偏妮酸铅的形式进行，其中选择加入的烧结助剂的量，使 得铅含量在ο. 05重量％至0.2重量％的范围内。特别优选地，w整个压电陶瓷材料计的铅含 量为最大0.1重量％。
[0068] 附图用于解释根据本发明的基于I^N的不同材料的研究结果。
[0069] 图1描述了样本制备的一般技术流程。V'表示可W进行所述饥和Nb和任选Ag和任 选Μη的加入的技术步骤。
[0070] 图2W对比的方式显示了在化V/mm的触发场强下实施例1(现有技术)和8的单极伸 长的典型的溫度相关性。
[0071] 图3W对比的方式显示了实施例1(现有技术)和8的比绝缘电阻的典型的溫度相关 性。
[0072] 图4a显示了单极伸长滞后，图4b显示了在室溫至175°C的溫度范围内实施例1的样 本电流。
[0073] 图5a显示了单极伸长滞后，图化显示了在室溫至175°C的溫度范围内实施例7的样 本电流。
[0074] 图6a显示了单极伸长滞后，图6b显示了在室溫至175°C的溫度范围内实施例8的样 本电流。 实施例
[007引下文提到的测量结果设及基本体系化xNayLii-x-y)a(MnuTav訊wNbi-u-v-w)03。
[0076]原料的混合和般烧产物的精细研磨分别在揽拌球磨机中进行。
[OOW] Pb和Nb和任选Μη的加入在如下技术步骤中进行：
[007引实施例1-7:精细研磨
[0079] 实施例8:在喷雾造粒时加入
[0080] 在此，饥和Nb的加入在实施例2和3中W氧化混合物(Μ)的形式进行，在实施例4、5 和8中W预形成的般烧产物化）的形式进行。Pb、Nb和Μη的加入在实施例6和7中W氧化混合 物(Μ)的形式进行。
[0081 ]表1中汇总了评估所用的参数。
[0082]
[0083] 在50V下在极化的样本上将溫度从室溫升高至150°C从而确定比绝缘电阻Pis。
[0084] 通过激光干设仪在2kV/mm下确定机电伸长S3。对于由于升高的导电性而不能在 2kV/mm下测量的样本，在第12栏中列出测量场强。
[0085] 烧结区间被理解为由两个溫度数据限定的范围，在所述范围内在材料燃烧时实现 需要的陶瓷性能。其如下定义：
[0086] tanS:<50 1〇-3
[0087] S3(RT):〉0.6 1〇-3
[008引 Emax:>2kV/mm
[0089] 如下实施例显示了现有技术(实施例1)和根据本发明制得的组成(实施例2至8)的 情况。根据流程图（图1)制备样本。
[0090] 研究结果列于表2。
[0091] 实施例1:
[009引组成
[0093] 化 0.44化0.521；[0.04 ) 0.998(1]10.005[了日0.10訊0.06饥)0.84]0.995)〇3
[0094] 所述组成对应于烧结区间含20K的现有技术。
[009引 实施例2:
[0096] 组成
[0097] 化〇.44船〇.日21;[0.04)0.998(1]1〇.〇〇日[了日0.105130.06饥)0.84]〇.99日）〇3+0.1重量％的饥+0.09重 量％的佩，
[0098] W氧化混合物的形式加入。所述根据本发明的组成具有30K的增宽的烧结区间。
[0099] 实施例3:
[0誦]组成
[0101 ]化〇.44^ο.52υ〇.〇4)0.998(Mn〇.o〇5[Tao.iosbo.06Nbo.84]o.995)〇3+0.2重量％ 的饥+0.179 重量的佩，
[0102] W氧化混合物的形式加入。所述根据本发明的组成具有30K的增宽的烧结区间。
[0103] 实施例4:
[0104] 组成
[0105] 化0.44船0.521；[0.04)0.998(]\&10.005[了日0.105130.06饥)0.84]0.995)〇3+0.1重量％的饥+0.09重 量％的佩，
[0106] W预形成的般烧产物的形式加入。所述根据本发明的组成具有30K的增宽的烧结 区间。
[0107] 实施例5:
[010引组成
[0109]化〇.44化〇.521;[0.04)0.998(Mn0.o05[Tao.ioSbo.06Nbo.84]o.995)〇3+0.2 重量 ％ 的饥+0.179 重量％的佩，
[0110] w预形成的般烧产物的形式加入。所述根据本发明的组成具有30K的增宽的烧结 区间。
[0111] 实施例6:
[0112] 组成
[01 13]化0.44化0.521；[0.04 ) 0.99 8(]\1]10.005[1'日0.105130.06饥)0.84]0.995)〇3+0.1重量％的饥+0.022 重量％的佩+0.013重量％的胞，
[0114] W氧化混合物的形式加入。所述组成不具有增宽的烧结区间。
[0115] 实施例7:
[0116] 组成
[01 17]化0.44船0.日21；[0.04)0.998(1]10.00日[了日0.105130.06饥)0.84]0.99日）〇3+0.1重量％的饥+0.03重 量％的佩+0.009重量％的胞，
[0118] W氧化混合物的形式加入。所述组成具有40K的增宽的烧结区间。
[0119] 实施例8:
[0120] 组成
[0121 ]化0.44船0.日21；[0.04)0.998(1]10.00日[了日0.105130.06饥)0.84]0.99日）〇3+0.1重量％的饥+0.09重 量％的佩，
[0122] W预形成的般烧产物的形式加入。所述根据本发明的组成具有40K的增宽的烧结 区间。在所述实施例中通常W工业规模进行材料的加工并且在喷雾造粒时加入化和Nb。
[0123] 出人意料地，在根据本发明通过化和师和任选Μη对如下组成进行改性时维持高的 绝缘电阻
[0124] 化 0.44化0.521；[0.04 ) 0.998(1]10.005[了日0.10訊0.06饥)0.84]0.995)〇3。
[0125]
[0126]表2
【主权项】
1. 基于铌酸钾钠(KNN)的具有减少的铅含量的压电陶瓷材料，具有以下基本组成 (KxNayL i 1-X-y) a (MnuTavSbwNbi-u-v-w) 〇3，其中 0〈x〈ly; 0〈y〈 1; 0〈u〈0 · 01; 0〈v〈0 · 3; Ο < w〈0 · 2并且 0.95<a<1.05；x+y<1； 其特征在于 按照k重量％的？&+1重量％的恥+111重量％的六8加入Pb、Nb和任选Ag的混合物 其中 0<k<0.5；0<l<l；0 <m<l〇2. 根据权利要求1所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0.001 <k < 0.2。3. 根据权利要求1或2任一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0〈1 < 0.179。4. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0.001K 0.2并且0 <1 <0.179〇5. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0.00l〈k < 0.1。6. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0.022〈1< 0.09。7. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，0.001K 0.1并且 0.022<1 <0.09〇8. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，k:l的比例在1:0.9 至1:0.3的范围内。9. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，加入k重量％的?13、1 重量％的他和η重量％的此的混合物，其中η: 1的比例在0.05至0.15:0.30的范围内。10. 根据权利要求9所述的压电陶瓷材料，其特征在于，k: η: 1的比例为1:0.09:0.30。11. 根据前述权利要求至少一项所述的压电陶瓷材料，其特征在于，所述压电陶瓷材料 具有在>20Κ范围内，特别是在30Κ至40Κ范围内的烧结区间。12. 制备根据前述权利要求任一项所述的具有减少的铅含量的压电陶瓷材料的方法， 其特征在于以下步骤： -制备基本组成的原料混合物， -制备基本组成的煅烧产物， -精细研磨煅烧产物， -特别通过喷雾造粒制备颗粒，或者制备用于多层过程或"共烧"过程的浇注浆料， -以包括烧结的已知方式在正常大气条件下进行再加工。13. 基于根据权利要求1至11任一项所述的压电陶瓷材料的压电陶瓷多层致动器。 14. Pb、Nb和任选Ag的混合物在基于铌酸钾钠(ΚΝΝ)的压电陶瓷材料中用于扩大压电陶 瓷材料的烧结区间的用途，所述基于铌酸钾钠(KNN)的压电陶瓷材料具有以下组成 (KxNayL i 1-X-y) a (MnuTavSbwNbi-u-v-w) 〇3，其中 0〈x〈ly; 0〈y〈 1; 0〈u〈0 · 01; 0〈v〈0 · 3; 0 < w〈0 · 2并且 0.95<a<1.05；x+y<1； 其中加入Pb和Nb的混合物，使得通过所述加入过程加入的以整个压电陶瓷材料计的 Pb、Nb和Ag的重量％含量如下： k重量％的？&+1重量％的恥+111重量％的八8 其中 0<k<0.5；0<l<l；0 <m<l〇15. 根据权利要求14所述的用途，其特征在于，0.001〈k < 0.2并且0〈1 < 0.179。16. 根据权利要求14或15所述的用途，其特征在于，0.001〈k < 0.1并且0.022〈1 < 0.09。17. 根据权利要求15或16所述的用途，其特征在于，k: 1的比例在1:0.9至1:0.3的范围 内。18. 根据权利要求16或17所述的用途，其特征在于，加入k重量％的？13、1重量％的他和η 重量％的血的混合物，其中η:1的比例在0.05至0.15:0.30的范围内。19. 根据权利要求18所述的用途，其特征在于，k: η: 1的比例为1:0.09:0.30。
【专利摘要】本发明涉及基于铌酸钾钠(KNN)具有减少的铅含量的并且具有一定基本组成的压电陶瓷材料。根据本发明，加入Pb、Nb和任选Ag和任选Mn的混合物，从而在材料的可再现的电性能和机械性能的情况下获得宽的烧结区间。
【IPC分类】C04B35/495, H01L41/187
【公开号】CN105555736
【申请号】CN201480050911
【发明人】E·亨尼希, A·基纳斯特, M·特普费尔, M·霍夫曼
【申请人】Pi陶瓷技术及元件有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年8月7日
【公告号】DE102014111285A1, EP3030537A1, US20160190430, WO2015018915A1