Piezokeramische SONOX® P Werkstoffe

Hochleistungswerkstoffe für die Piezotechnik

Mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten sind die piezokeramischen Werkstoffe der Marke SONOX® in der Welt der Sensoren, Aktoren und Wandler ein Begriff für höchste Leistungsfähigkeit und maximale Zuverlässigkeit.

CeramTec hat die SONOX® P Hochleistungswerkstoffe für den Einsatz in der Piezotechnik entwickelt. Denn piezokeramische Bauteile werden teilweise starken Beanspruchungen ausgesetzt und müssen ihre Aufgaben trotzdem mit höchster Zuverlässigkeit erfüllen. Die Klassifikation der piezokeramischen Materialien basiert auf der chemischen Zusammensetzung einerseits und den spezifischen Anwendungsbedingungen andererseits. Auswahlkriterien sind neben den typischen Kenngrößen das Verhalten bei großer elektrischer und mechanischer Last. CeramTec unterscheidet die SONOX® P Werkstoffe in folgende Kategorien:

Typische Applikationen Standard-Werkstoff
Ultraschallreinigung
Sonartechnik
SONOX® P4
Sensortechnik
Materialprüfung
Medizinische Diagnostik
und Therapie
SONOX® P5
SONOX® P502
SONOX® P504
SONOX® P508
Ultraschallbearbeitung
(Schweißen, Bohren)
SONOX® P8
Aktoren
Piezoelektrische Generatoren
SONOX® P505
SONOX® P53

Werkstoffe für Leistungswandler:
SONOX® P4 und SONOX® P8

  • Geringe dielektrische Verluste
  • Dielektrizitätszahlen im Bereich zwischen 900 und 1400
  • Hohe Gütewerte im Bereich zwischen 500 und 2000
  • Hohe Curietemperatur
  • Große Koerzitivfeldstärke

Diese Werkstoffe vertragen hohe elektrische Steuerspannungen sowie große mechanische (Druck-)Lasten. Sie eignen sich besonders für Hochleistungs-Ultraschall-Anwendungen im Bereich von 20 kHz bis zu einigen MHz.

Werkstoffe für Sensoren:
SONOX® P5, SONOX® P502, SONOX® P504 und SONOX® P508

  • Dielektrizitätszahlen im Bereich zwischen 1000 und 2000
  • Große piezoelektrische Aktivität (d33 ≥ 400 * 10-12 C/N)
  • Geringe Gütewerte (≤100)

Sensorische Anwendungen sind in den meisten Fällen kombinierte Systeme, in denen die Piezokeramik einerseits als Ultraschall-Sender, andererseits als Empfänger eingesetzt wird. SONOX® P502 und SONOX® P504 sind speziell entwickelte Werkstoffe mit hoher thermischer und zeitlicher Stabilität. Deshalb eignen sie sich besonders für Anwendungen im Automobilbau im Bereich von -40 bis +160° Celcius.

Werkstoffe für Aktoren:
SONOX® P505 und SONOX® P53

  • Sehr hohe Dehnung (1,4–1,7‰)

Beide Werkstoffe lassen sich neben der Trockenpresstechnik auch gießen. Dadurch sind die Schichtdicken von 30 μm bis 300 μm realisierbar. SONOX® P53 ist optimiert für diskrete Aufbautechnik, SONOX® P505 für monolithische Vielschichttechnik.

Sonderwerkstoffe:
SONOX® P6, SONOX® P51 und SONOX® P1 LF

  • SONOX® P6: Geeignet für hohe Einsatztemperatur bis 200° C
  • SONOX® P51: Sehr dünne Bauform bei hoher piezoelektrischer Aktivität (d33 > 500 pC/N)
  • SONOX® P1 LF: Bleifreier piezokeramischer Werkstoff

Auf Anfrage sind weitere Sonderwerkstoffe verfügbar.

Hinweis auf die RoHS Richtline – Recycling piezokeramischer Komponenten

RoHS: Richtline zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Substanzen in elektrischen und elektronischen Geräten (Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment).

Diese Richtlinie beschreibt die Vermeidung von gefährlichen oder schädlichen Substanzen in elektrischen oder elektronischen Geräten. Der CeramTec Geschäftsbereich Multifunktionskeramik verkauft keramische Bauelemente und ist somit von dieser Richtlinie nicht direkt betroffen – möglicherweise aber unsere Kunden. Der Hauptbestandteil von piezokeramischen Bauteilen sind Bleiverbindungen wie Bleizirkonat und Bleititanat. Das ist leider nicht vermeidbar. Dieses wurde auch von der europäischen Kommission so gesehen. Deshalb sind zum Beispiel Bleiverbindungen in keramischen Verbindungen vom Verbot in der „Altauto - Verordnung“ ausgenommen.

Trotzdem oder gerade deshalb wollen wir unsere Kunden in dieser Beziehung unterstützen: CeramTec bietet an, piezokeramische Bauteile zurückzunehmen und einer umweltgerechten Entsorgung bzw. einem Recycling-Prozess zuzuführen. Voraussetzung ist, dass die Piezokeramiken ohne Fremdkomponenten (also nicht im Gehäuse oder eingegossen) angeliefert werden. Sollten Sie an einem Recycling interessiert sein, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Wir erstellen Ihnen gerne ein Angebot.

Ein weiterer Schritt in Richtung RoHS Konformität ist die Entwicklung des bleifreien piezokeramischen Sonderwerkstoffs SONOX® P1 LF durch CeramTec.