DE112012003356T5 - Piezoelektrische Keramikzusammensetzung - Google Patents
Piezoelektrische Keramikzusammensetzung Download PDFInfo
- Publication number
- DE112012003356T5 DE112012003356T5 DE112012003356.6T DE112012003356T DE112012003356T5 DE 112012003356 T5 DE112012003356 T5 DE 112012003356T5 DE 112012003356 T DE112012003356 T DE 112012003356T DE 112012003356 T5 DE112012003356 T5 DE 112012003356T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ceramic composition
- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
- composition
- additive amount
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001483 high-temperature X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
- 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
- C04B35/495—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 vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
-
- 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
-
- 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
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/6261—Milling
-
- 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
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- 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
- H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
-
- 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
- H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
-
- 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
- H10N30/8561—Bismuth-based oxides
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3255—Niobates or tantalates, e.g. silver niobate
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3294—Antimony oxides, antimonates, antimonites or oxide forming salts thereof, indium antimonate
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
- C04B2235/405—Iron group metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/42—Piezoelectric device making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/21—Circular sheet or circular blank
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Die Erfindung stellt eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung mit einer bleifreien basischen piezoelektrischen Niobat-Keramikzusammensetzung mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft bereit. Diese Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung 10, die als Zusammensetzungsformel {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3 beschrieben ist, die die Zusatzstoffe der metallischen Elemente Bi und Fe innerhalb des Bereichs der folgenden Vergleichsausdrücke enthält: 0,03 ≰ x ≰ 0,045; 0,5 ≰ y ≰ 0,58; 0,03 ≰ z ≰ 0,045; und 0,006 ≰ v ≰ w ≰ 0,010, wobei v die Zusatzstoffmenge an Bi (Molverhältnis) und w die Zusatzstoffmenge an Fe (Molverhältnis) ist.
Description
- Technisches Gebiet
- Diese Erfindung bezieht sich auf eine basische piezoelektrische Niobat-Keramikzusammensetzung, die bei der Herstellung von Aktuatoren, Ultraschallsensoren, Ultraschallwandlern oder dergleichen verwendet wird.
- Technischer Hintergrund
- Eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung wird als piezoelektrisches Element bei der Herstellung von Aktuatoren, Ultraschallsensoren, Ultraschallwandlern oder dergleichen verwendet. Da eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung eine ausgezeichnete piezoelektrische Eigenschaft aufweist, wurde Bleizirkonattitanat (PZT) oder dergleichen, das eine Bleiverbindung enthält, in der Praxis bislang weitestgehend verwendet. Aufgrund eines Bedenkens, dass eine solche Zusammensetzung, die eine Bleiverbindung enthält, die Umwelt negativ beeinflussen könnte, erregt derzeit jedoch eine bleifreie piezoelektrische Keramikzusammensetzung Aufmerksamkeit und wird untersucht und entwickelt. Die basische piezoelektrische Niobat-Keramikzusammensetzung, wie nachstehend im Patentdokument 1 offenbart, ist eine solche piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die keine Bleiverbindung enthält.
- Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung, wie in Patentdokument 1 offenbart, wird als Zusammensetzungsformel {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3 innerhalb jedes Zusammensetzungsbereichs von x, y und z, wie 0 < x ≦ 0 ≦ 0,2, 0 < y < 1 und 0 < z ≦ 0,2 beschrieben.
- Dokument aus dem Stand der Technik
-
- Patentdokument 1:
JP-Patent Nr. 4631246 - Offenbarung der Erfindung
- Von der Erfindung zu lösende Probleme
- Die Erfinder haben versucht, die basische piezoelektrische Niobat-Keramikzusammensetzung der oben genannten Zusammensetzungsformel unter Verwendung des in Patentdokument 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens herzustellen, aber sie fanden es schwierig, eine hochdichtes Keramik zu erhalten, wodurch eine nicht-ausreichende piezoelektrische Eigenschaft erhalten wurde.
- Diese Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme dahingehend erreicht, dass eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung mit einer bleifreien basischen piezoelektrischen Niobat-Keramikzusammensetzung mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft bereitgestellt wird.
- Mittel zum Lösen der Probleme
- Um die oben genannten Probleme zu lösen, bezieht sich der erste Aspekt dieser Erfindung auf eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die als Zusammensetzungsformel {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3 beschrieben ist, die solche Zusatzstoffe wie die metallischen Elementen Bi und Fe innerhalb des Bereichs der folgenden Vergleichsausdrücke enthält: 0,03 ≦ x ≦ 0,045; 0,5 ≦ y ≦ 0,58; 0,03 ≦ z 0,045; und 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010, wobei v die Zusatzstoffmenge an Bi (Molverhältnis) und w die Zusatzstoffmenge an Fe (Molverhältnis) ist.
- Der erste Aspekt dieser Erfindung ermöglicht das Hinzufügen der metallischen Elemente Bi und Fe in einer entsprechenden Proportion in Bezug auf die basische Niobat-Zusammensetzung, wie in der Zusammensetzungsformel {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3 beschrieben, wodurch eine bleifreie piezoelektrische Keramikzusammensetzung mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft erhalten wird.
- Der zweite Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung, deren piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr ist und deren Curie-Temperatur 330 Grad Celsius oder mehr beträgt.
- Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die den zweiten Aspekt beinhaltet, der die piezoelektrische Konstante d33 von 250 pC/N oder mehr und der Curie-Temperatur von 330 Grad Celsius oder mehr ist, ermöglicht den Erhalt einer elektromechanischen Transformationsvorrichtung (piezoelektrischer Aktuator, Ultraschallsensor oder dergleichen), die eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft und eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist.
- Der dritte Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt dieser Erfindung, die scheibenförmig mit einer Vorder- und Rückseite ausgebildet ist, deren elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,44 oder mehr beträgt und deren relative Permittivität ε33 T/ε0 1390 oder mehr ist.
- Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die den dritten Aspekt beinhaltet, welcher der elektromechanische Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus von 0,44 oder mehr und die relative Permittivität ε33 T/ε0 von 1390 oder mehr ist, ermöglicht den Erhalt einer elektromechanischen Transformationsvorrichtung (piezoelektrischer Aktuator, Ultraschallsensor oder dergleichen) mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft.
- Der vierte Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt, die scheibenförmig mit einer Vorder- und Rückseite ausgebildet ist, deren elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,44 oder mehr beträgt und deren relative Permittivität ε33 Tε/0 1390 oder mehr ist, und deren dielektrischer Verlust tanδ 0,03 oder weniger beträgt.
- Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die den vierten Aspekt beinhaltet, welcher der elektromechanische Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus von 0,44 oder mehr und die relative Permittivität ε33 T/ε0 von 1390 oder mehr und der dielektrische Verlust von tanδ von 0,03 oder weniger ist, ermöglicht den Erhalt einer elektromechanischen Transformationsvorrichtung (piezoelektrischer Aktuator, Ultraschallsensor oder dergleichen) mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft.
- Wirkungen der Erfindung
- Wie oben beschrieben, stellen die ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung eine bleifreie piezoelektrische Keramikzusammensetzung mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft bereit.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 ist eine schrägperspektivische Ansicht der Ausführungsform dieser Erfindung. - Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
- Nachstehend wird die Ausführungsform der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung dieser Erfindung mit Bezug auf
1 beschrieben. -
1 ist eine schrägperspektivische Ansicht der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 der Ausführungsform dieser Erfindung. Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 ist scheibenförmig mit einer Vorder- und Rückseite und hat einen Durchmesser von 15 mm und eine Dicke von 1 mm. Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 wird z. B. als Ultraschallsensor verwendet, der in einen Ultraschalldurchflussmesser zu integrieren ist. - Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 als Ausführungsform dieser Erfindung ist eine piezoelektrische Kalium-Natrium-Niobat-(basische Niobat-)Keramikzusammensetzung, die eine Kristallphase einer Perowskit-Struktur umfasst. Im Spezifischen ist die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 aus der Keramikzusammensetzung, die nachstehend in der Zusammensetzungsformel (1) beschrieben ist und die Zusatzstoffe der metallischen Elemente Bi (Bismut) und Fe (Eisen) enthält. Formel (1): {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3. - Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 umfasst jedoch eine Formel, um den Bereich von 0,03 ≦ x ≦ 0,045; 0,5 ≦ y ≦ 0,58; 0,03 ≦ x ≦ 0,045; und 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010 zu erfüllen, wobei v die Zusatzstoffmenge an Bi (Molverhältnis) und w die Zusatzstoffmenge an Fe (Molverhältnis) ist. - Nachstehend ist das Verfahren zum Herstellen der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung
10 beschrieben. - Zunächst wurde das Rohpulver (mit einer Reinheit von 99% oder mehr) von K2CO3, Na2CO3, Li2CO3, Nb2O5, Sb2O3, Bi2O3 und Fe2O3 hergestellt. Um jede Formel der Arbeitsbeispiele 1 bis 18 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 19 wie in Tabelle 1 gezeigt zu erreichen, wurde das Rohpulver, das jedes metallische Element enthält, gewogen. Danach wurde das Rohpulver unter Verwendung einer Kugelmühle für 24 Stunden in Alkohol vermischt, um eine Aufschlämmung zu erzielen. Die Art des Rohpulvers (Verbindung), das jedes metallische Element enthält, ist nicht eingeschränkt. Es kann ein oxidiertes Material, ein Carbonat oder dergleichen jedes metallischen Elements verwendet werden.
- Die im obigen Prozess erhaltene Aufschlämmung wurde getrocknet und bei 900 Grad Celsius für drei Stunden kalziniert. Danach wurde das kalzinierte Pulver unter Verwendung einer Kugelmühle für 24 Stunden zerkleinert und danach wurde eine Polyvinylalkohol-Wasser-Lösung zum Pulver hinzugefügt und granuliert. Danach wurde das granulierte Pulver unter einem Druck von 20 MPa in eine Scheibe mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Dicke von 2 mm gepresst. Die Scheibe wurde für 2,5 Stunden bei 1000 bis 1200 Grad Celsius gesintert, wobei es sich hierbei um die geeignete Temperatur für den Erhalt eines Sinterkörpers maximaler Dichte handelt.
- Dann wurden die beiden Flächen des Sinterkörpers gleichzeitig poliert, bis sie zu einer Scheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 15 mm und einer Dicke von 1 mm wurden, wie in
1 gezeigt. Beide Flächen der Scheibe wurden mit der Silberpaste beschichtet und die Scheibe wurde bei 700 Grad Celsius erhitzt, um die Gegenelektroden zu bilden. Eine Gleichstromspannung von 3 kV/mm wurde in Silikonöl bei 130 Grad Celsius für 20 Minuten an die Gegenelektroden angelegt, um eine Polarisation in der Richtung der Dicke zu erzielen, wodurch die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 hergestellt wurde. Tabelle 1 - Die Erfinder haben die elektrische Eigenschaft der Zusammensetzung
10 der Arbeitsbeispiele 1 bis 18 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 19 für jede Probe der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 19 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. - Bei der Ausführungsform dieser Erfindung wurde jede elektrische Eigenschaft des elektromechanischen Kopplungskoeffizienten Kp, der relativen Permittivität ε33 T/ε0 und des dielektrischen Verlusts tanδ bei 25 Grad Celsius unter Verwendung eines Impedanzanalysators gemessen (4294A: Agilent Technologies Inc.). Darüber hinaus wurde die piezoelektrische Konstante d33 bei 25 Grad Celsius unter Verwendung eines d33/d31-Messgeräts (Modell: ZJ-6B Institute of Acoustic Chinese Academy of Science) gemessen. In Bezug auf die Curie-Temperatur Tc wurde die dielektrische Konstante bei der unterschiedlichen Temperatur unter Verwendung eines Impedanzanalysators (4294A; Agilent Technologies Inc.) gemessen, wobei die Temperatur der maximalen dielektrischen Konstante als die Curie-Temperatur Tc bestimmt ist. Darüber hinaus wurde die Curie-Temperatur Tc gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung durch Messen der dielektrischen Konstante unter Senken deren Temperatur ermittelt. Außerdem wurde eine Hochtemperatur-XRD-Analyse unter Verwendung eines Röntgendiffraktometers (SmartLab: Rigaku Corporation, Röntgenquelle: Cu Kα) durchgeführt, wodurch verifiziert wurde, dass der Phasenübergang aus dem Übergang aus tetragonalen in die kubische Phase nahe der Curie-Temperatur Tc erfolgte.
- Wie in Tabelle 1 gezeigt, erfüllt die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 die Formel (1) innerhalb des Zusammensetzungsbereichs von 0,03 ≦ x ≦ 0,045; von 0,5 ≦ y ≦ 0,58; von 0,03 ≦ z ≦ 0,045; und von 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010. Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 hat in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft, deren piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr beträgt und deren Curie-Temperatur Tc 330 Grad Celsius oder mehr ist. Durch Hinzufügen der geeigneten Menge an Bi und Fe zur piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 wird in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 erwartet, dass die piezoelektrische Eigenschaft verbessert wird, wie nachstehend gezeigt. Anders ausgedrückt, wenn die geeignete Menge an Bi und Fe hinzugefügt wird, wird der Punktedefekt in die Gitterstruktur eingebracht, wodurch erwartet wird, dass die zulässige Höhe des A-Stellen-Defekts in der Perowskit-Struktur, die als ABO3 beschrieben ist, zunimmt. An dem Punkt, an dem der A-Stellen-Defekt sein Maximum erreicht, werden darüber hinaus die optimalen Charakteristika der Zusammensetzung erhalten, was durch das Auftreten des A-Stellen-Defekts bewirkt wird, der die Domänenwand auf einfache Weise macht. Außerdem wird erwartet, dass die piezoelektrische Eigenschaft mit kleiner werdender Domänengröße vorteilhaft wird. - Tabelle 2 zeigt die piezoelektrische Konstante d33 (pC/N) gemäß v, das die Zusatzstoffmenge an Bi (Molverhältnis), und w, das die Zusatzstoffmenge von Fe (Molverhältnis) ist. Tabelle 2 zeigt darüber hinaus die piezoelektrische Konstante d33 gemäß v, das die Zusatzstoffmenge an Bi ist, und w, das die Zusatzstoffmenge an Fe ist, in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 12 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 17, wobei das Zusammensetzungsverhältnis von x 0,04; von y 0,54; und von z 0,04 ist. Wie in Tabelle 2 gezeigt, ist die piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr innerhalb des Zusammensetzungsbereich von of 0,006 v ≦ w ≦ 0,010 (der Zusammensetzungsbereich der Arbeitsbeispiele 1 bis 12), was eine vorteilhaften piezoelektrische Eigenschaft ist. Tabelle 2
- Das Arbeitsbeispiel 13 bestimmt das Zusammensetzungsverhältnis y von Na mit 0,50 und das Arbeitsbeispiel 14 bestimmt das Zusammensetzungsverhältnis y von Na mit 0,58, wobei das Zusammensetzungsverhältnis x von Li und das Zusammensetzungsverhältnis z von Sb sowie jenes von v, Zusatzstoffmenge an Bi, und w, Zusatzstoffmenge an Fe, allesamt gleich den Werten von Arbeitsbeispiel 8 sind. Wie in den Arbeitsbeispielen 13 und 14 gezeigt, ist die piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr, selbst wenn das Zusammensetzungsverhältnis y von Na von 0,50 auf 0,58 geändert wird, wodurch eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft erhalten wird.
- Das Arbeitsbeispiel 15 bestimmt die Zusammensetzungsverhältnisse x und z mit 0,03 und das Arbeitsbeispiel 16 bestimmt die Zusammensetzungsverhältnisse x und z mit 0,45, wobei das Zusammensetzungsverhältnis y und die Zusatzstoffmenge an Bi und Fe (v und w) gleich den Werten von Arbeitsbeispiel 8 sind. Darüber hinaus legen die Arbeitsbeispiele 8, 15 und 16 die Zusammensetzungsverhältnisse x und y als das gleiche Verhältnis fest. Das Arbeitsbeispiel 17 bestimmt das Zusammensetzungsverhältnis x mit 0,03 und das Zusammensetzungsverhältnis z mit 0,045 und das Arbeitsbeispiel 18 bestimmt das Zusammensetzungsverhältnis x mit 0,045 und das Zusammensetzungsverhältnis z mit 0,03, wobei das Zusammensetzungsverhältnis y und die Zusatzstoffmenge an Bi und Fe (v und w) gleich den Werten von Arbeitsbeispiel 8 sind. Wie in den Arbeitsbeispielen 15 bis 18 gezeigt, ist die piezoelektrische Konstante d33 im Vergleich zu jener von Arbeitsbeispiel 8 geringfügig herabgesetzt, wenn die Zusammensetzungsverhältnisse x und z im Bereich von 0,03 bis 0,045 geändert werden. Es ist jedoch möglich, die piezoelektrische Konstante d33 von 250 pC/N oder mehr zu erhalten, was immer noch eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft ist.
- Die Vergleichsbeispiele 1 bis 7 bestimmen v, die Zusatzstoffmenge an Bi, mit 0,005 oder weniger. Die Vergleichsbeispiele 8 und 12 legen v, die Zusatzstoffmenge an Bi, als höher als w, die Zusatzstoffmenge an Fe, fest. Darüber hinaus bestimmen die Vergleichsbeispiele 13 bis 17 v, die Zusatzmenge an Bi, mit 0,012 oder mehr, und die Vergleichsbeispiele 9, 14 und 17 bestimmen w, die Zusatzstoffmenge von Fe, mit 0,012 oder mehr. Die Vergleichsbeispiele 10 und 11 bestimmen w, die Zusatzstoffmenge an Fe, mit 0,004 oder weniger. Die Vergleichsbeispiele 18 und 19 bestimmen das Zusammensetzungsverhältnis x von Li mit 0,05 oder mehr und das Zusammensetzungsverhältnis z von Sb mit 0,05 oder mehr. Vergleichsbeispiel 1, bei dem weder Bi noch Fe hinzugefügt wird, ist die piezoelektrische Keramikzusammensetzung, die der herkömmlichen, auf dem Gebiet gezeigten Zusammensetzung entspricht, wie im oben genannten Patentdokument 1 offenbart.
- Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt, beträgt die dielektrische Konstante d33 in Bezug auf die Vergleichsbeispiele 1 bis 17, wobei v, die Zusatzstoffmenge an Bi, und w, die Zusatzstoffmenge an Fe, außerhalb des Zusammensetzungsbereichs von 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010 liegen (innerhalb des dicken Rahmens, wie in Tabelle 2 gezeigt), 240 pC/N oder weniger. Darüber hinaus sind die Vergleichsbeispiele 18 und 19 außerhalb der Zusammensetzungsbereiche von 0,03 ≦ x ≦ 0,045 und 0,03 ≦ z ≦ 0,045 und die piezoelektrische Konstante d33 beträgt 240 pC/N oder weniger.
- Wenn der A-Stellen-Defekt auf der Perowskit-Struktur, als ABO3 beschrieben, in der geeigneten Proportion (ungefähr 2%) vorliegt, zeigt die piezoelektrische Keramikzusammensetzung ebenfalls eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft. Aus diesem Grund ist es möglich, die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 durch Vermischen der A-Stellen-Elemente (Li, K und Na) und der B-Stellen-Elemente (Nb und Sb), bis das Verhältnis von A/B 0,95 zu 1,0 beträgt, herzustellen. Sogar wenn die B-Stellen-Elemente übermäßig vorhanden sind, ermöglicht das Hinzufügen von Bi und Fe innerhalb des oben genannten Bereichs von 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010 an sich eine Verbesserung der piezoelektrischen Eigenschaft. - Aus diesem Grund kann der folgende Effekt gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung erhalten werden.
- (1) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 wird in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 als Ausführungsform dieser Erfindung so hergestellt, dass sie die obige Zusammensetzungsformel innerhalb des Zusammensetzungsbereichs von 0,03 ≦ x ≦ 0,045; von 0,5 ≦ y ≦ 0,58; von 0,03 ≦ z ≦ 0,045; und von 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010 erfüllt. Das Herstellen der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 innerhalb solcher Zusammensetzungsbereiche ermöglicht das Erhalten einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft, deren piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr beträgt und deren Curie-Temperatur Tc 330 Grad Celsius oder mehr ist. Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 zeigt in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 die vorteilhaften elektrischen Eigenschaften, bei denen der elektromechanische Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus von 0,44 oder mehr und die relative Permittivität ε33 T/ε0 1390 oder mehr und der dielektrische Verlust tanδ von 0,03 oder weniger ist. Bei der Herstellung des Ultraschallsensors, der z. B. im Ultraschalldurchflussmesser zu verwenden ist, unter Verwendung der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 kann ein solcher Sensor daher Ultraschallwellen effizient übertragen. Auch wenn der Ultraschalldurchflussmesser in einer vergleichsweise hohen Temperatur (d. h. 200 Grad Celsius) verwendet wird, kann die Messung des Lösungsdurchflusses akkurat durchgeführt werden. - (2) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 wird in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 6 bis 8 und 10 als Ausführungsform dieser Erfindung innerhalb des Zusammensetzungsbereichs von 0,007 ≦ v ≦ w ≦ 0,009 hergestellt. Das Herstellen der piezoelektrischen Keramikzusammensetzung10 innerhalb eines solchen Zusammensetzungsbereichs ermöglicht das Erhalten einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft, deren piezoelektrische Konstante d33 270 pC/N oder mehr beträgt; deren Curie-Temperatur Tc 340 Grad Celsius oder mehr ist; deren elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,47 oder mehr ist; deren relative Permittivität ε33 T/ε0 1450 oder mehr ist; und deren dielektrischer Verlusts tanδ 0,025 oder weniger ist. - (3) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 wird in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 als Ausführungsform dieser Erfindung so hergestellt, dass sie kein Blei enthält, wodurch eine unerwünschte Auswirkung auf die Umwelt vermieden wird, wenn die Zusammensetzung10 weggeworfen wird. - (4) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 enthält in Bezug auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 18 als Ausführungsform dieser Erfindung kein Ta (Tantal) als B-Stellen-Element der Perowskit-Struktur, als ABO3 beschrieben. Es ist bekannt, dass die piezoelektrische Kalium-Natrium-Niobat-Keramikzusammensetzung, die Ta als B-Stellen-Element enthält, eine vorteilhafte piezoelektrische Eigenschaft zeigt. Ta ist im Vergleich zu anderen Elementen (wie Nb oder Sb) kostspielig. Aus diesem Grund kann die Ausführungsform dieser Erfindung, die kein Ta enthält, eine piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 mit einer vorteilhaften piezoelektrischen Eigenschaft bereitstellen, wodurch die Herstellungskosten verringert werden. - Die Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
- Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung
10 als obige Ausführungsform dieser Erfindung wird als Ultraschallsensor des Ultraschalldurchflussmessers verwendet, ist aber nicht auf diese Verwendung beschränkt. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 als Luftblasendetektionssensor zu verwenden, um die abnehmende Rate der Ultraschallwellen zu messen, die sich in der Lösung ausbreiten, und um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Blasen auf Basis einer solchen abnehmenden Rate zu beurteilen, oder die Zusammensetzung10 kann als Ultraschallkonzentrationsmessgerät verwendet werden, um die Konzentration von Lösung auf Basis der abnehmenden Rate der Ultraschallwellen zu detektieren. Darüber hinaus ist es möglich, die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 als Klopfsensor in einem Motor oder Aktuator oder als Ultraschallwandler in einer Ultraschallreinigungsmaschine oder dergleichen zu verwenden. Außerdem ist die piezoelektrische Keramikzusammensetzung10 scheibenförmig. Die Form oder Größe der Zusammensetzung10 kann jedoch je nach angedachtem Verwendungszweck modifiziert werden. - Neben den technischen Ideen, wie in dieser Erfindung beschrieben, sind nachstehend auch andere zu verstehende technische Ideen beschrieben.
- (1) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass v, die Zusatzstoffmenge an Bi, und w, die Zusatzstoffmenge an Fe, den Bereich von 0,007 ≦ v ≦ w ≦ 0,009 erfüllen.
- (2) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß der obigen technischen Idee (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Konstante d33 270 pC/N oder mehr beträgt und die Curie-Temperatur 340 Grad Celsius oder mehr ist.
- (3) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß der obigen technischen Idee (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,47 oder mehr ist; die relative Permittivität ε33 T/ε0 1450 oder mehr ist; und der dielektrische Verlusts tanδ 0,025 oder weniger ist.
- (4) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass v, die Zusatzstoffmenge an Bi, geringer als w, die Zusatzstoffmenge an Fe, ist.
- (5) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung kein Blei enthält.
- (6) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Ultraschallsensor verwendet wird.
- (7) Die piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Aktuator verwendet wird.
- Bezugszeichenliste
-
- 10:
- Piezoelektrische Keramikzusammensetzung
Claims (4)
- Piezoelektrische Keramikzusammensetzung gemäß der Zusammensetzungsformel {Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-zSbz)O3, die solche Zusatzstoffe wie die metallischen Elemente Bi und Fe innerhalb des Bereichs der folgenden Vergleichsausdrücke enthält: 0,03 ≦ x ≦ 0,045; 0,5 ≦ y ≦ 0,58; 0,03 ≦ z ≦ 0,045; und 0,006 ≦ v ≦ w ≦ 0,010, wobei v die Zusatzstoffmenge an Bi (Molverhältnis) und w die Zusatzstoffmenge an Fe (Molverhältnis) ist.
- Piezoelektrische Keramikzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die piezoelektrische Konstante d33 250 pC/N oder mehr beträgt und die Curie-Temperatur 330 Grad Celsius oder mehr ist.
- Piezoelektrische Keramikzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die scheibenförmig mit einer Vorder- und Rückseite ausgebildet ist, deren elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,44 oder mehr beträgt und deren relative Primitivität ε33 T/ε0 1390 oder mehr ist.
- Piezoelektrische Keramikzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die scheibenförmig mit einer Vorder- und Rückseite ausgebildet ist, deren elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kp in einem radialen Modus 0,44 oder mehr beträgt und deren relative Primitivität ε33 T/ε0 1390 oder mehr ist und deren dielektrischer Verlust tanδ 0,03 oder weniger beträgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/066832 WO2014002285A1 (ja) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112012003356T5 true DE112012003356T5 (de) | 2014-04-30 |
DE112012003356B4 DE112012003356B4 (de) | 2016-08-04 |
Family
ID=49782508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112012003356.6T Active DE112012003356B4 (de) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9159904B2 (de) |
JP (1) | JP5499305B1 (de) |
KR (1) | KR101485284B1 (de) |
CN (1) | CN104379535A (de) |
DE (1) | DE112012003356B4 (de) |
WO (1) | WO2014002285A1 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105273189B (zh) * | 2015-10-29 | 2018-05-04 | 武汉依麦德新材料科技有限责任公司 | 具有阻隔紫外线作用的透明聚酰亚胺薄膜及其制备和应用 |
JP7182783B2 (ja) * | 2019-02-01 | 2022-12-05 | 本多電子株式会社 | ボルト締めランジュバン型振動子、超音波計測用機器 |
EP3923355B1 (de) | 2019-03-13 | 2024-05-08 | Kyocera Corporation | Piezoelektrische keramikzusammensetzung und piezoelektrischer aktuator |
CN113557612B (zh) | 2019-03-13 | 2024-07-23 | 京瓷株式会社 | 压电陶瓷组合物 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4631246B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2011-02-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子 |
US7101491B2 (en) * | 2002-07-16 | 2006-09-05 | Denso Corporation | Piezoelectric ceramic composition and method of production of same, piezoelectric element, and dielectric element |
CN100371298C (zh) * | 2004-06-17 | 2008-02-27 | 株式会社电装 | 晶粒取向陶瓷及其制造方法 |
JP4541985B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2010-09-08 | 株式会社デンソー | 多結晶体の製造方法 |
CN100398476C (zh) * | 2004-10-29 | 2008-07-02 | 株式会社电装 | 多晶陶瓷体的制备方法 |
JP4881315B2 (ja) * | 2005-10-27 | 2012-02-22 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物および圧電磁器 |
WO2008032500A1 (fr) * | 2006-09-12 | 2008-03-20 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Procédé de production d'une substance piézoélectrique et substance piézoélectrique |
CN101423391B (zh) * | 2008-11-12 | 2011-06-29 | 桂林电子科技大学 | 一种铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备方法 |
JP5177565B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-04-03 | 国立大学法人金沢大学 | 強誘電体、圧電体及びこれらの製造方法 |
JP5885931B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2016-03-16 | キヤノン株式会社 | ビスマス鉄酸化物粉体、その製造方法、誘電体セラミックス、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ |
-
2012
- 2012-06-26 JP JP2013516400A patent/JP5499305B1/ja active Active
- 2012-06-26 DE DE112012003356.6T patent/DE112012003356B4/de active Active
- 2012-06-26 US US14/123,780 patent/US9159904B2/en active Active
- 2012-06-26 CN CN201280024744.6A patent/CN104379535A/zh active Pending
- 2012-06-26 WO PCT/JP2012/066832 patent/WO2014002285A1/ja active Application Filing
- 2012-06-26 KR KR1020137029240A patent/KR101485284B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5499305B1 (ja) | 2014-05-21 |
WO2014002285A1 (ja) | 2014-01-03 |
DE112012003356B4 (de) | 2016-08-04 |
KR20140025438A (ko) | 2014-03-04 |
JPWO2014002285A1 (ja) | 2016-05-30 |
US20150099085A1 (en) | 2015-04-09 |
KR101485284B1 (ko) | 2015-01-21 |
CN104379535A (zh) | 2015-02-25 |
US9159904B2 (en) | 2015-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008014728B4 (de) | Piezoelektrische keramische Zusammensetzung | |
DE10018683B4 (de) | Piezoelektrische Paste, Verwendung derselben für einen piezoelektrischen Film und Verwendung derselben für ein piezoelektrisches Teil | |
DE102009035425A1 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung, Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung und elektrisches Bauelement, umfassend die Zusammensetzung | |
DE112012003356B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung | |
DE102007016854B4 (de) | Piezoelektrische, bleifreie keramische Zusammensetzung, Verfahren zu deren Herstellung sowie ein dieses Material unfassendes piezoelektrisches Bauelement | |
DE102005051855A1 (de) | Verfahren zur Fertigung eines polykristallinen Keramikkörpers | |
DE102010031004B4 (de) | Keramikmaterial und Kondensator | |
DE102007012915B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und laminiertes piezoelektrisches Element | |
DE112013005662T5 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Piezokeramik, Pietokeramik und piezoelektrisches Element | |
DE69923635T2 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
DE60007595T2 (de) | Piezoelektrisches keramisches Material, und die Keramik verwendendes elektronisches Bauteil | |
DE69404804T2 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
DE3587248T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinem Bleititanatpulver. | |
DE112014002355B4 (de) | Piezokeramische Elektronikkomponente | |
DE112012000207B4 (de) | Piezokeramische Zusammensetzung | |
DE60220601T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit und weichmagnetischer Sinterwerkstoff aus hexahonalem Ferrit | |
DE102007012916A1 (de) | Laminiertes piezoelektrisches Element und Herstellungsverfahren hierfür | |
DE112012000933T5 (de) | Ein alkaliniobat-basiertes piezoelektrisches Material und ein Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE112014002433B4 (de) | Piezoelektrische Keramik, Verfahren zum Herstellen einer piezoelektrischen Keramik und Piezoelektrische-Keramik-Elektronikkomponente | |
DE69605966T2 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
EP0619279B1 (de) | Piezokeramischer Werkstoff mit grosser piezoelektrischer Aktivität und hoher Dielektrizitätszahl | |
DE69014135T2 (de) | Piezoelektrisches Element mit sehr hohem elektrostriktivem Effekt und keramische Zusammensetzung für dessen Herstellung. | |
DE1116742B (de) | Ferroelektrische keramische Mischung fuer ein elektromechanisches Wandlerelement | |
DE10237291B4 (de) | Piezoelektrische Keramikzusammensetzung, deren Herstellungsverfahren und piezoelektrische Vorrichtung | |
DE10122676A1 (de) | Piezoelektrisches Material und Herstellungsverfahren dafür |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |