DE102008042965A1

DE102008042965A1 - Piezokeramisches Vielschichtelement

Info

Publication number: DE102008042965A1
Application number: DE102008042965A
Authority: DE
Inventors: Reiner Bindig; Hans-Jürgen Dr. Schreiner
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-04-23
Also published as: SI2207758T1; WO2009050299A1; CN101903308B; JP2011501880A; EP2207758B1; JP5745852B2; CN101903308A; EP2207758A1; JP2014101271A; US9598319B2; US20100307669A1

Abstract

Nach dem Stand der Technik werden piezokeramische Vielschichtelemente bei Temperaturen von etwa 1100°C oder darüber in Luft gesintert. Deshalb kann als Innenelektrode nur ein Edelmetall mit hoher Schmelztemperatur verwendet werden. Unedle Metalle würden oxidieren. Normalerweise wird deshalb eine Silber-Palladiumlegierung mit bis zu 40% Palladium verwendet. Dies ist jedoch mit hohen Werkstoffkosten verbunden. Niedrige Schmelztemperaturen des Innenelektroden-Werkstoffs erfordern aber auch einen Keramikwerkstoff mit entsprechend niedrigen Sintertemperaturen. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, dass dem Grundwerkstoff ein elektrisch nicht leitfähiges Sinterhilfsmittel zugegeben wird und dass die Innenelektrode als Hauptwerkstoffkomponente Silber, bevorzugt reines Silber, enthält und eine elektrisch nicht leitfähige Werkstoffkomponente und/oder eine Metalllegierung oder eine Metalloxidmischung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements, ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffs, ein Verfahren zur Herstellung des Vielschichtelements sowie einen Innenelektroden-Werkstoff zur Verwendung in dem Vielschichtelement.
Ein piezokeramisches Vielschichtelement, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in der beigefügten Figur dargestellt. Ein Vielschichtelement 1 besteht aus gestapelten dünnen Schichten piezoelektrisch aktiven Werkstoffs 2, beispielsweise Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), mit dazwischen angeordneten leitfähigen Innenelektroden 4, die alternierend an die Element-Oberfläche geführt werden. Außenelektroden 3 verbinden diese Innenelektroden 4. Dadurch werden die Innenelektroden 4 elektrisch parallel geschaltet und zu zwei Gruppen zusammengefasst, welche die beiden Anschlusspole 7 und 8 des Vielschichtelements 1 darstellen. Legt man eine elektrische Spannung an die Anschlusspole 7 und 8, so wird diese auf alle Innenelektroden 4 parallel übertragen und verursacht ein elektrisches Feld in allen Schichten des aktiven Werkstoffs, der sich dadurch mechanisch verformt. Die Summe aller dieser mechanischen Verformungen steht an den Endflächen des Elementes als nutzbare Dehnung 6 und/oder Kraft zur Verfügung.
Nach dem Stand der Technik werden piezokeramische Vielschichtelemente bei Temperaturen von etwa 1100°C oder darüber in Luft gesintert. Deshalb kann als Innenelektrode nur ein Edelmetall mit hoher Schmelztemperatur verwendet werden. Unedle Metalle würden oxidieren. Normalerweise wird deshalb eine Silber-Palladiumlegierung mit bis zu 40 Gew.-% (Gewichtsprozent) Palladium verwendet. Dies ist jedoch mit hohen Werkstoffkosten verbunden. Niedrige Schmelztemperaturen des Innenelektroden-Werkstoffs erfordern aber auch einen Keramikwerkstoff mit entsprechend niedrigen Sintertemperaturen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und die Kosten von piezokeramischen Vielschichtelementen zu reduzieren durch einen Keramikwerkstoff mit einer geringeren Sintertemperatur als üblich sowie Innenelektroden ohne Edelmetallanteil oder zumindest mit einem wesentlich geringeren Edelmetallanteil.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe eines Werkstoffs zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements aus einem PZT-Werkstoff als Grundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, einem Verfahren zur Herstellung dieses Werkstoffs nach einem der Ansprüche 11 bis 21, einem Verfahren zur Herstellung des Vielschichtelements nach Anspruch 22 und einen Innenelektroden-Werkstoff nach einem der Ansprüche 23 bis 28 zur Verwendung in dem piezokeramischen Vielschichtelement.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Silber wird in der nachfolgenden Beschreibung nicht als Edelmetall eingestuft, obwohl es elektrochemisch betrachtet zu den Edelmetallen gehört.
Das erfindungsgemäße Vielschichtelement enthält Innenelektroden, deren Hauptwerkstoffkomponente aus reinem Silber ohne sonstigen Edelmetallanteil besteht. Da Silber bei 961°C schmilzt und diese Temperatur in Gegenwart von piezokeramischem Werkstoff noch weiter absinkt, sollte eine Sintertemperatur von 950°C nicht überschritten werden. Erreicht werden kann dieses Ziel durch drei Maßnahmen:

a) Es muss eine bei niedrigen Temperaturen sinternde PZT-Keramik eingesetzt werden.
b) Der PZT-Werkstoff muss gegenüber der Eindiffusion von Silber beim Sintern robust sein. Das aus der Innenelektrode eindiffundierende Silber senkt die Sintertemperatur weiter beträchtlich ab. Es darf aber die piezomechanischen Eigenschaften des Werkstoffs möglichst wenig beeinflussen.
c) Die Innenelektrode muss durch Zusätze von PZT oder verwandten Keramikarten und/oder einer Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung stabilisiert werden, da sie sonst weitgehend in die Keramik diffundiert, deren Eigenschaften verändert oder ihre Leitfähigkeit verliert.

Der erfindungsgemäße keramische Werkstoff besteht bevorzugt aus Blei-Zirkonat-Titanat, Bariumtitanat oder Wismuttitanat. Die Herabsetzung der Sintertemperatur wird dadurch erreicht, dass dem Grundwerkstoff PZT ein elektrisch nicht leitfähiges Sinterhilfsmittel zugegeben wird, dessen Konzentration in der Summe der Stoffe ≤ 5 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-%, besonders bevorzugt < 0,5 Gew.-%, beträgt.
Folgende Sinterhilfsmittel werden erfindungsgemäß eingesetzt:
Es werden Sinterhilfsmittel ausgewählt aus ein-, zwei- oder dreiwertigen Metalloxiden wie Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO, Al₂O₃, Fe₂O₃, NiO, Mn₂O₃ oder Cr₂O₃.
Es werden Sinterhilfsmittel eingesetzt, die vierwertige Kationen enthalten, bevorzugt eingesetzt werden SiO₂, GeO₂, InO₂, TlO₂ oder SnO₂.
Es werden Sinterhilfsmittel eingesetzt, die fünfwertige Kationen enthalten, bevorzugt eingesetzt werden P₂O₅, As₂O₅, Sb₂O₅, oder Bi₂O₅.
Das Sinterhilfsmittel kann aus einem Stoff oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe einer Gruppe oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe der verschiedenen Gruppen bestehen.
Die Konzentration des Sinterhilfsmittels in der Summe der Stoffe ist ≤ 5 Gew.-%, bevorzugt < 2 Gew.-% und besonders bevorzugt < 1 Gew.-%.
Die Konzentration eines einzelnen Stoffs eines Sinterhilfsmittels ist ≤ 3 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-% und besonders bevorzugt < 0,5 Gew.-%.
Die Zugabe der Menge des Sinterhilfsmittels kann bereits in der Rezeptur berücksichtigt werden, wenn sie beim Mischen der Rohstoffe vor der Kalzination oder nach der Kalzination erfolgt.
Die Zugabe der Menge des Sinterhilfsmittels erfolgt durch Messen und Dotieren auf einen Zielwert, um damit Schwankungen der Rohstoffe und des Aufbereitungsverfahrens zu berücksichtigen.
Es kann auch eine Beschichtung mit flüssiger Zugabe des Sinterhilfsmittels vor oder nach dem Kalzinieren erfolgen.
Durch den erfindungsgemäßen PZT-Werkstoff ist es möglich, die Sintertemperatur auf unter 900°C abzusenken und ein Vielschichtelement herzustellen, das die gleichen Eigenschaften besitzt wie ein edelmetallhaltiges Element nach dem Stand der Technik.
Bei einem erfindungsgemäßen monolithischen Vielschichtelement, das beispielsweise 1 bis 1000 Lagen piezoelektrisch aktiven Werkstoffs umfassen kann, besteht der erfindungsgemäße Werkstoff der Innenelektroden, die sich im aktiven Werkstoff befinden, aus Silber, vorzugsweise reinem Silber, dem zusätzlich ein elektrisch nicht leitfähiger Werkstoff mit einem Gewichtsanteil von 0% bis maximal 30%, bevorzugt weniger als 15%, zugegeben werden kann. Das Silber der Innenelektroden liegt im Ausgangszustand vor dem Sintern als kugelförmige Partikel (Pulver) vor.
Als elektrisch nicht leitfähiger Werkstoff kann den Innenelektroden Blei-Titanat-Zirkonat (PZT), insbesondere aus einem kodotierten Werkstoff bestehend, mit einem Gewichtsanteil bis maximal 30%, bevorzugt von 5% bis 15%, zugegeben werden.
Dem Werkstoff der Innenelektroden kann zusätzlich zu dem elektrisch nicht leitfähigen Werkstoff noch eine Metalllegierung und/oder eine Metalloxidmischung mit einem Anteil von nicht mehr als 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 10, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, zugegeben werden. Der Anteil der beiden zugegebenen Stoffe kann damit insgesamt 60 Gew.-% betragen und die Stoffe können in einer beliebigen Zusammensetzung miteinander gemischt sein. Diese Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung kann aber auch den Anteil des elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffs ersetzen. Als Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung kann Edelmetall verwendet werden mit Ausnahme von Silber. Die Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung kann Palladium oder Platin enthalten. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Vielschichtelements wird ein kalzinierter PZT-Werkstoff verwendet, beispielsweise entsprechend der Zusammensetzung 0,98Pb(Zr_0,53Ti_0,47)O₃-0,02Sr(K_0,25Nb_0,75)O₃, wie er aus der DE 19 840 488 A1 bekannt ist.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Vielschichtelements wird an Hand eines allgemein möglichen Verfahrens näher erläutert. Zur Herstellung von Vielschichtelementen wird die Folientechnik angewandt. Die beschriebene Vorgehensweise und die beschriebenen Parameter geben nur ein Beispiel wieder. Dem Fachmann sind jederzeit ähnliche Vorgehensweisen und Parameter offensichtlich.
Der kalzinierte Ausgangswerkstoff wird vorzerkleinert und in einer Ringspaltkugelmühle auf eine mittlere Korngröße von beispielsweise 0,8 μm gemahlen.
Aus dem entstandenen Pulver wird ein Gießschlicker nach dem Stand der Technik aufbereitet, dabei werden als Sinterhilfsmittel definiert ein oder mehrere der oben genannten Stoffe zugegeben. Der Gießschlicker wird zu einer Endlosfolie gegossen, getrocknet und aufgerollt. Hierfür eignen sich beispielsweise Gießbänder, die nach dem Doctor-Blade-Verfahren arbeiten. Die Folie hat nach diesem Verfahren nach dem Trocknen eine Dicke von beispielsweise 70 μm und nach dem Sintern eine Dicke von 60 μm.
Die Folie wird in Abschnitte von ca. 200 × 200 mm zerteilt. Darauf werden die Innenelektrodenmuster aus Metallpaste mittels Siebdruck aufgedruckt. Durch die Form des Drucklayouts wird die spätere Abmessung des Vielschichtelements definiert.
Die Innenelektrodenpaste kann aus reinem Silberpulver oder beispielsweise aus einer Mischung von Silberpulver mit einem PZT-Pulver der oben formelmäßig vorgegebenen Zusammensetzung hergestellt werden. Zusätzlich kann eine Metalllegierung oder eine Metalloxidmischung der oben angegebenen Art zugegeben werden. Diese Metalllegierung oder Metalloxidmischung kann aber auch den Anteil des elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffs ersetzen. Binder wie Ethylzellulose und Lösungsmittel wie Terpineol sorgen für die gute Druckbarkeit der Paste. Die Paste wird so aufgedruckt, dass die Dicke der Innenelektrode nach dem Sintern etwa 3 μm beträgt.
Die bedruckten und getrockneten Folienabschnitte werden so gestapelt, dass der Aufbau des Vielschichtelements entsteht.
Die gestapelten Folien werden nun nach dem Stand der Technik bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu einem Laminat zusammengepresst.
Anschließend wird das Laminat in die durch das Drucklayout vorgegebenen Formen und die Anzahl der Vielschichtelemente getrennt, beispielsweise durch Sägen oder Stanzen.
Die Vielschichtelemente werden bei einer Temperatur von 500°C von den organischen Binderanteilen befreit und anschließend bei 900°C gesintert.
Die gesinterten Vielschichtelemente werden an den Schmalseiten geschliffen und für den Anschluss der Außenelektroden mit einer Grundmetallisierung bedruckt.
Durch Anlegen einer Spannung von 200 V werden die Vielschichtelemente nun so polarisiert, dass eine in einer Richtung durchgehende Polarisation entsteht.
Für ein erstes Ausführungsbeispiel werden Vielschichtelemente mit den Abmessungen 7 × 7 × 30 mm nach dem oben beschriebenen Verfahren unter der Zugabe von Phosphorpentoxid und Eisenoxid als Sinterhilfsmittel hergestellt. Die Zugabe wird so vorgenommen dass der Gehalt nach Analyse der ungesinterten Keramikfolie 200 ppm Phosphor und 0,4% Eisen bezogen auf das Gewicht des Keramikfeststoffs beträgt. Als Innenelektroden-Werkstoff wird eine Mischung aus reinem Silberpulver, 90 Gew.-%, und fein gemahlenem PZT-Pulver, 10 Gew.-%, verwendet. Die Mischung wird mit Ethylcellulose und Terpineol zu einer Paste verrührt, die 50% der Mischung enthält.
Die Vielschichtelemente werden bei 900°C gesintert. Die Dicke der Keramikfolien beträgt nach dem Sintern 90 μm. Das Bauteil weist beim Anlegen von 200 V Betriebsspannung eine spezifische Dehnung von 1,4 Promille der Gesamtlänge und eine Blockierspannung von 40 N/mm² auf.
Für ein zweites Ausführungsbeispiel werden Vielschichtelemente mit den Abmessungen 7 × 7 × 30 mm nach dem oben beschriebenen Verfahren unter der Zugabe von Phosphorpentoxid und Eisenoxid als Sinterhilfsmittel hergestellt. Die Zugabe wird so vorgenommen, dass der Gehalt nach Analyse der ungesinterten Keramikfolie 200 ppm Phosphor und 0,4% Eisen bezogen auf das Gewicht des Keramikfeststoffs beträgt.
Als Innenelektroden-Werkstoff wird eine Mischung aus reinem Silberpulver, 80 Gew.-%, und fein gemahlenem PZT-Pulver, 20 Gew.-%, verwendet. Die Mischung wird mit Ethylcellulose und Terpineol zu einer Paste verrührt, die 50% der Mischung enthält.
Die Vielschichtelemente werden bei Temperaturen um 900°C gesintert. Die Dicke der Keramikfolien beträgt nach dem Sintern 60 μm.
Das Bauteil weist beim Anlegen von 200 V Betriebsspannung eine spezifische Dehnung von 2,0 Promille der Gesamtlänge und eine Blockierspannung von 56 N/mm² auf.
Zum Vergleich werden Vielschichtelemente mit den Abmessungen 7 × 7 × 30 mm nach dem oben beschriebenen Verfahren, aber in der aus dem Stand der Technik bekannten Zusammensetzung, also ohne Zusatz von Sinterhilfsmitteln, hergestellt. Als Innenelektrodenwerkstoff wird eine handelsübliche Metallpaste mit der Zusammensetzung AgPd 70/30 im Metallanteil verwendet.
Die Vielschichtelemente werden bei Temperaturen um 1000°C gesintert. Die Dicke der Keramikfolien beträgt nach dem Sintern 90 μm.
Das Bauteil weist beim Anlegen von 200 V Betriebsspannung eine spezifische Dehnung von 1,7 Promille der Gesamtlänge und eine Blockierspannung von 40 N/mm² auf.
Bei einem Vergleich der beiden Ausführungsbeispiele mit dem Stand der Technik zeigt sich, dass die spezifische Dehnung der Vielschichtelemente etwa 80% der Dehnung von mit AgPd 70/30 Innenelektroden versehenen Standard-Vielschichtelementen beträgt. Gleichzeitig werden die erfindungsgemäßen Vielschichtelemente durch die Wirkung der Sinterhilfsmittel aber steifer und dichter, was an dem unveränderten Wert für die mechanische Blockierspannung und einer erheblich höheren elektrischen Durchschlagspannung sichtbar wird.
Es ist daher möglich, bei den Vielschichtelementen die Lagendicke zu verringern und dadurch bedingt bei gleicher Betriebsspannung die Betriebsfeldstärke im aktiven Werkstoff zu erhöhen und gleichwertige oder gar überlegene Vielschichtelemente zu erzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19840488 A1 [0022]

Claims

Werkstoff zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements aus einem PZT-Werkstoff als Grundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundwerkstoff ein elektrisch nicht leitfähiges Sinterhilfsmittel zugegeben ist.
Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff Blei-Zirkonat-Titanat, Bariumtitanat, Wismuttitanat ist.
Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel ausgewählt ist aus ein-, zwei- oder dreiwertigen Metalloxiden, vorzugsweise Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO, Al₂O₃, Fe₂O₃, NiO, Mn₂O₃ oder Cr₂O₃.
Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel vierwertige Kationen enthält, bevorzugt ausgewählt sind SiO₂, GeO₂, InO₂, TlO₂ oder SnO₂.
Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel fünfwertige Kationen enthält, bevorzugt ausgewählt sind P₂O₅, As₂O₅, Sb₂O₅, oder Bi₂O₅.
Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel aus einem Stoff oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe einer Gruppe oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe der verschiedenen Gruppen besteht.
Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Sinterhilfsmittels in der Summe der Stoffe ≤ 5 Gew.-%, bevorzugt < 2 Gew.-% und besonders bevorzugt < 1 Gew.-% beträgt.
Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrationen eines einzelnen Stoffs des Sinterhilfsmittels ≤ 3 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-% und besonders bevorzugt < 0,5 Gew.-% beträgt.
Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Menge des Sinterhilfsmittels bereits in der Rezeptur berücksichtigt ist, wenn sie beim Mischen der Rohstoffe vor der Kalzination oder nach der Kalzination erfolgt.
Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintertemperatur des Werkstoffs zur Herstellung des piezokeramischen Vielschichtelements kleiner 1000°C, bevorzugt kleiner 960°C, besonders bevorzugt kleiner 900°C ist.
Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements aus einem PZT-Werkstoff als Grundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundwerkstoff ein elektrisch nicht leitfähiges Sinterhilfsmittel zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundwerkstoff Blei-Zirkonat-Titanat, Bariumtitanat, Wismuttitanat gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Sinterhilfsmittel ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Metalloxid, vorzugsweise Na₂O, K₂O, MgO, CaO, SrO, Al₂O₃, Fe₂O₃, NiO, Mn₂O₃ oder Cr₂O₃, ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sinterhilfsmittel gewählt wird, das vierwertigen Kationen enthält, bevorzugt SiO₂, GeO₂, InO₂, TlO₂ oder SnO₂.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sinterhilfsmittel gewählt wird, das fünfwertige Kationen enthält, bevorzugt P₂O₅, As₂O₅, Sb₂O₅, oder Bi₂O₅.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterhilfsmittel aus einem Stoff oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe einer Gruppe oder einer Kombination der vorgenannten Stoffe der verschiedenen Gruppen zusammengesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Konzentration des Sinterhilfsmittels in der Summe der Stoffe ≤ 5 Gew.-%, bevorzugt < 2 Gew.-% und besonders bevorzugt < 1 Gew.-% gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Konzentrationen eines einzelnen Stoffs des Sinterhilfsmittels ≤ 3 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-% und besonders bevorzugt < 0,5 Gew.-% gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Menge des Sinterhilfsmittels bereits in der Rezeptur berücksichtigt wird, wenn sie beim Mischen der Rohstoffe vor der Kalzination oder nach der Kalzination erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Menge des Sinterhilfsmittels durch Messen und Dotieren auf einen Zielwert erfolgt zur Berücksichtigung von Schwankungen der Rohstoffe und des Aufbereitungsverfahrens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung mit flüssiger Zugabe des Sinterhilfsmittels vor oder nach dem Kalzinieren erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements aus einem Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass ein kalzinierter PZT-Werkstoff als Grundwerkstoff gemahlen wird, dass aus dem Pulver nach dem Stand der Technik ein Gießschlicker aufbereitet wird, dem ein Sinterhilfsmittel aus einem oder einer Kombination der Stoffe nach einem der Ansprüche 13 bis 20 in einer Menge von ≤ 5 Gewichtsprozent hinzugegeben wird, dass der Gießschlicker zu einer Endlosfolie gegossen, vorzugsweise nach dem Doctor-Blade-Verfahren, getrocknet und in Folienabschnitte zerteilt wird, dass diese Folienabschnitte mit der Metallpaste der Innenelektroden in Form deren Drucklayouts bedruckt werden, dass die bedruckten und getrockneten Folienabschnitte in einer solchen Anzahl gestapelt werden, dass der Aufbau des Vielschichtelements entsteht, dass die gestapelten Folien nach dem Stand der Technik bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu einem Laminat zusammengepresst werden, dass das Laminat in die durch das Drucklayout vorgegebenen Formen und die Anzahl der Vielschichtelemente, beispielsweise durch Sägen oder Stanzen, getrennt wird, dass die Vielschichtelemente bei einer Temperatur von etwa 500°C von den organischen Binderanteilen befreit und anschließend bei Temperaturen unter 1000°C, vorzugsweise bei 900°C, gesintert werden.
Innenelektroden-Werkstoff mit Silber als mindestens eine metallische Komponente, zur Verwendung in einem piezokeramischen Vielschichtelement, das nach einem Verfahren nach Anspruch 22 unter Verwendung eines Werkstoffs zur Herstellung eines piezokeramischen Vielschichtelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektrode als Hauptwerkstoffkomponente Silber, bevorzugt reines Silber, enthält, weiterhin eine elektrisch nicht leitfähige Werkstoffkomponente mit einem Gewichtsanteil von 0% bis maximal 30%, vorzugsweise unter 15% und/oder eine Metalllegierung und/oder eine Metalloxidmischung mit einem Anteil von nicht mehr als 30 Gew.-%.
Innenelektroden-Werkstoff nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Silber im Ausgangszustand vor dem Sintern als kugelförmige Partikel (Pulver) vorliegt.
Innenelektroden-Werkstoff nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht leitfähige Werkstoffkomponente Blei-Titanat-Zirkonat (PZT) ist mit einem Anteil von nicht mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise 5% bis 15%, und dass sie insbesondere aus einem kodotierten Werkstoff besteht.
Innenelektroden-Werkstoff nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der zugegebenen Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-% beträgt.
Innenelektroden-Werkstoff nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung aus Edelmetall mit Ausnahme von Silber besteht.
Innenelektroden-Werkstoff nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllegierung und/oder Metalloxidmischung Palladium oder Platin enthält.