DE2121689B2

DE2121689B2 - Piezoelektrische keramiken

Info

Publication number: DE2121689B2
Application number: DE19712121689
Authority: DE
Inventors: Masamitsu Osaka; Ouchi Hiromu Toyonaka Osaka; Nishida (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-05-19
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1976-09-09
Also published as: GB1345392A; NL7105716A; FR2091665A5; NL152527B; US3728263A; DE2121689A1; CA954688A

Description

Die Erfindung betrifft eine Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel

Pb(Zn₁₇₃Nb₂Z₃)ITi₁₁Zr₂O₃

und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Mangandioxid.

Als geeignete Keramik für zahlreiche Arten von elektromechanischen Wandlern ist Bleititanat-BIei-0,375, y-Werte von 0,25 bis 0,625 und z-Werte von »o zirkonat in großem Umfange benutzt worden. Es ist 0,25 bis 0,625 annehmen können, mit x-\- y + z — 1, jedoch schwierig, bei den üblichen Bleizirkonat-Blei- und daß Aluminiumoxid in einer Menge von 0,03 titanat-Keramiken eine sehr hohe mechanische Güte bis 2,5 Gewichtsprozent enthalten ist. zusammen mit einem hohen planaren Kopplungskoef-

3. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für iizienten zu erzielen. Darüberhinaus sind die dielek-

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4°

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elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂Z₃J₁Ti^Zr₂O₃ und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß χ-Werte von 0,01 bis 0,375, y-Werte von 0,25 bis 0,625 und z-Werte von 0,25 bis 0,625 annehmen können, mit χ + y + ζ = 1, und daß Zinndioxid in einer Menge von 0,05 bis 5 Gewichtsprozent enthalten ist.

4. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂Z₃)^TIyZr₂O₃ und 0,5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß χ = 0,06, y = 0,46 und ζ ~ 0,48 ist, und daß außerdem 0,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthalten ist.

5. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂Z₃)ITJyZr₂O₃ und 0,5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß χ = 0,06, y = 0,46 und ζ — 0,48 ist, und daß außerdem 0,5 Gewichtsprozent Zinndioxid enthalten ist.

6. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂J₃)JTJyZr₂O₃ und 0,5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß χ = 0,15, y = 0,42 und ζ — 0,43 ist, und daß außerdem 1 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthalten ist.

7. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂Z₃J₁TIyZr₂O₃ und 0,5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß χ = 0,15, y = 0,42 und ζ = 0,43 ist, und daß außerdem 1 Gewichtsprozent Zinndioxid enthalten ist.

8. Verfahren zur Herstellung der Keramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (1) ein Bleioxid, ein Zinkoxid, Nb₂O₅, TiO₂, ZrO₂, MnO₂ und Al₂O₃ oder SnO₂ innig naßvermischt, (2) dieses Gemisch trocknet, (3) dieses Gemisch zu einer bestimmten Gestalt formt, (4) dieses Gemisch durch etwa 4stündiges Kalzinieren bei einer Temperatur von etwa 850 C einer Vorreaktion unterwirft, Irischen und piezoelektrischen Eigenschaften der Bleititanat-Bleizirkonat-Keramiken in großem Maße von der angewendeten Brenntechnik abhängig, was auf ein Verdampfen von PbO zurückzuführen ist. Diese Faktoren sind verbessert worden, indem verschiedene weitere Bestandteile der keramischen Grundmasse einverleibt oder verschiedene Komplexverbindungen eingearbeitet wurden.

So betrifft die USA.-Patentschrift 34 03 103 Keramiken mit dem ternären System

PbZn₁Z₃Nb₂Z₃O₃-PbTiO₃-PbZrO₃.

Diese Keramiken weisen einen hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten aber eine geringe mechanische Güte auf.

Die deutsche Offenlegungsschrift 18 00 649 und die britische Patentschrift 11 88 742 beschreiben eine piezoelektrische Keramik, die aus einem ternären System der Zusammensetzung

Pb(Nb₁Z₃Nb₂Z₃)O₃-PbTiO₃-PbZrO₃

besteht, das mit MnO₂ modifiziert ist, wobei die Keramik einen verhältnismäßig hohen Wert für den Kopplungskoeffizienten kp und die mechanische Güte Qm zeigt, jedoch eine geringe mechanische Festigkeit aufweist, sowie eine geringe Beständigkeit der Dielektrizitätskonstanten über weite Temperaturbereiche sowie geringe Beständigkeit der piezoelektrischen Konstanten bei wiederholter mechanischer Einwirkung auf die Keramik besitzt. Die deutsche Offenlegungsschrift 16 71 039 beschreibt ein piezoelektrisches keramisches Material aus einer festen Lösung von PbTiO₃ und PbZrO₃, und die MnO₂ und Al₂O₃ enthält. Dieses Material zeigt jedoch niedrige Werte für den mechanischen Kopplungskoeffizienten k_v und die mechanische

⁶⁰ Güte ■_ Aus der USA.-Patentschrift 34 64 924 ist eine piezoelektrische Keramik der Zusammensetzung

Pb(Zr-Sn-Ti)O₃,

die mit MnO₂ modifiziert ist. Diese Keramik besitz! einen hohen Kopplungskoeffizienten k_p. Entsprechend günstige Werte für die mechanische Güte Qm werden jedoch nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung piezoelektrischer Keramiken der eingangs genannten Art, die durch sehr hohe mechanische Güten, hohe elektromechanische Kopplungskoeffizienten und große Konstanz der Dielektrizitätskonstanten innerhalb breiter Temperatur- und Zeitspannen ausgezeichnet sind.

Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen herausgestellt. Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Keramiken eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, daß die Dielektrizitätskonstante über weite Temperaturbereiche stabil ist, und daß die piezoelektrische Konstante aueh bei mechanischer Beanspruchung wenig veränderlich ist. Außerdem weisen die Keramiken eine hohe mechanische Güte sowie hohe elektromechanische Kopplungsfaktoren auf.

Die Erfindung besitzt auch verschiedene Vorteile in bezug auf die Verfahrensweisen zur Herstellung der Keramiken und deren Anwendung für elektromechanische Wandver. Es ist bekannt, daß das Verdampfen von PbO während des Brennens ein Problem darstellt, ao dem man beim Sintern von Bleiverbindungen, wie z. B. Bleititanatzirkonat, begegnet. Die Keramiken nach der Erfindung zeigen einen geringeren Anteil an verdampftem PbO nach dem Brennen als die üblichen Bleititanatzirkonate. Das ternäre System kann in Abwesenheit einer PbO-Atmosphäre gebrannt werden. Ein gut gesinterter Körper gemäß der Erfindung wird erzielt, wenn man die oben beschriebenen Massen in einem KeramiktiegeL der mit einem aus Al₂O₃-Keramiken hergestellten Keramikdeckel bedeckt ist, brennt. Eine hohe Sinterdichte ist zur Erzielung einer großen Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und einer großen piezoelektrischen Ansprechbarkeit erwünscht, wenn der gesinterte Körper als Resonator oder auf anderen Gebieten eingesetzt werden soll.

Alle möglichen Zusammensetzungen innerhalb des ternären Systems Pb(ZnIZ₃Nb₂Z₃)O₃-PbTiO₃- PbZrO₃, die der Grundzusammensetzung gemäß der Erfindung entsprechen, werden durch ein dreieckiges D-agramm mit den Ecken Pb(Zn_1/3Nb_?;3)O₃, PbTiO₃ und PbZrO₃ wiedergegeben. Die Keramiken mit einigen Zusammensetzungen, die durch das Diagramm dargestellt werden, zeigen jedoch nicht eine hohe Piezoelektrizität, und viele dieser Keramiken sind nur in einem geringen Maße elektromechanisch wirksam. Die vorliegende Erfindung betrifft nur Keramiken mit solchen Grundzusammensetzungen, bei denen die piezoelektrische Ansprechbarkeit der Keramiken in einem annehmbaren Ausmaß gegeben ist. Der Einfachheit halber wird der planare Kopplungskoeffizient-(A"_P) von Testscheiben als Maß für die piezoelektrische Leistungsfähigkeit genommen. So zeigten alle polarisierten und getesteten Keramiken der Formel

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worin χ, y und ζ ein Molverhältnis von 0,01 ~ 0,50, 0,125 ~ 0,75 und bzw. 0,125 ~ 0,865 hatten und χ + y + ζ = 1 war, einen planaren Kopplungskoeffizienten von annähernd 0,1 oder höher. Keramiken mit den Grundzusammensetzungen, die durch die Formel Pb(Zn₁Z₃Nb₂Z₃)^TIyZr₂O₃ wieder gegeben werden, worin λ-, y und ζ ein Molverhältnis von 0,01 ~ 0,375, 0,25 ~ 0,625 und bzw. 0,25 ~ 0,625 hatten und χ -\- y + ζ = 1 war, zeigten einen planaren Kopplungskoeffizienten von annähernd 0,3 oder höher. Die Kera- ⁶S miken enthalten die vorstehend beschriebenen Grundmassen und Zusätze aus MnO₂ sowie aus Al₂O₃ oder SnO₂.

Beispiel 1

Die Ausgangsstoffe, nämlich Bleioxid (PbO), Zinkoxid (ZnO), Niobpentoxid (Nb₂O₅), Titandioxid (TiO₂), Zirkondioxid (ZrO₂) uhd Mangandioxid (MnO₂) sowie Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Zinndioxid (SnO₂), alle von relativ reiner Beschaffenheit (z. B. mit einem Reinheitsgrad »chemisch rein«), werden in einer mit Kautschuk ausgekleideten Kugelmühle mit destilliertem Wasser innig vermischt. Das Vermählen des Gemischs muß sorgfältig ausgeführt werden, um so eine Verunreinigung des Gemische zu vermeiden, die durch ein Abschürfen der Mahlkugeln oder Steine verursacht werden kann. Dieses kann dadurch vermieden werden, daß man die Anteile der Ausgangsstoffe so variiert, daß eine mögliche Verunreinigung kompensiert wird.

Nach dem Naßvemahlen wird das Gemisch getrocknet und vermischt, um soweit wie möglich, ein homogenes Gemisch sicherzustellen. Danach wird das Gemisch bei einem Druck von 400 kg/cm² zu geeigneten Formen geformt. Die Preßlinge werden dann durch Kalzinieren bei einer Temperatur von etwa 850 C für etwa 2 h einer Vorreaktion unterworfen.

Nach dem Kalzinieren läßt man das umgesetzte Material abkühlen, und dieses wird dann zu einer kleinen Teilchengröße naßvermahlen MnO₂- und Al₂O₃- oder 3nO₂-Zusätze können dem umgesetzten Material nach dem Kalzinieren der Ausgangsstoffe, die kein MnO₂ und Al₂O₃ oder SnO₂ enthalten, zugefügt werden, und das umgesetzte Material kann dann zusammen mit den MnO₂- und Al₂O₃- oder SnO₂-Zusätzen zu einer kleinen Teilchengröße vermählen werden. Dabei muß wiederum, wie oben, sorgfältig verfahren werden, um ein Verunreinigen durch ein Abschürfen der Mahlkugeln oder -steine zu vermeiden.

Je nach Wahl und den gewünschten Formen kann das Material zu einem Gemisch oder einer Aufschlämmung verarbeitet werden, das je nach dem einzelnen Fall zum Verpressen, Gleitgießen oder Strangpreßen nach den auf dem Gebiet der Keramik üblichen Formgebungsverfahren geeignet ist. Die Proben, für die weiter unten die Werte angegeben werden, wurden durch' Vermischen von 100 g des vermahlenen, vorgesinterten Gemisches mit 5 cm³ destilliertem Wasser hergestellt. Das Gemisch wurde dann zu Scheiben mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 2 mm mit einem Druck von 700 kg/cm² zusammengepreßt. Die zusammengepreßten Scheiben wurden innerhalb einer 45minütigen Erhitzungsdauer bei 1150 bis 1300C gebrannt. Gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, das Brennen der Masse in einer PbO-Atmosphäre vorzunehmen. Darüberhinaus ist es nicht erforderlich, in dem Brennofen ein spezielles Temperaturgefälle vorzusehen, wie es nach den bisherigen Verfahren erforderlich war. So können einheitliche und ausgezeichnete piezoelektrische Keramiken auf einfache Weise erhalten werden, indem die Proben einfach während des Brennens mit einem Aluminiumoxidtiegel abgedeckt werden.

Die gesinterten Keramiken werden auf beiden Oberflächen zu einer Dicke von lmm geschliffen. Die geschliffenen Scheibenoberflächen werden dann mit Silberfarbe überzogen und unter Ausbildung von Silberelektroden gebrannt. Schließlich werden die Scheiben polarisiert, während sie in ein Bad aus Silikonöl mit einer Temperatur von 100 ~ 150°C eingetaucht

werden. Ein elektrisches Gleichfeld von 3 ~ 4 kV/mm wurde 1 h lang aufrechterhalten, und die Scheibe wurde dann innerhalb von 30 min auf Raumtemperatur feldgefühlt.

Die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften der polarisierten Proben wurden bei 20⁰C bei einer relativen Feuchtigkeit von 50% und bei einer Frequenz von 1 kHz gemessen. Beispiele für spezielle Keramiken und verschiedene wichtige elektroniechanische und dielektrische Eigenschaften der Keramiken werden in den Tabellen I und II angegeben. Der Tabelle 1 kann entnommen werden, daß alle Keramiken, die mit einem MnO₂-Zusatz sowie mit einem Al₂O₃-Zusatz oder einem SnO₂-Zusatz modifiziert worden sind, durch eine sehr hohe mechanische Güte und einen hohen planaren Kopplungskoeffizienten ausgezeichnet sind, wobei alle diese Eigenschaften für die Verwendung der piezoelektrischen Keramiken in Filtern,

piezoelektrischen Übertragern und Ultraschallwandlern von Bedeutung sind. . _A η _Λ-Aus den Tabellen I und II ist ersichtlich, daß die mn i ersten Zusatz aus MnO₂ und dem zweiten Zusatz Al₂O₃ oder SnO₂ modifizierten Keramiken t.ne erkenswerte Verbesserung hinsichtlich dos plana-SrKoppiungskoeffizienten, der mechanischen Güte, der mechanischen Festigkeit und einer Änderung üer Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur im Ver-SSwdner Keramik, die keinen AI₂O₃- oder SnO₂-

Aus vorsencu«=. Tabelle I ist ersichtlich, daß die Werte für die mechanische Güte, den planaren Koppluneskoeffizienten und die Dielektrizitätskonstanten zur Anpassung an verschiedene Anwendungsgebiete variiert werden können, indem man die Grundzusammensetzung und die Anteile an MnO₂, AI₂O₃ oder SnO₂ in bestimmter Weise auswählt.

Tabelle I

	Zusammensetzungen	Zusätze	in Gewichtsprozent	SnO,	24	h nach dem I	'ölen
	Grundzusammensetzungen
Bei		MnO₁	Al₁O,	—	Dielektrizi tätskon	Planarer Kopplungs	Mechanische Güte
spiel		0,1	0,5	—	stante	koeffizient
Nr.	Pb(Zn^₃Nb₂Z₃V₀₆Ti₀₁₄₈Zr₀₁₄₈O₃	0,1	—	—	£ 1120 1010	kv	Qm
	wie vorstehend	0,5	0,1	—	940	0,57 0 59
I	wie vorstehend	0,5	0,5	—	950		680 1320
2	wie vorstehend	0,5	1,0	—	900	0,55
3	wie vorstehend	0,5	2,5	0,5	830	0,59	950
4	wis vorstehend	0,5	0,5	ö,l	790	0,60	2090
5	wie vorstehend	1,0	—	0,5	880	0,57	2420
6	wie vorstehend	0,1	—	1,0	950	0,56	2430
7	wie vorstehend	0,5	—	5,0	970	0,58	2040
8	wie vorstehend	0,5	—	0,5	920	0,58	2120
9	wie vorstehend	0,5	—	—	870	0,58	1470
10	wie vorstehend	0,5	—	—	800	0,61	2150
11	v/L· vorstehend	1,0	—	—	930	0,58	2520
12	wie vorstehend	0,5	0,03	—	1370	0,56	2470
13	Pb(Zn₁₇₃Nb₂Z₃)O₁₁₅Ti₀₁₄₂Zr₀₁₄₃O₃	0,5	0,!	—	1370	0,58	2130
14	wie vorstehend	0,5	0,5	—	1310	0,59	2210
15	wie vorstehend	0,5	1,0	—	1250	0,62	1420
16	Pb(Zn_1/3Nb₂z₃)₀,₁₅Ti_0l.,₂Zr_0l43O₃	0,5	0,5	—	950	0,64	1850
17	wie vorstehend	1,0	—	0,05	1110	0,63	2190
18	wie vorstehend	5,0	1,0	0,1	870	0,57	2790
19	wie vorstehend	5,0	—	0,5	900	0,60	2870
20	wie vorstehend	0,5	—	1,0	1340	0,48	2150
21	wie vorstehend	0,5	—	0,5	1320	0,54	1020
22	wie vorstehend	0,5	—	1,0	1310	0,61	1750
23	wie vorstehend	0,5	—	1140	0,63	1920
24	wie vorstehend	1,0	—	980	0,64	2230
25	wie vorstehend	5,0		930	0,60	2810
26	wie vorstehend		0,60	2940
27			0,53	2320
28			1890

Aus der Tabelle 11 ist ersichtlich, daß die piezoelektrischen Keramiken eine hohe Konstanz der Dielektrizitätskonstanten innerhalb eines Temperaturbereichs von 20 ~ 70 C und eine große mechanische Festigkeit zeigen.

Tabelle II

Beispiel	Relative Änderung von Druck in
	f im Temperatur- kg/cm²
	bereich von
Nr.	20 bis 70' C in °'„

3	29,4	1050
4	15,3	1120
5	12,1	1270
6	5,6	1210
8	13,4	1180
10	15,6	1170
II	13,3	1220
12	6,9	1230
14	12,9	1200
15	24,5	1090
17	15,9	1150
18	12,7	1290
19	8,1	1250
20	12,1	1200
24	14,7	1170
25	11,9	1270
26	7,1	1240
27	11,8	1190

Diese Eigenschaften sind für die Verwendung der piezoelektrischen Keramiken in piezoelektrischen Übertragern und in Filtern von Bedeutung. Piezoelektrische Übertrager sind passive Übertragungselemente für elektrische Energie oder Wandler, bei denen die piezoelektrischen Eigenschaften des Materials, aus dem die Elemente gestellt worden sind, benutzt werden, um eine Umformung von Spannung, Strom oder Impedanz zu erzielen. Bei einer solchen Verwendung der Keramiken ist es erwünscht, daß die piezoelektrischen Stoffe eine große Konstanz der Dielektrizitätskonstanten innerhalb eines breiten Temperaturbereichs sowie hohe mechanische Güten und hohe elektromcchanische Kopplungskoeffizienten zeigen, so daß der piezoelektrische Übertrager, der in einer Fernsehanlage usw. verwendet wird, hinsichtlich der Entnahmespannung und des Stroms eine große Konstanz mit der Temperatur aufweist. Bei solchen Anwendungen der Keramiken ist es erwünscht, daß die piezoelektrischen Keramiken eine große mechanische Festigkeit besitzen, so daß die Erzeugnisse, in denen die Keramiken verwendet werden, eine große Betriebssicherheit innerhalb großer Zeiträume und bei einer großen mechanischen Beanspruchung gewährleisten.

Die piezoelektrischen Keramiken besitzen hohe elektromechanische Kopplungskoeffizienten. Daher sind sie auch für einen Einsatz in elektromechanischen Wandlern, wie z. B. Schalldosen, Mikrophonen und Spannungsgeneratoren in Zündsystemen, geeignet.

Beispiel 2

Das einer Umsetzung unterworfene Pulver, das nach

ao dem in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, wurde zu Stiften mit einem Druchmesser von 10 mm und einer Länge von 20 mm mit einem Druck von 700 kg/cm² zusammengedrückt. Die zusammengedrückten Stifte wurden bei einer Erhit-

»5 zungsdauer von 45 min bei 1150 ~ 1300 C gebrannt. Die gesinterten Keramiken wurden zu Stiften mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Länge von 15 mm geschliffen. Die beiden Seiten der geschliffenen Stifte wurden dann mit Silberfarbe überzogen und unter Ausbildung von Silberelektroden gebrannt. Die Stifte wurden polarisiert, während sie in ein Bad aus Silikonöl mit einer Temperatur von 100 — 150 C eingetaucht wurden. Ein elektrisches Gleichfeld von 2 ~ 3 kV/mm wurde 30 min lang aufrechterhalten.

Beispiele für die speziellen Zusammensetzungen der Keramiken und wichtige elektromechanische Eigenschaften sind in der Tabelle III angegeben. Der Tabelle III ist zu entnehmen, daß die Zusammensetzungen aller angegebenen Keramiken, die mit einem ersten Zusatz aus MnO₂ und einem zweiten Zusatz aus Al₂O₃ oder SnO₂ modifiziert sind, durch eine hohe Beständigkeit der Entnahmespannung bei periodischem mechanischem Stoß bei einem keramischen Zündelement, das zur Zündung von Gas benutzt wird, ausgezeichnet sind.

Tabelle III

Beispiel

Zusammensetzungen

Grundzusammensetzungen

Zusätze in Gewichtsprozent
MnO₁ Al₁O₁ SnO₁

Piezoelektrische Konstante g,, ■ 10", V-M/N

Vor dem Stoß

Nach dem Stoß

Pb(Zn_1/3Nb₂,₃)_0l0eTi₀,_4eZr_0l48O₃	0,5	0,5	—	29,2	27,6
wie vorstehend	0,5	—	0,5	29,3	27,5
Pb(Zn₁i₃Nb_2i3)_0ll5Ti_0l42Zr_0i43O₃	0,5	1,0	—	28,5	27,1
wie vorstehend	0,5	—	1,0	28,3	26,7

Die piezoelektrische Konstante »nach dem Stoß« wurde nach lO'maligem mechanischem Stoß bei einem Druck von 400 kg/cm² gemessen.

Diese Eigenschaft ist von Bedeutung für die Verwendung der piezoelektrischen Keiamiken als keramische Zünder u. dgl.

Bei Keramiken, die den MnO₂-Zusatz in Anteilen von mehr als 5 Gewichtsprozent enthalten, sind die Werte Qm nud K_P der mechanischen Güte und des planaren Kopplungskoeffizienten relativ niedrig. Kera miken, die einen Anteil an dem MnO_t-Zusatz vo: weniger als 0,1 Gewichtsprozent enthahen, besitze eine geringe mechanische Güte. Und die Keramiker die mehr als 2,5 Gewichtsprozent Al₂O₃ oder mehr al 5 Gewichtsprozent SnO₂ enthalten, zeigen einen relati niedrigen planaren Kopplungskoeffizienten K_p. Di Keramiken, die weniger a!s 0,03 Gewichtsprozer >₃ oder weniger als 0,05 Gewichtsprozent SnC

609 537/3/

Al₂O,

9 ίο

enthalten, haben eine geringe mechanische Güte Qm. sich gut polarisieren. Aus obigen Darlegungen geh

Aus diesen Gründen gehören Keramiken mit diesen hervor, daß die ternüre feste Lösung

Zusammensetzungen nicht zu dem Erfindungsbe- Pb(Zn₁₀Nb^)O₃-PbTiO₃-PbZrO₃.

Außer den oben angegebenen überlegenen Eigen- 5 die mit speziellen Anteilen an MnO₂-sowie an AI₂O₃

schäften führen die Keramikmassen zu Keramiken oder SnO₂-Zusätzen modifiziert ist, ausgezeichnet

mit guten physikalischen Eigenschaften und lassen piezoelektrische Keramikkörper ergibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Waadler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn₃J₃Nb₂Z₃)STi₃ZZr₁O₃ und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daßx-Werte von 0,01 bis 0,50, y-Werte von 0,125 bis 0,75 und z-Werte von 0,125 bis 0,865 annehmen können, mit χ + y -J- ζ — 1, und daß mindestens ein Oxid, das aus 0,03 bis 2,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 0,05 bis 5 Gewichtsprozent Zinndioxid gewählt worden ist, enthalten ist.

2. Piezoelektrische Keramik, insbesondere für elektromechanische Wandler, enthaltend eine feste Lösung gemäß der Formel Pb(Zn^₃N b2/₃)zTij,Zr_zO₃ und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent Mangandioxid, dadurch gekennzeichnet, daß x-Werte von 0,01 bis

(5) dieses kalzinierte Gemisch abkühlt, (6) dieses Gemisch zu einer kleineren Teilchengröße zerkleinert, (7) dem teilchenförmigen Gemisch eine Form verleiht und (8) das geformte Gemisch 45 min bei 1150 bis 1300°C brennt.