Oxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 108

5.4.2 Herstellung und Anwendungen von PZT-Keramik
Es handelt sich um klassische pulverkeramische Prozesse. Zunächst wer-
den auf chemischem Weg Pulver hergestellt, die neben der gewünschten
Grundzusammensetzung bereits die Dotanden enthalten. Um eine gleich-
mäßige Verteilung der Dotanden zu erreichen, bietet sich als chemischer
Prozess die Mischfällung an. Man erzeugt aus dem Pulver ein Granulat,
das sich insbesondere positiv auf die Verdichtung durch Pressen aus-
wirkt. Das gilt sowohl für das uniaxiale als auch das isostatische Pressen
(Abschn. 3.3.3 ) . Die Formgebung wird durch organische Presshilfsmit-
tel unterstützt, wobei es sich z. B. um Plastifikatoren und Bindemittel
handelt. Die Bindemittel verleihen dem Rohling die für die weiteren Be-
arbeitungs- und Transportprozesse notwendige Rohbruchfestigkeit. Die
Formgebung kann auch durch Strangziehen von Fasern erfolgen (Ab-
schn. 3.3.2 ) oder durch Foliengießen (Abschn. 3.3.1 . und auch 5.9 ) . In
den beiden letzteren Fällen müssen andere Additive genutzt werden, da
sich die Eigenschaften der zu formenden Masse je nach Formgebungs-
verfahren unterscheiden. Vor dem Sintern erfolgt die Entfernung der Ad-
ditive durch Debindern.
Die für das Sintern erforderlichen Temperaturen hängen stark von der
konkreten chemischen Zusammensetzung ab. Als Orientierung kann man
1200-1250 °C angeben. Da das Bleioxid aus der Bleizirkonattitanat-Ke-
ramik wegen seines hohen Dampfdrucks entweicht, muss in einer blei-
oxidhaltigen Atmosphäre gesintert werden. Das erreicht man durch be-
sondere Kapselung in Korund-Keramikschalen, wodurch das PbO nicht
in die Atmosphäre gelangt. Trotzdemmacht sich eine spezielle Abgasrei-
nigung erforderlich. Da der Einsatz von Bleioxid heute generell vermie-
den werden soll, wird an Piezokeramiken gearbeitet, die völlig bleifrei
sind. Von den Sinterbedingungen hängt es ab, wie dicht die PZT-Werk-
stoffe werden.
Mittlerweile konzentriert sich die Hauptanwendung von PZT-Kera-
miken auf den Fahrzeugbereich. Dort sind an verschiedensten Stellen
Schrittantriebe mit kleinen Weglängen bei gleichzeitig schneller Schal-
tung erforderlich, z. B. bei Einspritzdüsen für kleine Verbrennungsmoto-
ren. Sie erlauben eine wesentlich feinere Dosierung des flüssigen Brenn-
stoffs als in der Vergangenheit üblich. Dadurch wird einerseits die Motor-
leistung verbessert und andererseits der Verbrauch an Kraftstoff verrin-