EP1911107A1 - Piezokeramischer aktor - Google Patents

Piezokeramischer aktor

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Publication number
EP1911107A1
EP1911107A1 EP06764208A EP06764208A EP1911107A1 EP 1911107 A1 EP1911107 A1 EP 1911107A1 EP 06764208 A EP06764208 A EP 06764208A EP 06764208 A EP06764208 A EP 06764208A EP 1911107 A1 EP1911107 A1 EP 1911107A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal
absorbent
layers
actuator
ceramic layers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06764208A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Kuehlein
Alfons Kelnberger
Stefan Henneck
Georg Hejtmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1911107A1 publication Critical patent/EP1911107A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • 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
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/067—Forming single-layered electrodes of multilayered piezoelectric or electrostrictive parts
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    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
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    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based

Definitions

  • the invention relates to a piezoceramic actuator, in particular an actuator for a fuel injection valve, and a fuel injection valve with such a piezoceramic actuator.
  • the invention relates to a piezoceramic actuator for an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a device for a fuel injection valve with a piezoelectric actuator is known.
  • the known actuator in this case has contact paths, which are introduced into internal, continuous recesses of the actuator, on the one hand to establish a connection with the positive electrodes and on the other hand with the negative electrodes of the actuator.
  • DE 102 31 470 A1 discloses a material mixing technique for forming and correcting the composition of single-phase multicomponent materials.
  • the known mixing technique is suitable for the production of a material composition for the production of piezoelectric ceramic components based on lead zirconate titanate.
  • Semi-finished products made thereby can be used in the manufacture of a known piezoelectric actuator for a fuel injector.
  • a plurality of ceramic layers can be stacked on top of one another, with electrically conductive intermediate layers being provided between the ceramic layers, which form internal electrodes.
  • the electrically conductive intermediate layers may consist of a mixture of silver and platinum or a mixture of silver and palladium, whereby the melting point of silver is increased in order to prevent melting of the intermediate layers during a sintering process.
  • the piezoceramic actuator according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the electrically conductive intermediate layers may consist essentially of a metal, in particular of silver, whereby the unit cost is reduced.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 12 has the corresponding advantage.
  • the inventive method for producing a piezoceramic actuator having the features of claim 13 has the advantage that the interlayer comprising the metal, in particular the silver, together with the ceramic layers can be sintered at a relatively high temperature, wherein the predetermined shape of the intermediate layers also without the addition of platinum metals remains.
  • silver with the lead oxide contained in the starting material for the lead zirconate titanate layers forms a mixture resulting in lowering of melting point.
  • a liquid phase can form which causes a substantial change in shape of the intermediate layers.
  • the liquid phase may locally contract due to the surface tension, so that holes and cracks are formed in the fabricated electrically conductive intermediate layers.
  • the liquid phase of lead oxide and silver may diffuse or migrate into the surrounding ceramic layers during sintering, thereby adversely affecting the properties of the lead zirconate titanate ceramic, particularly in terms of elongation capacity.
  • an excess of lead oxide of, for example, 1 mol% to 3 mol% is advantageous for producing a dense ceramic during sintering at a low temperature level ( ⁇ 1000 ° C).
  • the excess of lead oxide promotes diffusion of lead oxide into the interlayers, thereby increasing the problems described.
  • the intermediate layer Due to the absorption medium contained in the intermediate layer, the lead oxide reaching into the intermediate layer is captured, so that the formation of a liquid phase with the silver is at least partially prevented.
  • the intermediate layers can be formed without the use of platinum metals, wherein process-related damage is at least largely prevented.
  • the formation of the ceramic layers and the electrically conductive intermediate layers is thereby improved, in particular in the region of the interface between the ceramic layers and the silver layers, whereby the electrical properties of the actuator are improved.
  • the absorbent comprises a titanium oxide, in particular titanium dioxide, and / or a zirconium oxide, in particular zirconium dioxide.
  • the titanium oxide or zirconium oxide attracts the lead oxide and forms a crystalline compound with it.
  • titanium dioxide with lead oxide forms lead titanate, i. a thermodynamically stable crystalline compound which is in particular more stable than a melt of lead oxide and silver.
  • zirconium dioxide with a lead oxide forms a stable crystalline compound.
  • the absorbent consists of a titanium oxide or has a large proportion of titanium oxide, since this has particularly good absorption properties with respect to lead oxide.
  • the intermediate layers consist at least substantially of silver and the absorbent, which is at least partially connected to the material component, in particular the lead oxide, wherein the proportion of the absorbent is about 1% by volume to about 10% by volume.
  • the intermediate layer is preferably free of platinum and palladium, since these are no longer necessary to increase the melting temperature and thus a cost-effective production is made possible. Further, the intermediate layer is preferably free of copper and other melting point-increasing alloying components, thus enabling a simplified manufacturing process that can be done in an air atmosphere.
  • a substance contained in the absorbent may also be contained in the ceramic layers. This has the advantage that the resulting crystalline compounds represent no disturbing secondary phase between the absorbent and the material component, in particular the lead oxide.
  • zirconia and titania are two of the three major constituents in the synthesis of lead zirconate titanate mixed crystals, each crystallizing with lead oxide as the third major constituent in the perovskite structure, so that the constituent lead zirconate and lead titanate compounds are not interfering secondary phases.
  • sintering In the manufacture of the actuator sintering can take place between 870 ° C and 930 ° C. In particular, sintering may be at least substantially at temperatures somewhat below the melting point of silver. In the production of actuators, consideration must be given to the quality of a production furnace or the like in order not to exceed the melting point of silver. If, for example, temperature fluctuations in the range of 20 ° C occur within the production furnace, plus a safety margin of 10 ° C results in a default of 930 ° C for the maximum sintering temperature to be set.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a fuel injection valve with an actuator according to the invention in a schematic sectional view.
  • Fig. 2 is a lead oxide silver phase diagram for explaining the present invention.
  • Fig. 3 shows an abstract section through an actuator according to the invention in a simplified representation to illustrate the present invention. Description of the embodiment
  • Fig. 1 shows an embodiment of a fuel injection valve 1 of the invention.
  • the fuel injection valve 1 can be used, in particular, as an injector for fuel injection systems of mixture-compressing, self-igniting
  • the fuel injection valve 1 is suitable for commercial vehicles or passenger cars.
  • a preferred use of the fuel injection valve 1 is for a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure leads to a plurality of fuel injection valves 1.
  • the fuel injection valve 1 has an actuator 2.
  • the actuator 2 is particularly suitable for such a fuel injection valve 1.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention and the actuator 2 according to the invention are also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a multi-part valve housing 3, which is connected to a valve seat body 4. On the valve seat body 4, a valve seat surface 5 is formed, which cooperates with a valve closing body 6 to a sealing seat. In this case, the valve closing body 6 is connected to a valve needle 7 which is guided in an axial direction 9 by a valve needle guide formed by the housing part 8 of the valve housing 3. Further, a valve spring 10 is provided, which acts on the actuator 2 via a pressure plate 11 with a bias voltage. Furthermore, the valve housing 3 has a fuel inlet port 12, to which a fuel line (not shown) for supplying fuel to the fuel injection valve 1 can be connected. Through the fuel inlet 12, the fuel is in one
  • the actuator is connected via a first electrical line 20 and a second electrical line 21 with an (not shown) electrical supply line to act on the actuator 2 for actuating the fuel injection valve 1 with an electrical voltage, wherein the actuator 2 is loaded for expansion and the Shortening can be unloaded.
  • the actuator 2 has internal recesses 22, 23 open on one side, each of which is filled with a conductive mass 24, 25, the first electrical lead 20 being connected to the conductive mass 24 and the second electrical lead 21 being connected to the conductive mass 25 ,
  • the actuator 2 has a multiplicity of ceramic layers 26, 27, the ceramic layers 26, 27 being marked in FIG. 1. Between the ceramic layers electrically conductive intermediate layers 28, 29 are provided, wherein in Fig. 1, the intermediate layers 28, 29 are marked. To simplify the illustration, only a few ceramic layers are shown.
  • the actuator 2 can also have more than 100 layers, in particular approximately 400 ceramic layers 26, 27 and approximately 400 intermediate layers 28, 29.
  • the conductive mass 25 connects the part of the intermediate layers represented by the intermediate layer 28 to each other and to the second electrical line 21.
  • the conductive mass 24 connects the part of the intermediate layers represented by the intermediate layer 29 to each other and to the first electrical line 20.
  • the electrically conductive intermediate layers 28, 29 form electrodes (electrode layers).
  • the electrically conductive intermediate layers 28, 29 consist essentially of pure silver and are in particular free of platinum metals, such as platinum or palladium, and free of copper or other metals suitable for the alloying of silver, by which a melting point increase of the alloy could be achieved but due to their oxidation susceptibility require a higher process cost.
  • the ceramic layers 26, 27 are based on lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ). The construction and manufacture of the actuator 2 of the embodiment of the invention is described in more detail with reference to Figures 2 and 3.
  • Fig. 2 shows a lead oxide-silver phase diagram for explaining the present invention.
  • the abscissa represents the proportion of silver in mol% of the common composition of lead oxide and silver.
  • the temperature is plotted on the ordinate, wherein the representation is limited to the range of 700 ° C to 1000 ° C.
  • Lead (II) oxide PbO melts at 884 ° C and boils at 1470 ° C. Upon cooling, it solidifies into a crystalline-leafless mass (litharge).
  • Silver is a metal that crystallizes in regular octahedra (cubic-dense sphere packing) that melts at 960.8 ° C and boils at 2212 ° C.
  • octahedra cubic-dense sphere packing
  • a eutectic reaction wherein the eutectic point 30 by 8.3 mol% of silver and a temperature of 825 ° C is characterized.
  • a lead oxide-silver liquid phase can form, provided that a corresponding excess of lead oxide is present.
  • Point 31 which limits the range in which, besides the melt of lead oxide and silver, silver is also present in solid or crystalline form, is characterized by 11.65 mol% silver and a temperature somewhat below the melting temperature of silver.
  • the melting point of pure lead oxide is denoted by 32 in FIG. 2.
  • the melting point of pure silver is designated 34 in FIG.
  • lead oxide and silver do not form a crystalline compound so that they separate below 825 ° C. Lead oxide and silver are then next to each other. This area is labeled in FIG. 2 with PbO + Ag.
  • molten lead oxide constituents of the ceramic layers can diffuse into the adjacent intermediate layers, so that contact with the silver in the intermediate layer is possible, resulting in a melt of lead oxide and silver.
  • the absorbers provided in the intermediate layers act as lead oxide scavengers and form a crystalline compound with the lead oxide. This prevents the formation of a melt of lead oxide and silver.
  • Fig. 3 shows a partial sectional view of an actuator 2 in a simplified detail representation for explaining the invention.
  • the actuator 2 may serve a ceramic foil based on lead zirconate titanate, with a lead oxide excess of 1 mol% to 3 mol% for the subsequent compression of the mixed oxide ceramic during the manufacturing process is advantageous.
  • To prepare the intermediate layer is powdered silver, which may be agglomerated due to storage. Therefore, first of all, a preparatory process step takes place in which structures formed by deagglomeration of the powder are broken up. This can be done for example by a ball mill, which is set up for the preparation of a homogeneous powder without further particle size distribution.
  • the powdery silver To the powdery silver are added other media such as an organic solvent, a binder and a dispersant for wetting the powder particles. Further, an absorbent of titania and / or zirconia is added to the powdery silver. The material comprising silver is then mixed with the absorbent together to form a mixture.
  • other media such as an organic solvent, a binder and a dispersant for wetting the powder particles.
  • an absorbent of titania and / or zirconia is added to the powdery silver.
  • the material comprising silver is then mixed with the absorbent together to form a mixture.
  • this mixture to the raw ceramic layers, which are formed as a ceramic film, can be done by means of a print template by screen printing. Subsequently, the raw ceramic layers provided with the mixture are stacked on each other. In this case, a stacking of a few hundred, especially three hundred layers take place.
  • the coated green compact is subjected to a pressure of the order of 1 MPa and a temperature of 120 ° C in an ordinary, that is oxygen-containing, atmosphere to compress the green compact and allow the solvent to escape. This is followed by debinding.
  • the sintering takes place.
  • the sintering is also carried out in ordinary atmosphere, with relatively high temperatures are possible.
  • the sintering between 870 ° C and 930 ° C, especially between 900 ° C and 930 ° C take place.
  • the intermediate layer 28 is connected to the ceramic layer 27 at the bonding surface 38.
  • the ceramic layer 27 consists of a base material 39 based on lead zirconate titanate, wherein a lead oxide excess by lead oxide grains 40a to 40i is shown for illustration.
  • the intermediate layer 28 essentially consists of a base material 41 consisting of silver and an absorbent 42 of titanium dioxide.
  • the absorbent 42 is shown in Fig. 3 illustratively by grains 42a to 42h from the absorbent 42. Titanium oxide is very reactive with respect to lead oxide and therefore traps out of the ceramic layer 27 into the intermediate layer 28 diffusing lead oxide. It forms a crystalline compound 43 between the absorbent and the lead oxide.
  • the lead oxide grain 4Oi may melt and continue to penetrate into the intermediate layer 28.
  • the lead oxide grain 40i may then be captured from the absorbent 42, for example by the grain 42h.
  • Crystalline compounds 43 which have already formed due to such trapping, are shown in FIG. 3 by the grains 43a to 43e.
  • the grains 43 a to 43 e consist in this case of lead titanate (PbTiO 3 ), which is thermodynamically stable and in particular more stable than a melt of lead oxide and silver.
  • the proportion of the absorbent 42 in the intermediate layer 28 is preferably about 1 vol.% To about 10 vol.%. Further, the electrically conductive intermediate layer 28 is free of platinum metals and copper or other melting point-increasing alloying constituents.
  • a further advantage of the addition of zirconium oxide or titanium oxide is that the shrinkage differences between the intermediate layers 28, 29 forming the internal electrodes and the ceramic layers 26, 27 occurring during the pressing of the layers are substantially reduced, so that defects such as Delamination cracks should be avoided.
  • powders having specific surface areas between about 4.5 m 2 / g and 9 m 2 / g are used. For these specific surfaces, there is sufficient activity of the powders and at the same time a simple one
  • Paste preparation possible.
  • the mixing of the absorbent 42 with the silver powder ensures that the excess lead oxide constituents, which are represented in FIG. 3 by the lead oxide grains 40a to 40i, are intercepted, in particular in the region of the bonding or boundary surface 38.
  • the desired effect of the excess lead oxide content and optionally of other sintering aids is not impaired.
  • Particularly advantageous is the use of titanium oxide in an amount added between 2 vol .-% and 5 VoI.-%.
  • the intermediate layers can also consist of another metallic material that forms low-melting material systems with lead oxide or the like, wherein the absorbent prevents the formation of such low-melting material systems.
  • the method according to the invention is also suitable for the formation of intermediate layers of other metallic materials, for example of copper.
  • the invention can be used inter alia also with actuators 2 with external electrode connection. The actuator 2 may then have at least one external electrode connection.

Landscapes

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen piezokeramischen Aktor (2) mit keramischen Schichten (26, 27) und elektrisch leitenden Zwischenschichten (28, 29) auf. Zum Laden des Aktors (2) ist an die elektrisch leitenden Zwischenschichten (28, 29) eine elektrische Spannung anlegbar. Die Zwischenschichten (28, 29) bestehen aus Silber und einem Absorptionsmittel aus Titanoxid oder Zirkonoxid. Bei der Herstellung des Aktors (2) bildet das Absorptionsmittel mit einem in den keramischen Schichten (26, 27) vorgesehenen Bleioxidüberschuss eine kristalline Verbindung, so dass die Ausbildung der aus Silber bestehenden Zwischenschichten (28, 29) verbessert ist.

Description

Piezokeramischer Aktor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen piezokeramischen Aktor, insbesondere einen Aktor für ein Brennstoffeinspritzventil, und ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezokeramischen Aktor. Speziell betrifft die Erfindung einen piezokeramischen Aktor für einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luft verdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der WO 03/026033 Al ist eine Vorrichtung für ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor bekannt. Der bekannte Aktor weist dabei Kontaktbahnen auf, die in innenliegende, durchgängige Ausnehmungen des Aktors eingebracht sind, um einerseits eine Verbindung mit den positiven Elektroden und andererseits mit den negativen Elektroden des Aktors herzustellen.
Aus der DE 102 31 470 Al ist eine Werkstoff-Mischtechnik zur Bildung und Korrektur der Zusammensetzung von einphasigen Mehrkomponenten- Werkstoffen bekannt. Speziell eignet sich die bekannte Mischtechnik zur Herstellung einer Werkstoffzusammensetzung zur Herstellung piezoelektrischer keramischer Bauteile auf der Basis von Bleizirkonattitanat. Damit hergestellte Halbfabrikate können bei der Herstellung eines bekannten piezoelektrischen Aktors für ein Brennstoffeinspritzventil verwendet werden.
Zur Ausbildung eines piezokeramischen Aktors kann eine Vielzahl von keramischen Schichten aufeinander gestapelt werden, wobei zwischen den keramischen Schichten elektrisch leitende Zwischenschichten vorgesehen sind, die Innenelektroden ausbilden. Die elektrisch leitenden Zwischenschichten können aus einer Mischung aus Silber und Platin oder einer Mischung aus Silber und Palladium bestehen, wodurch der Schmelzpunkt von Silber erhöht wird, um ein Aufschmelzen der Zwischenschichten während eines Sinterprozesses zu verhindern.
Die Verwendung von Platin oder Palladium als Bestandteil der Zwischenschichten hat allerdings den Nachteil, dass die damit verbundenen Materialkosten relativ hohe Stückkosten der hergestellten piezokeramischen Aktoren und somit auch der hergestellten Brennstoffeinspritzventile mit solchen piezokeramischen Aktoren bedingen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße piezokeramische Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die elektrisch leitenden Zwischenschichten im Wesentlichen aus einem Metall, insbesondere aus Silber, bestehen können, wodurch die Stückkosten verringert sind. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 12 hat den entsprechenden Vorteil. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines piezokeramischen Aktors mit den Merkmalen des Anspruchs 13 hat den Vorteil, dass die das Metall, insbesondere das Silber, umfassenden Zwischenschichten zusammen mit den keramischen Schichten bei einer relativ hohen Temperatur gesintert werden können, wobei die vorgegebene Form der Zwischenschichten auch ohne den Zusatz von Platinmetallen bestehen bleibt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezokeramischen Aktors, des im Anspruch 12 angegebenen Brennstoffeinspritzventils und des im Anspruch 13 angegebenen Verfahrens möglich. Beim Sintern der keramischen Schichten sind relativ hohe Temperaturen von Vorteil, da diese das Kornwachstum verbessern, so dass eine relativ große Korngröße erreicht wird. Dies führt zu vorteilhaften elektrischen Eigenschaften, insbesondere einem hohen Dehnungsvermögen des Aktors. Im Hinblick auf das Ausgangsmaterial für die keramischen Schichten auf der Basis von Bleizirkonattitanat wäre beispielsweise eine Sintertemperatur von ca. 1000°C vorteilhaft. Allerdings liegt die tatsächliche Sintertemperatur aus mehreren Gründen unter dieser Temperatur. Zunächst ist die Sintertemperatur durch den Schmelzpunkt von Silber begrenzt, da Silber in den Zwischenschichten enthalten ist. Außerdem bildet Silber mit dem in dem Ausgangsmaterial für die Bleizirkonattitanat- Schichten enthaltenen Bleioxid eine Mischung, die zu einer Schmelzpunkterniedrigung führt. Dadurch kann sich bereits unterhalb des Schmelzpunktes von reinem Silber eine flüssige Phase bilden, die eine wesentliche Formänderung der Zwischenschichten bedingt. Beispielsweise kann sich die flüssige Phase lokal auf Grund der Oberflächenspannung zusammenziehen, so dass in den hergestellten elektrisch leitenden Zwischenschichten Löcher und Risse ausgebildet werden. Ferner kann die flüssige Phase aus Bleioxid und Silber während des Sinterns in die umgebenden Keramikschichten diffundieren oder migrieren, wodurch die Eigenschaften der Bleizirkonattitanat-Keramik, insbesondere hinsichtlich des Dehnungsvermögens, negativ beeinflusst sind. Für die Ausbildung der keramischen Schichten ist außerdem ein Überschuss an Bleioxid von beispielsweise 1 Mol-% bis 3 Mol-% von Vorteil, um bei der Sinterung auf einem niedrigen Temperaturniveau (< 1000°C) eine dichte Keramik zu erzeugen. Der Überschuss an Bleioxid fördert allerdings ein Diffundieren von Bleioxid in die Zwischenschichten, wodurch die beschriebenen Probleme verstärkt werden.
Durch Zugabe von Platin oder Palladium zu den Zwischenschichten kann der Schmelzpunkt des Gemisches zwar erhöht werden, diese Lösung ist jedoch relativ teuer und führt zu erhöhten Herstellungskosten. Ferner kann auch eine Silberlegierung, beispielsweise eine Legierung mit Kupfer, zur Erhöhung des Schmelzpunktes verwendet werden. Kupfer ist allerdings leicht oxidierbar, so dass die Herstellung des Aktors zumindest teilweise unter Sauerstoffausschluss, insbesondere in einer Stickstoffatmosphäre, erfolgen muss, wodurch der Prozessaufwand und damit die Herstellungskosten steigen. - A -
Durch das in der Zwischenschicht enthaltene Absorptionsmittel wird das in die Zwischenschicht gelangende Bleioxid eingefangen, so dass die Ausbildung einer flüssigen Phase mit dem Silber zumindest teilweise verhindert ist. Dadurch können die Zwischenschichten ohne die Verwendung von Platinmetallen ausgebildet werden, wobei prozessbedingte Beschädigungen zumindest weitgehend verhindert sind. Die Ausbildung der keramischen Schichten sowie der elektrisch leitenden Zwischenschichten ist dadurch insbesondere im Bereich der Schnittstelle zwischen den keramischen Schichten und den Silberschichten verbessert, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Aktors verbessert sind.
In vorteilhafter Weise umfasst das Absorptionsmittel ein Titanoxid, insbesondere Titandioxid, und/oder ein Zirkonoxid, insbesondere Zirkondioxid. Das Titanoxid oder das Zirkonoxid zieht das Bleioxid an und bildet mit diesem eine kristalline Verbindung. Beispielsweise bildet Titandioxid mit Bleioxid Bleititanat, d.h. eine thermodynamisch stabile kristalline Verbindung, die insbesondere stabiler als eine Schmelze aus Bleioxid und Silber ist. Entsprechend bildet auch Zirkondioxid mit einem Bleioxid eine stabile kristalline Verbindung. Von besonderem Vorteil ist, dass das Absorptionsmittel aus einem Titanoxid besteht oder einen großen Anteil an Titanoxid aufweist, da dieses besonders gute Absorptionseigenschaften im Hinblick auf Bleioxid aufweist.
Vorteilhaft ist es, dass die Zwischenschichten zumindest im Wesentlichen aus Silber und dem zumindest teilweise mit dem Materialbestandteil, insbesondere dem Bleioxid, verbundenen Absorptionsmittel bestehen, wobei der Anteil des Absorptionsmittels etwa 1 Vol.-% bis etwa 10 Vol.-% ist. Die Zwischenschicht ist vorzugsweise frei von Platin und Palladium, da diese zur Erhöhung der Schmelztemperatur nicht mehr erforderlich sind und somit eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. Ferner ist die Zwischenschicht vorzugsweise frei von Kupfer und anderen Schmelzpunkt erhöhenden Legierungsbestandteilen, so dass ein vereinfachtes Fertigungsverfahren ermöglicht ist, das in einer Luftatmosphäre erfolgen kann.
Ein in dem Absorptionsmittel enthaltener Stoff kann auch in den keramischen Schichten enthalten sein. Dies hat den Vorteil, dass die entstehenden kristallinen Verbindungen zwischen dem Absorptionsmittel und dem Materialbestandteil, insbesondere dem Bleioxid, keine störende Sekundärephase darstellen. Speziell sind Zirkonoxid und Titanoxid zwei der drei Hauptbestandteile bei der Synthese von Bleizirkonattitanat- Mischkristallen, die jeweils mit Bleioxid als drittem Hauptbestandteil in der Perowskit- Struktur auskristallisieren, so dass die sich bildenden Bleizirkonat- und Bleititanat- Verbindungen keine störende Sekundärphase darstellen.
Bei der Herstellung des Aktors kann die Sinterung zwischen 870°C und 930°C erfolgen. Insbesondere kann das Sintern zumindest im Wesentlichen bei Temperaturen erfolgen, die etwas unter dem Schmelzpunkt von Silber liegen. Dabei ist bei der Herstellung von Aktoren auf die Güte eines Produktionsofens oder dgl. Rücksicht zu nehmen, um den Schmelzpunkt von Silber nicht zu überschreiten. Sofern innerhalb des Produktionsofens beispielsweise Temperaturschwankungen im Bereich von 20°C auftreten, ergibt sich zuzüglich eines Sicherheitsabstandes von 10°C eine Vorgabe von 930°C für die einzustellende maximal erreichte Sintertemperatur.
Zeichnung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils mit einem erfindungsgemäßen Aktor in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 ein Bleioxid-Silber-Phasendiagramm zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 einen auszugs weisen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktor in einer vereinfachten Darstellung zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, selbstzündenden
Brennkraftmaschinen dienen. Insbesondere eignet sich das Brennstoffeinspritzventil 1 für Nutzkraftwagen oder Personenkraftwagen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Aktor 2 auf. Der Aktor 2 eignet sich speziell für solch ein Brennstoffeinspritzventil 1. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein aus mehreren Teilen bestehendes Ventilgehäuse 3 auf, das mit einem Ventilsitzkörper 4 verbunden ist. An dem Ventilsitzkörper 4 ist eine Ventilsitzfläche 5 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist der Ventilschließkörper 6 mit einer Ventilnadel 7 verbunden, die von einer durch das Gehäuseteil 8 des Ventilgehäuses 3 gebildeten Ventilnadelführung in einer axialen Richtung 9 geführt ist. Ferner ist eine Ventilfeder 10 vorgesehen, die über eine Druckplatte 11 den Aktor 2 mit einer Vorspannung beaufschlagt. Ferner weist das Ventilgehäuse 3 einen Brennstoffeinlassstutzen 12 auf, an den eine (nicht dargestellte) Brennstoffleitung zum Zuführen von Brennstoff an das Brennstoffeinspritzventil 1 anschließbar ist. Durch den Brennstoffeinlassstutzen 12 ist der Brennstoff in einen
Aktorraum 13 des Ventilgehäuses 3, in dem der Aktor 2 angeordnet ist, einführbar. Aus dem Aktorraum 13 gelangt der Brennstoff über Durchlassöffnungen 14, 15, die in dem Gehäuseteil 8 vorgesehen sind, in einen Brennstoffraum 16 des Ventilgehäuses 3.
Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 befindet sich im Brennstoffraum 16
Brennstoff, insbesondere Dieselbrennstoff, unter hohem Druck. Bei einer Betätigung des Aktors 2 dehnt sich dieser in der axialen Richtung 9 aus, wodurch ein an den Aktor 2 angefügter Aktorkopf 17 über die Druckplatte 11 und die Ventilnadel 7 den Ventilschließkörper 6 betätigt, so dass sich dieser von dem Dichtsitz abhebt und Brennstoff über eine Ventildüsenöffnung 18 und den geöffneten Dichtsitz in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine abgespritzt wird. Nach der Betätigung des Aktors 2 verkürzt sich dieser, so dass auf Grund der Schließkraft der Ventilfeder 10 der Ventilschließkörper 6 wieder in die in der Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückgestellt wird, wodurch der Dichtsitz wieder geschlossen ist.
Der Aktor ist über eine erste elektrische Leitung 20 und eine zweite elektrische Leitung 21 mit einer (nicht dargestellten) elektrischen Zuleitung verbindbar, um den Aktor 2 zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen, wobei der Aktor 2 zur Ausdehnung geladen und zur Verkürzung entladen werden kann.
Der Aktor 2 weist innenliegende, einseitig offene Ausnehmungen 22, 23 auf, die jeweils mit einer leitfähigen Masse 24, 25 gefüllt sind, wobei die erste elektrische Zuleitung 20 mit der leitfähigen Masse 24 und die zweite elektrische Zuleitung 21 mit der leitfähigen Masse 25 verbunden ist.
Der Aktor 2 weist eine Vielzahl von keramischen Schichten 26, 27 auf, wobei in der Fig. 1 die keramischen Schichten 26, 27 gekennzeichnet sind. Zwischen den keramischen Schichten sind elektrisch leitende Zwischenschichten 28, 29 vorgesehen, wobei in der Fig. 1 die Zwischenschichten 28, 29 gekennzeichnet sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur einige keramische Schichten dargestellt. Der Aktor 2 kann auch mehr als 100 Schichten, insbesondere ca. 400 keramische Schichten 26, 27 und ca. 400 Zwischenschichten 28, 29 aufweisen. Die leitfähige Masse 25 verbindet den durch die Zwischenschicht 28 repräsentierten Teil der Zwischenschichten miteinander und mit der zweiten elektrischen Leitung 21. Die leitfähige Masse 24 verbindet den durch die Zwischenschicht 29 repräsentierten Teil der Zwischenschichten untereinander und mit der ersten elektrischen Leitung 20. Die Zwischenschichten 28, 29 sind im Wesentlichen flächig ausgestaltet, wobei die durch die Zwischenschicht 28 repräsentierten Zwischenschichten im Bereich der Ausnehmung 22 beabstandet zu der leitfähigen Masse 24 ausgestaltet sind und die durch die Zwischenschicht 29 repräsentierten Zwischenschichten im Bereich der Ausnehmung 23 beabstandet zu der leitfähigen Masse 25 ausgestaltet sind.
Bei einem Aktor 2, der die wesentlichen Herstellungsprozesse durchlaufen hat, bilden die elektrisch leitenden Zwischenschichten 28, 29 Elektroden (Elektrodenschichten) aus.
Die elektrisch leitenden Zwischenschichten 28, 29 bestehen im Wesentlichen aus reinem Silber und sind insbesondere frei von Platinmetallen, wie beispielsweise Platin oder Palladium, und frei von Kupfer oder anderen zur Legierung von Silber geeigneten Metallen, durch die eine Schmelzpunkterhöhung der Legierung erreicht werden könnte, die aber auf Grund ihrer Oxidationsanfälligkeit einen höheren Prozessaufwand erfordern. Die keramischen Schichten 26, 27 basieren auf Bleizirkonattitanat (Pb(Zr, Ti)O3). Der Aufbau und die Herstellung des Aktors 2 des Ausführungsbeispiels der Erfindung ist anhand der Figuren 2 und 3 näher beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein Bleioxid-Silber-Phasendiagramm zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Dabei ist an der Abszisse der Anteil an Silber in Mol-% an der gemeinsamen Zusammensetzung aus Bleioxid und Silber dargestellt. An der Ordinate ist die Temperatur angetragen, wobei sich die Darstellung etwa auf den Bereich von 700°C bis 1000°C beschränkt.
Blei(II)-Oxid PbO schmilzt bei 884°C und siedet bei 1470°C. Beim Erkalten erstarrt es zu einer kristallin-blättrigen Masse (Bleiglätte). Silber ist ein in regulären Oktaedern (kubisch-dichteste Kugelpackung) kristallisierendes Metall, das bei 960, 8°C schmilzt und bei 2212°C siedet. Am elektischen Punkt 30 findet zwischen Bleioxid und Silber eine eutektische Reaktion statt, wobei der eutektische Punkt 30 durch 8,3 Mol-% Silber und eine Temperatur von 825°C gekennzeichnet ist. Somit kann sich ab dieser Temperatur von 825°C eine Bleioxid-Silber-Flüssigphase bilden, sofern ein entsprechender Überschuss an Bleioxid vorhanden ist.
Bei einem Silberanteil von weniger als 8,3 Mol-% kann oberhalb von 825°C neben der flüssigen Phase (Schmelze) aus Bleioxid und Silber ein kristalliner Anteil an Bleioxid bestehen. Dieser Bereich ist in der Fig. 2 mit PbO + L1 beschriftet. Bei einem Anteil von Silber, der größer als 8,3 Mol-% ist, können oberhalb von 825°C neben der Schmelze auch feste Silberbestandteile oder in der Schmelze schwimmende Silberkristalle vorhanden sein. Dies zeigt der mit L1 + Ag beschriftete Bereich. Bei Temperaturen oberhalb von etwa 950°C tritt eine weitere flüssige Phase L2 auf. Die Herstellung des Aktors 2 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt allerdings unterhalb der Schmelztemperatur von Silber und vorzugsweise unter 950°C.
Der Punkt 31, der den Bereich begrenzt, in dem neben der Schmelze aus Bleioxid und Silber auch Silber in fester oder kristalliner Form vorliegt, ist durch 11,65 Mol-% Silber und eine etwas unter der Schmelztemperatur von Silber liegende Temperatur charakterisiert. Der Schmelzpunkt von reinem Bleioxid ist in der Fig. 2 mit 32 bezeichnet. Der Schmelzpunkt von reinem Silber ist in der Fig. 2 mit 34 bezeichnet.
Bleioxid und Silber bilden allerdings keine kristalline Verbindung, so dass diese sich unterhalb von 825°C trennen. Bleioxid und Silber liegen dann nebeneinander vor. Dieser Bereich ist in der Fig. 2 mit PbO + Ag beschriftet.
Insbesondere bei Prozesstemperaturen ab 884°C (Schmelzpunkt von reinem Bleioxid) können aufgeschmolzene Bleioxidbestandteile der keramischen Schichten in die angrenzenden Zwischenschichten diffundieren, so dass ein Kontakt mit dem Silber in der Zwischenschicht möglich ist, der zu einer Schmelze aus Bleioxid und Silber führt. Die in den Zwischenschichten vorgesehenen Absorptionsmittel wirken als Bleioxidfänger und bilden eine kristalline Verbindung mit dem Bleioxid. Dadurch wird das Entstehen einer Schmelze aus Bleioxid und Silber verhindert.
Fig. 3 zeigt eine auszugsweise Schnittdarstellung eines Aktors 2 in einer vereinfachten Detaildarstellung zur Erläuterung der Erfindung. Für die Herstellung des Aktors 2 kann eine Keramikfolie dienen, die auf Bleizirkonattitanat basiert, wobei ein Bleioxidüberschuss von 1 Mol-% bis 3 Mol-% für die spätere Verdichtung der Mischoxidkeramik während des Herstellungsprozesses von Vorteil ist. Zur Herstellung der Zwischenschicht dient pulverförmiges Silber, das auf Grund der Lagerung agglomeriert sein kann. Daher erfolgt zunächst ein vorbereitender Verfahrensschritt, bei dem durch Deagglomerieren von dem Pulver gebildete Gebilde aufgebrochen werden. Dies kann beispielsweise durch eine Kugelmühle erfolgen, die zur Aufbereitung eines homogenen Pulvers ohne weitere Kornzerteilung eingerichtet ist. Zu dem pulverförmigen Silber werden weitere Medien, wie ein organisches Lösemittel, ein Binder und ein Dispergator zum Benetzen der Pulverteilchen hinzugefügt. Ferner wird zu dem pulverförmigen Silber ein Absorptionsmittel aus Titandioxid und/oder Zirkondioxid hinzugefügt. Das Silber umfassende Material wird dann mit dem Absorptionsmittel zusammen zu einem Gemisch gemischt.
Das Aufbringen dieses Gemisches auf die rohen keramischen Schichten, die als Keramikfolie ausgebildet sind, kann mittels einer Druckvorlage durch Siebdruck erfolgen. Anschließend werden die mit dem Gemisch versehenen rohen keramischen Schichten aufeinander gestapelt. Dabei kann eine Aufeinanderschichtung von einigen hundert, insbesondere dreihundert Schichten erfolgen.
Der aufgeschichtete Grünling wird in einer gewöhnlichen, das heißt Sauerstoff enthaltenden, Atmosphäre einem Druck in der Größenordnung von 1 MPa und einer Temperatur von 120°C ausgesetzt, um den Grünling zu verpressen und ein Entweichen des Lösungsmittels zu ermöglichen. Anschließend erfolgt eine Entbinderung.
Nach diesen und gegebenenfalls noch weiteren vorbereitenden Verfahrensschritten erfolgt die Sinterung. Die Sinterung erfolgt ebenfalls in gewöhnlicher Atmosphäre, wobei relativ hohe Temperaturen möglich sind. Insbesondere kann die Sinterung zwischen 870°C und 930°C, speziell zwischen 900°C und 930°C erfolgen.
Die Zwischenschicht 28 ist an der Verbindungsfläche 38 mit der keramischen Schicht 27 verbunden. Die keramische Schicht 27 besteht aus einem Grundmaterial 39 auf der Basis von Bleizirkonattitanat, wobei ein Bleioxidüberschuss durch Bleioxidkörner 40a bis 4Oi zur Veranschaulichung dargestellt ist. Die Zwischenschicht 28 besteht im Wesentlichen aus einem aus Silber bestehenden Grundmaterial 41 und einem Absorptionsmittel 42 aus Titandioxid. Das Absorptionsmittel 42 ist in der Fig. 3 anschaulich durch Körner 42a bis 42h aus dem Absorptionsmittel 42 dargestellt. Titanoxid ist in Bezug auf Bleioxid sehr reaktiv und fängt daher aus der keramischen Schicht 27 in die Zwischenschicht 28 diffundierendes Bleioxid ein. Dabei bildet sich eine kristalline Verbindung 43 zwischen dem Absorptionsmittel und dem Bleioxid. Beispielsweise kann das Bleioxidkorn 4Oi schmelzen und weiter in die Zwischenschicht 28 eindringen. Das Bleioxidkorn 4Oi kann dann beispielsweise von dem Korn 42h aus dem Absorptionsmittel 42 eingefangen werden. Kristalline Verbindungen 43, die sich auf Grund eines solchen Einfangens bereits ausgebildet haben, sind in der Fig. 3 durch die Körner 43 a bis 43 e dargestellt. Die Körner 43 a bis 43 e bestehen in diesem Fall aus Bleititanat (PbTiO3), das thermodynamisch stabil ist und insbesondere stabiler als eine Schmelze aus Bleioxid und Silber ist.
Beim Einsatz von Zirkondioxid als Bleioxidfänger ergibt sich entsprechend eine kristalline Verbindung aus Bleizirkonat (PbZrO3).
Der Anteil des Absorptionsmittels 42 in der Zwischenschicht 28 beträgt vorzugsweise etwa 1 Vol.-% bis etwa 10 Vol.-%. Ferner ist die elektrisch leitende Zwischenschicht 28 frei von Platinmetallen und von Kupfer oder anderen Schmelzpunkt erhöhenden Legierungsbestandteilen.
Ein weiterer Vorteil der Zugabe von Zirkonoxid oder Titanoxid besteht darin, dass die während des Verpressens der Schichten auftretenden Schwindungsdifferenzen zwischen den Zwischenschichten 28, 29, die die Innenelektroden ausbilden, und den keramischen Schichten 26, 27 wesentlich reduziert werden, so dass Fehlerbilder, wie beispielsweise Delaminationsrisse, vermieden werden. Beim Mischen des Silberpulvers mit dem Absorptionsmittel ist es von Vorteil, dass Pulver mit spezifischen Oberflächen zwischen etwa 4,5 m2/g und 9 m2/g verwendet werden. Bei diesen spezifischen Oberflächen ist eine ausreichende Aktivität der Pulver gegeben und zugleich eine einfache
Pastenaufbereitung möglich. Durch die Mischung des Absorptionsmittels 42 mit dem Silberpulver wird sichergestellt, dass die überschüssigen Bleioxidanteile, die in der Fig. 3 durch die Bleioxidkörner 40a bis 4Oi dargestellt sind, insbesondere im Bereich der Verbindungs- oder Grenzfläche 38 abgefangen werden. Im Bereich der keramischen Schichten 26, 27 wird die gewünschte Wirkung des überschüssigen Bleioxidanteils und gegebenenfalls anderer Sinterhilfsmittel nicht beeinträchtigt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Titanoxid in einer Zugabemenge zwischen 2 Vol.-% und 5 VoI.- %. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die Zwischenschichten auch aus einem anderen metallischen Material bestehen, das niedrig schmelzende Stoffsysteme mit Bleioxid oder dgl. bildet, wobei das Absorptionsmittel die Bildung solcher niedrig schmelzender Stoffsysteme verhindert. Entsprechend eignet sich auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung von Zwischenschichten aus anderen metallischen Materialien, beispielsweise aus Kupfer. Außerdem ist die Erfindung unter anderem auch bei Aktoren 2 mit außenliegender Elektrodenanbindung einsetzbar. Der Aktor 2 kann dann zumindest eine außenliegende Elektrodenanbindung aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Piezokeramischer Aktor (2), insbesondere Aktor für ein Brennstoffeinspritzventil (1), mit einer Vielzahl von keramischen Schichten (26, 27) und einer Vielzahl von elektrisch leitenden Zwischenschichten (28, 29), die zwischen den keramischen Schichten (26, 27) vorgesehen sind, wobei zwischen einem ersten Teil der Zwischenschichten und einem zweiten Teil der Zwischenschichten eine elektrische Spannung zum Laden des Aktors anlegbar ist und wobei zumindest eine Zwischenschicht (28, 29) ein ein Metall umfassendes Grundmaterial (41) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (28, 29) zumindest ein Absorptionsmittel (42) aufweist, das zumindest teilweise mit zumindest einem in den keramischen Schichten (26, 27) enthaltenen Materialbestandteil, der zur Ausbildung einer flüssigen Phase mit dem Metall der Zwischenschicht (28, 29) mit einer gegenüber einer Schmelztemperatur von dem Metall erniedrigten Schmelztemperatur geeignet ist, zur zumindest teilweisen Verhinderung der Ausbildung solcher flüssigen Phasen aus dem Metall und dem Materialbestandteil verbunden ist.
2. Piezokeramischer Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Silber ist.
3. Piezokeramischer Aktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (28, 29) zumindest im Wesentlichen frei von Platin und/oder Palladium ist.
4. Piezokeramischer Aktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (28, 29) zumindest im Wesentlichen frei von Kupfer und/oder einem anderen Schmelzpunkt erhöhenden Legierungsbestandteil ist.
5. Piezokeramischer Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Kupfer ist.
6. Piezokeramischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in den keramischen Schichten (26, 27) enthaltene Materialbestandteil ein Bleioxid ist.
7. Piezokeramischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein Titanoxid aufweist.
8. Piezokeramischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel ein Zirkonoxid aufweist.
9. Piezokeramischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschichten (28, 29) zumindest im
Wesentlichen aus dem Metall und dem zumindest teilweise mit dem Materialbestandteil verbundenen Absorptionsmittel bestehen.
10. Piezokeramischer Aktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des zumindest teilweise mit dem
Materialbestandteil verbundenen Absorptionsmittels etwa 1 Vol.-% bis etwa 10 Vol.-% ist.
11. Piezokeramischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in dem Absorptionsmittel enthaltener Stoff in den keramischen Schichten (26, 27) enthalten ist.
12. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Aktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem von dem Aktor (2) betätigbaren Ventilschließkörper (6), der mit einer Ventilsitzfläche (5) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, wobei durch Laden oder Entladen des Aktors (2) eine Betätigung des Ventilschließkörpers (4) ermöglicht ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines piezokeramischen Aktors mit einer Vielzahl von keramischen Schichten (26, 27) und einer Vielzahl von elektrisch leitenden Zwischenschichten (28, 29), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: - Mischen eines ein Metall umfassenden Materials mit zumindest einem Absorptionsmittel zu einem Gemisch;
- Aufbringen des Gemisches aus dem Metall und zumindest dem Absorptionsmittel auf rohe keramische Schichten (26, 27);
- Aufeinanderschichten der rohen keramischen Schichten (26, 27), wobei das Gemisch aus dem Metall und zumindest dem Absorptionsmittel jeweils zwischen den keramischen Schichten (26, 27) vorgesehen ist;
- Sintern der aufeinander geschichteten keramischen Schichten (26, 27) und der zwischen den keramischen Schichten vorgesehenen Zwischenschichten (28, 29), die aus dem Gemisch aus dem Metall und zumindest dem Absorptionsmittel bestehen, wobei sich das in den Zwischenschichten (28, 29) vorgesehene Absorptionsmittel (42) des
Gemisches zumindest teilweise mit zumindest einem in den keramischen Schichten (26, 27) enthaltenen Materialbestandteil (40a bis 4Oi), der zur Ausbildung einer flüssigen Phase (L1) mit dem Metall der Zwischenschicht (28, 29) mit einer gegenüber einer Schmelztemperatur (34) von dem Metall erniedrigten Schmelztemperatur (30) geeignet ist, zur zumindest teilweisen Verhinderung der Ausbildung solcher flüssigen Phasen aus dem Metall und dem Materialbestandteil verbindet (43 a bis 43 e).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Silber ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern zumindest im Wesentlichen bei Temperaturen zwischen 870°C und 930°C erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern zumindest im Wesentlichen bei Temperaturen erfolgt, die etwas unter dem Schmelzpunkt von Silber liegen.
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