DE2151689A1

DE2151689A1 - Piezoelektrische Keramik

Info

Publication number: DE2151689A1
Application number: DE19712151689
Authority: DE
Inventors: Katsuo Nagano; Masamitsu Nishida; Hiromu Ouchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-10-14
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1972-06-22
Also published as: FR2111331A5; CA965232A; NL154995B; NL7114158A; GB1345929A; JPS505396B1

Description

Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd., Kadoma, Osaka, Japan

Piezoelektrische Keramik

Zusammenfassung der Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Keramik mit grosser mechanischer Festigkeit, hoher elektrischer Durchschlagsfestigkeit, hoher Koerzitivkraft, hohem elektromechanischen! Kopplungskoeffizienten und hohem mechanischem Qualitätsfaktor. Die piezoelektrische Keramik der Erfindung enthält eine feste Lösung innerhalb des Systems

PbO = 54,8 - 50,1 MoI-Ji

MnO₂ = 9,3 - 0,2 MoI-Ji Nb₂O₅= 7,3 - 0,2 MoI-Ji Li₂O = 3,8 - 0,1 MoI-Ji TiO₂ - 24,8 - 14,8 Mol-# ZrO₂ = 26,8 - 14,8 MoI-Ji,

aber aussohliesslioh einer Zusammensetzung der Keramik mit einem Li,,0:lJb₀0_(r-Molverhältnis von 1:3.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Keramik und daraus hergestellte Gegenstände. Im spezielleren betrifft die Erfindung eine neue und verbesserte ferroelektrisch^ Keramik, die aus polykristallinen Aggregaten besonderer Bestandteile besteht. Diese piezoelektrische Keramik wird dadurch hergestellt, dass die Keramikmasse nach auf dem Gebiet der Keramik üblichen Techniken gesintert uhd die Keramik dann durch Anlegen einer Gleichstromspannung zwischen den Elektroden polarisiert wird, so dass der Keramik elektromechanische Wandlereigenschaften entsprechend dem bekannten piezoelektrischen Effekt verliehen werden. Die Erfindung erfasst auch das kalzinierte Produkt der Ausgangsmaterialien und die Fabrikationserzeugnisse, wie z.B. elektromechanische Wandler, die aus der gesinterten Keramik hergestellt worden sind.

Der Keramikkörper gemäss der Erfindung liegt grundsätzlich in einer festen Lösung vor, die das System Pb0-Mn0₂-Nb₂0₍--Iii2°-^Ti02~ ZrOp in Form einer festen Lösung enthält, worin

PbO * 55,0 - 50,1 Mol-#

MnO₂ = 9,3 - 0,2 Mol-#

Nb₂O₅ = 7,3 - 0,2 Mol-#

Li₂O = 3,8 - 0,1

TiO₂ = 24,8-14,8

ZrO₂ * 26,8-14,8 Mol-#

ausmachen kann, aber ausschliesslioh einer Zusammensetzung der Keramik mit einem LipOjNb₂O^-Molverhältnia von 1*3·

Die Verwendung von piezoelektrischen Materialien auf verschiedenen Wandleranwendungsgebieten zur Herstellung, Messung und Richtungssinnbestimmung von Ton, Stoss, Schwingung, Druck usw. hat in den letzten Jahren in starkem Masse zugenommen. Wandler sowohl vom Kristall- als auch vom Keramiktyp sind in grossem Umfange verwendet worden. Wegen der möglichen geringeren Kosten und der Leichtigkeit der Herstellung von Keramianaterialien mit verschiedenen Gestalten und Grossen und der grösseren Beständigkeit gegen-

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über hoher Temperatur und/oder Feuchtigkeit als die kristallinen Substanzen, wie z.B. das Rochellesalz, haben jedoch in letzter Zeit piezoelektrische Keramikmaterialien eine Bedeutung für zahlreiche Wandleranwendungen erreicht.

Die erforderlichen piezoelektrischen Eigenschaften der Keramik ändern sich offensichtlich mit der Art der Anwendungen. Z.B. erfordern elektromechanische Wandler, wie z.B. Tonabnehmer, Mikrophone und Spannungsgeneratoren in Zündsystemen, eine piezoelektrische Keramik, die durch einen im wesentlichen hohen elektromechanischen Kqplungskoeffizienten, eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine hohe mechanische und elektrische Festigkeit ausgezeichnet ist. Andererseits ist es bei Anwendung der piezoelektrischen Keramik.als Filter erwünscht, dass die Materialien eine grosse Konstanz hinsichtlich der Resonanzfrequenz und anderer elektrischer Eigenschaften mit der Temperatur und der Zeit aufweisen.

Als vielversprechende Keramik, die diesen Anforderungen gerecht zu werden scheint, wird Bleititanat-Bleizirkonat bis jetzt in grossem Umfange verwendet. Die Eigenschaften dieser Keramik werden in den USA-Patentschriften 2 708 244- und 2 849 4o4 beschrieben. Es ist jedoch schwierig, eine hohe mechanische Festigkeit, eine grosse elektrische Durchschlagsfestigkeit, eine hohe Koerzitivkraft, einen hohen mechanischen Qualitätsfaktor zusammen mit einem hohen planaren Kopplungskoeffizienten und einer Konstanz der Resonanzfrequenz mit der Temperatur bei der Befyititanat-Bleizirkonatkeramik bei einer Anwendung als piezoelektrischer keramischer Wandler zur Erzeugung hoher Spannung bei einem Fernsehempfänger zu erhalten. Ausserdem ändern sich die dielektrischen und piezoelektrischen Eigenschaften der Bleititanat-Bleizirkonatkeramik in starkem Masse mit der Brenntechnik, was auf das Verdampfen von PbO zurückzuführen ist.

Das Hauptziel.der Erfindung ist es, neue und verbesserte piezoelektrische Keramikmaterialien zur Verfügung zu stellen, mit dener. die oben aufgezeigten Probleme überwunden werden.

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Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte polykristalline Keramik zur Verfügung zu stellen, die durch eine sehr grosse mechanische Festigkeit und eine sehr grosse elektrische Durchschlagsfestigkeit, eine hohe Koerzitivkraft, einen hohen mechanischen Qualitätεfaktor zusammen mit einem hohen planaren Kopplungskoeffizienten und einer Konstanz der Resonanzfrequenz mit der Temperatur ausgezeichnet ist.

Nach einem anderen Ziel der Erfindung soll eine neue piezoelektrische Keramik geschaffen werden, bei der bestimmte Eigenschaften variiert werden können, so dass sich diese verschiedenen Anwendungen anpassen.

Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein verbesserter elektromechanischer Wandler geschaffen werden, bei dem als aktives Element ein elektrostatisch polarisierter Körper aus der neuen Keramik verwendet wird.

Diese Ziele der Erfindung werden durch Keramikkörper erreicht, die grundsätzlich als feste Lösung vorliegen, die das System PbO(55,O - 50,1 Mol-$)-Mn0₂(9,3 - 0,2 MoI-^)-Nb₂O₅(T,3 - 0,2 Mol-#) ,8 - 0,1 MoI-^)-ZrO₂ (26,8 - 14,8 Mol-#)-TiO₂(24,8 - 14,8 enthalten, aber ausschliesslich einer Zusammensetzung der Keramik mit einem La₂OrNb₂O,--Molverhältnis von 1:5·

Die Erfindung basiert auf der Peststellung, dass innerhalb bestimmte¹" spezieller Zusammensetzungsbereiche des Systems PbO-MnO₀-Nb₀Oc-Li₀O-TiO₀-ZrO₀ die Proben eine sehr hohe mechanische Biegefestigkeit, eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit, eine hohe Koerzitivkraft, einen hohen mechanischen Qualitätsfaktor zusammen mit einem hohen planaren Kopplungskoeffizienten und einer hohen Konstanz der Resonanzfrequenz mit der Temperatur aufweisen.

Die Erfindung weist hinsichtlich des Herstellungsverfahrens und der Anwendung für Wandler, insbesondere als piezoelektrische Keramikwandler zur Versorgung eines Fernsehempfängers mit hoher

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Spannung, zahlreiche Vorteile auf. Es ist bekannt, dass das Verdampfen von PbO während des Brennens ein Problem beim Sintern von Bleiverbindungen, wie z.B. von Bleititanatzirkonat, darstellt. Die Zusammensetzung der Keramik der Erfindung führt nach dem Brennen zu einer geringeren Menge von verdampftem PbO als die Bleititanat-Bleizirkonatkeramik. Die erfindungsgemässe Keramikmasse kann ohne besondere Einstellung oder Kontrolle der PbO-Atmosphäre gebrannt werden. Ein gut gesinterter Körper mit der erfindungsgemässen Zusammensetzung der Keramik wird durch Brennen in einer Keramikbrennkapsel mit einem aus einer AIpO-Keramik hergestellten Keramikdeckel erhalten. Eine hohe Sinterdichte ist zur Erzielung einer Feuchtigkeitsbeständigkeit und einer hohen piezoelektrischen Ansprechbarkeit erwünscht, wenn der gesinterte Körper als elektromechanischer Wandler oder auf einem anderen Anwendungsgebiet benutzt wird.

Alle möglichen Zusammensetzungen der Keramik liegen innerhalb des Systems, dasdurch die Molprozente von jeder Oxidkomponente des Systems PbO-MnOg-NbgO^-LigO-TiOp-ZrOg dargestellt wird. Einige Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen, die durch das System PbO-MnOg-NbgO^-LlgO-TiOg-ZrOg wiedergegeben werden, zeigen jedoch keine hohe Piezoelektrizität, und viele Keramikmaterialien mit solchen Zusammensetzungen sind nur in einem geringen Masse elektromechanisch aktiv. Die Erfindung betrifft nur Keramikmateriallen mit solchen Grundzusammensetzungen, die eine piezoelektrische Ansprechbarkeit geeigneter GrÖsse aufweisen. Der Einfachheit halber wird der planare Kopplungskoeffizient (K ) der Testscheiben als Mass für die piezoelektrische Aktivität genommen. So zeigten alle polarisierten und getesteten Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen, die durch das System

u PbO-v MnO₂- w Nb₃O₅- χ LigO - y TiOg- ζ ZrO₂ dargestellt v/erden, worin u, v, w, x, y und ζ den Molprozenten von u = 55*0

- 50,1, ν = 9,3 - 0,2, w = 7»3 - 0,2, χ = 3,8 - 0,1, y = 24,8

- 14,8, ζ = 26,8 - 14,8 entsprachen und u+v+w+x+y+z

- 100 viaren, einen planar en Kopplungskoeffizientm von annähernd 0,4 oder höher, einen mechanischen Qualitätsfaktor von anÄiernd

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2070 oder höher, eine mechanische Biegefestigkeit von annähernd

1520 kg/cm oder höher, eine elektrische Durchschlagsspannung von annähernd 19,4 kV/mm oder höher, eine Koerzitivkraft von annähernd 19*8 kV/cm oder höher und eine Konstanz der Besonanzfrequenz mit der Temperatur von kleiner als _+ 0,25 % in dem Bereich von -20° G bis 70⁰C.

Gemäss der Erfindung können die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften der Keramik so eingestellt werden, dass sie sich verschiedenen Anwendungen anpassen, und zwar durch Wahl der genauen Zusammensetzung. Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen ausserhalb der angegebenen Molprozente zeigten jedoch einen geringen Kennwert für eine Eigenschaft dieser clirakteristischen Merkmale.

Die hier beschriebenen Keramikmaterialien können nach auf dem Gebiet der Keramik an sich bekannten Arbeitsweisen hergestellt werden. Ein vorteilhaftes Verfahren, das nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, besteht jedoch in der Verwendung von PbO oder Pb₅O₁^, MnO₂ oder MnO, Nb₂O₅, Li₂CO₅ oder LiOH, TiO₂ und ZrO₂ als Ausgangsmaterialien·

Beispiele

Die Ausgangsstoffe, nämlich Bleioxid (PbO), Mangandioxid (MnO₂), Niobpentoxid (Nb₃O₅), Lithiumcarbonat (Li₂GO₃), Titandioxid (TiO₂) und Zirkondioxid (ZrO₂), alle von relativ reinem Reinheitsgrad (z.B. vom Reinheitsgrad "chemisch Min"), wurden in einer mit Kautschuk ausgekleideten Kugelmühle mit destilliertem Wasser in-nig vermischt. Beim "Vermählen des Gemisohs muss dafür Sorge getragen werden, dass Verunreinigungen vermieden werden, die auf einen Abrieb der Mahlkugeln oder -steine zurückzuführen sind. Dieses kann durch Variieren der Anteile von den Ausgangsstoffen, so dass irgosLeine Verunreinigung kompensiert wird, vermieden werden.

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Nach dem Nassvermählen wurde das Gemisch getrocknet und vermischt, um ein möglichst homogenes Gemisch sicherzustellen. Danach wurden die Proben, für die unten die Werte angegeben werden, durch Vermischen von 100 g des vermahlenen Gemischs mit 5 cnr Bindemittellösung, wie z.B. einer Polyvinylalkohollösung, und Granulieren bzw. Körnen 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/cm verpresst. Die verpressten Scheiben wurden 60 Minuten lang bei 1200 - 1^00° C gebrannt. Gemäss der Erfindung ist es nicht erforderlich, das Brennen der Masse in einer PbO-Atmosphäre vorzunehmen. Ausserdem ist es nicht erforderlich, einen besonderen Temperaturgrädienten in dem Brennofen einzuhalten, wie es bei den früheren Arbeitsweisen notwendig war. Gemäss der Erfindung können so gleichmässige und ausgezeichnete piezoelektrische Keramikkörper durch einfaches Bedecken der Proben mit einer Aluminiumoxidbrennkapsel während des Brennens erhalten werden.

Die gesinterte Keramik wurde auf beiden Oberflächen bis zu einer Dicke von 1 mm geschliffen. Die geschliffenen Scheibenoberflächen wurden dann mit Silberfarbe überzogen und unter Ausbildung von Silberelektroden gebrannt. Schliesslich wurden die Scheiben polarisiert, während sie in ein Siliconölbad von 100° G eingetaucht wurden. Ein Spannungsgradient einer Gleichstromspannung von 4,5 kV/mm wurde eine Stunde lang aufrechterhalten, und die Scheiben wurden auf Raumtemperatur feldgekühlt.

Die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften der polarisierten Proben wurden bei 25° C bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 % und bei einer Frequenz von IkHz gemessen. Beispiele für spezielle Keramikzusammensetzungen gemäss der Erfindung und verschiedene zweckdienliche Werte, wie für den elektromechanischen planaren Kopplungskoeffizient, den mechanischen Qualitätsfaktor, die mechanische Biegefestigkeit, die elektrische Durchschlagsfestigkeit und die Koerzitivkraft, werden fürdiese Beispiele in der Tabelle 1 angegeben.

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Zum Vergleich werden in der Tabelle 2 beispielhafte piezoelektrische Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen angegeben, die ausserhalb des Be²SiChS von dem System der Erfindung liegen.

Der Tabelle 1 ist klar zu. entnehmen, dass alle Keramlmate^alien mit beispielhaften Zusammensetzungen, die aus dem System u PbO- ν MnO₂- w Nb₃O₁-- χ Li₂O- y TiO₂- ζ ZrO₂ gewählt worden sind, worin die Indices u, v,.w, x, y und ζ den folgenden Molprozenten von u = 55,0 - 50,1, ν = 9,3 - 0,2, w = 7,3 - 0,2, χ - 3,8 - 0,1, y = 24,8 - 14,8, ζ = 26,8 - 14,8 entsprechen und u-t-v+w+x + y + z = 100 sind, aber ausschliesslich einer Keramikzusammensetzung mit einem Li₂O : Nb₂0p.-Molverhältnis von Il3i durch eine sehr grosse mechanische Biegefestigkeit, eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit, eine hohe Koerzitivkraft und einen hohen mechanischen Qualitätsfaktor (Q_M) zusammen mit einem hohen planaren Kopplungskoeffizienten (K ) und einer grossen Konstanz der Resonanzfrequenz innerhalb eines Temperaturbereichs von -20 bis 70 C ausgezeichnet sind. Alle diee Eigenschaften sind für die Verwendung als piezoelektrische Keramik in piezoelektrischen Wandlern, keramischen Resonatoren und Oszillatorelementen, keramischen Zündelementen, die zum Zünden von Gas verwendet werden, und für Ultraschallwandleranwendungen von Bedeutung. Bei einem Vergleich der Tabellen 1 und 2 ist ersichtlieh, dass die Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen innerhalb des Bereichs von dem System u PbO-v Mn0_£-w NbgO -x LigO-y TiOg-z ZrO₂, worin u = 55,0 - 50,1, ν = 9,3 - 0,2, w = 7,3 - 0,2, χ = 3,8 - 0,1, y = 24,8 - 14,8, ζ = 26,8 - 14,8 entspricht und u+v+w+x+y+z= 100 Molprozent sind, aber ausschliesslich einer Zusammensetzung der Keramik mit einem Li 0: Nb ,.,O₁--Molverhält-

^to 2^5

nis von 1:3, eine bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich der mechanischen Biegefestigkeit, der elektrischen Durchschlagsfestigkeit, der Koerzitivkraft und des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten zusammen mit einem hohen mechanischen Qualitätsfaktor zeigen. Die piezoelektrischen Keramikmaterialien der Beispiele Nr. 1, 6 und 10 mit hohem K , hohem Q„ und grosser mechanischer Biegefestigkeit sind daher zur Verwendung in dem Element von Ultraschallgeräten, wie z.B. Sonarprojektoren, Ultraschall-

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reinigern und piezoelektrischen keramischen Wandlern, geeignet. Ausser den vorstehenden charakteristischen Eigenschaften sind piezoelektrische Keramikmaterialien, die eine grosse Konstanz der Resonanzfrequenz mit der Temperatur aufweisen, zur Anwendung in verschiedenen Keramikfiltern, die in zahlreichen drahtlosen Nachrichtengeräten benutzt werden, sowie auf Resonator- und Ossillatoranwendungsgebieten geeignet. Die Temperaturänderung der Resonanzfrequenz innerhalb des Bereichs von -20 bis 70° C ist (weniger als _+ 0,2 %) bei den Keramikmaterialien der Beispiele Nr. 3, 7 und 8 gering. Diese Keramikmaterialien sind zur Anwendung in Filter-, Resonator- und Oszillatorelementen geeignet. Gemäss der Tabelle 1 können die Werte für den planaren Kopplungskoeffizienten und den mechanischen Qualitätsfaktor so eingestellt werden, dass sie für verschiedene Anwendungen brauchbar sind, und zwar durch geeignete Wahl der Zusammensetzung.

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Tabelle

Bei- .Zusammensetzung der Keramik in spiel

Nr. PbO MnO,

Nb₂O₅

Li₂O

TiO^ ZrO, Planarer Mechani- Mechani- Elektrische Koerzi-Kopplungsscher sehe Bie- Durchschatygs- tivkoeffizient Qualitäts- gefestig- festigkeit kraft K faktor keitp ^p 5m (kg/crn ) (kV/mm) (kV/cm)

O CD OO N)

1
2

3
4

5
6

10

51,2
55,0

54,3
53,0

50,5
50,1
50,1
54,5
50,5
50,3

1,0 0,2 1,0 1,0 0,4

0,5 9,3 4,7

0,2

0,9

2,4 7,0

7,3 7,0 0,8 0,2

6,3

6,6 0,8 1,3

0,7 2,5 2,2

3,8

0,2 0,1 2,2

2,1 0,4

0,4

2^,2 16,2 19,0

17,7 24,8 22,7 14,8 17,3 21,3 23,1

0,62	2232
0,42	2350
0,45	2140
0,53	2090
0,61	2180
0,64	2070
0,40	253O
0,43	236O
0,62	2O8O
0,63	2120

1350 1320 1390 1330 1340 1320 1370 1330

1320 1350

19,6 19,4 19,8 19,5

20,0 19,6 19,8

19,5 19,4

19,7

24,6 20,1

23,7 24,2

25,1 19,8 21,2 22,0

20,3

20,6

Tabelle

Bei- Zusammensetzung der Keramik in Mol-# Planarer Mechanischer Mechanische Elektrische Koerzi-

splel — Kopplungs- Qualitäts- Biege- Durchschlags- tivkraft

Nr. PbO MnO₀ Nb_o0_K Li₀O TiO₀ ZrO₀ koeffizient faktor festigkeit festigkeit

^{2 2} ^ ^{d d} K_p Qm(kg/cm²) (kV/mm)(kV/om)

CD OO »4 OO

11 56,1 1,0 10,4 3,9 13*9 14,7 0,21 i860 1300 18,5 16,5

12 44,8 9,5 6,1 1,8 12,4 25,4 0,23 1540 1120 17,2 18,6

13 50,0 0,16 0,04 19,8 30,0 0,42 110 1060 11,2 15,9

14 49,7 — 0,7 — 23,3 26,3 0,54 80 890 10,5 13,5

15 50,0 — 23,5 26,5 0,47 100 850 10,6 14,0

Die Curietemperatur von typischen Proben der Beispiele Nr. 1 und 10 sind 320° C und 350° C. Diese Werte zeigen, dass die piezoelektrischen Keramikmaterialien der Erfindung erwartungsgemäss als elektromechanische Wandler bis zu einer relativ hohen Temperatur ein hohes Potential haben.

In der Tabelle 2 vieräen der piezoelektrische planare Kopplungskoeffizient, der mechanische Qualitätsfaktor, die mechanische Biegefestigkeit, die elektrische Durchschlagsfestigkeit und die Koerzitivkraft von Keramikmaterialien, die ausserhalb des Systems der Erfindung liegen, wiedergegeben. Der Tabelle 2 ist zu entnehmen, dass die ausserhalb der Erfindung liegenden Keramikmaterialien, z.B. die Beispiele Nr. 11 und 12, einen niedrigen elektromechanischen planaren Kopplungskoeffizienten, einen niedrigen mechanischen Qualitätsfaktor und eine geringe elektrische Durchschlagsfestigkeit sowie eine grosse Änderung der Resonanzfrequenz mit der Temperatur aufweisen. Ausserdem ist aus der Tabelle 2 zu ersehen, dass die Keramikmaterialien, wie z.B. die Beispiele 13 und 14, in denen die eine MnOp-Komponente oder die beiden MnO₂- und Li₂0-Komponenten von der Zusammensetzung der Keramik gemäss der Erfindung fehlen, schwache piezoelektrische Eigenschaften und eine geringe mechanische Festigkeit zeigen. Ausserdem geht aus der Tabelle 2 klar hervor, dass eine Keramik, wie z.B. das Beispiel Nr. 15, das als übliches Bleititanat-Bleizirkonat bekannt ist, kein geeignetes Material für die Keramik der Erfindung ist.

Den Tabellen 1 und 2 ist eindeutig zu entnehmen, dass die überlegenen piezoelektrischen Keramikmaterialien nur mit den sechs Komponenten innerhalb des erfindungsgemässen Bereichs erhalten werden können.

Ausser den oben angegebenen überlegenen Eigenschaften stellt die Keramik mit gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Zusammensetzungen eine solche dar, die eine gute physikalische Qualität aufweist und sich gut polarisieren lässt. Aus Vorstehendem ist ersichtlich,

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dass die in der Form einer festen Lösung vorliegende Keramik u PbO-v MnO-w Nb_?0 -x LipO-y TiOp-z ZrOp einen ausgezeichneten

piezoelektrischen Keramikkörper ergibt.

Die nach der Erfindung zu verwendenden Ausgangsstoffe sind nicht auf diejenigen Ausgangsstoffe begrenzt, die in den Beispielen verwendetworden sind. Anstelle irgendeines in den obigen Beispielen verwendeten Ausgangsmaterials können die entsprechenden Oxide, Hydroxide und Carbonate, die sich leicht bei erhöhten Temperaturen unter Bildung der erforderlichen Zusammensetzung zersetzen lassen, verwendet werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentans prüche

Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer festen Lösung eines Materials besteht, das aus dem System u PbO - ν MnO₂ - w Nb₃O₅ - χ LigO - y TiOg ζ ZrOp gewählt worden ist, worin die Indices u, v, w, x, y und ζ den Molprozenten von u = 55*0 - 50,1, ν = 9*3 - 0,2, w = 7*3 - 0,2, χ = 3,8 - 0,1, y = 24,8 - 14,8 und ζ = 26,8 - 14,8 entsprechen und u+v+w+x+y+z= 100 sind, aber ausschliesslich einer Zusammensetzung der Keramik, die ein Molverhältnis von LigOZNb₂Op. von 1:3 aufweist.
2. Elektromechanisches Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen aus einer piezoelektrischen Keramik nach Anspruch 1 besteht.
3. Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer festen Lösung mit einer Zusammensetzung von 51*2 Mol-# PbO, 1,0 Mol-# MnO₂, 2,4 Mol-# Nb₂O₅, 0,7 Mol-# LigQ, 22,2 Mol-# TiO₂ und 22,5 Mol-# ZrO₂ besteht.
4. Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer festen Lösung mit der Zusammensetzung von 50,1 Mol-# PbO, 0,5 Mol-# MnO₂, 0,2 Mol-# Nb₃O , 0,1 Mol-# HgO, 22,7 Mol-# TiOg und 26,4 Mol-# ZrOg besteht.

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5. Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer festen Lösung mit der Zusammensetzung von 50,3 Mol-# PbO, 0,9 Mol-# MnO₂, 1,3 Mol-# NbgO , 0,4 MoI-Ji Li₂O, 23,1 MoI-Ji TiO₂ und 24,0 MoI-Ji ZrO₂ besteht.
6. Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer festen Lösung mit der Zusammensetzung von 54,3 Mol-# PbO, 1,0 Mol-# MnO₂, 7,3 Mol-# NbgO^, 2,2 MoI-Ji Li₂O, 19,0 MoI-Ji TiO₂ und 16,2 Mol-# ZrO₂ besteht.
7. Piezoelektrische Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer festen Lösung mit der Zusammensetzung von 54,5 Mo1-$ PbO, 4,7 Mol-# MnO₂, 6,6 Mol-# Nb₂O₅, 2,1 MoI-Ji LigO, 17,3 MoI-Ji TiO₂ und 14,8 Mol-# ZrO₂ besteht.
8. Verfahren zur Herstellung der Keramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man (1) ein Bleioxid, Mangandioxid, NbpOp., Lithiumcarbonat, LiO₂ und ZrOp nass vermischt, (2) das erhaltene Gemisch trocknet, (3) mit einer Bindemittellösung vermischt und granuliert, (4) das erhaltene Gemisch zu einer vorbestimmten Gestalt verpresst, (5) in eine Aluminiumoxidbrennkapsel einträgt und (6) das geformte Gemisch bei 1200 bis I3OO⁰ C 60 Minuten lang brennt.

Dr.Ve./Br. ~^ ' ORiGiNAt INSPECTED

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