JP2000159574A - 圧電磁器 - Google Patents
圧電磁器Info
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- JP2000159574A JP2000159574A JP10336368A JP33636898A JP2000159574A JP 2000159574 A JP2000159574 A JP 2000159574A JP 10336368 A JP10336368 A JP 10336368A JP 33636898 A JP33636898 A JP 33636898A JP 2000159574 A JP2000159574 A JP 2000159574A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】機械的強度を向上させ、高い応力下においても
使用可能である圧電磁器を提供する。 【解決手段】ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相１とし、
ＢａとＴｉとの複合酸化物を副結晶相２とするととも
に、該副結晶相２を全量中４〜３０モル％含有するもの
で、ＢａとＴｉとの複合酸化物がＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30であ
ることが望ましい。また、主結晶相１および／または副
結晶相２中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのう
ち少なくとも１種が固溶していることが望ましい。さら
にＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも
１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ
2 Ｏ3 換算で全量中０．０５〜０．８重量％含有するこ
とが望ましい。
使用可能である圧電磁器を提供する。 【解決手段】ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相１とし、
ＢａとＴｉとの複合酸化物を副結晶相２とするととも
に、該副結晶相２を全量中４〜３０モル％含有するもの
で、ＢａとＴｉとの複合酸化物がＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30であ
ることが望ましい。また、主結晶相１および／または副
結晶相２中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのう
ち少なくとも１種が固溶していることが望ましい。さら
にＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも
１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ
2 Ｏ3 換算で全量中０．０５〜０．８重量％含有するこ
とが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電磁器に関する
ものであり、より詳しくは、磁器の機械的強度を向上し
た圧電磁器に関するものである。
ものであり、より詳しくは、磁器の機械的強度を向上し
た圧電磁器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、圧電磁器としては、チタン酸バリウ
ム（ＢａＴｉＯ3 ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）、チ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15
（ビスマス層状化合物）などが知られている。
ム（ＢａＴｉＯ3 ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）、チ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15
（ビスマス層状化合物）などが知られている。
【０００３】特に、ＰＺＴは優れた圧電性を示し、アク
チュエータ、フィルタ、発振子用などの圧電材料として
汎用されている。また、ＰｂＴｉＯ3 はＰＺＴと比較
し、比誘電率（ε33T ／ε0 ）が低いという特徴を有
し、高周波フィルタあるいは発振子用の圧電材料として
利用されている。
チュエータ、フィルタ、発振子用などの圧電材料として
汎用されている。また、ＰｂＴｉＯ3 はＰＺＴと比較
し、比誘電率（ε33T ／ε0 ）が低いという特徴を有
し、高周波フィルタあるいは発振子用の圧電材料として
利用されている。
【０００４】一方、ビスマス層状化合物は、ＰｂＴｉＯ
3 やＰＺＴと比較して圧電性には劣るが、ＰｂＴｉＯ3
と比較して比誘電率が低く、また、キュリー温度が４０
０〜６００℃と高いことから、広い温度範囲で使用でき
るセンサ用の圧電材料としての利用が期待されている。
3 やＰＺＴと比較して圧電性には劣るが、ＰｂＴｉＯ3
と比較して比誘電率が低く、また、キュリー温度が４０
０〜６００℃と高いことから、広い温度範囲で使用でき
るセンサ用の圧電材料としての利用が期待されている。
【０００５】例えば、特開昭５０−３４３１３号公報に
は、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏおよびＣｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ、Ｆｅ2
Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．０
０５〜０．７重量％含有する圧電磁器が開示されてい
る。
は、ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏおよびＣｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ、Ｆｅ2
Ｏ3、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．０
０５〜０．７重量％含有する圧電磁器が開示されてい
る。
【０００６】このような圧電磁器は、キュリー温度が高
く、広い温度範囲で使用できるという点から、圧力セン
サなどへの利用が期待されている。
く、広い温度範囲で使用できるという点から、圧力セン
サなどへの利用が期待されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された圧電磁器は、機械的強度が低いため、高
い応力下で使用する場合や、繰り返し応力下で使用する
場合には、印加される応力に耐え切れず磁器が破壊する
という問題があった。
報に開示された圧電磁器は、機械的強度が低いため、高
い応力下で使用する場合や、繰り返し応力下で使用する
場合には、印加される応力に耐え切れず磁器が破壊する
という問題があった。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ビスマス層状化合物の機械的強度を向上さ
せ、高い応力下においても使用可能である圧電磁器を提
供することを目的とする。
たもので、ビスマス層状化合物の機械的強度を向上さ
せ、高い応力下においても使用可能である圧電磁器を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器は、Ｂ
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、ＢａとＴｉとの複
合酸化物を副結晶相とするとともに、該副結晶相を全量
中４〜３０モル％含有するものである。
ａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、ＢａとＴｉとの複
合酸化物を副結晶相とするとともに、該副結晶相を全量
中４〜３０モル％含有するものである。
【００１０】ここで、ＢａとＴｉとの複合酸化物がＢａ
4 Ｔｉ13Ｏ30であることが望ましい。また、主結晶相お
よび／または副結晶相中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏお
よびＣｒのうち少なくとも１種が固溶していることが望
ましい。さらに、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒの
うち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎｉ
Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．０５〜０．８
重量％含有することが望ましい。
4 Ｔｉ13Ｏ30であることが望ましい。また、主結晶相お
よび／または副結晶相中に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏお
よびＣｒのうち少なくとも１種が固溶していることが望
ましい。さらに、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒの
うち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎｉ
Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．０５〜０．８
重量％含有することが望ましい。
【００１１】
【作用】本発明の圧電磁器は、ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を
主結晶相とし、副結晶相としてＢａとＴｉとの複合酸化
物、特に、Ｂａ4 Ｔｉ13Ｏ30を所定量含有したので、機
械的強度を向上できる。
主結晶相とし、副結晶相としてＢａとＴｉとの複合酸化
物、特に、Ｂａ4 Ｔｉ13Ｏ30を所定量含有したので、機
械的強度を向上できる。
【００１２】また、主結晶相および／または副結晶相中
に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくと
も１種を固溶せしめることにより、機械的強度を高く維
持した状態で、電気機械結合係数を向上することができ
る。
に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくと
も１種を固溶せしめることにより、機械的強度を高く維
持した状態で、電気機械結合係数を向上することができ
る。
【００１３】さらに、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣ
ｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎ
ｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で所定量含有することに
より、機械的強度を高く維持した状態で、電気機械結合
係数を向上することができる。
ｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎ
ｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で所定量含有することに
より、機械的強度を高く維持した状態で、電気機械結合
係数を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の圧電磁器は、ＢａＢｉ4
Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、ＢａとＴｉとの複合酸化物
を副結晶相とするとともに、該副結晶相を全量中４〜３
０モル％含有するものである。
Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、ＢａとＴｉとの複合酸化物
を副結晶相とするとともに、該副結晶相を全量中４〜３
０モル％含有するものである。
【００１５】ここで、上記の副結晶相をモル比で４〜３
０モル％含有したのは、４モル％よりも少ないと、磁器
の機械的強度向上効果が認められず、３０モル％よりも
多いと、機械的強度は向上するものの、圧電特性が著し
く低下するからである。副結晶相は、機械的強度を向上
するとともに、圧電特性を大きく低下させないという点
から、１０〜２０モル％含有することが望ましい。
０モル％含有したのは、４モル％よりも少ないと、磁器
の機械的強度向上効果が認められず、３０モル％よりも
多いと、機械的強度は向上するものの、圧電特性が著し
く低下するからである。副結晶相は、機械的強度を向上
するとともに、圧電特性を大きく低下させないという点
から、１０〜２０モル％含有することが望ましい。
【００１６】ＢａとＴｉとの複合酸化物としては、Ｂａ
ＴｉＯ3 、ＢａＴｉ4 Ｏ9 、Ｂａ4Ｔｉ13Ｏ30等がある
が、このうち、圧電特性を維持した状態で機械的強度を
向上するという点からＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30が望ましい。
ＴｉＯ3 、ＢａＴｉ4 Ｏ9 、Ｂａ4Ｔｉ13Ｏ30等がある
が、このうち、圧電特性を維持した状態で機械的強度を
向上するという点からＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30が望ましい。
【００１７】さらに、本発明では、圧電特性を向上する
という点から、主結晶相および／または副結晶相中に、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１
種を固溶せしめることが望ましい。そして、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１種は、Ｍ
ｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算
で、全量中０．０５〜０．８重量％含有することが望ま
しい。これは、機械的強度を高く維持した状態で、電気
機械結合係数を大きくすることができるからである。
という点から、主結晶相および／または副結晶相中に、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１
種を固溶せしめることが望ましい。そして、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１種は、Ｍ
ｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算
で、全量中０．０５〜０．８重量％含有することが望ま
しい。これは、機械的強度を高く維持した状態で、電気
機械結合係数を大きくすることができるからである。
【００１８】ここで、上記元素の含有量を上記酸化物換
算で０．０５〜０．８重量％としたのは、含有量が０．
０５重量％よりも少ないと電気機械結合係数の向上効果
が小さいからであり、０．８重量％よりも多くなると電
気機械結合係数が低下するからである。Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１種は、電気機械
結合係数の向上という点から、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、
ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．１〜０．
５重量％含有することが望ましい。特に、Ｍｎ、または
Ｃｒを、ＭｎＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．１〜
０．５重量％含有することが望ましい。
算で０．０５〜０．８重量％としたのは、含有量が０．
０５重量％よりも少ないと電気機械結合係数の向上効果
が小さいからであり、０．８重量％よりも多くなると電
気機械結合係数が低下するからである。Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１種は、電気機械
結合係数の向上という点から、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、
ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．１〜０．
５重量％含有することが望ましい。特に、Ｍｎ、または
Ｃｒを、ＭｎＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．１〜
０．５重量％含有することが望ましい。
【００１９】本発明の圧電磁器は、Ｘ線回折測定を行う
と、主結晶相であるＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15に帰属される
ピークと、ＢａとＴｉとの複合酸化物を含有する副結晶
相に帰属されるピークが重ね合わされて観測される。そ
れらの結晶相以外の相は、ほとんどＸ線回折パターン上
では認めらない。そして、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏおよ
びＣｒのうち少なくとも１種を添加した場合には、それ
らは主結晶相および／または副結晶相中に殆ど固溶する
と考えられるが、僅かにＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏおよび
Ｃｒの酸化物、またはこれらの複合酸化物からなる結晶
相が認められる場合もある。
と、主結晶相であるＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15に帰属される
ピークと、ＢａとＴｉとの複合酸化物を含有する副結晶
相に帰属されるピークが重ね合わされて観測される。そ
れらの結晶相以外の相は、ほとんどＸ線回折パターン上
では認めらない。そして、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏおよ
びＣｒのうち少なくとも１種を添加した場合には、それ
らは主結晶相および／または副結晶相中に殆ど固溶する
と考えられるが、僅かにＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏおよび
Ｃｒの酸化物、またはこれらの複合酸化物からなる結晶
相が認められる場合もある。
【００２０】また、本発明の圧電磁器表面を研磨し、エ
ッチング処理を施した磁器表面の走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）観察を行うと、図１に示すように、主結晶相と副
結晶相からなるコンポジットに特有な微細構造が見られ
る。この構造において、副結晶相の粒子は粒径が０．２
〜１０μｍで分布し、その形状は、図１に示すように、
主結晶相と副結晶相が交互に入り交じった複雑な構造を
有している。尚、図１において符号１は主結晶相であ
り、符号２は副結晶相である。
ッチング処理を施した磁器表面の走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）観察を行うと、図１に示すように、主結晶相と副
結晶相からなるコンポジットに特有な微細構造が見られ
る。この構造において、副結晶相の粒子は粒径が０．２
〜１０μｍで分布し、その形状は、図１に示すように、
主結晶相と副結晶相が交互に入り交じった複雑な構造を
有している。尚、図１において符号１は主結晶相であ
り、符号２は副結晶相である。
【００２１】さらに、本発明の圧電磁器は、不可避不純
物としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ等が混入する場合があり、ま
た製造工程でＡｌや、粉末粉砕用のミル用ボールの成分
等が混入する場合がある。
物としてＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ等が混入する場合があり、ま
た製造工程でＡｌや、粉末粉砕用のミル用ボールの成分
等が混入する場合がある。
【００２２】本発明の圧電磁器は、例えば、原料粉体と
してＢａＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 を用い、組成が
ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と、ＢａとＴｉの複合酸化物、例
えばＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30とが所定のモル比率となるように
秤量し、さらに所望によりＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎｉ
Ｏ、ＣｏＯ、およびＣｒ2 Ｏ3 粉末を所定量添加し、混
合した原料粉体を仮焼した後、バインダーを添加混合
し、これをプレス成形やドクターブレード法等により所
定形状に成形し、この成形体を大気中等の酸素含有雰囲
気にて焼成する。
してＢａＣＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 を用い、組成が
ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15と、ＢａとＴｉの複合酸化物、例
えばＢａ4 Ｔｉ13Ｏ30とが所定のモル比率となるように
秤量し、さらに所望によりＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎｉ
Ｏ、ＣｏＯ、およびＣｒ2 Ｏ3 粉末を所定量添加し、混
合した原料粉体を仮焼した後、バインダーを添加混合
し、これをプレス成形やドクターブレード法等により所
定形状に成形し、この成形体を大気中等の酸素含有雰囲
気にて焼成する。
【００２３】上記成形体を焼成する際には、酸化ビスマ
スの蒸気圧が比較的低いことから、磁器組成の変動が生
じやすく、圧電特性が劣化することがあり、所望によっ
て酸化ビスマス雰囲気とする調整を行うことが望まし
い。なお、焼成温度は１１００〜１１４０℃の範囲で、
焼成時間は２〜５時間であれば良い。
スの蒸気圧が比較的低いことから、磁器組成の変動が生
じやすく、圧電特性が劣化することがあり、所望によっ
て酸化ビスマス雰囲気とする調整を行うことが望まし
い。なお、焼成温度は１１００〜１１４０℃の範囲で、
焼成時間は２〜５時間であれば良い。
【００２４】
【実施例】モル比による組成式：ｘＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ
15・（１００−ｘ）Ｂａ4 Ｔｉ13O30において、副結晶
相の含有量を示すｘが表１の値を満足し、かつ、ＭｎＯ
2、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 を全量中
表１に示す量だけ含有するように、ＢａＣＯ3 粉末、Ｂ
ｉ2 Ｏ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｎＯ2 粉末、Ｆｅ2 Ｏ
3 粉末、ＮｉＯ粉末、ＣｏＯ粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末を添
加し、これにＩＰＡを溶媒として２０時間混合した。こ
の混合粉体を９５０℃で３時間の条件で仮焼し、粉砕し
た。
15・（１００−ｘ）Ｂａ4 Ｔｉ13O30において、副結晶
相の含有量を示すｘが表１の値を満足し、かつ、ＭｎＯ
2、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 を全量中
表１に示す量だけ含有するように、ＢａＣＯ3 粉末、Ｂ
ｉ2 Ｏ3 粉末、ＴｉＯ2 粉末、ＭｎＯ2 粉末、Ｆｅ2 Ｏ
3 粉末、ＮｉＯ粉末、ＣｏＯ粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末を添
加し、これにＩＰＡを溶媒として２０時間混合した。こ
の混合粉体を９５０℃で３時間の条件で仮焼し、粉砕し
た。
【００２５】この仮焼粉体にバインダーを添加・混合
し、１ｔ／ｃｍ2 の圧力で円盤状にプレス成形し、大気
中１１２０℃で３時間の条件で焼成し、円盤状の磁器を
得た。
し、１ｔ／ｃｍ2 の圧力で円盤状にプレス成形し、大気
中１１２０℃で３時間の条件で焼成し、円盤状の磁器を
得た。
【００２６】これら円盤の上下面を研磨し、直径１３．
５ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの磁器を作製し、この磁器の上
下面に銀電極を焼き付けた。
５ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの磁器を作製し、この磁器の上
下面に銀電極を焼き付けた。
【００２７】銀電極を焼き付けた円盤を２００℃に設定
したシリコンオイル中で１０ｋＶ／ｍｍの電場を６０分
間印加して分極処理した。その後、インピーダンスアナ
ライザーで、電気的特性（共振・反共振周波数、キャパ
シタンス）を室温下で測定し、電気機械結合係数（ｋ
ｒ）と比誘電率（ε33T ／ε0 ）を求めた。機械的強度
は、長さ３．５ｍｍ、幅１．５〜２．０ｍｍ、厚さ１．
２ｍｍの寸法に加工した磁器を使用し、スパン２ｍｍの
３点曲げ試験によって求めた。
したシリコンオイル中で１０ｋＶ／ｍｍの電場を６０分
間印加して分極処理した。その後、インピーダンスアナ
ライザーで、電気的特性（共振・反共振周波数、キャパ
シタンス）を室温下で測定し、電気機械結合係数（ｋ
ｒ）と比誘電率（ε33T ／ε0 ）を求めた。機械的強度
は、長さ３．５ｍｍ、幅１．５〜２．０ｍｍ、厚さ１．
２ｍｍの寸法に加工した磁器を使用し、スパン２ｍｍの
３点曲げ試験によって求めた。
【００２８】以上の方法で作製した各試料の電気機械結
合係数（ｋｒ）、比誘電率（ε33T／ε0 ）および機械
的強度（σ）を表１に示した。
合係数（ｋｒ）、比誘電率（ε33T／ε0 ）および機械
的強度（σ）を表１に示した。
【００２９】
【表１】
【００３０】この表１から、本発明の圧電磁器は、電気
機械結合係数を６％以上、比誘電率を１８０以下、機械
的強度を７０ＭＰａ以上とできることが判る。一方、Ｂ
ａ4Ti13Ｏ30を含有していない試料Ｎo.１では、電気機
械結合係数は高いものの、機械的強度が低く、かつ比誘
電率が高いことが判る。
機械結合係数を６％以上、比誘電率を１８０以下、機械
的強度を７０ＭＰａ以上とできることが判る。一方、Ｂ
ａ4Ti13Ｏ30を含有していない試料Ｎo.１では、電気機
械結合係数は高いものの、機械的強度が低く、かつ比誘
電率が高いことが判る。
【００３１】また、Ｍｎの含有量を増加させるに従っ
て、電気機械結合係数が次第に高くなることが判る。
て、電気機械結合係数が次第に高くなることが判る。
【００３２】即ち、試料Ｎo.１〜７から、副結晶相の比
率が大きくなるに従って、磁器の機械的強度が向上する
とともに、比誘電率が低下することが判る。本発明の試
料Ｎo.３〜６の機械的強度は、副結晶相を有しない試料
Ｎo.１の５９ＭＰａと比較し、７０ＭＰａ以上の値を示
し、機械的強度が向上しているのが判る。試料Ｎo.６の
機械的強度は１００ＭＰａであり、試料Ｎo.１と比較
し、４１ＭＰａの機械的強度の向上を示すことが判る。
率が大きくなるに従って、磁器の機械的強度が向上する
とともに、比誘電率が低下することが判る。本発明の試
料Ｎo.３〜６の機械的強度は、副結晶相を有しない試料
Ｎo.１の５９ＭＰａと比較し、７０ＭＰａ以上の値を示
し、機械的強度が向上しているのが判る。試料Ｎo.６の
機械的強度は１００ＭＰａであり、試料Ｎo.１と比較
し、４１ＭＰａの機械的強度の向上を示すことが判る。
【００３３】一方、電気機械結合係数は、副結晶相の比
率が大きくなるに従って低下するが、本発明の試料Ｎo.
３〜６では、６％以上の電気機械結合係数を示すことが
判る。特に、試料Ｎo.４、５に関しては、８０ＭＰａ以
上の機械的強度を有すると同時に、８％以上の電気機械
結合係数を示すことが判る。
率が大きくなるに従って低下するが、本発明の試料Ｎo.
３〜６では、６％以上の電気機械結合係数を示すことが
判る。特に、試料Ｎo.４、５に関しては、８０ＭＰａ以
上の機械的強度を有すると同時に、８％以上の電気機械
結合係数を示すことが判る。
【００３４】試料Ｎo.８〜１３から、ＭｎＯ2 の含有量
が０．０５重量％よりも少ない場合には、圧電特性の向
上効果が小さく、一方、０．８重量％よりも多くなると
電気機械結合係数が６％よりも小さくなる傾向があるこ
とが判る。電気機械結合係数は、ＭｎＯ2 の含有量が
０．１〜０．５重量％の間でピークを示すことが判る。
が０．０５重量％よりも少ない場合には、圧電特性の向
上効果が小さく、一方、０．８重量％よりも多くなると
電気機械結合係数が６％よりも小さくなる傾向があるこ
とが判る。電気機械結合係数は、ＭｎＯ2 の含有量が
０．１〜０．５重量％の間でピークを示すことが判る。
【００３５】試料Ｎo.１４〜１８から、ＭｎＯ2 の代わ
りに、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｍｎ
Ｏ2 とＣｒ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 とＮｉＯを添加した場合に
も、ＭｎＯ2 の場合と同様な効果が得られることが判
る。
りに、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｍｎ
Ｏ2 とＣｒ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 とＮｉＯを添加した場合に
も、ＭｎＯ2 の場合と同様な効果が得られることが判
る。
【００３６】また、試料Ｎo.１９〜２３から、Ｃｒ2 Ｏ
3 の含有量が０．０５〜０．８重量％の場合にも、Ｍｎ
Ｏ2 と同様の傾向を示すことが判る。
3 の含有量が０．０５〜０．８重量％の場合にも、Ｍｎ
Ｏ2 と同様の傾向を示すことが判る。
【００３７】
【発明の効果】本発明の圧電磁器は、ＢａＢｉ4 Ｔｉ4
Ｏ15を主結晶相とし、副結晶相としてＢａとＴｉとの複
合酸化物、特に、Ｂａ4 Ｔｉ13Ｏ30を所定量含有したの
で、機械的強度を向上でき、高い応力下においても破損
することなく使用できる。
Ｏ15を主結晶相とし、副結晶相としてＢａとＴｉとの複
合酸化物、特に、Ｂａ4 Ｔｉ13Ｏ30を所定量含有したの
で、機械的強度を向上でき、高い応力下においても破損
することなく使用できる。
【００３８】また、主結晶相および／または副結晶相中
に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくと
も１種を固溶せしめることにより、機械的強度を高く維
持した状態で、電気機械結合係数を向上することができ
る。
に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくと
も１種を固溶せしめることにより、機械的強度を高く維
持した状態で、電気機械結合係数を向上することができ
る。
【００３９】さらに、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣ
ｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎ
ｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で所定量含有することに
より、機械的強度を高く維持した状態で、電気機械結合
係数を向上することができる。
ｒのうち少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｎ
ｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で所定量含有することに
より、機械的強度を高く維持した状態で、電気機械結合
係数を向上することができる。
【図１】本発明の圧電磁器の組織図である。
１・・・主結晶相 ２・・・副成分相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 修一 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4G031 AA06 AA11 AA35 BA10 BA20 CA01 CA03 GA09 GA11
Claims (4)
- 【請求項１】ＢａＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15を主結晶相とし、Ｂ
ａとＴｉとの複合酸化物を副結晶相とするとともに、該
副結晶相を全量中４〜３０モル％含有することを特徴と
する圧電磁器。 - 【請求項２】ＢａとＴｉとの複合酸化物がＢａ4 Ｔｉ13
Ｏ30であることを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。 - 【請求項３】主結晶相および／または副結晶相中に、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち少なくとも１種
が固溶していることを特徴とする請求項１または２記載
の圧電磁器。 - 【請求項４】Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｒのうち
少なくとも１種を、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、Ｃ
ｏＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 換算で全量中０．０５〜０．８重量％
含有することを特徴とする請求項３記載の圧電磁器。
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| JP33636898A JP3699599B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 圧電磁器 |
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| JP2000159574A true JP2000159574A (ja) | 2000-06-13 |
| JP3699599B2 JP3699599B2 (ja) | 2005-09-28 |
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| JP33636898A Expired - Fee Related JP3699599B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 圧電磁器 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002208743A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Tdk Corp | 積層体変位素子 |
| JP2009107345A (ja) * | 2000-06-21 | 2009-05-21 | Seiko Epson Corp | セラミックス膜およびその製造方法ならびに半導体装置、圧電素子およびアクチュエータ |
| JP2009221066A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Kyocera Corp | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
| JP2010219509A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-30 | Canon Inc | 強誘電体材料、強誘電体薄膜、強誘電体材料の製造方法および強誘電体素子 |
-
1998
- 1998-11-26 JP JP33636898A patent/JP3699599B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002208743A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Tdk Corp | 積層体変位素子 |
| JP4748291B2 (ja) * | 2001-01-10 | 2011-08-17 | Ｔｄｋ株式会社 | 積層体変位素子 |
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