JP2000022235A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JP2000022235A JP2000022235A JP20438398A JP20438398A JP2000022235A JP 2000022235 A JP2000022235 A JP 2000022235A JP 20438398 A JP20438398 A JP 20438398A JP 20438398 A JP20438398 A JP 20438398A JP 2000022235 A JP2000022235 A JP 2000022235A
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- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- mixed
- calcined
- in2o3
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無鉛で、高い機械的品質係数Ｑｍを有する圧
電磁器組成物を提供すること。 【解決手段】 一般式［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］Ｔ
ｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）で表わされる圧電磁器組成
物において、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3の少なくとも1種以上
を２ｗｔ％以下（但し、０を含まず）含む。
電磁器組成物を提供すること。 【解決手段】 一般式［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］Ｔ
ｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）で表わされる圧電磁器組成
物において、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3の少なくとも1種以上
を２ｗｔ％以下（但し、０を含まず）含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波動デバイス、セ
ンサー、アクチュエータ等に用いられる圧電磁器組成物
に関するものである。
ンサー、アクチュエータ等に用いられる圧電磁器組成物
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電磁器材料としては、二成分で
構成されるＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）系や、
三成分で構成されるＰＣＭ[ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3
−Ｐｂ（Ｍｇ0.5Ｎｂ0.5）ＴｉＯ3]系磁器が、主に用い
られてきた。
構成されるＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）系や、
三成分で構成されるＰＣＭ[ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3
−Ｐｂ（Ｍｇ0.5Ｎｂ0.5）ＴｉＯ3]系磁器が、主に用い
られてきた。
【０００３】その理由としては、上記の材料が、大きな
圧電性を示すことはもちろんであるが、それと共に、圧
電材の用途として、センサー、アクチュエータ、フィル
ター等、多種あり、各用途に要求される様々な特性に対
し、各成分量の割合を調整することにより、適宜に対応
できるからである。
圧電性を示すことはもちろんであるが、それと共に、圧
電材の用途として、センサー、アクチュエータ、フィル
ター等、多種あり、各用途に要求される様々な特性に対
し、各成分量の割合を調整することにより、適宜に対応
できるからである。
【０００４】しかし、これらの材料は、いずれも有害な
物質である鉛を主成分とするもので、原料比でいうと、
酸化鉛を６０ｗｔ％以上、含んでいる。この酸化鉛は、
蒸発性が高く、仮焼、焼結等の製造時に、大気中に洩れ
るのは必至である。また、産業廃棄物中から溶出するこ
とも考えられる。
物質である鉛を主成分とするもので、原料比でいうと、
酸化鉛を６０ｗｔ％以上、含んでいる。この酸化鉛は、
蒸発性が高く、仮焼、焼結等の製造時に、大気中に洩れ
るのは必至である。また、産業廃棄物中から溶出するこ
とも考えられる。
【０００５】この対策をするには、設備設置のため、膨
大な費用を投じなければならない。そこで、低公害化の
策として、無鉛材料で大きな圧電特性を示す材料が要望
されている。
大な費用を投じなければならない。そこで、低公害化の
策として、無鉛材料で大きな圧電特性を示す材料が要望
されている。
【０００６】また、既存の無鉛圧電材料は、一般式[Ｂ
ｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜
１）であり、機械的品質係数Ｑｍの値が低く、高いＱｍ
が必要とされるフィルター、振動子等の用途への適用が
困難であった。
ｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜
１）であり、機械的品質係数Ｑｍの値が低く、高いＱｍ
が必要とされるフィルター、振動子等の用途への適用が
困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、無
鉛で、高いＱｍを有する圧電磁器組成物を提供すること
にある。
鉛で、高いＱｍを有する圧電磁器組成物を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式［Ｂｉ
0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）
で表わされる圧電磁器組成物において、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ
2Ｏ3の少なくとも１種以上を２ｗｔ％以下（但し、０を
含まず）含む圧電磁器組成物である。
0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）
で表わされる圧電磁器組成物において、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ
2Ｏ3の少なくとも１種以上を２ｗｔ％以下（但し、０を
含まず）含む圧電磁器組成物である。
【０００９】
【発明の実施の形態】所定の原料を、混合、仮焼、粉砕
する。その後、バインダー混合、造粒する。次に、成
形、焼成した後、電極を設け、分極する。
する。その後、バインダー混合、造粒する。次に、成
形、焼成した後、電極を設け、分極する。
【００１０】
【実施例】原料として、高純度であるＢｉ2Ｏ3，Ｎａ2
ＣＯ3，ＴｉＯ2，Ｋ2ＣＯ3，Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を用い
た。これらを、一般式［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］Ｔ
ｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）に対し、化学量論的に配合
し、ボールミルによりエタノール中で２０時間混合し
た。
ＣＯ3，ＴｉＯ2，Ｋ2ＣＯ3，Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を用い
た。これらを、一般式［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］Ｔ
ｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）に対し、化学量論的に配合
し、ボールミルによりエタノール中で２０時間混合し
た。
【００１１】これを、８００℃で１時間保持して仮焼し
た後、１０時間粉砕を行った。バインダーとしてポリビ
ニールアルコールを用い、造粒し、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ
2で、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状に加圧成形し
た。焼成は、温度１１００℃で２時間保持して行った。
た後、１０時間粉砕を行った。バインダーとしてポリビ
ニールアルコールを用い、造粒し、圧力１ｔｏｎ／ｃｍ
2で、直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状に加圧成形し
た。焼成は、温度１１００℃で２時間保持して行った。
【００１２】この焼結体の両面に、銀電極を設け、１０
０℃シリコーンオイル中で直流電圧５ｋＶ／ｍｍを電極
間に加え、厚み方向に分極した。
０℃シリコーンオイル中で直流電圧５ｋＶ／ｍｍを電極
間に加え、厚み方向に分極した。
【００１３】そして、これらの試料について、圧電、誘
電特性の測定を行った。圧電特性は、ＬＦインピーダン
スアナライザーを用い、共振−反共振法により電気機械
結合係数、機械的品質係数を算出した。また、誘電特性
は、ＬＣＲメータを用いて測定周波数１ＭＨｚで測定を
行った。
電特性の測定を行った。圧電特性は、ＬＦインピーダン
スアナライザーを用い、共振−反共振法により電気機械
結合係数、機械的品質係数を算出した。また、誘電特性
は、ＬＣＲメータを用いて測定周波数１ＭＨｚで測定を
行った。
【００１４】その結果を表１に、［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫ
x）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）の電気機械結合
係数ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、および誘
電率ε33 t／ε0値で示した。
x）0.5］ＴｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）の電気機械結合
係数ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、および誘
電率ε33 t／ε0値で示した。
【００１５】
【００１６】表１より、Ｑｍ値は、２５０から３００と
一様に低い値をとることがわかる。
一様に低い値をとることがわかる。
【００１７】そこで、［Ｂｉ0.5（Ｎａ0.9Ｋ0.1）0.5］
ＴｉＯ3に対し、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を、それぞれ１.
０，２.０ｗｔ％添加した。この時の電気機械結合係数
ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、および誘電率
ε33 t／ε0の値を表２に示す。
ＴｉＯ3に対し、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を、それぞれ１.
０，２.０ｗｔ％添加した。この時の電気機械結合係数
ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、および誘電率
ε33 t／ε0の値を表２に示す。
【００１８】
【００１９】表２において、Ｑｍの値は、添加物の種類
によらず、添加量の増加に伴い大きくなる。また、Ｉｎ
2Ｏ3を２ｗｔ％加えた場合が８３３と最も大きく、添加
物なしの場合と比較して６００程度の改善ができた。
によらず、添加量の増加に伴い大きくなる。また、Ｉｎ
2Ｏ3を２ｗｔ％加えた場合が８３３と最も大きく、添加
物なしの場合と比較して６００程度の改善ができた。
【００２０】次に、電気機械結合係数は、若干の減少が
確認できるものもあるが、どのモードでも、添加物の種
類、量の違いにによる変化量は少なく、電気機械結合係
数に対する添加物の影響は少ないと考えられる。また、
比誘電率は、添加量に対して減少する傾向が確認でき
る。
確認できるものもあるが、どのモードでも、添加物の種
類、量の違いにによる変化量は少なく、電気機械結合係
数に対する添加物の影響は少ないと考えられる。また、
比誘電率は、添加量に対して減少する傾向が確認でき
る。
【００２１】また、添加量を２ｗｔ％より、さらに増や
していくと、５ｋＶ、室温〜２００℃の分極条件でも分
極できず、工業生産を考慮した場合、実用に適さないと
判断できる。
していくと、５ｋＶ、室温〜２００℃の分極条件でも分
極できず、工業生産を考慮した場合、実用に適さないと
判断できる。
【００２２】次に、[Ｂｉ0.5（Ｎａ0.6Ｋ0.4）0.5］Ｔ
ｉＯ3に対し、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を、それぞれ１.０，
２.０ｗｔ％添加した。この時の電気機械結合係数
ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、誘電率ε33 t
／ε0の値を表３に示す。
ｉＯ3に対し、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3を、それぞれ１.０，
２.０ｗｔ％添加した。この時の電気機械結合係数
ｋ33，ｋｐ，ｋｔ、機械的品質係数Ｑｍ、誘電率ε33 t
／ε0の値を表３に示す。
【００２３】
【００２4】表３において、電気機械結合係数は、添加
物の種類、量に大きな影響は受けていない。
物の種類、量に大きな影響は受けていない。
【００２５】また、機械的品質係数Ｑｍも添加物の量の
増加に伴い、大きくなることが確認できた。最大値は、
Ｉｎ2Ｏ3を２ｗｔ％添加した場合で８９０であり、６５
０程度の改善が確認できた。
増加に伴い、大きくなることが確認できた。最大値は、
Ｉｎ2Ｏ3を２ｗｔ％添加した場合で８９０であり、６５
０程度の改善が確認できた。
【００２６】なお、他の組成域（０＜ｘ＜１）において
も、前記同様の添加物の効果が確認できた。
も、前記同様の添加物の効果が確認できた。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、無鉛で、高い機械的品
質係数Ｑｍを有する圧電磁器組成物を提供することがで
き、高い機械的品質係数Ｑｍが望まれるフィルター、振
動子等への用途への適用を可能にすることができた。
質係数Ｑｍを有する圧電磁器組成物を提供することがで
き、高い機械的品質係数Ｑｍが望まれるフィルター、振
動子等への用途への適用を可能にすることができた。
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式［Ｂｉ0.5（Ｎａ1-xＫx）0.5］Ｔ
ｉＯ3（但し、０＜ｘ＜１）で表わされる圧電磁器組成
物において、Ｉｎ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3の少なくとも１種以上
を２ｗｔ％以下（但し、０を含まず）含むことを特徴と
する圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20438398A JP2000022235A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20438398A JP2000022235A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000022235A true JP2000022235A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16489633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20438398A Pending JP2000022235A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000022235A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326869A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Tdk Corp | 圧電磁器 |
| KR100885621B1 (ko) | 2007-07-10 | 2009-02-26 | 고려대학교 산학협력단 | 압전재료 및 그 제조 방법 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP20438398A patent/JP2000022235A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326869A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Tdk Corp | 圧電磁器 |
| KR100885621B1 (ko) | 2007-07-10 | 2009-02-26 | 고려대학교 산학협력단 | 압전재료 및 그 제조 방법 |
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