DE3435521A1

DE3435521A1 - Verbesserung in einem verfahren zur herstellung von piezokeramik, insbesondere piezokeramikfolien

Info

Publication number: DE3435521A1
Application number: DE19843435521
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. 8620 Lichtenfels Heydrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-04-03

Description

Verbesserung in einem Verfahren zur Herstellung von
Piezokeramik, insbesondere Piezokeramikfolien Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in einem Verfahren zur Herstellung einer Piezokeramik, insbesondere einer piezoelektrischen Keramikfolie-auf der Basis von Blei-Zirkonat-Titanat, bei dem das aus gemischten und gemahlenen Ausgangsstoffen hergestellte und umgesetzte Ausgangsgemisch zu Folien verarbeitet und gegebenenfalls unter Zwischenschalten von Zikronoxid als Trennmittel gestapelt und bei Temperaturen zwischen 1250 um 1350 0C gesintert wird.
Zur Herstellung nach dem bekannten Foliengießverfahren wird feinst aufbereitetes Keramikpulver zusammen mit Suspensions-, Dispergier-, Plastifizierungs und Bindemittel auf ein bewegtes Band gegossen. Das in einen bestimmten Trockengrad übergeführte abgetrennte flexible Band aus dem keramischen Material kann. in Platten zerschnitten und gestapelt werden. Durch Stanzen lassen sich aus dem flexiblen Band auch Bauteile herstellen. Das Brennen kann normal oder im Schnellbrand erfolgen.
Ferner bietet sich auch die Möglichkeit, die im Foliengießverfahren hergestellten Bänder im grünen Zustand weiterzuverarbeiten und miteinander zu verbinden. Da für sich gebrannte Folien vielfach nicht hinreichend eben sind und Verarmung an Blei auftritt, wird auch das Brennen im Stapel unter Zwischenschalten von inaktiven pulverförmigen Trennmittel wie z.B. Zirkonoxidpulver praktiziert. Hierdurch wird zwar die Gefahr des Zusammensinterns verringert aber die piezoelektrischen Eigenschaften werden verändert. Außerdem kommen nur wenige Materialien bei den hohen Sintertemperaturen als Trennmittel in Frage. Reaktive Materialien scheiden aus, da ein Zusammensintern der Folien erfolgen würde. Andererseits sind hochtemperaturbeständige Trennmittel nachträglich schwer zu entfernen.
Das Foliengießverfahren hat sich in der Keramik zu einem wichtigen Formgebungsverfahren entwickelt. Es ist für die Herstellung keramischer Bauteile für die Elektrotechnik, beispielsweise für die Herstellung von Kondensatoren, Piezoelementen, Speichereinheiten sowie für die Dickschicht- und Dünnfilmtechnik und für die Herstellung laminierter Strukturen von besonderem Interesse.
Aufgabe der Erfindung ist es daher die Herstellung von Piezokeramik, insbesondere piezoelektrischer Keramikfolien, im Stapel zu verbessern und nach Möglichkeit eine Beschichtung mit einem Trennmittel zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Ausgangsgemisch 0,001 bis 1 Gew.-% Eisen, bezogen auf Blei-Zirkonat-Titanat zugesetzt werden. Das eingesetzte Blei-Zirkonat-Titanat kann mit Nickelniobat dotiert sein. Es können dünne einzelne Folien im Bereich von ca. 50 bis 300 um erhalten werden, deren elektrische Eigenschaften erhalten, ja zum Teil sogar verbessert sind. Die Trennbarkeit von gesinterten Folien im Stapel auch mit Zinkzirkonoxid als Trennmittel ist deutlich verbessert.
Dem Ausgangsgemisch wird das Eisen vorzugsweise in Form von feinstem Eisenpulver Korngröße 10 um zugemischt. Das Eisen kann aber auch in Form einer Verbindung, und zwar sowohl als Eisen-II- als auch als Eisen-III-Salz zugesetzt werden. Der Einsatz dieser wasserlöslichen Eisenverbindungen hat besondere Vorteile bei wässrigen Ausgangssuspensionen. Durch den Gehalt von Eisen, das in der gesinterten Folie als Eisenoxid vorliegt, ist die Klebeneigung der einzelnen Folien deutlich verringert.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Piezokeramik, insbesondere die piezoelektrischen Keramikfolien, bei denen die Dicke der einzelnen Folien im Bereich von 50 bis 300 pm liegen, werden aufgrund ihrer guten elektrischen Daten vielseitig in der Elektrotechnik eingesetzt, beispielsweise als flächige Formteile und piezoelektrische Verbundelemente, wie z. B. als Schallwandler, Drucksensoren und Biegeelemente.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Beispiel Zur Durchführung des Verfahrens werden die Ausgangsmaterialien, und zwar Blei-Titanat-Zirkonat mit einem Anteil von 0,02 Gew.-% Fe203, das in handelsüblicher Form vorliegen kann, pulverisiert, homogenisiert und nach der üblichen Keramiktechnologie zu Folien verarbeitet.
Die piezoelektrischen Daten der erhaltenen Folie, die mit Eisen dotiert ist, liegen höher als bei undotiertem Material.
4 Patentansprüche 0 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Verbesserung in einem Verfahren zur Herstellung einer Piezokeramik, insbesondere einer piezoelektrischen Keramikfolie, auf der Basis von Blei-Zirkonat-Titanat, bei dem das aus gemischten und gemahlenen Ausgangsstoffen hergestellte und umgesetzte Ausgangsgemisch zu Folien verarbeitet und gegebenenfalls unter Zwischenschalten von Zirkonoxid als Trennmittel gestapelt, und bei Temperaturen zwischen 1250 und 1350 0C gesintert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Ausgangsgemisch 0,001 bis 1 Gew.-% Eisen, bezogen auf Blei-Zirkonat-Titanat zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß das im Ausgangsgemisch enthaltene Blei-Zirkonat-Titanat mit Nickelniobat dotiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Eisen dem Ausgangsgemisch in Form von metallischem Eisenpulver zugemischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Eisen dem Ausgangsgemisch in Form von Eisen-II- und/oder Eisen-III-Verbindungen zugesetzt wird.