DE2619704C2 - Piezoelectric body made of ceramic material and process for its manufacture - Google Patents
Piezoelectric body made of ceramic material and process for its manufactureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Körper aus Keramikmaterial der FormelThe invention relates to a piezoelectric body made of ceramic material of the formula
Ba1Sr^Pb, _„-^Ba 1 Sr ^ Pb, _ "- ^
und ein Verfahren zu seiner Herstellung.and a method for its production.
Aus der DT-OS 2311216 sind piezoelektrische Körper mit einem z-Wert von 1 bekannt, bei denen ein Teil des Blei-Anteils entweder durch Strontium oder durch Barium ersetzt sein kann. Die bekannten Körper weisen relativ niedrige Werte der Permittivitätszahl εΓ und eine niedrige Porigkeit aber auch relativ niedrige Werte der Schwinggüte Qm auf. Jedoch treten Ausfälle durch wesentlich schlechtere physikalische und elektrische Werte auf.From DT-OS 2311216 piezoelectric bodies with a z-value of 1 are known, in which part of the lead content can be replaced either by strontium or by barium. The known bodies have relatively low values of the permittivity number ε Γ and a low porosity, but also relatively low values of the vibration quality Q m . However, failures occur due to significantly poorer physical and electrical values.
Die Porigkeit ist durch den Ausdruck P - 1 -(ρmIqr) definiert, wobei qm die nach der Auftriebsmethode gemessene Dichte und qr die Röntgendichte des piezoelektrischen Körpers aus Keramikmaterial sind.The porosity is defined by the expression P - 1 - (ρ mIqr) , where qm is the density measured by the buoyancy method and qr is the X-ray density of the piezoelectric body made of ceramic material.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen piezoelektrischen Körper aus Keramikmaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, der bei einer niedrigen Porigkeit und einer niedrigen Permittivitätszahl möglichst hohe Werte des Kopplungsfaktors und der Schwinggüte besitzt und gut reproduzierbar gefertigt werden kann.The object of the invention is to provide a piezoelectric Specify a body made of ceramic material and a process for its manufacture, which at a low Porosity and a low permittivity number as high as possible values of the coupling factor and the Has vibration quality and can be manufactured in a reproducible manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der piezoelektrische Körper aus Keramikmaterial der eingangs angegebenen Formel eine Zusammensetzung aufweist in der x+y «= 0,05 und 0,82 « ζ *? 0,90 sind.This object is achieved according to the invention in that the piezoelectric body made of ceramic material of the formula given at the beginning has a composition in which x + y «= 0.05 and 0.82« ζ *? Are 0.90.
Vorteilhafterweise sind y = 0,08 und ζ = 0,86.Advantageously, y = 0.08 and ζ = 0.86.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines derartigen piezoelektrischen Körpers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssubstanzen in bekannter Weise gemahlen, umgesetzt und nachgemahlen werden, daß danach die Körper in bekannter Weise durch einen isostatischen Preßvorgang hergestellt werden, daß die Körper anschließend in oxidischer Atmosphäre getempert werden und daß die Sinterung in bekannter Weise teilweise bei vermindertem Druck durchgeführt wird.The method according to the invention for producing such a piezoelectric body is thereby characterized in that the starting substances are ground, reacted and re-ground in a known manner are that then the body is made in a known manner by an isostatic pressing process that the bodies are then tempered in an oxidic atmosphere and that the sintering is carried out in a known manner partially at reduced pressure.
Zweckmäßigerweise werden die gepreßten Körper eine Stunde bei 45O0C getempert.Conveniently, the pressed bodies are annealed for one hour at 45O 0 C.
Die Vorteile der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispiels aufgezeigt. In der Zeichnung ist inThe advantages of the invention are shown using an exemplary embodiment. In the drawing is in
Fig. 1 die Abhängigkeit der Porigkeit vom Mangangehalt, inFig. 1 the dependence of the porosity on the manganese content, in
Fig.2 die Abhängigkeit der Permittivitätszahl vom Mangangehalt dargestellt.Fig.2 the dependence of the permittivity number on Manganese content shown.
Zur Herstellung der piezoelektrischen Körper werden die Ausgangssubstanzen im angegebenen Verhältnis in Form ihrer Oxide bzw. Karbonate eingewogen, wobei sich je nach Wertigkeitsstufe des Mangans ein Blei-Überschuß bis zu 0,7 Mol-% einstellt. Dies ist vorteilhaft, da dadurch unvermeidbare Abdampfverluste ausgeglichen werden, die sonst zu Zwischenphasen oder Gitterfehlstellen führen wurden.To produce the piezoelectric body, the starting substances are used in the specified ratio weighed in in the form of their oxides or carbonates, depending on the value of the manganese Establishes a lead excess of up to 0.7 mol%. This is advantageous because it results in unavoidable evaporation losses which would otherwise lead to intermediate phases or lattice defects.
Die eingewogenen Ausgangssubstanzen werden mit destilliertem Wasser in einer Kugelmühle gemahlen (zweckmäßigerweise 20 Stunden), danach abgenutscht und getrocknet. Dann werden die Ausgangssubstanzen umgesetzt (8500C; 3h). Nach der Umsetzung erfolgt eine Nachmahlung mit destilliertem Wasser in einer Kugelmühle (100h) und anschließend eine Abnutschung, Trocknung und Siebung.The weighed starting substances are ground with distilled water in a ball mill (expediently 20 hours), then suction filtered and dried. The starting substances are then converted (850 ° C.; 3 h ). The reaction is followed by grinding with distilled water in a ball mill (100 h ) and then suction filtration, drying and sieving.
Die Herstellung der Körper wird durch einen isostatischen Preßvorgang bewerkstelligt, wie er aus der DT-OS 23 11 216 bekannt ist (1,5 · 108 bis 3,6 · 108 N/m2).The bodies are produced by an isostatic pressing process, as is known from DT-OS 23 11 216 (1.5 · 10 8 to 3.6 · 10 8 N / m 2 ).
Anschließend werden die gepreßten Körper in oxidischer Atmosphäre getempert, was zweckmäßigerweise eine Stunde bei 4500C erfolgt. Durch den erlindungsgemäßen Temperungsvorgang vor der Sinterung wird das Mangan, welches nach dem Umsatz bei 8500C in zweiwertiger Form vorliegt, teilweise in einen höherwertigen Zustand übergeführt und in dieser Form beim anschließenden Sintern in das Gitter eingebaut. Dadurch wird gewährleistet, daß die piezoelektrischen Körper eine niedrige Porigkeit und eine niedrig" Permittivitätszahl aufweisen. Wenn der erfindungsgemäße Temperungsvorgang entfällt, sind diese Werte nicht nur im Mittel höher, sondern weisen auch eine größere Streuweite auf.The pressed bodies are then tempered in an oxidic atmosphere, which is expediently carried out at 450 ° C. for one hour. Erlindungsgemäßen by the annealing process prior to sintering, the manganese which is present after the conversion at 850 0 C in divalent form, is partly transferred to a higher-value state and installed in this form in the subsequent sintering in the lattice. This ensures that the piezoelectric bodies have a low porosity and a low permittivity number. If the tempering process according to the invention is omitted, these values are not only higher on average, but also have a greater spread.
Anschließend an die Temperung werden die Körper nach dem aus der DT-OS 23 11216 bekannten Verfahren gesintert, wobei die Aufheizung und ein Teil der Sinterung bei vermindertem Druck und die restliche Sinterung bei Normaldruck in oxidierender Atmosphäre durchgeführt wird.Subsequent to the tempering, the bodies are made according to the method known from DT-OS 23 11216 Process sintered, with the heating and part of the sintering at reduced pressure and the rest Sintering is carried out at normal pressure in an oxidizing atmosphere.
Abschließend werden die piezoelektrischen Körper durch Schleifen und Sägen bearbeitet sowie bei 2 kV/mm polarisiert.Finally, the piezoelectric bodies are processed by grinding and sawing as well as at 2 kV / mm polarized.
In den F i g. 1 und 2 ist dargestellt, wie im System Sr0,oo8Pbo.992{Mnz/3Nb2/3)o.o5Tio.43Zro,5203 die Porigkeit P und die Permittivitätszahl εΛ vom Mangananteil ζ abhängen. Wie den Figuren zu entnehmen ist, haben die piezoelektrischen Körper für Mangananteile mit z-Werten zwischen 0,82 und 0,90 sowohl eine niedrigere Porigkeit P als auch eine niedrige Permittivitätszahl εΛ Das Minimum dieser Werte entspricht einem Manganantei! mit einem z-Wert von 0,86.In the F i g. 1 and 2 shows how in the system Sr 0 , oo8Pbo.992 {Mn z /3Nb2/3)o.o5Tio.43Zro,5203 the porosity P and the permittivity number ε Λ depend on the manganese content ζ. As can be seen from the figures, the piezoelectric bodies for manganese components with z values between 0.82 and 0.90 have both a lower porosity P and a low permittivity ε Λ The minimum of these values corresponds to a manganese component! with a z-value of 0.86.
Piezoelektrische Körper der Abmessungen 14-5-2 mm3 aus einem Keramikmaterial der Zusammensetzung Sr0.008Pbo.992(Mno,86/3Nb2/3)o,05Tio.43Zro,5203 die auf die oben angegebene Weise hergestellt waren, hatten eine Permittivitätszahl εΓ von 390, eine PorigkeitPiezoelectric bodies with dimensions of 14-5-2 mm 3 made of a ceramic material with the composition Sr 0 .008Pbo.992 (Mno, 86 / 3Nb2 / 3) o, 05Tio.43Zro, 5203, which were produced in the manner indicated above, had a permittivity number ε Γ of 390, a porosity
P von 0,6%, eine Resonanzfrequenz Λ von 13OkH/, einen Kopplungsfaktor kr von 0,55 und eine Schwinggüte Qn, von 2000. P of 0.6%, a resonance frequency Λ of 13OkH /, a coupling factor k r of 0.55 and an oscillation quality Q n of 2000.
Die erfindungsgemäßen piezoelektrischen Körper weisen nicht nur hervorragende elektrische und physikalische (niedrige Porigkeit) Werte auf, wodurch sie sich vor allem zum Einsatz als Oberflächenwellen Funktionselemente eignen, sondern sie haben auch ein hervorragendes Alterungüverhalten.The piezoelectric bodies according to the invention not only have excellent electrical and physical (low porosity) values, which means that they are mainly used as surface waves Functional elements are suitable, but they also have excellent aging behavior.
Hierzu 1 Blatt ZeichnuncenFor this 1 sheet of drawings
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19762619704 DE2619704C2 (en) | 1976-05-04 | Piezoelectric body made of ceramic material and process for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19762619704 DE2619704C2 (en) | 1976-05-04 | Piezoelectric body made of ceramic material and process for its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2619704B1 DE2619704B1 (en) | 1977-05-05 |
| DE2619704C2 true DE2619704C2 (en) | 1977-12-15 |
Family
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