JP2001287986A - Piezoelectric ceramic and method for producing the same - Google Patents
Piezoelectric ceramic and method for producing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は圧電セラミックス
およびその製造方法に関し、特にたとえば、セラミック
レゾネータ、セラミックフィルタ、超音波振動子、加速
度センサなどに用いられる圧電セラミックスおよびその
製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ceramic and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a piezoelectric ceramic used for a ceramic resonator, a ceramic filter, an ultrasonic transducer, an acceleration sensor, and the like, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、圧電セラミックスに用いられ
る組成として、ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 を主成分と
するＰＺＴ系のものが広く用いられている。そして、こ
の主成分にＭｎＯ2 などの金属酸化物、Ｐｂ（Ｎｂ2/3
Ｍｇ1/3 ）Ｏ3 などの複合ペロブスカイト酸化物を添加
したり置換することにより、圧電特性の向上が図られて
いる。Conventionally, as a composition for use in the piezoelectric ceramics, those of PZT system mainly composed of PbZrO 3 -PbTiO 3 it has been widely used. The main component is a metal oxide such as MnO 2 or Pb (Nb 2/3
By adding or substituting a complex perovskite oxide such as Mg 1/3 ) O 3 , the piezoelectric characteristics are improved.
【０００３】しかしながら、ＰＺＴ系の圧電セラミック
スは、高い圧電特性を有するものの、誘電率が高く、特
に高周波関係の用途に用いられる圧電素子の材料として
は不適であった。また、ＰＺＴ系を主とする従来の圧電
セラミックスの多くは、セラミックス材料として機械的
強度や硬度がそれほど高いものではない。また、近年、
電子部品の小型化に対する要求が高まってきており、圧
電セラミックス素子も小型で十分な特性を示すものが求
められているが、小型の素子を衝撃や振動を受けやすい
環境下で使用する場合、強度に対する信頼性に問題があ
る。その理由としては、素子が小型化するにつれてセラ
ミックス微構造の不均一性の影響が顕著になり、素子バ
ルクの強度が低下するからである。However, although PZT-based piezoelectric ceramics have high piezoelectric properties, they have a high dielectric constant and are not suitable as a material for a piezoelectric element used particularly for high-frequency applications. In addition, many of the conventional piezoelectric ceramics mainly including PZT materials do not have high mechanical strength and hardness as ceramic materials. In recent years,
The demand for miniaturization of electronic components is increasing, and piezoelectric ceramic elements are also required to be small and show sufficient characteristics. There is a problem with the reliability of The reason is that as the size of the device is reduced, the influence of the non-uniformity of the ceramic microstructure becomes significant, and the strength of the device bulk is reduced.
【０００４】そこで、高周波関係の用途には、ＰｂＴｉ
Ｏ3 を主成分とするＰＴ系の圧電セラミックスが用いら
れている。ＰＴ系の圧電セラミックスは、ＰＺＴ系の圧
電セラミックスに比べて、低誘電率であり、高周波下で
の応答性が優れているうえ、強度が高いというメリット
がある。Therefore, PbTi is used for high frequency applications.
A PT-based piezoelectric ceramic containing O 3 as a main component is used. Compared to PZT-based piezoelectric ceramics, PT-based piezoelectric ceramics have the advantages of a low dielectric constant, excellent responsiveness at high frequencies, and high strength.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、市場か
らの素子の小型化、薄層化の要求は厳しく、大幅な素子
の小型化にともなって、ＰＴ系の圧電セラミックスであ
っても、その強度は十分なものではなくなりつつある。However, there is a severe demand from the market for downsizing and thinning of the element, and with the drastic downsizing of the element, the strength of the PT-based piezoelectric ceramic is reduced. It is not enough.
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、機
械的強度をより高め、小型であっても十分な強度と硬度
とを有する圧電素子を得ることができる圧電セラミック
スおよびその製造方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a piezoelectric ceramic and a method for producing the same, which can provide a piezoelectric element having sufficient mechanical strength and sufficient strength and hardness even if it is small. It is.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる圧電セ
ラミックスは、チタン酸鉛を主成分とし、その主成分に
対して、タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜
５重量％添加含有してなり、セラミックスを構成する結
晶粒子の７５％以上が粒径０．２μｍと０．８μｍの間
に分布していることを特徴とする、圧電セラミックスで
ある。この発明にかかる圧電セラミックスには、主成分
に対して、酸化珪素をＳｉＯ 2 に換算して２重量％以下
添加含有してもよい。この発明にかかる圧電セラミック
スの製造方法は、チタン酸鉛を主成分とし、その主成分
に対して、タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１
〜５重量％添加含有してなる圧電セラミックス材料を１
０８０℃より高く、１１５０℃より低い温度で焼成する
ことを特徴とする、圧電セラミックスの製造方法であ
る。この発明にかかる圧電セラミックスの製造方法で
は、主成分に対して、酸化珪素をＳｉＯ2 に換算して２
重量％以下添加含有してもよい。A piezoelectric sensor according to the present invention is provided.
Lamix is based on lead titanate,
On the other hand, tungsten elementThree 0.1 ~
5% by weight added to form ceramics
75% or more of the crystal grains are between 0.2 μm and 0.8 μm
A piezoelectric ceramic characterized by being distributed in
is there. The piezoelectric ceramic according to the present invention has a main component
To silicon oxide Two 2% by weight or less
They may be added and contained. Piezoelectric ceramic according to the present invention
The production method of lead is mainly composed of lead titanate,
WThree Converted to 0.1
1-5% by weight of a piezoelectric ceramic material
Baking at a temperature higher than 080 ° C and lower than 1150 ° C
A method for producing piezoelectric ceramics, characterized in that:
You. In the method for manufacturing a piezoelectric ceramic according to the present invention,
Converts silicon oxide to SiO 2Two Converted to 2
It may be added in an amount of not more than weight%.
【０００８】チタン酸鉛を主成分とし、その主成分に対
して、タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜５
重量％添加含有してなる圧電セラミックスにおいて、セ
ラミックスを構成する結晶粒径が小さすぎる場合に比べ
て、結晶粒径が０．２μｍと０．８μｍの間に分布して
いる場合にセラミックスの強度が大きくなり、また、結
晶粒径を０．８μｍ以下に抑えることでビッカース硬度
が高くなることを見出した。また、チタン酸鉛を主成分
とする圧電セラミックスにおいて、その主成分に対して
タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１重量％未満
添加含有した場合は、焼結助剤としての効果がなく、低
温で焼結させることができず、また、５重量％を超えて
添加含有した場合は、３点曲げ強度およびビッカース硬
度ともに低下するため、いずれの場合も好ましくない。
チタン酸鉛を主成分とし、その主成分に対して、タング
ステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜５重量％添加含
有してなる圧電セラミックス材料を１０８０℃より高
く、１１５０℃より低い温度で焼成することによって、
チタン酸鉛を主成分とし、その主成分に対して、タング
ステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜５重量％添加含
有してなり、セラミックスを構成する結晶粒子の７５％
以上が粒径０．２μｍと０．８μｍの間に分布している
圧電セラミックスが得られることを見出した。この場
合、焼成温度が１０８０℃以下の場合は、焼結が十分に
進まず、また、焼成温度が１１５０℃以上の場合は、粒
成長が十分に抑制できないため、いずれの場合も好まし
くない。また、この発明にかかるチタン酸鉛を主成分と
した圧電セラミックスおよびその製造方法において、そ
の主成分に対して酸化珪素をＳｉＯ2 に換算して２重量
％以下添加含有することによって、結晶粒径の分布を調
整することができる。[0008] Lead titanate is used as a main component, and tungsten element is converted to WO 3 by 0.1 to 5
In the case of piezoelectric ceramics containing by weight%, the strength of the ceramic is higher when the crystal grain size is distributed between 0.2 μm and 0.8 μm than when the crystal grain size constituting the ceramic is too small. It has been found that Vickers hardness is increased by suppressing the crystal grain size to 0.8 μm or less. Further, in a piezoelectric ceramic containing lead titanate as a main component, when a tungsten element is added to the main component in an amount of less than 0.1% by weight in terms of WO 3 , there is no effect as a sintering aid. If it is not possible to sinter at a low temperature, and if it is added and contained in an amount of more than 5% by weight, both the three-point bending strength and the Vickers hardness are lowered, so that either case is not preferable.
A temperature higher than 1080 ° C. and lower than 1150 ° C. of a piezoelectric ceramic material containing lead titanate as a main component, and adding 0.1 to 5% by weight of tungsten element in terms of WO 3 with respect to the main component. By firing in
Lead titanate is used as a main component, and tungsten element is added to the main component in an amount of 0.1 to 5% by weight in terms of WO 3.
As described above, it has been found that a piezoelectric ceramic having a particle size distribution between 0.2 μm and 0.8 μm can be obtained. In this case, when the firing temperature is 1080 ° C. or lower, sintering does not proceed sufficiently, and when the firing temperature is 1150 ° C. or higher, grain growth cannot be sufficiently suppressed, and any case is not preferable. Further, in the piezoelectric ceramics containing lead titanate as a main component and the method of manufacturing the same according to the present invention, silicon oxide is added to the main component in an amount of 2% by weight or less in terms of SiO 2 , thereby obtaining a crystal grain size. Can be adjusted.
【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】この発明は、チタン酸鉛を主成分
とした圧電セラミックスに関するものである。チタン酸
鉛を主成分とした圧電セラミックスの例として、たとえ
ば（Ｐｂ0.86 5 Ｌａ0.09）ＴｉＭｎ0.016 Ｏ3 などがあ
る。このような圧電セラミックスを作製するために、た
とえば出発原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，
ＭｎＣＯ3 が準備される。これらの原料を秤量して混
合、仮焼、粉砕を行い、この粉砕物に対して、補助剤と
して例えばＷＯ3 を０．６重量％と、ＳｉＯ2 を０．３
重量％添加して、焼成することにより、圧電セラミック
スが作製される。ここで、焼結助剤の添加量を制御する
ことにより、低温での焼結が可能となり、粒成長を抑え
ることができる。また、焼成温度を制御することによ
り、粒成長の度合いを所望のレベルにすることができ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a piezoelectric ceramic containing lead titanate as a main component. Examples of the piezoelectric ceramic mainly composed of lead titanate, and the like for example (Pb 0.86 5 La 0.09) TiMn 0.016 O 3. In order to produce such a piezoelectric ceramic, for example, PbO, TiO 2 , La 2 O 3 ,
MnCO 3 is prepared. These raw materials are weighed, mixed, calcined, and pulverized, and for the pulverized material, for example, 0.6% by weight of WO 3 and 0.3% of SiO 2 are used as auxiliary agents.
The piezoelectric ceramic is manufactured by adding the weight% and firing. Here, by controlling the addition amount of the sintering aid, sintering at a low temperature becomes possible and grain growth can be suppressed. Further, by controlling the firing temperature, the degree of grain growth can be controlled to a desired level.
【００１１】このような圧電セラミックスにおいて、結
晶粒子の７５％以上が粒径０．２μｍから０．８μｍの
間に分布するように設定される。ここで、結晶粒径の分
布は、ＳＥＭ像を画像処理することによって求めること
ができる。そして、圧電セラミックスの機械的強度を高
くするためには、大部分の結晶粒径が１μｍ以下に分布
していることが望ましい。なぜならば、強度低下の原因
となる素子表面の物理的欠陥への応力集中を防ぐには、
素子の大きさに比べて、結晶粒径が十分に小さいことが
必要なためである。また、結晶粒径が小さすぎることも
望ましくない。なぜならば、結晶粒径が小さすぎると、
靭性が低下するためである。本願発明は、圧電セラミッ
クスの結晶粒子の７５％以上を粒径０．２μｍと０．８
μｍの間に分布させることによって、小型であっても十
分な強度と硬度とを有する圧電セラミックスが得られる
ことを見出したものである。In such a piezoelectric ceramic, 75% or more of the crystal grains are set so as to be distributed between a grain size of 0.2 μm and 0.8 μm. Here, the distribution of the crystal grain size can be obtained by performing image processing on the SEM image. In order to increase the mechanical strength of the piezoelectric ceramic, it is desirable that most of the crystal grain diameters be distributed to 1 μm or less. This is because to prevent stress concentration on physical defects on the element surface, which causes a decrease in strength,
This is because the crystal grain size needs to be sufficiently smaller than the size of the element. It is also undesirable that the crystal grain size is too small. Because if the grain size is too small,
This is because the toughness decreases. According to the present invention, 75% or more of crystal grains of piezoelectric ceramics have a particle size of 0.2 μm
It has been found that a piezoelectric ceramic having sufficient strength and hardness can be obtained even if the piezoelectric ceramic is small in size by distributing it between μm.
【００１２】（実施例１）出発原料として、ＰｂＯ，Ｔ
ｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＭｎＣＯ3 の原料を用い、組成式
が（Ｐｂ0.865 Ｌａ0.09）ＴｉＭｎ0.016 Ｏ3 となるよ
うに秤量し、この混合物をボールミルで１６時間湿式混
合した。得られた混合物を脱水、乾燥したのち、大気中
において８５０℃で２時間仮焼し、この仮焼物を再びボ
ールミルで粉砕した。この粉砕物に対して、焼結助剤と
してＷＯ3 を０．６重量％およびＳｉＯ2 を０．３重量
％添加し、さらに有機バインダ、分散剤などを混合して
スラリーを作製し、ドクターブレード法でグリーンシー
トを作製した。そして、４０ｍｍ×２７ｍｍのサイズの
グリーンシートを重ねて熱圧着成形し、厚さ６００μｍ
の成形体とした。(Example 1) As starting materials, PbO, T
Using raw materials of iO 2 , La 2 O 3 , and MnCO 3 , they were weighed so that the composition formula became (Pb 0.865 La 0.09 ) TiMn 0.016 O 3, and the mixture was wet-mixed with a ball mill for 16 hours. After the obtained mixture was dehydrated and dried, it was calcined at 850 ° C. for 2 hours in the air, and the calcined product was pulverized again by a ball mill. To this pulverized product, 0.6% by weight of WO 3 and 0.3% by weight of SiO 2 were added as sintering aids, and an organic binder, a dispersant and the like were mixed to prepare a slurry. A green sheet was prepared by the method. Then, a green sheet having a size of 40 mm × 27 mm is laminated and thermocompression-bonded, and the thickness is 600 μm.
Molded article.
【００１３】得られた成形体を酸素雰囲気中において、
１１００℃で焼成して、試料Ａとした。また、試料Ａと
同様の原料を用いて同様の方法により成形体を作製し、
酸素雰囲気中において１０８０℃で焼成し、比較試料Ｂ
とした。さらに、試料Ａと同様の出発原料を用い、スラ
リー作製時に焼結助剤ＷＯ3 ，ＳｉＯ2 を添加しないで
成形体を作製し、酸素雰囲気中において１２３０℃で焼
成し、比較試料Ｃとした。The obtained molded body is placed in an oxygen atmosphere.
The sample was fired at 1100 ° C. to obtain a sample A. In addition, a molded body was produced by the same method using the same raw materials as Sample A,
Baking at 1080 ° C. in an oxygen atmosphere, Comparative Sample B
And Further, using the same starting materials as in Sample A, a compact was prepared without adding sintering aids WO 3 and SiO 2 during the preparation of the slurry, and fired at 1230 ° C. in an oxygen atmosphere to obtain Comparative Sample C.
【００１４】これらの試料Ａ、比較試料Ｂ、比較試料Ｃ
を切断して５ｍｍ×３０ｍｍの角板試料を作製し、強度
試験機を用いて３点曲げ破壊試験を行った。そして、破
壊荷重と試料サイズより得られた各試料の３点曲げ強度
を表１に示した。また、角板試料の表面を鏡面研磨した
ものを作製し、ビッカース硬度計を用いてビッカース硬
度を測定し、その結果を表１に示した。各試料の強度測
定および硬度測定におては、それぞれ１００個のサンプ
ルについて試験を行った。Sample A, Comparative Sample B and Comparative Sample C
Was cut to prepare a square plate sample of 5 mm × 30 mm, and a three-point bending fracture test was performed using a strength tester. Table 1 shows the three-point bending strength of each sample obtained from the breaking load and the sample size. In addition, a mirror-polished surface of the square plate sample was prepared, and the Vickers hardness was measured using a Vickers hardness meter. The results are shown in Table 1. In the strength measurement and the hardness measurement of each sample, a test was performed for each of 100 samples.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】表１から、試料Ａの平均強度は比較試料Ｂ
の約１．６倍程度であり、比較試料Ｃとほぼ同等になっ
ていることがわかる。また、試料Ａのビッカース硬度
は、比較試料Ｃより高く、比較試料Ｂとほぼ同等である
ことがわかる。From Table 1, the average strength of sample A is comparative sample B
It is about 1.6 times as large as that of Comparative Sample C. Further, it can be seen that the Vickers hardness of sample A is higher than that of comparative sample C and is substantially equal to that of comparative sample B.
【００１７】また、試料Ａ、比較試料Ｂおよび比較試料
Ｃのそれぞれの破断面のＳＥＭ像を図１、図２および図
３に示す。また、これらのＳＥＭ像を画像解析すること
によって求めた結晶粒子の粒径分布を、それぞれ図４、
図５および図６に示す。FIGS. 1, 2 and 3 show SEM images of the fractured surfaces of Sample A, Comparative Sample B and Comparative Sample C, respectively. Further, the particle size distribution of the crystal particles obtained by image analysis of these SEM images is shown in FIG.
This is shown in FIGS.
【００１８】図１および図４からわかるように、試料Ａ
では、結晶粒径０．２μｍ〜０．８μｍの範囲内に結晶
粒子の７５％以上が分布している。それに対して、図２
および図５からわかるように、比較試料Ｂでは、結晶粒
径０．２μｍ未満の粒子が２５％以上観察される。さら
に、図３および図６からわかるように、比較試料Ｃで
は、結晶粒径０．８μｍを超える粒子が２５％以上観察
される。ただし、比較試料Ｂの場合も、焼結助剤である
ＷＯ3 の添加量を増やすことで、焼結および粒成長が進
み、所望の粒径の分布を有する試料を作製することも可
能である。As can be seen from FIG. 1 and FIG.
In the example, 75% or more of the crystal grains are distributed in the range of the crystal grain size of 0.2 μm to 0.8 μm. In contrast, FIG.
As can be seen from FIG. 5 and FIG. 5, in Comparative Sample B, 25% or more of the particles having a crystal grain size of less than 0.2 μm are observed. Further, as can be seen from FIGS. 3 and 6, in Comparative Sample C, 25% or more of the particles having a crystal grain size of more than 0.8 μm are observed. However, also in the case of the comparative sample B, by increasing the amount of WO 3 as a sintering aid, sintering and grain growth proceed, and it is possible to produce a sample having a desired particle size distribution. .
【００１９】以上の結果から、試料Ａは、結晶粒径０．
２μｍ〜０．８μｍの範囲内に粒子の７５％以上が分布
しており、結晶粒径が０．２μｍ未満の側に偏っている
比較試料Ｂに比べて機械的強度が高く、結晶粒径が０．
８μｍを超える側に偏っている比較試料Ｃに比べてビッ
カース硬度が高いという優れた力学的特性を示してい
る。From the above results, it is found that the sample A has a crystal grain size of 0.3.
75% or more of the particles are distributed in the range of 2 μm to 0.8 μm, and the mechanical strength is higher than that of Comparative Sample B in which the crystal grain size is biased to the side of less than 0.2 μm, and the crystal grain size is smaller. 0.
It shows excellent mechanical properties such that the Vickers hardness is higher than that of Comparative Sample C which is biased to the side exceeding 8 μm.
【００２０】（実施例２）実施例２では、実施例１の試
料Ａと比べて、ＷＯ3 の含有量を変動させて試料番号１
〜８の試料を作製した。そして、試料番号１〜８の試料
について、実施例１と同様にして、結晶粒子の粒径の分
布、３点曲げ強度およびビッカース硬度を調べた。その
結果を表２に示した。なお、表２には、結晶粒子の粒径
の分布として、「未焼結」と示されている試料番号１お
よび２の試料は焼結できなかったことを示し、「範囲
内」と示されている試料番号３〜８の試料はセラミック
スを構成する結晶粒子の７５％以上が粒径０．２μｍと
０．８μｍの間に分布していることを示す。(Example 2) In Example 2, as compared with Sample A of Example 1, the content of WO 3 was changed to change the sample number 1
~ 8 samples were produced. Then, with respect to the samples of sample numbers 1 to 8, the distribution of the crystal particle diameter, the three-point bending strength, and the Vickers hardness were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Table 2 shows that the samples of Sample Nos. 1 and 2 indicated as “unsintered” could not be sintered as the particle size distribution of the crystal particles, and indicated as “within range”. Sample Nos. 3 to 8 indicate that 75% or more of the crystal grains constituting the ceramics are distributed between the particle diameters of 0.2 μm and 0.8 μm.
【００２１】[0021]
【表２】 [Table 2]
【００２２】表２から、チタン酸鉛を主成分とし、セラ
ミックスを構成する結晶粒子の７５％以上が粒径０．２
μｍと０．８μｍの間に分布している圧電セラミックス
において、その主成分に対してタングステン元素をＷＯ
3 に換算して０．１〜５重量％添加含有した試料番号３
〜７の試料では、３点曲げ強度およびビッカース硬度が
高いことがわかる。From Table 2, it can be seen that 75% or more of the crystal grains comprising lead titanate as the main component and constituting the ceramics have a particle size of 0.2.
In piezoelectric ceramics distributed between μm and 0.8 μm, tungsten element is
3 in terms of sample No. 3 containing added 0.1-5 wt%
It can be seen that the samples Nos. To 7 have high three-point bending strength and Vickers hardness.
【００２３】また、表２から、チタン酸鉛を主成分とす
る圧電セラミックスにおいて、その主成分に対してタン
グステン元素をＷＯ3 に換算して０．１重量％未満添加
含有した試料番号１および２の試料では、焼結助剤とし
ての効果がなく、焼結させることができず、また、５重
量％を超えて添加含有した試料番号８の試料では、３点
曲げ強度およびビッカース硬度ともに低下することがわ
かる。From Table 2, it can be seen that Sample Nos. 1 and 2 in which a piezoelectric element containing lead titanate as a main component contained tungsten in an amount of less than 0.1% by weight in terms of WO 3 with respect to the main component. The sample No. has no effect as a sintering aid and cannot be sintered, and the sample No. 8 which contains more than 5% by weight of the sample No. 8 has reduced three-point bending strength and Vickers hardness. You can see that.
【００２４】なお、上述の実施例１および２に示したセ
ラミックス材料以外の材料を用いた場合であっても、チ
タン酸鉛を主成分とし、その主成分に対して、タングス
テン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜５重量％添加含有
した圧電セラミックスであれば、結晶粒径０．２μｍ〜
０．８μｍの範囲に粒子の７５％以上を分布させること
により、機械的強度および硬度の高い圧電セラミックス
とすることができる。さらに、チタン酸鉛を主成分とす
る圧電セラミックスでは、ＰＺＴ系の圧電セラミックス
に比べて、低誘電率であり、高周波下での応答性に優れ
た圧電セラミックスとすることができる。Even when a material other than the ceramic material shown in the above-described Embodiments 1 and 2 is used, lead titanate is used as a main component, and tungsten is added to WO 3 with respect to the main component. In the case of a piezoelectric ceramic containing 0.1 to 5% by weight in terms of conversion, the crystal grain size is 0.2 μm to
By distributing 75% or more of the particles in the range of 0.8 μm, a piezoelectric ceramic having high mechanical strength and hardness can be obtained. Furthermore, a piezoelectric ceramic containing lead titanate as a main component has a lower dielectric constant than a PZT-based piezoelectric ceramic, and has excellent responsiveness at high frequencies.
【００２５】[0025]
【発明の効果】この発明によれば、小型であっても機械
的強度が高く、ビッカース硬度が高く、かつ低誘電率で
高周波下における応答性に優れた圧電セラミックスを得
ることができる。According to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric ceramic which has a high mechanical strength, a high Vickers hardness, a low dielectric constant and excellent responsiveness under a high frequency even if it is small.
【図１】実施例における本発明の範囲内の試料Ａの破断
面のＳＥＭ図である。FIG. 1 is an SEM diagram of a fracture surface of a sample A within the scope of the present invention in an example.
【図２】試料Ａと比較するための比較試料Ｂの破断面の
ＳＥＭ図である。FIG. 2 is an SEM diagram of a fractured surface of a comparative sample B for comparison with a sample A.
【図３】試料Ａと比較するための比較試料Ｃの破断面の
ＳＥＭ図である。FIG. 3 is an SEM diagram of a fracture surface of a comparative sample C for comparison with a sample A.
【図４】試料Ａの結晶粒径の分布を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the distribution of the crystal grain size of Sample A.
【図５】比較試料Ｂの結晶粒径の分布を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing the distribution of the crystal grain size of Comparative Sample B.
【図６】比較試料Ｃの結晶粒径の分布を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing the distribution of the crystal grain size of Comparative Sample C.
Claims (4)
対して、タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜
５重量％添加含有してなり、セラミックスを構成する結
晶粒子の７５％以上が粒径０．２μｍと０．８μｍの間
に分布していることを特徴とする、圧電セラミックス。[Claim 1] as a main component of lead titanate, 0.1 with respect to said main component, in terms of the tungsten element in WO 3
A piezoelectric ceramic, comprising 5% by weight, wherein 75% or more of crystal grains constituting the ceramic are distributed between a particle size of 0.2 μm and 0.8 μm.
2 に換算して２重量％以下添加含有してなることを特徴
とする、請求項１に記載の圧電セラミックス。2. The method according to claim 1, wherein silicon oxide is SiO 2
2. The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein 2% by weight or less in terms of 2 is added and contained.
対して、タングステン元素をＷＯ3 に換算して０．１〜
５重量％添加含有してなる圧電セラミックス材料を１０
８０℃より高く、１１５０℃より低い温度で焼成するこ
とを特徴とする、圧電セラミックスの製造方法。Wherein a main component of lead titanate, 0.1 with respect to said main component, in terms of the tungsten element in WO 3
10% by weight of a piezoelectric ceramic material containing 5% by weight
A method for producing a piezoelectric ceramic, comprising firing at a temperature higher than 80 ° C and lower than 1150 ° C.
2 に換算して２重量％以下添加含有してなることを特徴
とする、請求項３に記載の圧電セラミックスの製造方
法。4. A method according to claim 1, wherein the main component is silicon oxide.
4. The method for producing a piezoelectric ceramic according to claim 3, wherein 2% by weight or less in terms of 2 is added and contained.
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