42,5 | Me | Mg 13,0 | 1270 | 7,53 | 1087 | 58,6 | 4,6 | |
2 | 57,0 | 37,0 | Me | Zn 13,0 | 1250 | 7,56 | 1221 | 62,2 | 3,3 | |
3 | 57,0 | 37,0 | Me | Mg 23.0 | 1250 | 7,54 | 1202 | 60,1 | 2,9 | |
4 | 57,0 | 30,0 | Me | Zn 23,0 | 1230 | 7,60 | 1144 | 55,8 | 5,1 | |
5 | 57,0 | 30,0 | Me | Mg 28,0 | 1230 | 7,61 | 1098 | 54,5 | 4,9 | |
6 | 57,0 | 20,0 | Me | Zn 28,0 | 1210 | 7,58 | 991 | 51,6 | 3,8 | |
7 | 57,0 | 20,0 | Me | Mg 0,5 | 1210 | 7,57 | 976 | 51,8 | 4,0 | |
8 | 57,0 | 15,0 | Me | Zn 0,5 | 1190 | 7,53 | 943 | 52,1 | 2,6 | |
9 | 57,0 | 15,0 | Me | Mg 6,0 | 1190 | 7,51 | 958 | 51,7 | 2,5 | |
10 | 50,0 | 49,5 | Me | Zn 6,0 | 1240 | 7,57 | 1083 | 60,5 | 4,3 | |
11 | 50,0 | 49,5 | Me | Mg 13,0 | 1240 | 7,55 | 1146 | 61,4 | 4,7 | |
12 | 50,0 | 44,0 | Me | Zn 13,0 | 1220 | 7,62 | 1251 | 70,5 | 5,0 | |
13 | 50,0 | 44,0 | Me | /Mg 6,0 \Zn 7,0 |
1220 | 7,65 | 1238 | 70,0 | 4,4 | |
14 | 50,0 | 37,0 | Me | Mc 23,0 | 1200 | 7,68 | 1270 | 71,2 | 3,9 | |
15 | 50,0 | 37,0 | Me | Zn" 23,0 | 1200 | 7,64 | 1143 | 63,5 | 4,2 | |
16 | 50,0 | 37,0 | Me | Mg 30,0 | 1200 | 7,70 | 1185 | 64,0 | 4,5 | |
17 | 50,0 | 27,0 | Me | Zn 30,0 | 1180 | 7,62 | 1101 | 60,8 | 3,3 | |
18 | 50,0 | 27,0 | Me | Mg 35,0 | 1180 | 7,63 | 1125 | 60,1 | 3,7 | |
19 | 50,0 | 27,0 | Me | Zn 35,0 | 1160 | 7,60 | 1086 | 52,4 | 4,2 | |
20 | 50,0 | 27,0 | Me | /Mg 20,0 \Zn 15,0 |
1160 | 7,61 | 1053 | 51,8 | 3.8 | |
21 | 50,0 | 15,0 | Me | Mg 0,5 | 1130 | 7,55 | 1100 | 52,8 | 2,2 | |
22 | 50,0 | 15,0 | Me | Zn 0,5 | 1130 | 7,54 | 974 | 51,1 | 2,8 | |
23 | 50,0 | 15,0 | Me | Mg 6,0 | 1130 | 7,56 | 983 | 52,0 | 3,0 | |
24 | 45,0 | 54,5 | Me | Zn 6,0 | 1220 | 7.58 | 1112 | 61,7 | 1,8 | |
25 | 45,0 | 54,5 | Me | Mg 11,0 | 1220 | 7,57 | 1101 | 60,8 | 2,0 | |
26 | 45,0 | 49,0 | Me | Zn 11,0 | 1200 | 7,62 | 1340 | 73,5 | 2,7 | |
27 | 45,0 | 49,0 | Me | Mg 18,0 | 1200 | 7,61 | 1306 | 71,8 | 2,1 | |
28 | 45,0 | 44,0 | Me | Zn 18,0 | 1180 | 7,70 | 1215 | 67,7 | 3,6 | |
29 | 45,0 | 44,0 | Me | Mg 25,0 | 1180 | 7,72 | 1204 | 68,5 | 4,0 | |
30 | 45,0 | 37,0 | Me | Zn 25,0 | 1150 | 7,66 | 1147 | 62,1 | 3,5 | |
31 | 45,0 | 37,0 | Me | Mg 35,0 | 1150 | 7,62 | 1102 | 62,5 | 3,2 | |
32 | 45,0 | 30,0 | Me | Zn 35,0 | 1130 | 7,60 | 1018 | 59,3 | 2,6 | |
33 | 45,0 | 30,0 | Me | Mg 40,0 | 1130 | 7,59 | 1006 | 59,8 | 2,5 | |
34 | 45,0 | 20,0 | Me | Zn 40,0 | 1100 | 7,53 | 924 | 52,7 | U | |
35 | 45,0 | 20,0 | Me | Mg 5,0 | 1100 | 7,54 | 908 | 51,4 | 2,0 | |
36 | 45,0 | 15,0 | Me | Zn 5,0 | 1080 | 7,51 | 886 | 52,6 | 1,5 | |
37 | 45,0 | 15,0 | Me | Mg 15,0 | 1080 | 7,50 | 912 | 53,3 | 2,1 | |
38 | 40,0 | 55,0 | Me | Zn 15,0 | 1200 | 7,53 | 1041 | 61,1 | 1,9 | |
39 | 40,0 | 55,0 | Me | /Mg 10,0 \Zn 5,0 |
1200 | 7,56 | 1033 | 60,8 | 2,4 | |
40 | 40,0 | 45,0 | Me | 1160 | 7,60 | 1072 | 61,6 | 2,8 | ||
41 | 40,0 | 45,0 | Me | 1160 | 7,61 | 2,5 | ||||
42 | 40,0 | 45,0 | Me | 1160 | 7,59 | 2,2 | ||||
43 | 609 650/179 | |||||||||
ίο
(Fortsetzung Tabelle 1)
PbTiO3 | Zahl | PbZrO, | 10= | Pb(Me1Z1Tc1)O, | Mg 25,0 | T, | d | 10° | ε | κ» | AL | AL | |
Beispiel | 1 | Zn 25,0 | CU) | ||||||||||
44 | 40,0 | 35,0 | Me | Mg 35,0 | 1120 | 7,53 | 1214 | 54,3 | 3,( | ||||
45 | 40,0 | 35,0 | Me | Zn 35,0 | 1120 | 7,55 | 1183 | 55,4 | 2,i | ||||
46 | 40,0 | 25,0 | Me | Mg 45,0 | 1080 | 7,50 | 1080 | 53,8 | 2,1 | ||||
47 | 40,0 | 25,0 | Me | Zn 45,0 | 1080 | 7,52 | 1059 | 52,9 | 1,4 | ||||
48 | 40,0 | 15,0 | Με | Mg 10,0 | 1050 | 7,48 | 901 | 51,0 | 1,2 | ||||
49 | 40,0 | 15,0 | Me | Zn 10,0 | 1050 | 7,50 | 917 | 50,8 | l.C | ||||
50 | 35,0 | 55,0 | Me | Mg 20,0 | 1200 | 7,60 | 1140 | 52,7 | 1,8 | ||||
51 | 35,0 | 55,0 | Me | Zn 20,0 | 1200 | 7,58 | 1200 | 53,1 | 2,0 | ||||
52 | 35,0 | 45,0 | Me | Mg 30,0 | 1160 | 7,57 | 1414 | 58,3 | 2,2 | ||||
53 | 35,0 | 45,0 | Me | /Zn 30,0 \Mg 15,0 |
1160 | 7,55 | 1394 | 57,5 | 2,4 | ||||
54 | 35,0 | 35,0 | Me | Zn 15,0 | 1120 | 7,51 | 1206 | 54,9 | 2,6 | ||||
55 | 35,0 | 35,0 | Me | Mg 40,0 | 1120 | 7,52 | 1191 | 55,0 | 2,3 | ||||
56 | 35,0 | 35,0 | Me | Zn 40,0 | 1120 | 7,53 | 1205 | 56,2 | 2,0 | ||||
57 | 35,0 | 25,0 | Me | Mg 50,0 | 1060 | 7,50 | 1084 | 52,7 | 1,4 | ||||
58 | 35,0 | 25,0 | Me | Zn 50,0 | 1060 | 7,51 | 1033 | 53,0 | 1,3 | ||||
59 | 35,0 | 15,0 | Me | 1020 | 7,46 | 918 | 50,1 | 1,0 | |||||
60 | 35,0 | 15,0 | Me | Mg 52,0 | 1020 | 7,43 | 906 | 50,0 | 0,9 | ||||
Bezugsprobe | Zn 52,0 | ||||||||||||
6 | 34,0 | 14,0 | Me | 1000 | 7,40 | 881 | 47,4 | 5,6 | |||||
7 | 34,0 | 14,0 | Me | 1000 | 7,39 | 876 | 46,8 | 6,0 | |||||
Tabelle 2 | 10* | ||||||||||||
der Anstöße | |||||||||||||
10» | |||||||||||||
Bezugsprobe
15,8 15,3 15,0
15,5
15,7 15,2 15,0
15,0
15,5
15,2
14,9
15,2
14,9
14,3
15,3 15,0 14,7
13,7
15,1
14,8
14,6
14,8
14,6
13,0
4,4 3,3 2,7
15,6
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- w gegen allgemein K33 (bzw. Kv) so groß wie möglichPatentanspruch: sein sollte. Daneben ist aber auch noch eine möglichstgute Alterungsbeständigkeit sehr wichtig. Es hat sich Piezoelektrisches Oxidmaterial mit einem Gehalt nämlich gezeigt, daß bei einem wiederholten Anlegen an PbTiO3 und PbZrO3, dadurchgekenn- 5 eines hohen Druckes im Laufe der Zeit die Ausgangszeichnet, daß das Material eine ternäre feste spannung abnimmt (begleitet von einer Verminderung Lösung der Zusammensetzung des elektro-mechanischen Kopplungskoeffizienten K33),wodurch sich bei der Anwendung des Materials z. B.0,5 bis 50,0 Molprozent Pb(Me1,, Te1/t)O3, als Zündvorrichtung erhebliche Probleme ergeben 35,0 bis 57,0 Molprozent PbTiO3, « können. Es ist daher allgemein notwendig, bei der Ver-15,0 bis 55,0 Molprozent PbZrO3 wendung der piezoelektrischen Materialien außer denMaterialkonstanten auch noch den zeitlichen Verlaufist, wobei Me für Mg und/oder Zn steht. der Verminderung der Ausgangsspannung also dieAlterung, mit in Betracht zu ziehen. Die Alterung ist15 dabei auch nicht auf die mechanische Seite, nämlichdie Druck-Charakteristik des Materials beschränkt,sondern tritt auch in Hinsicht auf die elektrischenEigenschaften des Materials auf und macht sich damitz. B. auch bei der Verwendung des Materials in Uber-20 schalkinnchtungen oder in piezoelektrischen Uber-
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP45026966A JPS4920156B1 (de) | 1970-04-01 | 1970-04-01 | |
JP2696670 | 1970-04-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2116613A1 DE2116613A1 (de) | 1971-10-21 |
DE2116613B2 DE2116613B2 (de) | 1976-04-29 |
DE2116613C3 true DE2116613C3 (de) | 1976-12-09 |
Family
ID=
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