DE2940393A1 - Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillator - Google Patents
Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillatorInfo
- Publication number
- DE2940393A1 DE2940393A1 DE19792940393 DE2940393A DE2940393A1 DE 2940393 A1 DE2940393 A1 DE 2940393A1 DE 19792940393 DE19792940393 DE 19792940393 DE 2940393 A DE2940393 A DE 2940393A DE 2940393 A1 DE2940393 A1 DE 2940393A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- contg
- niobium
- manganese
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
- C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
- C04B35/493—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Piezoelektrische Keramik Piezoelectric ceramics
Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Keramik auf der Basis einer festen Lösung von Bleititanat und Bleizirkonat.The invention relates to a piezoelectric ceramic on the Base of a solid solution of lead titanate and lead zirconate.
Piezoelektrische Keramiken auf der Basis einer festen Lösung von Bleititanat und Bleizirkonat sind in vielfacher Zusammensetzuno bekannt. Solche Massen werden in an sich bekannter Weise durch Pressen und Sintern der gut gemischten Ausgangssubstanzen hergestellt und anschließend durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen Elektroden polarisiert, um ihnen die für die Verwenduno erforderlichen Eigenschaften zu verleihen. Neben einer möglichst geringen Porosität der Endprodukte, die insbesondere durch eine Sinteruna unter vermindertem Druck erzielt werden kann, sind, je nach dem Verwendungszweck, die verschiedenen elektrischen Eigenschaften der Keramik von besonderer Bedeutung.Piezoelectric ceramics based on a solid solution of lead titanate and lead zirconate are known in a variety of compositions. Such crowds will be in a manner known per se by pressing and sintering the well mixed starting substances and then by applying a DC voltage between electrodes polarized in order to give them the properties required for their use. In addition to the lowest possible porosity of the end products, in particular through Sinteruna can be achieved under reduced pressure, depending on the intended use, the various electrical properties of ceramics are of particular importance.
Die elektrischen Eigenschaften von piezoelektrischer Keramik hängen sehr wesentlich von der Zusammensetzung der Keramik ab. Dabei spielen die Art und der Anteil der in der Masse vorhandenen chemischen Elemente eine große Rolle. Es sind bereits piezoelektrische Keramiken der unterschiedlichsten Zusammensetzung bekannt, die jeweils unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. Aufgrund einer bekannten chemischen Zusammensetzung lassen sich jedoch die elektrischen Eigenschaften nicht voraussagen, wie auch umgekehrt es nicht möglich ist, bestimmte elektrische Eigenschaften planmäßig durch Auswahl einer bestimmten Zusammensetzung zu erzielen. Da sich eine große Anzahl von chemischen Elementen als Bestandteil für piezoelektrische Keramik eignet und schon deren Kombinationsmöglichkeit sehr groß ist, und außerdem bei vorgegebenen chemischen Bestandteilen die Variationsmöglichkeit der Anteile der einzelnen Bestandteile wiederum sehr groß ist, ist es nicht möglich, durch eine begrenzte Anzahl von Versuchen piezoelektrische Keramiken bestimmter Eigenschaften zu erhalten.The electrical properties of piezoelectric ceramics depend on it depends very much on the composition of the ceramic. The kind and play the proportion of the chemical elements present in the mass plays a major role. It are already piezoelectric ceramics of the most varied of compositions known, each of which has different electrical properties. Because of However, the electrical properties can be determined from a known chemical composition not predict just as vice versa it is not possible to determine certain electrical properties planned by selecting a certain composition to achieve. Because there are a large number of chemical elements as a constituent suitable for piezoelectric ceramics and the possibility of combining them is very good is large, and also the possibility of variation with given chemical constituents the proportions of the individual components is again very large, it is not possible by a limited number of experiments piezoelectric ceramics determined Properties.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine piezoelektrische Keramik zu schaffen, die sich insbesondere für frequenzstabile Schwinger eignet, d.h. eine piezoelektrische Keramik mit geringer zeitlicher änderung der Resonanzfrequenz und einem geringen Temperaturkoeffizienten der Resonanzfrequenz.The object of the invention is to create a piezoelectric ceramic, which is particularly suitable for frequency-stable transducers, i.e. a piezoelectric Ceramic with a low change in the resonance frequency over time and a low one Temperature coefficient of the resonance frequency.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung der piezoelektrischen Keramik gelöst.This object is achieved by the composition specified in claim 1 solved the piezoelectric ceramic.
Aus der DE-OS 1 646 740 und aus der DE-AS 1 646 823 sind bereits piezoelektrische Keramiken der Zusammensetzung Pb(Mnl/3Nb2/3)TiZrO3 bekannt. Weiter ist aus der DE-AS 1 950 317 eine piezoelektrische Keramik der Zusammensetzung Pb(Cu1#4Nb314)TiZr03 bekannt.From DE-OS 1 646 740 and from DE-AS 1 646 823 piezoelectric Ceramics of the composition Pb (Mnl / 3Nb2 / 3) TiZrO3 are known. Next is from the DE-AS 1 950 317 a piezoelectric ceramic of the composition Pb (Cu1 # 4Nb314) TiZr03 known.
Es war jedoch nicht vorauszusehen, daß eine piezoelektrische Keramik, welche durch bestimmte Kombination der genannten bekannten Zusammensetzungen erhalten wird, gerade eine Resonanzfrequenz mit geringer zeitlicher änderung und mit einem geringen Temperaturkoeffizienten haben wird.However, it was not foreseeable that a piezoelectric ceramic, which by certain combination of known compositions mentioned is obtained, just a resonance frequency with little change over time and with a low temperature coefficient will have.
Außerdem war es für den Fachmann nicht naheliegend gewesen, gerade aus diesen beiden bekannten Zusammensetzungen einen neuen Stoff zu schaffen, da es noch sehr viele andere tflönlichkeiten gibt, aus bekannten Zusamrnensetzuncien eine neue Zusammensetzung zu bilden. Schließlich war es auch nicht naheliegend, die Anteile der einzelnen Bestandteile der neuen piezoelektrischen Keramik gerade in dem im Anspruch 1 angegebenen enoenvernltnir zu wählen.Besides, it hadn't been obvious to the specialist, especially to create a new substance from these two known compositions, since There are a great many other personalities from known compositions to form a new composition. After all, it wasn't obvious either the proportions of the individual components of the new piezoelectric ceramic straight in the enoenvernltnir specified in claim 1 to choose.
Die piezoelektrische Keramik gemäy der Erfindung wird in an sich bekannter Weise so hergestellt, daß die Ausgangssubstanzen, und zwar die Carbonate und Oxide der einzelnen Bestandteile, im entsprechenden Mennenverhaltnis bis zur Homogenisierung gemahlen und gemischt und bei einer TemDeratur von 700 - 900 0C kalziniert werden. Anschließend wird nochmals gemahlen und das so erhaltene Pulver durch einen isostatischen Preßvorganq bei Paumtemperatur mit einem Druck von etwa 3,6 ~ 108N/qm zu Körpern gepreßt, die einer Sinterung zwischen 1250 und 1300 0C unterworfen werden. Der erste Teil der Sinterung ird unter vermindertem Druck vorgenommen und der zweite Teil der Sinterung bei Normaldruck in oxidierender Atmosphäre. Hierbei werden weitgehend porenfreie Körper hoher Dichte erhalten.The piezoelectric ceramic according to the invention is known per se Way made so that the starting substances, namely the carbonates and oxides of the individual components, in the appropriate proportion up to homogenization ground and mixed and calcined at a temperature of 700 - 900 ° C. It is then ground again and the powder obtained in this way through an isostatic Pressing process at Paum temperature with a pressure of about 3.6 ~ 108N / qm to form bodies pressed, which are subjected to sintering between 1250 and 1300 0C. The first Part of the sintering is carried out under reduced pressure and the second part sintering at normal pressure in an oxidizing atmosphere. Here are largely Obtain high density non-porous bodies.
In den nachfolgenden Tabellen sind Beisoiele für Zusammensetzungen gemäß der Erfindung und deren elektrische Ei den schaften angegeben.The following tables are examples of compositions according to the invention and their electrical egg specified the shafts.
In den Tabellen bedeuten: x : Molarer Anteil an Pb(Cu114Nb314)03 y : Molarer Anteil an Pb(Mn113Nb213)03 z : Molarer Anteil an PbTiO3 u : Molarer Anteil an PbZr03 fs : Die Resonanzfrequenz in kHz tan X : Der Verlustfaktor bei 1 kHz kr Der Kopplungsfaktor der Radialschwinguno : : die Permitivität TEE : Der Temperaturkoeffizient der Permitivität TK : Der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz O : Die Güte 9 : Die Dichte N : Die Schaltgeschwindigkeit Aus den Tabellen kann entnommen werden, daß der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz sehr kleine, teils negative und teils positive Werte hat, so daß durch Auswahl einer geeigneten dazwischenliegenden Zusammensetzung praktisch ein Temperaturkoeffizient Null erzielt werden kann. Die Dichte ist sehr hoch und liegt fast beim theoretischen Wert. Die zeitliche Anderung der Resonanzfrequenz ist sehr gering und ist kleiner oder gleich 0,1 # pro Zeitdekade. Der Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz liegt unter 30 ppm pro OC.In the tables: x: molar proportion of Pb (Cu114Nb314) 03 y : Molar fraction of Pb (Mn113Nb213) 03 z: Molar fraction of PbTiO3 u: Molar fraction an PbZr03 fs: The resonance frequency in kHz tan X: The loss factor at 1 kHz kr The coupling factor of the radial oscillation:: the permittivity TEE: the temperature coefficient the permittivity TK: the temperature coefficient of the resonance frequency O: the quality 9: The density N: The switching speed From the tables it can be seen that the temperature coefficient of the resonance frequency is very small, partly negative and partly has positive values, so that by choosing a suitable one in between Composition practically a temperature coefficient of zero can be achieved. the Density is very high and is almost the theoretical value. The change in time the resonance frequency is very low and is less than or equal to 0.1 # per decade of time. The temperature coefficient of the resonance frequency is below 30 ppm per OC.
Zusätzlich wird eine hohe piezoelektrische Aktivität erhalten, so daß die piezoelektrische Keramik gemäß der Erfindung sich nicht nur für Schwinger für frequenzstabile Oszillatoren eignet, sondern auch sehr gut für Filteranwendungen geeignet ist.In addition, a high piezoelectric activity is obtained, see above that the piezoelectric ceramic according to the invention is not only suitable for vibrators suitable for frequency-stable oscillators, but also very good for filter applications suitable is.
Wie aus den Tabellen weiterhin entnommen werden kann, können Gütewerte bis 4500 erreicht werden.As can also be seen from the tables, quality values until 4500 can be reached.
Tabelle 1
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792940393 DE2940393A1 (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792940393 DE2940393A1 (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2940393A1 true DE2940393A1 (en) | 1981-04-16 |
DE2940393C2 DE2940393C2 (en) | 1988-03-24 |
Family
ID=6082777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792940393 Granted DE2940393A1 (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2940393A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0780350A1 (en) * | 1995-12-20 | 1997-06-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
DE102016107405A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Epcos Ag | Piezoceramic, method for its production and electroceramic device comprising the piezoceramic |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1646823B1 (en) * | 1966-12-29 | 1971-06-16 | Nippon Electric Co | PIEZOELECTRIC CERAMIC FABRIC |
DE1646740A1 (en) * | 1967-06-29 | 1971-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric ceramic masses |
DE1950317B2 (en) * | 1968-10-01 | 1971-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., Kadoma, Osaka (Japan) | PIEZOELECTRIC CERAMICS |
DE2456050A1 (en) * | 1973-11-24 | 1975-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | METHOD OF MANUFACTURING FERROELECTRIC CERAMICS |
-
1979
- 1979-10-05 DE DE19792940393 patent/DE2940393A1/en active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1646823B1 (en) * | 1966-12-29 | 1971-06-16 | Nippon Electric Co | PIEZOELECTRIC CERAMIC FABRIC |
DE1646740A1 (en) * | 1967-06-29 | 1971-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric ceramic masses |
DE1950317B2 (en) * | 1968-10-01 | 1971-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd., Kadoma, Osaka (Japan) | PIEZOELECTRIC CERAMICS |
DE2456050A1 (en) * | 1973-11-24 | 1975-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | METHOD OF MANUFACTURING FERROELECTRIC CERAMICS |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0780350A1 (en) * | 1995-12-20 | 1997-06-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
US5798052A (en) * | 1995-12-20 | 1998-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
DE102016107405A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Epcos Ag | Piezoceramic, method for its production and electroceramic device comprising the piezoceramic |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2940393C2 (en) | 1988-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19906836A1 (en) | Piezoelectric ceramic composition for piezoelectric ceramic filters and oscillators | |
DE3135041C2 (en) | ||
DE10015183C2 (en) | Piezoelectric ceramic composition, buzzer and actuator using the same | |
DE2940393A1 (en) | Piezoelectric ceramic based on lead titanate zirconate - contg. copper, niobium and manganese for frequency stable oscillator | |
DE1796233C2 (en) | Piezoelectric ceramics | |
DE1116742B (en) | Ferroelectric ceramic mixture for an electromechanical transducer element | |
DE1950317C3 (en) | Piezoelectric ceramics | |
DE1471483C2 (en) | ||
DE1940974A1 (en) | Piezoelectric ceramic masses | |
DE1671166C2 (en) | Piezoelectric ceramic material | |
DE1671165B1 (en) | PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL | |
DE2200787B2 (en) | Piezoelectric ceramics | |
DE10041304A1 (en) | Piezoelectric ceramic composition used, e.g., in the production of a ceramic filter, oscillator or resonator contains a niobate compound and silicon | |
DE3206502A1 (en) | DIELECTRIC BASED ON LEADITANATES AND METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF | |
DE2458627A1 (en) | FERROELECTRIC CERAMIC MASS AND PRODUCTS | |
DE2747473C2 (en) | Piezoelectric ceramic mass | |
DE1802234C3 (en) | Piezoelectric ceramics | |
DE976609C (en) | Electrical insulator and capacitor dielectric | |
DE1928595B2 (en) | POLARIZABLE FERROELECTRIC CERAMICS WITH INCREASED ELECTROMECHANICAL COEFFICIENTS AND INCREASED DIELECTRICITY CONSTANTS | |
DE2001290A1 (en) | Modified lead titanate/zirconate solid soln piezoelectric c | |
DE2158894A1 (en) | Piezoelectric oxide material - with high temp and time stable coupling constant for electromechanical transducers | |
DE10042359B4 (en) | Capacitor comprises two or more electrode layers lying opposite each other with dielectric layers made of a ceramic material containing different components between them | |
DE2164403C3 (en) | Ferroelectric ceramic compositions | |
DE2040573B2 (en) | PIEZOELECTRIC CERAMICS | |
DE1646776B1 (en) | PIEZOELECTRIC CERAMIC FABRIC |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: C04B 35/46 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ALCATEL SEL AKTIENGESELLSCHAFT, 7000 STUTTGART, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |