CN1039330A - 铁电陶瓷材料 - Google Patents
铁电陶瓷材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1039330A CN1039330A CN89103700A CN89103700A CN1039330A CN 1039330 A CN1039330 A CN 1039330A CN 89103700 A CN89103700 A CN 89103700A CN 89103700 A CN89103700 A CN 89103700A CN 1039330 A CN1039330 A CN 1039330A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- group
- solid solution
- ceramic material
- oxide
- ferroelectric ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910002112 ferroelectric ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910020684 PbZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001456 electron microprobe Auger spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
- C04B35/491—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
- C04B35/493—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/49—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
- H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
本发明是一种铁电陶瓷材料,由式:
Pb1 -aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZr2O3所表示的固体溶液,含有下记的A组及B组的至少一种氧化物,同时还以必须含有NiO或Fe2O3为条件,
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5。
该材料有一个大的压电应变常数。本发明还提供另一种钙钛矿固体溶液的铁电陶瓷材料,其分子式:
Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZr2O3所表示的固体溶液,含有下记的A组及B组的至少一种氧化物,还必须含有NiO、Fe2O3或Ta2O5为条件,还进一步含有MnO2。
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5。
Description
本发明涉及Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的铁电陶瓷材料。更为特别地,本发明涉及一种具有大的压电应变常数及优良的机械质量因子Qm的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的铁电陶瓷材料。
包括铁电陶瓷材料的压电材料已被用压电滤器、压电换能器、超声波振荡器及压电蜂鸣器中。在目前应用中最为典型的铁电陶瓷材料为Pb Ti O3-PbZr O3系列的固体溶液。Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的固体溶液(日本专利公开号42-9716)及进一步含Ba Ti O3、Sr Ti O3及/或Ca Ti O3的固体溶液以具改善的压电特性而著称。
另一方面,近来还对压电陶瓷材料作为致动器(actuator)的应用进行了研究。在此情形下,必须通过压电陶瓷材料本身的位移将电能转化成为机械能。因而,具有大的压电应变常数d的压电陶瓷材料是所需求的。
压电应变常数d与压电陶瓷材料的机电耦合因数K及相对介电常数ε的关系如下所示:
因而为了该材料具有一个大的压电应变常数d,就必须具有大的机电耦合因数K及/或大的相对介电常数ε。
另外,在压电陶瓷材料用作致动器的驱动部分,例如利用该材料机械共振的超声(波)马达的驱动部分,无论压电应变常数d或机械质量因子Qm都必须要大。当压电陶瓷材料被用于超声(波)马达时,如果该材料的机械质量因子Qm小的话,则因相关的高频驱动所产生的热常导致不希望发生的材料自然极化的衰减现象,并且使材料压电应变常数随时间而变化。因而当压电陶瓷材料被用于超声(波)马达时,该材料的机械质量因子Qm就必须要大。
尽管Pb Ti O3-Pb Zr O3系列或Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的固体溶液的机械质量因子Qm可以通过掺加入MnO2来改善,但是存在这么一个问题,就是当加入的MnO2增加时,材料的压电应变常数d急剧地下降。因而,加入MnO2前的基底固体溶液应具有足够大的压电应变常数d。
尽管采用各种方法在随意地含有Ba Ti O3、Sr Ti O3及/或Ca Ti O3的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的固体溶液中加入各种氧化物以增大该固体溶液的机电耦合因数K及/或相对介电应变常数ε,从而增大该材料的压电应变常数d,但压电应变常数d的可获得的水平仍不够满意。
例如,当随意地含有Ba Ti O3、Sr Ti O3及/或Ca Ti O3的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3-Pb Zr O3系列的固体溶液掺入了NiO,当加入的NiO量增加时,该材料的压电应变常数d增大了。然而,当加入的NiO量超出某个限度时,该材料的压电应变常数d就降得相当低了。之所以如此,被认为是因为Ni离子优先进入由ABO3代表的钙钛矿晶体的B位点,如果掺入钙钛矿晶体的NiO量超过某一个极限,位于晶体的A位点的离子将变少并且必然地一部分掺和入的NiO不再能进入钙钛矿晶体的B位点。
现已发现,如果钙钛矿晶体既掺和了进入晶体的A位点的金属离子,又掺和了进入晶体B位点的金属离子,诸如为Ni离子,那么对比于仅掺和了进入B位点的金属离子的钙钛矿晶体,可以获得具有一个大的压电应变常数d的铁电陶瓷材料。同样还发现,所得的具有大压电应变常数d的铁电陶瓷固体溶液如再掺以MnO2,则可以获得具有大的压电应变常数d及机械质量因子Qm的铁电陶瓷材料。
本发明基于上述的发现,其一个目的是提供具有大的压电应变常数d及优良的机械质量因子Qm的铁电陶瓷材料,因而必然地,就是提供具有优良压电特性而适用于致动器的铁电陶瓷材料。
根据本发明,第一种铁电陶瓷材料是包括由Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3(其中M为Ba或Sr,x+y+z为1,a为自0至0.10,x为自0.05至0.70,y为自0.25至0.50,以及z为自0.05至0.70)所代表的固体溶液的钙钛矿固体溶液,在所述的溶液中至少含有一种选自于下记A组的氧化物,并且至少含有一种选自于下记B组的氧化物,但又以必须含有NiO或Fe2O3为条件。
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3
B组:NiO,Fe2O3,SnO2及Ta2O5
选自于A组及B组的氧化物的金属离子被掺入钙钛矿晶体的A及B位点的各由ABO3代表的第一种本发明的铁电陶瓷材料,对比于已知的铁电陶瓷材料而言,具有极大改善了的压电应变常数d。因而,本发明的第一种铁电陶瓷材料在诸如致动器等应用中显示了优良的特性。
本发明的第二种铁电陶瓷材料为包括由Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3(其中M为Ba或Sr,x+y+z为1,a为自0至0.10,x为自0.05至0.70,y为自0.25至0.50,而z为自0.05至0.70)所代表的固体溶液的钙钛矿固体溶液,在该溶液中至少包含一种选自于下记的A组中的氧化物,并至少包含一种选自于下记的B组中的氧化物,但又以必须含有NiO、Fe2O3或Ta2O5为条件,在该固体溶液中还进一步含有MnO2。
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO,ZnO,Fe2O3,SnO2及Ta2O5
其中选自于A组及B组的氧化物的金属离子分别地被掺入钙钛矿晶体的A及B位点的本发明的第二种铁电陶瓷材料,各以ABO3所代表,其中进一步含有MnO2,当与已知的铁电陶瓷材料作对比,具有改善了的压电应变常数d,同时保持了可匹比的机械质量因子Qm。因而,本发明的第二种铁电陶瓷材料当用于致动器的驱动部分,诸如利用该材料的机械共振的超声波马达时,显示出优良的特性。
现对本发明的铁电陶瓷材料作详尽地描述。
本发明的第一种铁电陶瓷材料为一种包括由Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3所代表的固体溶液的钙钛矿固体溶液,其中M为Ba或Sr,x+y+z为1,
a为自0至0.10,优选为自0.10至0.07,
x为自0.05至0.70,优选为自0.10至0.60,
y为自0.25至0.50,优选为自0.30至0.45,而
z为自0.05至0.70,优选为自0.10至0.60,
在该溶液中至少含有选自下记A组的一种氧化物及选自下记B组的至少一种氧化物,而又以必须含有NiO或Fe2O3为条件。
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO,Fe2O3,SnO2及Ta2O5。
当构成根据本发明的第一种铁电陶瓷材料的钙钛矿晶体用ABO代表时,至少有选自于A组的一种氧化物的金属以下记的金属离子的形式存在于A位点,并且至少有选自于B组的一种氧化物的金属以下记的金属离子的形式存在于B位点,同时又以必须含有NiO或Fe2O3为条件。
A组:(La3+,Bi3+或Nd3+)
B组:(Ni2+,Fe3+,Sn4+或Ta5+)。
在由Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)x Tiy ZrzO3所代表的固体溶液(其中M为Ba或Sr)中,A组的金属离子最好以0.5至5.0原子当量(以存在于该固体溶液中的Pb和M总数的100原子当量为基准)的量存在。以这样的A组金属离子的量可得到特别改善了的压电应变常数d。B组的金属离子在钙钛矿固体溶液中,最好以符合以下关系式的量存在,即
0.5≤N≤5.0
(其中N由等式定义)
(其中ηAi及ηBj分别地为存在于固体溶液中的A组及B组的氧化物的金属离子的价(数),而XAi及XBj分别地为存在于固体溶液中的A组及B组的氧化物的金属离子的原子当量)。以这样的B组金属离子的量,可获得特别改善的压电应变常数d。
本发明的第二种铁电陶瓷材料为一种钙钛矿固体溶液包括由
Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZyzO3
(其中M为Ba或Sr,x+y+z为1,
a为自0至0.10,优先为自0.01至0.07,
x为自0.05至0.70,优先为自0.10至0.60,
y为自0.25至0.50,优先为自0.30至0.45,而
z为自0.05至0.70,优先为自0.10至0.60)所代表的固体溶液,在该溶液中至少含有选自下记A组的一种氧化物,并至少含有选自下记B组的一种氧化物,但又以必须存在NiO、Fe2O3或Ta2O5为条件,该固体溶液进一步含有MnO2,
A组:La2O3,Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO,ZnO,Fe2O3,SnO2及Ta2O5。
由ABO3所代表的构成根据本发明的第二种铁电陶瓷材料的钙钛矿晶体中,以下记的金属离子的形式在晶体的A位点存在选用于A组的至少一种氧化物的金属,并以下记的金属离子的形式在晶体的B位点存在选于B组的至少一种氧化物的金属,但又以必须含有NiO、Fe2O3或Ta2O5为条件。
A组:(La3+、Bi3+或Nd3+);而
B组:(Ni2+、Zn2+、Fe3+、Sn4+或Ta5+)。
在由Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3(其中M为Ba或Sr)所代表的固体溶液中,A组的金属离子最好以0.5至5.0原子当量(以存在于该固体溶液中的Pb和M总数的100原子当量为基准)的量存在。以这样的A组金属离子的量,可得到特别改善的压电应变常数d。B组的金属离子在钙钛矿固体溶液中,最好以符合以下关系的量存在,即
0.5≤N≤5.0
(其中N由等式定义)
(其中ηAi及ηBj分别地为存在于固体溶液中的A组及B组的氧化物的金属离子的价数,而XAi及XBj为分别地存在于固体溶液中A组及B组中的氧化物的金属离子的原子当量)。以这样的B组的金属离子的量,可得到特别改善的压电应变常数d。
本发明的第二种压电陶瓷材料溶液中所含的MnO2的量优先采用自0.1至2.0%(重量)。含有这样数量的MnO2时,可获得改善了的机械质量因子Qm,而同时保持压电应变常数d为令人满意的高水平。
制备本发明的压电陶瓷材料时,掺和煅烧后可提供所需组合物的一个合适比例的诸如氧化物及盐类的颗粒金属化合物以及煅烧该混合物。对于制备起始的颗粒金属化合物的方法没有特别的限制。可以采用许多已知的方法,包括诸如沉淀法、共沉淀法,醇盐法及溶胶-疑胶法等的液相方法,及诸如基于草酸盐分解及氧化物混合等的固相方法。以合适比例掺和的颗粒状态金属化合物的混合物可以在800至1000℃的温度下进行预煅烧,用球磨机进行研磨,干燥,并在自500至1500kg/cm2的压力下压成片状,最后在1000至1300℃的温度下煅烧,从而可获得所需的铁电陶瓷材料。
例子
以下的例子对本发明作更为详尽地描述而不对之进行限制。
对于铁电陶瓷材料的径向电机耦合因数Kp、相对介电常数ε、压电应变常数d31,及机械质量因子Qm的测定是依据日本电子材料制造协会标准(EMAS)来进行的。
例子1至6及对照例1至2
以能提供表1所示的各组成的比例称取PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3、La2O3、NiO及SnO2在球磨机内粉碎和掺和。经研磨的混合物在800至1000℃的温度下预煅烧达2小时,再在球磨机中研磨并干燥。随后在1000kg/cm2的压力下将该混合物压制成具有直径为25mm的圆片,最后在1050至1250℃温度下煅烧1至2小时。
将煅烧后的圆片抛光成为0.5mm的厚度,双面涂以银膏(Silver paste),并且焙烘。随后在硅油(Silicone Oil)中施加20至40kv/cm的直径电场使之极化,并接着老炼(agde)12小时。对所获样品的各种电性质进行测定。
结果示于表1。表1中的a、x、y及z代表分子式:
Pb1-aSra(Mg1/3Nb2/3)x TiyZrzO3[x+y+z=1]中的系数,p、q及r分别地表示在同一表中所示的各种金属离子(以Pb及Sr总数的100原子当量为基准),而N的值由等式定义:
其中ηAi及ηBj分别地为A及B组的金属离子的价数,而XAi及XBj分别地为A及B组的金属离子的原子当量。
表1表明,当与具有分子式:
Pb0.95Sr0.05(Mg1/3Nb2/3)0.375Ti0.375Zr0.250O3的组成的对照例1的铁电陶瓷材料[I]以及与包括铁电陶瓷材料[I]的仅在B位点加入Ni2+的对照例2的铁电陶瓷材料作比较,本发明的例子1至6的包括铁电陶瓷材料[I]的在A位点加入La3+而在B位点加入Ni2+、或Ni2+及Sn4+的铁电陶瓷材料具有更大的压电应变常数d31。
例子7至14
按照可提供表2所示的各组成的合适的比例称取PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3、选自于由La2O3、Bi2O3及Nd2O3组成的A组中至少一种氧化物选自于NiO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5组成的B组中至少一种氧化物、在球磨机内粉碎和掺和。用例1的方法将研磨后的混合物制成铁电陶瓷材料,并对其电性质进行测试。
结果示于表2
表2表明,同时含有A组及B组的金属离子使铁电陶瓷材料[I]的压电应变常数d31得到改善。
例子15至17及对照例3至5
对各个由分子式:
Pb1-aSra(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3[x+y+z=1]
(其中的系数a、x、y及z不同于例子1至14中的铁电陶瓷材料的系数)所表示的铁电陶瓷材料,(具有如下列表3所示的含量的La3+、Ni2+及Sn4+的例子15至17,以及不具有La3+、Ni2+、及Sn4+的对照例3至5的铁电陶瓷材料)进行制备,并且用例子1的方法对它们的电性质进行测试。
结果示于表3。
例子18及对照例6
用例子1及对照例1中所述的相同方式制备铁电陶瓷材料并进行测试,不同之处是以等摩尔量的BaCO3代替SrCO3。
结果表于表3。
例子19至21及对照例7及8
以能提供表4所示的各组成的合适比例称取PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3、La2O3、NiO、SnO2及MnO2,在球磨机粉碎和掺和。用例子1的方式将研磨后的混合物制成铁电陶瓷材料,并对各种电性质进行测试。
结果示于表4中。
表4表明,当由分子式:
Pb0.95Sr0.05(Mg1/3Nb2/3)0.375Ti0.375Zr0.250O3表示的在A位点掺入La3+,以及在B位点掺入Ni2+及Sn4+的铁电陶瓷材料[I]中,掺入的MnO2的量增加时,该材料的机械质量因子Qm增大,同时该材料的压电应变常数d31下降。然而已经得到证实,当与对照例7和8的已结合了MnO2的掺有或不掺有Ni2+(它进入材料[I]的B位点)的铁电陶瓷材料[I]相比较时,本发明的铁电陶瓷材料(其机械质量因子Qm由于加入MnO2已被增加至对照例7和8的材料的Qm的可比较水平)仍具有较大的压电应变常数d。
例子22至24
以能提供表5所示的各个组成的合适的比例称取PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3、选自于由La2O3、Bi2O3及Nd2O3组成的A组的至少一种氧化物、选自于由NiO、ZnO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5组成的B组的至少一种氧化物,并且还以必须采用NiO、Fe2O3或Ta2O5为条件,及MnO2,在球磨机内粉碎和摇和。用例子1的方法将该研磨后混合物制成铁电陶瓷材料,并对其电性质进行测试。
结果示于表5。
由表5可以确定,掺入了A组及B组的金属离子以及MnO2的铁电陶瓷材料[I]是具有增大的机械质量因子Qm及一个较大的压电应变常数d31的材料。
例子29至31及对照例9至11
对由分子式:
Pb1-aSra(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3[x+y+z=1](其中系数a、x、y及z不同于用于例子19至28的铁电陶瓷材料中所用系数)所表示的各个铁电陶瓷材料。
具有如表6所示的含量的La3+、Ni2+及Sn4+的例子29至31或不具有La3+、Ni2+及Sn4+的对照例9至11,及含有0.5%重量的MnO2的铁电陶瓷材料进行制备,并以例子1的方式对电性质进行测试。
结果示于表6
例子32及对照例12
用如例子20及对照例7相同的方式制备铁电陶瓷材料并进行测试,区别在于以等摩尔量的BaCO3代替SrCO3。
结果示于表6。
Claims (11)
1、一种铁电陶瓷材料,其特征为,该铁电陶瓷材料为一种钙钛矿固体溶液,包括由分子式Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3(其中M为Ba或Sr,x1y1z为1,a为自0至0.10,x为自0.05至0.70,y为自0.25至0.50,z为自0.05至0.70)所表示的固体溶液,在该固体溶液中含有选自于下记的A组的至少一种氧化物,并含有选自于下记的B组的至少一种氧化物,而又以必须含有NiO或Fe2O3为条件。
A组:La2O3、Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5。
2、如权利要求1所述的铁电陶瓷材料,其特征为,于钙钛矿固体溶液中,以La3+、Bi3+或Nd3+的形式存在选自于A组的至少一种氧化物的金属。
3、如权利要求2所述的铁电陶瓷材料,其特征为,以在钙钛矿固态溶液中存在100原子当量的Pb及M为基准,在钙钛矿固态溶液中存在0.5至5.0原子当量数量的自A组中选出氧化物的金属离子。
4、如权利要求1所述的铁电陶瓷材料,其特征为,于钙钛矿固态溶液中,以Ni2+、Fe3+、Sn4+或Ta5+的形式存在选自于B组的氧化物的金属。
5、如权利要求4所述的铁电陶瓷材料,其特征为,存在于钙钛矿固体溶液中的选自于B组的氧化物的金属离子的量满足下式的
0.5≤N≤5.0
的关系,其中N由等式定义:
其中NAi及NBi分别地为存在于固体溶液中的A组及B组的氧化物的金属离子的价数,而XAi及XBj分别地为存在于固体溶液中A组及B组的氧化物的金属离子的原子当量。
6、一种铁电陶瓷材料,其特征为,该铁电陶瓷材料为一种钙钛矿固体溶液,包括由分子式:Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3)xTiyZrzO3(其中M为Ba或Sr,x+y+z为1,a为自0至0.10,x为自0.05至0.70,y为自0.25至0.50,而z为自0.05至0.70)所表示的一种固体溶液,在该固体溶液中含有自下记的A组中选出的至少一种氧化物并含有自下记的B组中选出的至少一种氧化物,并且还以必须含有Ni O、Fe2O3、Ta2O5为条件,该固体溶液还进一步含有MnO2,
A组:La2O3、Bi2O3及Nd2O3;
B组:NiO、ZnO、Fe2O3、SnO2及Ta2O5。
7、如权利要求6所述的铁电陶瓷材料,其特征为,于钙钛矿固态溶液中以La3+、Bi3+或Nd3+的形式存在于A组的氧化物的金属。
8、如权利要求7所述的铁电陶瓷材料,其特征为,以在钙钛矿固态溶液中存在的100原子当量的Pb及M为基准,在钙钛矿固态溶液中存在0.5至5.0原子当量数量的自A组中选出氧化物的金属离子。
9、如权利要求6所述的铁电陶瓷材料,其特征为,于钙钛矿固体溶液中,以Ni2+、Zn2+、Fe3+、Sn4+、或Ta5+的形式存在自B组中选出的氧化物的金属。
10、如权利要求9所述的铁电陶瓷材料,其特征为,存在于钙钛矿固体溶液中的选自于B组的氧化物的金属离子的量满足下式的
0.5≤N≤5.0
的关系,其中N由等式定义:
其中NAi及NBj分别地为存在于固体溶液中的A组及B组的氧化物的金属离子的价数,而XAi及XBj分别地为存在于固体溶液中A组及B组的氧化物的金属离子的原子当量。
11、如权利要求6所述的铁电陶瓷材料,其特征为,在固体溶液中,MnO2是以0.1至2.0%(重量)的含量存在。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63129797A JP2567913B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 強誘電性セラミックス |
JP129797/88 | 1988-05-27 | ||
JP129798/88 | 1988-05-27 | ||
JP63129798A JP2567914B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 強誘電性セラミックス |
JPNO.129797/ | 1988-05-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1039330A true CN1039330A (zh) | 1990-01-31 |
CN1018225B CN1018225B (zh) | 1992-09-09 |
Family
ID=26465081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN89103700A Expired CN1018225B (zh) | 1988-05-27 | 1989-05-27 | 铁电陶瓷材料 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4940681A (zh) |
EP (1) | EP0344978B1 (zh) |
KR (1) | KR910009892B1 (zh) |
CN (1) | CN1018225B (zh) |
CA (1) | CA1335933C (zh) |
DE (1) | DE68903997T2 (zh) |
MY (1) | MY104019A (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1055910C (zh) * | 1995-08-21 | 2000-08-30 | 清华大学 | 电容器弛豫铁电陶瓷材料的制备工艺 |
CN1059185C (zh) * | 1995-08-04 | 2000-12-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 掺镧铌镁酸铅基电致伸缩陶瓷材料 |
CN1069615C (zh) * | 1996-04-04 | 2001-08-15 | 西安交通大学 | 温度稳定复相铁电陶瓷及其制备工艺 |
CN100345799C (zh) * | 2006-06-22 | 2007-10-31 | 西安交通大学 | 铋锌铌-钛酸锶钡复合介电可调厚膜的制备方法 |
CN100400465C (zh) * | 2004-08-25 | 2008-07-09 | 日本碍子株式会社 | 电介质组成物及电介质膜元件 |
CN109824357A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-31 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法 |
CN110885247A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-17 | 天津师范大学 | 一种杂化非本征铁电体Ca3Ti2O7及其掺杂化合物的应用 |
CN112174663A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-01-05 | 李茂洪 | 一种高性能压电陶瓷及其制备方法 |
CN115536393A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-30 | 青岛国林健康技术有限公司 | 一种压电陶瓷材料及其制备方法 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1025703C (zh) * | 1990-10-29 | 1994-08-17 | 湖北大学 | 一种大功率压电陶瓷材料 |
US5345139A (en) * | 1993-08-27 | 1994-09-06 | Hewlett-Packard Company | Electrostrictive ultrasonic probe having expanded operating temperature range |
JP3296640B2 (ja) * | 1993-11-04 | 2002-07-02 | 三井化学株式会社 | 圧電セラミックス |
JP3161261B2 (ja) * | 1994-11-28 | 2001-04-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物 |
US5668071A (en) * | 1995-02-22 | 1997-09-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric porcelain |
EP0736915A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-09 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric thin film, method for producing the same, and ink jet recording head using the thin film |
JP2001057449A (ja) * | 1999-06-08 | 2001-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄板圧電素子並びにそれを用いた圧電振動子及び圧電発音体 |
JP3512379B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2004-03-29 | 日本碍子株式会社 | 圧電体素子、及びその製造方法 |
JP3953806B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2007-08-08 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子、及びその製造方法 |
US6731049B2 (en) | 2000-09-20 | 2004-05-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric element and process for production thereof |
JP3868285B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2007-01-17 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子、及びその製造方法 |
US7132057B2 (en) * | 2003-10-15 | 2006-11-07 | Piezotech, Llc | Compositions for high power piezoelectric ceramics |
US7303692B2 (en) * | 2003-10-15 | 2007-12-04 | Piezotech, Llc | Compositions for high power piezoelectric ceramics |
DE102004002204A1 (de) * | 2004-01-15 | 2005-08-11 | Epcos Ag | Keramikmaterial |
US7494602B2 (en) | 2005-04-11 | 2009-02-24 | Piezotech, Llc | Compositions for high power piezoelectric ceramics |
WO2012008041A1 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-01-19 | 株式会社ユーテック | 強誘電体膜、ゾルゲル溶液、成膜方法及び強誘電体膜の製造方法 |
US8959734B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-02-24 | Palo Alto Research Center Incorporated | Method of fabricating a card with piezo-powered indicator by printed electronics processes |
US8976093B2 (en) | 2010-12-16 | 2015-03-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Printed interactive card with piezo-powered indicator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1066752A (en) * | 1964-04-28 | 1967-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric ceramic compositions |
FR1604356A (en) * | 1968-06-07 | 1971-11-08 | Ceramic piezoelectric transducers - of perovskites with manganese and nickel additions | |
JPS5528436B2 (zh) * | 1973-11-24 | 1980-07-28 |
-
1989
- 1989-05-23 MY MYPI89000687A patent/MY104019A/en unknown
- 1989-05-24 US US07/356,135 patent/US4940681A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-25 DE DE8989305332T patent/DE68903997T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-25 EP EP89305332A patent/EP0344978B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-26 CA CA000600774A patent/CA1335933C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-27 KR KR1019890007123A patent/KR910009892B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-05-27 CN CN89103700A patent/CN1018225B/zh not_active Expired
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1059185C (zh) * | 1995-08-04 | 2000-12-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 掺镧铌镁酸铅基电致伸缩陶瓷材料 |
CN1055910C (zh) * | 1995-08-21 | 2000-08-30 | 清华大学 | 电容器弛豫铁电陶瓷材料的制备工艺 |
CN1069615C (zh) * | 1996-04-04 | 2001-08-15 | 西安交通大学 | 温度稳定复相铁电陶瓷及其制备工艺 |
CN100400465C (zh) * | 2004-08-25 | 2008-07-09 | 日本碍子株式会社 | 电介质组成物及电介质膜元件 |
CN100345799C (zh) * | 2006-06-22 | 2007-10-31 | 西安交通大学 | 铋锌铌-钛酸锶钡复合介电可调厚膜的制备方法 |
CN109824357A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-31 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法 |
CN110885247A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-17 | 天津师范大学 | 一种杂化非本征铁电体Ca3Ti2O7及其掺杂化合物的应用 |
CN110885247B (zh) * | 2019-12-19 | 2021-12-24 | 天津师范大学 | 一种杂化非本征铁电体Ca3Ti2O7及其掺杂化合物的应用 |
CN112174663A (zh) * | 2020-09-21 | 2021-01-05 | 李茂洪 | 一种高性能压电陶瓷及其制备方法 |
CN112174663B (zh) * | 2020-09-21 | 2022-10-18 | 李茂洪 | 一种高性能压电陶瓷及其制备方法 |
CN115536393A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-30 | 青岛国林健康技术有限公司 | 一种压电陶瓷材料及其制备方法 |
CN115536393B (zh) * | 2022-09-15 | 2024-03-19 | 青岛国林健康技术有限公司 | 一种压电陶瓷材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0344978A2 (en) | 1989-12-06 |
MY104019A (en) | 1993-10-30 |
KR910009892B1 (ko) | 1991-12-03 |
US4940681A (en) | 1990-07-10 |
EP0344978B1 (en) | 1992-12-23 |
DE68903997D1 (de) | 1993-02-04 |
CN1018225B (zh) | 1992-09-09 |
KR900017955A (ko) | 1990-12-20 |
CA1335933C (en) | 1995-06-20 |
DE68903997T2 (de) | 1993-06-24 |
EP0344978A3 (en) | 1991-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1039330A (zh) | 铁电陶瓷材料 | |
CN1097833C (zh) | 介电陶瓷及采用该材料的独石陶瓷电子元件 | |
CN1134381C (zh) | 钙钛矿结构的氧化物、钛酸钡及其制造方法,介电陶瓷和陶瓷电子元件 | |
CN111393161B (zh) | 钛酸铋钠钛酸锶基储能陶瓷材料及其制备方法 | |
CN1188918C (zh) | 压电陶瓷材料、烧结的压电陶瓷压块和压电陶瓷器件 | |
CN1309682C (zh) | 压电陶瓷 | |
CN1117042C (zh) | 压电陶瓷组合物和压电器件 | |
JP2001019542A (ja) | 圧電セラミックスおよびこれを用いた圧電デバイス | |
JP2001261435A (ja) | 圧電セラミックス及びその製造方法 | |
CN101080372A (zh) | 压电陶瓷组合物和压电驱动器 | |
CN1898182A (zh) | 压电陶瓷及其制造方法 | |
CN1039331A (zh) | 铁电陶瓷材料 | |
CN1096439C (zh) | 高效压电陶瓷 | |
JP2004300019A (ja) | 結晶配向セラミックス及びその製造方法 | |
CN1323983C (zh) | 压电陶瓷组合物和使用该组合物的积层压电装置及其制造方法 | |
CN1459810A (zh) | 提高均匀性和绝缘电阻的介电组合物,其制备方法以及用该组合物的多层陶瓷电容器 | |
CN1083336C (zh) | 压电器件及其制造方法 | |
US8231803B2 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic composition | |
CN1107823A (zh) | 压电陶瓷 | |
CN1457329A (zh) | 锆酸钛酸铅基陶瓷粉末的制备方法,压电陶瓷及其制备方法和压电陶瓷元件 | |
CN1016504B (zh) | 高压电应变常数的铁电陶瓷 | |
CN1018493B (zh) | 铁电陶瓷 | |
JP2008537927A (ja) | 高出力圧電セラミック用組成物 | |
CN1993301A (zh) | 压电陶瓷的制造方法、压电元件的制造方法、压电元件 | |
CN1433092A (zh) | 叠层型压电陶瓷元件的制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C13 | Decision | ||
GR02 | Examined patent application | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: PATENTEE; FROM: MITSUI SEKIYU K.K.K. TO: MITSUI CHEMICALS, INC. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Patentee after: Mitsui Chemical Industry Co., Ltd. Patentee before: Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. |
|
C15 | Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993) | ||
OR01 | Other related matters | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |