DE2219558C3 - Piezoelektrische Keramikmaterialien und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Piezoelektrische Keramikmaterialien und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
besteht sowie außerdem einen Mangananteil enthält, der 0,5 Gewichtsprozent Mangandioxid
(MnO2) entspricht.
4. Elektromechanisches Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß es das piezoelektrische
Keramikmaterial nach Anspruch 3 enthält.
5. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Keramikmaterials nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man PbO, ZnO, ZnO2, Nb2O5, TiO2, ZrO2 und MnO2 in geeigneten Anteilen
innig naßvermischt, das Gemisch trocknet, das Gemisch zu einer vorbestimmten Form verpreßt,
das Gemisch durch Kalzinieren bei etwa 850° C für etwa 2 Stunden einer Vorreaktion
unterwirft, das kalzinierte Gemisch abkühlt, das kalzinierte Material zu einer kleineren Teilchengröße
vermahlt, das teilchenförmige Gemisch formt, das geformte Gemisch bei einer Temperatür
von 1200 bis 1310° C 45 Minuten lang brennt und den gebrannten Körper in an sich bekannter
Weise polarisiert.
45
Die Erfindung betrifft piezoelektrische Keramikmaterialien
und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Verwendung von piezoelektrischen Materialien
iuf verschiedenen Wandleranwendungsgebieten zur Erzeugung, Messung und Richtungssinnbestimmung
Von Ton, Stoß, Schwingung, Druck und zur Hoch- »pannungserzcugung usw. hat in den letzten Jahren
In starkem Maße zugenommen. Wandler sowohl vom Kristalltyp als auch vom Keramiktyp sind in breitem
Umfang benutzt worden. Wegen der möglichen geringeren Kosten und der leichteren Verwendbarkeit
bei der Herstellung von Kcramikmaterialien verschiedener
Formen und Größen und ihrer größeren Bcständigkeit bei hohen Temperaturen und/oder hohen
Feuchtigkeitsgraden als kristalline Substanzen, wie z. B. das Rochellsalz usw., haben piezoelektrische
Keramikmaterialien in letzter Zeit eine erhebliche Bedeutung für einen Einsatz auf verschiedenen
Wandleranwendungsgebielcn erlangt.
Die piezoelektrischen Eigenschaften, die von Keramikmaterialien gefordert werden, hängen offensichtlich
von der vorgesehenen Anwendung ab. Zum Beispiel erfordern elektromechanische Wandler, wie z. B.
Tonabnehmer und Mikrophonbauteile, piezoelektrische Keramikmaterialien, die durch einen im wesentlichen
hohen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten und eine hohe Dielektrizitätskonstante
ausgezeichnet sind. Andererseits ist es auf den Gebieten der Keramikfilter und der piezoelektrischen
Wandler erwünscht, daß die Materialien einen hohen Wert für den mechanischen Qualitätsfaktor und einen
hohen elektromechanischen Kopplungskoefnzienten zeigen. Ferner müssen Keramikmaterialier eine große
Beständigkeit bezüglich der Dielektrizitätskonstanten und anderer elektrischer Eigenschaften innerhalb
breiter Temperatur- und Zeitbereiche aufweisen. Außerdem erfordern elektromechanische Wandler,
wie z. B. ein keramisches Zündelement, das als Zündquelle für das Gas verwendet wird, piezoelektrische
Keramikmaterialien, die durch eine große mechanische Festigkeit und eine große Konstanz der Ausgangsspannung
bei sich periodisch wiederholender mechanischer Beanspruchung ausgezeichnet sind.
Als vielversprechende Keramik für diese Anwendungen ist Bleititanat-Bleizirkonat bis jetzt in großem
Umfange im Gebrauch. Es ist jedoch schwierig. bei den herkömmlichen Bleititanat-Bleizirkonat-Keramikmaterialien
einen sehr hohen mechanischen Qualitätsfaktor zusammen mit einem hohen planarcn Kopplungskoeffizienten zu erzielen. Außerdem variieren
die dielektrischen und piezoelektrischen Eigenschaften der Bleititanat-Bleizirkonat-Keramikniaieralien
in starkem Maße je nach der angewendeten Brenntechnik, was auf das Verdampfen von PbO zurückzuführen
ist. Eine Verbesserung dieser Faktoren ist durch Einarbeiten verschiedener zusätzlicher Bestandteile
in die Grundkeramikmasse oder durch Einarbeiten verschiedener Komplexverbindungen erzielt
worden. Zum Beispiel betrifft die USA.-Patentschrift 29 Π 370 Bleititanatzirkonatkeramikmaterialien die
mit Nb.,O5, Ta0O5 und YoO3 usw. modifiziert sind,
und die USA.-Patentschrfft 34 03 103 Kermakimaterialien
mit dem ternären System
PbZn1Z3Nb2Z3O3-PbTiO3-PbZrO3.
Diese Keramikmaterialien zeigen hohe elektromechanische Kopplungskoeffizienten, weisen aber niedrige
mechanische Qualitätsfaktoren und geringe Konstan; der piezoelektrischen Konstanten bei mechanische]
Beanspruchung auf.
Die britische Patentschrift 11 42 872 beschreibt der
Kopplungskoefnzienten (A'33), die Dielektrizitätskon
stante und den Spannungsabfall einer aus mit Ιη.,Ο.,
B2O., oder V2O5 modifiziertem PbTiO3 ~ PbZrO.,*bc'·
stehenden piezoelektrischen Keramik bei wiederhol tem Lastwechsel, gibt jedoch nicht an, daß die Kcra
mik einen hohen mechanischen Qualitätsfaktor (Q M
und eine hohe mechanische Festigkeit habe.
Die britische Patentschrift 12 10 729 bezieht siel auf piezoelektrische Kcramikmaterialien, die da
System
modifiziert mit Mnü.„ enthalten, und die niedcrlän
dischc Patentanmeldung 69 11 996 bezieht sich au
piezoelektrische Keramikmaterialien, die das Syster
Pb(Sn, „Nb., ATLZr.O,,
Biodifiziert mit MnO2, enthalten. Diese bekannten
Keramikmaterialien zeigen einen relativ hohen plagaien
Kopplungskoeffizienten und mechanischen Qualitätsfaktor, zeigen jedoch nicht eine hohe Konitanz
der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur, eine hohe Dauerhaftigkeit der piezoelektrischen
Konstanten und eine hohe mechanische Festigkeit. , Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines piezoelektrischen
Keramikmaterials, das durch einen sehr fcohen mechanischen Qualitätsfaktor, einen hohen
elektromechanischen Kopplungskoeffizienten und «ine sehr beständige Dielektrizitätskonstante innerhalb
breiter Temperatur- und Zeitbereiche ausgezeichnet ist, eine große Konstanz der Ausgangsspan-Bung
bei sich periodisch wiederholendem mechaniichem Stoß und große mechanisene Festigkeit aufweist.
Die Erfindung soll ferner ein neues piezoelektrijehes
Keramikmaterial zur Verfügung stellen, bei dem bestimmte Eigenschaften geändert werden können,
um sie so verschiedenen Anwendungen anzupassen.
Nach noch einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein verbesserter elektromechanischer Wandler unter
Verwendung eines elektrostatisch polarisierten Körpers, der aus dem piezoelektrischen Keramikmaterial
der Erfindung besteht, geschaffen werden.
Die Erfindung schlägt nun ein piezoelektrisches Keramikmaterial vor, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß es im wesentlichen aus einem Material der Formel
Sb(Zn1.3Nb313)^(Sn13Nb2 3)flTicZrflO3
besteht, worin A, B, C und D O < A
<Ξ 0,50, 0 < B ^ 0,25, 0,25 <; C <S 0,625 und 0,25
<; D <i 0,625 entsprechen und A 4- B - C — D = 1 sind,
sowie außerdem einen Mangananteil enthält, der 0,05 bis 5 Gewichtsprozent Mangandioxid (MnO2)
äquivalent ist.
Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß innerhalb der vorstehend angegebenen besonderen
Zusammensetzungsbereiche des mit MnO., modifizierten quarternären Systems
Pb(Zn1/3Nb2,3)O3—Pb(Sn13Nb23)O3-
PbTiO3-PbZrO3
die piezoelektrischen Keramikmaterialien sehr hohe mechanische Qualitätsfaktoren, hohe elektromechanische
Kopplungskoeffizienten und eine große Beständigkeit hinsichtlich der piezoelektrischen Konstanten
bei wiederholter mechanischer Beanspruchung zeigen. Keramikmaterialien mit Zusammensetzungen,
die innerhalb des angegebenen quarternären Systems, aber außerhalb der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen
Bereiche für A, B, C und D Hegen, zeigen keine hohe Piezoelektrizität und sind größtenteils
nur in geringem Maße elektromechanisch wirksam. Die piezoelektrischen Keramikmaterialien der Erfindung
weisen in bezug auf ihre Herstellung und ihre Anwendung als keramischer Wandler verschiedene
Vorteile auf. Es ist bekannt, daß das Verdampfen von PbO während des Brennens ein Problem
darstellt, dem man beim Sintern von Bleiverbindungen, wie z. B. Bleititanatzirkonat, begegnet. Die piezoelektrischen
Keramikmaterialien der Erfindung führen zu einer kleineren Menge von verdampftem PbO
als die üblichen Bleititanatzirkonate nach dem Brennen. Das quarternäre System kann in Abwesenheit
einer PbO-Atmosphäre gebrannt werden. Ein gut gesinterter Körper wird durch Brennen von Materialien
mit der oben angegebenen Zusammensetzung in einem Keramiktiegel, der mit einem aus Al.,O3-Keramikmaterialien
hergestellten Keramikdeckel abgedeckt ist, hergestellt. Eine hohe Sinterdichte ist zur
Erzielung einer Feuchtigkeitsbeständigkeit und einer hohen piezoelektrischen Ansprechbarkeit erwünscht.
wenn der gesinterte Körper als Resonator oder für andere Anwendungen benutzt werden soll.
Die piezoelektrischen Keramikmaterialien können nach den auf dem Gebiet der Keramik bekannten
Arbeitsweisen hergestellt werden.
Ein bevorzugtes Verfahren jedoch zur Herstellung eines piezoelektrischen Keramikmaterials der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet,· daß man PbO, ZnO SnO2, Nb2O3, TiO2, ZrO., und MnO., in geeigneten
Anteilen innig naßvermischt, das Gemisch trocknet, das Gemisch zu einer vorbestimmten Form verprei3t,
das Gemisch durch Kalzinieren bei etwa S50 C für etwa 2 Stunden einer Vorreaktion unterwirft, das kalzinierte
Gemisch abkühlt, das kalzinierte Material zu einer kleineren Teilchengröße vermahlt, das teilchenförmige
Gemisch formt, das geiormte Gemisch bei
einer Temperatur von 1200 bis 1310 C 45 Minuten
lang brennt und den gebrannten Körper in an sich bekannter Weise polarisiert.
Die Keramikmaterialien mit der ungeschlagenen
Zusammensetzung haben eine gute mechanische Qualität und sind gut polarisierbar.
Die zur Herstellung der piezoelektrischen Keiamikmaterialien
der Erfindung zu verwendenden Ausgangsmaterialien sind nicht auf die in den nachföl
genden Beispielen benutzten Ausgangsmaterialien beschränkt. An Stelle der in den nachfolgenden Beispielen
verwendeten Ausgangsmatcrialien können auch solche Oxide verwendet werden, die sich bei
erhöhten Temperaturen leicht zu Materialien mit der gewünschten Zusammensetzung zersetzen.
Die Ausgangsmatcrialien, nämlich Bleioxid (PbO), Zinkoxid (ZnO;, Zinnoxid (SnO.,), Nioboxid (\'b.,O.)
Titanoxid (TiO2), Zirkonoxid (ZrO.,) und Mangandioxid (MnO2), alle von relativ reinem Reinheitsgrad
(z. B. von dem Grad »chemisch rein«), weiden in einer mit Kautschuk ausgekleideten Kugelmühle
innig mit destilliertem Wasser vermischt. Beim Vcrmahlen des Gemisches muß dafür Sorge getragen
werden, daß Verunreinigungen, die auf eine Abnutzung der Mahlkugeln oder -steine zurückzuführen
sind, vermieden werden. Dieses kann dadurch unterbunden werden, daß die Anteile an den Ausgangs-Stoffen
so geändert werden, daß irgendeine Verunreinigung kompensiert wird.
Nach dem Naßvermahlen wird das Gemisch getrocknet und durchmischt, um ein möglichst homogenes
Gemisch sicherzustellen. Danach wird das Gemisch in geeigneter Weise mit einem Druck son
400 kg/cm2 zu den gewünschten Formen verpreßt. Die gepreßten Körper werden dann einer Vorreaktion
durch Kalzinieren bei einer Temperatur von etwa 850° C für etwa 2 Stunden unterworfen.
Nach dem Kalzinieren läßt man das umgesetzte Material abkühlen und vermahlt dann das abgekühlte
Material naß zu einer kleinen Teilchengröße. MnO2 kann dem umgesetzten Material nach dem
Kalzinieren der Ausgangsmaterialien, die kein MnO2
das Material mit MnO2 zu einer kleinen Teilchengröße vermählen werden. Wiederum muß sorgfältig
darauf geachtet werden, daß, wie oben, eine Verunreinigung, die auf einer. Abrieb der Mahlkugeln
oder -steine zurückzuführen ist, vermieden wird. Je nach Wunsch und den vorgesehenen Formen kann
das Material zu einem Gemisch oder Schlamm ausgebildet werden, das bzw. der zum Verpressen,
Sciilammvergießen oder Strangpressen, je nach dem
besonderen Fall, nach herkömmlichen Fonnungsverfahren auf dem Gebiet der Keramik geeignet ist.
Das Gemisch wird dann zu Scheiben mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 2 mm
mit einem Druck von 700 kg/cm2 verpreßt. Die vorpreßte Scheibe wird bei 1200 bis 13100C 45 Minuten
lang gebrannt. Gemäß der Erfindung ist es nicht erforderlich, das Material in einer PbO-Atmosphäre
zu brennen. Außerdem ist es nicht erforderlich, einen Speziellen Temperaturgradient in dem Brennofen
einzuhalten, wie es nach den bekannten Verfahren erforderlich ist. Gemäß der Erfindung können glcich-
mäßige und ausgezeichnete piezoelektrische Keramikprodukte leicht durch einfaches Abdecken d?r Pi oben
mit einem Aluminiumüegel während des Brennens
erhalten werden.
Die gesinterten Keramikscheiben werden auf beiden Oberflächen bis zu einer Dicke von 1 mm geschliffen.
Die geschliffenen Scheibenoberflächen werden dann mit Silberfarbe überzogen, und die Scheiben
werden polarisiert, während sie in ein Siliconölbad
ίο von 100 bis 150° C eingetaucht werden. Ein Gleichstromspannungsgradient
von 3 bis 4 kV je Millimetei wird eine Stunde aufrechterhalten, und die Scheibe
wird bis auf Raumtemperatur in 30 Minuten feldgekühlt.
Die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften der polarisierten Proben wurden bei 20c C
bei einer relativen Feuchtigkeit von 50°,Ό und bei einer Frequenz von 1 kHz gemessen. Beispiele für
spezielle Keramikmaterialien der Erfindung und ver-
schiedene wesentliche elektromechanische Eigenschaften sowie mechanische Eigenschaften werden
in der Tabelle 1 angegeben.
Materialzusanimcnsclzungcn
Zusammensetzung des Grundmaterials
Zusammensetzung des Grundmaterials
| MnO2- Zusatz |
Dielek trizitäts konstante |
Planarer Kopplungs- koefiizient |
Mecha nischer Qualitäts faktor |
Biege festigkeit |
f-T.C |
| Ge wichts prozent |
kp | kg/cm1 | ■/. | ||
| 0,3 | 1020 | 0,63 | 2070 | 1290 | 10,1 |
| 0,5 | 1110 | 0,65 | 2640 | 1410 | 9,3 |
| 1,0 | 1250 | 0,62 | 2430 | 1350 | 10,9 |
| 0.5 | 1190 | 0,62 | 2580 | 1340 | 9,5 |
2 Pb(Zn1/3Nb2,3)0.0e(Sn1/3Nb2/3)-
3 Pb(Zn1/3Nb2.,3)0ill(Sn1/3Nb2/3)-
F-T. C. ist die Änderung der Dielektrizitätskonstanten in dem Bereich von 20 bis 7O0C.
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß alle Materialien mit den als Beispiele angegebenen Zusammensetzungen
durch sehr hohe mechanische Qualitätsfaktoren und hohe planare Kopplungskoeffizienten
ausgezeichnet sind, wobei alle diese Eigenschaften für die Verwendung von piezoelektrischen Materialien
auf dem Gebiet der Keramikfilter, piezoelektrischen Wandler und Ultraschallwandler von Bedeutung
sind. Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Materialien der Erfindung große mechanische
Festigkeiten und geringe Änderungen hinsichtlich der Dielektrizitätskonstanten mit der Temperatur zeigen.
Diese Eigenschaften sind von Bedeutung für die Verwendung der piezoelektrischen Materialien auf
dem Gebiet der piezoelektrischen Wandler, Filter u. dgl. Der hier verwendete Ausdruck »piezoelektrischer
Wandler« soll ein passives Übertragungsgerät von elektrischer Energie oder einen Wandler
beschreiben, der die piezoelektrischen Eigenschaften des Materials, aus dem er hergestellt worden ist,
benutzt, um Spannung, Strom oder Impedanz zu wandeln. Bei dieser Anwendung der Keramikmaterialien
ist es vorteilhaft, wenn die piezoelektrischen Materialien eine sehr beständige Dielektrizitätskonstante
innerhalb eines breiten Temperaturbereichs sowie sehr hohe mechanische Qualitätsfaktoren und hohe elektromechanische Kopplungskoeffizienten zeigen, so daß die piezoelektrischen
Wandler, die z. B. in einer Fernsehanlage u. dgl. benutzt werden, eine hohe Beständigkeit mit der
Temperatur hinsichtlich der Ausgangsspannung und des Stroms zeigen. Bei dieser Anwendung der Keramikmaterialien
ist es erwünscht, daß die piezoelektrischen Keramikmaterialien eine hohe mechanische
Festigkeit besitzen, damit die Produkte, in denen die Keramikmaterialien verwendet werden, eine große
Zuverlässigkeit innerhalb großer Zeitspannen und bei hoher mechanischer Beanspruchung zeigen.
Piezoelektrische Wandler, die das Material des Beispiels 2 enthalten, zeigen einen sehr eeringen
Lcistungsverlust (0,5 Watt bei 1,5 Watt Leistung, einer Ausgangsspannung von 10 kV und einer Länge
des Elements von 56 mm) im Vergleich mit herkömmlichen Wandlern. Demgegenüber ist der
Leistungsverlust von piezoelektrischen Wandlern, die
lierkömmlichc Kcramikmaterialicn
[Pb(Zn13Nb2J3)O3-PbTiO3-PbZrO.,.
modifiziert mit MnO2] enthalten, etwa 1 Watt bei den
vorstehend angegebenen Bedingungen.
Das umgesetzte Pulver, das nach dem in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden
war, wurde zu Säulen mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Länge von 200 mm mit einem
Druck von 700 kg/cm2 verpreßt. Die verpreßten Säulen wurden 45 Minuten lang bei 1200 bis 1310' C
gebrannt, Die gesinterten Keramikmatcrialien wurden geschliffen, so daß Säulen mit einem Durchmesser
von 7 mm und einer Länge von 15 mm erhalten wurden. Beide Seiten der geschliffenen Säulen
wurden dann mit Silberfarbe überzogen und unter Bildung von Silberelektrodcn gebrannt. Die Säulen
wurden polarisiert, während sie in ein Siliconölbad von 100 bis 150° C eintauchten. Ein Gleichstromspannungsgradient
von 2 bis 3 kV je Millimeter wurde 30 Minuten lang aufrechterhalten. Beispiele für die Zusammensetzung von speziellen Keramikmaterialien
der Erfindung und wesentliche clektromcchanischc Eigenschaften werden in der Tabelle 2
angegeben. Der Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß alle Materialien mit beispielhaften Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung, durch eine große Konstanz der piezoelektrischen Konstanten beim sich periodisch
wiederholenden mechanischen Stoß ausgezeichnet sind. Die Kcramikmaterialicn der Erfindung zeigen
außerdem eine große Konstanz hinsichtlich der Ausgangsspannung beim periodischen Wiederholen von
ίο mechanischem Stoß auf ein keramisches Zündelement,
das als Zündquclle für Gas verwendet wird. Das Beispiel 9 veranschaulicht ein Material mit einer
herkömmlichen Zusammensetzung.
Diese Eigenschaft ist von Bedeutung für die Vcrwcndung
der piezoelektrischen Kcramikmaterialicn als keramische Zünder u. dgl.
Die piezoelektrische Konstante nach Stoß wurde nach 10"fachcn mechanischen Stoßen mit einem
Druck von 400 kg/cm2 gemessen.
Die Änderungen der Ausgangsspannung gibt die Änderung der Ausgangsspannung des keramischen
Zünders mit dem Material der Erfindung vor einem Stoß und nach 3 · 10'fachcm mechanischem Stoß mit
einem Druck, der eine Ausgangsspannung von 15 kV bei Beginn des sich periodisch wiederholenden Tests
erzeugt, wieder.
Beispiel
Nr.
Nr.
Materialzusammensetzung!:!!
Zusammensetzung des Grundmaterial
Zusammensetzung des Grundmaterial
| MnO2- Zusatz Gewichts prozent |
Piezoelektrische Konstante g33 ■ 103, V ■ m/N vor Stoß nach Stoß |
27,4 | Änderung der Ausgangs spannung Vo |
| 0,1 | 28,6 | 27,5 | 1,6 |
| 0,5 | 28,8 | 27,6 | 1,3 |
| 0,2 | 29,1 | 27,0 | 1,8 |
| 0,2 | 28,5 | 19,2 | 2,0 |
| 23,0 | 15,3 |
Pb(Zn1/3Nb2,3)0.0e(Snr3Nbi,;:,)0.0eTi0.44Zr0.44O3
Pb(Zn1Z3Nb^3V06(Sn1 3Nb2,3)0.09Ti0,42Zr0 43O3
Pb(Zn1/3Nb2,3)0,TO(SnI/3Nb23)0,0gTi0,42Zr0,40O3
Die getesteten Proben wurden nach dem in dem Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die
piezoelektrischen, dielektrischen und mechanischen Eigenschaften der Proben wurden nach dem in dem
Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gemessen. Die ermittelten Eigenschaften der Proben werden in der
Tabelle 3 wiedergegeben.
Der Tabelle 3 ist zu entnehmen, daß gemäß der Erfindung die piezoelektrischen und dielektrischen
Eigenschaften der Keramik eingestellt werden können, so daß sie sich verschiedenen Anwendungen
anpassen, und zwar durch Wahl der geeigneten Zusammensetzung, und daß alle beispielhaften Matcrial-
zusammensetzungen gemäß der Erfindung durch einen sehr hohen mechanischen Qualitätsfaktor und
eine große mechanische Festigkeit ausgezeichnet sind. Die piezoelektrischen Keramikmaterialien der Erfindung sind daher für die Anwendung als clektromcchanisches Wandlerclement, wie als Keramikfiltei
u. dgl., geeignet
Kcramikmaterialien, die MnO2-Zusätze in Antciler
von mehr als 5 Gewichtsprozent enthalten, weiser einen relativ niedrigen mechanischen Qualitätsfaktoi
und planaren Kopplungskoeffizicnten auf. Keramikmatcrialien, die einen MnO2-Zusatz von weniger all
0,05 Gewichtsprozent enthalten, zeigen einen nied
rigcn mechanischen Qualitätsfaktor. Aus diesel Gründen liegen derart zusammengesetzte Matcrialiei
außerhalb des Erfindungsbcrcichs.
609651/21
Beispiel Materialzusammensetzung
Nr. Zusammensetzung tics Chui
Nr. Zusammensetzung tics Chui
10 Pb(Zn1 .,Nb,.,;, ll7,(Sn, ,Nb. ,)„.„,-
Ti0.i.-.Zr.I.GMü3
11 Pb(Zn1.,Nb, ,V075(Sn1 ,Nb, 3)J-Ü3-
12 Pb(Zn1 :!Nlr,,V,.-,O>
:.Nbs ,)„.,„-Tio.30Zro.:i,-.03
13 wie vorstehend
14 wie vorstehend
15 Pb(Zn1 .,Nb, ..J0-05(Sn1 .,Nb, 3)0iä3-
16 Pb(Zn13Nb, J1J0-50(Sn1 .,Nb, ,)„.„.,-
10
MnO;-/ usal ζ
Diclck-
Planarcr Media-
tri/iläls- Knpplungs- nischcr
konstante koeflizient Qualitütsfaklor
Biegefesiigkcii
| Gcuichts- pro/cm |
ι | 530 | kp | ί-Άι | kg'cm= |
| 1,0 | 520 | 0,35 | 2690 | 1370 | |
| 2,0 | 1140 | 0,30 | 2730 | 1310 | |
| 0,1 | 1090 | 0,34 | 1050 | 1300 | |
| 1,0 | 950 | 0,37 | 3120 | 1410 | |
| 5,0 | 910 | 0,33 | 1460 | 1290 | |
| 0,5 | 970 | 0,51 | 2340 | 1350 | |
| 0,5 | 0,25 | 2570 | 1270 |
Die Hrfindiing betrilTt piezoelektrische Keramik- trischcn Kcramikmaterialicn enthalten das quartermatcrialicn
mil sehr hohen mechanischen Qualitäts- 50 närc System
faktorcn. hohen elektromechanischen Kopplungs- ouy m» ^r>
πι <ό kocfllzicnlen und einer großen Beständigkeit der FD^n^Nb. aJÜ., — Pb(Sn1 .,Nb.,.,)O:1 —
piezoelektrischen Konstanten bei wiederholtem PbTiO., PbZrO3
mechanischem Stoß und ein Verfahren zur Her- sowie einen Mangananteil, der 0,05 bis 5 Gewichtsstellung dieser Kcramikmaterialicn. Die piezoelek- 35 prozent MnO0 entspricht.
Claims (3)
1. Piezoelektrisches Keramikmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es im
wesentlichen aus einem Material der Formel
Pb (Zn1 ,,Nb.,.,)^ (Sn1Z-Nb,, „.)BTicZrßO,
besteht, worin A, B, C und D U<A ^ 0,50,
0<ß <; 0,25, 0,25 ^ C ^ 0,625 und 0,25 <Ξ D ίο
^ 0,625 entsprechen und Λ-τΒ + C + D-i
sind, sowie außerdem einen Mangananteil enthält, der 0,05 bis 5 Gewichisprozent Mangandioxid
(MnO2) äquivalent ist.
2. Elektromechanisches Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß es das Keramikmaterial
nach Anspruch 1 enthält.
3. Piezoelektrisches Keramikmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus einem
Material der Formel
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2586571 | 1971-04-20 | ||
| JP2586571A JPS517318B1 (de) | 1971-04-20 | 1971-04-20 | |
| US24225072A | 1972-04-07 | 1972-04-07 | |
| US394465A US3890241A (en) | 1971-04-20 | 1973-09-05 | Piezoelectric ceramic compositions |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2219558A1 DE2219558A1 (de) | 1972-12-07 |
| DE2219558B2 DE2219558B2 (de) | 1976-05-06 |
| DE2219558C3 true DE2219558C3 (de) | 1976-12-16 |
Family
ID=
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