JP2002326870A - Piezoelectric ceramic - Google Patents

Piezoelectric ceramic

Info

Publication number
JP2002326870A
JP2002326870A JP2001242181A JP2001242181A JP2002326870A JP 2002326870 A JP2002326870 A JP 2002326870A JP 2001242181 A JP2001242181 A JP 2001242181A JP 2001242181 A JP2001242181 A JP 2001242181A JP 2002326870 A JP2002326870 A JP 2002326870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
perovskite structure
structure compound
composition ratio
piezoelectric 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.)
Granted
Application number
JP2001242181A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4070967B2 (en
Inventor
Masahito Furukawa
正仁 古川
Kenji Horino
賢治 堀野
Yoshiko Itsukida
佳子 五木田
Shogo Murosawa
尚吾 室澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2001242181A priority Critical patent/JP4070967B2/en
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to EP01978816A priority patent/EP1340731B1/en
Priority to DE60137361T priority patent/DE60137361D1/en
Priority to PCT/JP2001/009104 priority patent/WO2002042239A1/en
Priority to CN01803883.2A priority patent/CN1197823C/en
Priority to US10/181,250 priority patent/US6793843B2/en
Priority to TW090128322A priority patent/TW541734B/en
Publication of JP2002326870A publication Critical patent/JP2002326870A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4070967B2 publication Critical patent/JP4070967B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric ceramic capable of improving a piezoelectric property. SOLUTION: The piezoelectric ceramic contains a perovskite structured compound (Na0.5 Bi0.5 )TiO3 or the like of a rhombohedral system, the perovskite structured compound BaTiO3 , (K0.5 Bi0.5 )TiO3 or the like of tetragonal system and the perovskite structured compound SrTiO3 or the like of a cubic system. The piezoelectric property is improved by these three kind compounds with different crystal structures. It doesn't matter that these are of solid solution absolutely or not. It is desirable that the composing ratios of these compounds a, b, and c are satisfying following conditions, a+b+c=1, and 0.60<=a<=0.99, 0<b<=0.20, 0<c<=0.20, wherein, a is for the perovskite structured compound of the rhombohedral system, b is for the perovskite structured compound of the tetragonal system, and c is for the perovskite structured compound of the cubic system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ、
センサーまたはレゾネータなどの分野において広く利用
される圧電磁器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an actuator,
The present invention relates to a piezoelectric ceramic widely used in a field such as a sensor or a resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電材料は、外部から電界が印加される
ことにより歪みを発生する(電気エネルギーの機械エネ
ルギーへの変換)効果と、外部から応力を受けることに
より表面に電荷が発生する(機械エネルギーの電気エネ
ルギーへの変換)効果とを有するものであり、近年、各
種分野で幅広く利用されている。例えば、チタン酸ジル
コン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3 ;PZT)などの圧
電材料は、印加電圧に対して1×10-10 m/Vのオー
ダーでほぼ比例した歪みを発生することから、微少な位
置調整などに優れており、光学系の微調整などにも利用
されている。また、それとは逆に、圧電材料は加えられ
た応力あるいはそれによる自身の変形量に比例した大き
さの電荷が発生することから、微少な力や変形を読み取
るためのセンサーとしても利用されている。更に、圧電
材料は優れた応答性を有することから、交流電界を印加
することで、圧電材料自身あるいは圧電材料と接合関係
にある弾性体を励振して共振を起こさせることも可能で
あり、圧電トランス、超音波モータなどとしても利用さ
れている。
2. Description of the Related Art Piezoelectric materials generate distortion (conversion of electrical energy to mechanical energy) when an electric field is applied from the outside, and generate electric charges on the surface when mechanical stress is applied from the outside (mechanical). Energy conversion into electric energy), and has been widely used in various fields in recent years. For example, a piezoelectric material such as lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ; PZT) generates a strain that is approximately proportional to the applied voltage on the order of 1 × 10 −10 m / V. It is excellent for fine position adjustment and the like, and is also used for fine adjustment of an optical system. Conversely, piezoelectric materials are used as sensors to read small forces and deformations, since the amount of charge generated is proportional to the applied stress or the amount of deformation due to it. . Furthermore, since a piezoelectric material has excellent responsiveness, it is possible to excite the piezoelectric material itself or an elastic body in a bonding relationship with the piezoelectric material to cause resonance by applying an AC electric field. They are also used as transformers, ultrasonic motors and the like.

【0003】現在実用化されている圧電材料の大部分
は、PbZrO3 (PZ)−PbTiO3 (PT)から
なる固溶体系(PZT系)である。その理由は、菱面晶
系のPZと正方晶系のPTの結晶学的な相境界(M.
P.B.)付近の組成を用いることで、優れた圧電特性
を得ることができるからである。このPZT系圧電材料
には、様々な副成分あるいは添加物を加えることによ
り、多種多様なニーズに応えるものが幅広く開発されて
いる。例えば、機械的品質係数(Qm)が小さいかわり
に圧電定数(d33)が大きく、直流的な使い方で大きな
変位量が求められる位置調整用のアクチュエータなどに
用いられるものから、圧電定数(d33)が小さいかわり
に機械的品質係数(Qm)が大きく、超音波モータなど
の超音波発生素子のような交流的な使い方をする用途に
向いているものまで様々なものがある。
Most of the piezoelectric materials currently put into practical use are solid-solution systems (PZT-based) composed of PbZrO 3 (PZ) -PbTiO 3 (PT). The reason is that the crystallographic phase boundary between rhombohedral PZ and tetragonal PT (M.
P. B. This is because excellent piezoelectric characteristics can be obtained by using a composition in the vicinity. A variety of PZT-based piezoelectric materials that meet various needs by adding various subcomponents or additives have been widely developed. For example, mechanical quality factor (Qm) large piezoelectric constant (d 33) is in place is small, from those large displacement is used, such as an actuator for position adjustment sought direct way to use the piezoelectric constant (d 33 ) Has a large mechanical quality factor (Qm) instead of a small value, and there are various types that are suitable for use in alternating current applications, such as ultrasonic generating elements such as ultrasonic motors.

【0004】また、PZT系以外にも圧電材料として実
用化されているものはあるが、それもマグネシウム酸ニ
オブ酸鉛(Pb(Mg,Nb)O3 ;PMN)などの鉛
系ペロブスカイト組成を主成分とする固溶体がほとんど
である。
Further, there is one which is put into practical use as a piezoelectric material other than PZT system, it also magnesium niobate (Pb (Mg, Nb) O 3; PMN) and lead-based perovskite such as main Most of them are solid solutions.

【0005】ところが、これらの鉛系圧電材料は、主成
分として低温でも揮発性の極めて高い酸化鉛(PbO)
を60〜70質量%程度と多量に含んでいる。例えば、
PZTまたはPMNでは、質量比で約2/3が酸化鉛で
ある。よって、これらの圧電材料を製造する際には、磁
器であれば焼成工程、単結晶品であれば溶融工程などの
熱処理工程において、工業レベルで極めて多量の酸化鉛
が大気中に揮発し拡散してしまう。また、製造段階で放
出される酸化鉛については回収することも可能である
が、工業製品として市場に出された圧電製品に含有され
る酸化鉛については現状では回収が難しく、これらが広
く環境中に放出されると、酸性雨による鉛の溶出などが
心配される。従って、今後圧電磁器および単結晶の応用
分野が広がり、使用量が増大すると、無鉛化の問題が極
めて重要な課題となる。
However, these lead-based piezoelectric materials are mainly composed of highly volatile lead oxide (PbO) even at low temperatures.
In a large amount of about 60 to 70% by mass. For example,
In PZT or PMN, about 2/3 by mass ratio is lead oxide. Therefore, when manufacturing these piezoelectric materials, an extremely large amount of lead oxide volatilizes and diffuses into the atmosphere at an industrial level in a firing step for porcelain and a heat treatment step for a single crystal product such as a melting step. Would. Although it is possible to recover lead oxide released during the manufacturing stage, it is difficult at present to recover lead oxide contained in piezoelectric products marketed as industrial products, and these are widely used in the environment. If it is released to the public, there is a concern that lead may be eluted by acid rain. Therefore, as the application fields of piezoelectric ceramics and single crystals expand in the future and the amount of use increases, the problem of lead-free becomes a very important issue.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】鉛を全く含有しない圧
電材料としては、例えばチタン酸バリウム(BaTiO
3 )あるいはビスマス層状強誘電体などが知られてい
る。しかし、チタン酸バリウムはキュリー点が120℃
と低く、その温度以上では圧電性が消失してしまうの
で、はんだによる接合または車載用などの用途を考える
と実用的でない。一方、ビスマス層状強誘電体は、通常
400℃以上のキュリー点を有しており、熱的安定性に
優れているが、結晶異方性が大きいので、ホットフォー
ジングなどで自発分極を配向させる必要があり、生産性
の点で問題がある。また、完全に鉛の含有をなくすと、
大きな圧電性を得ることが難しい。
SUMMARY OF THE INVENTION A pressure containing no lead
As the electric material, for example, barium titanate (BaTiO
Three) Or bismuth layered ferroelectrics are known
You. However, barium titanate has a Curie point of 120 ° C.
And above that temperature, the piezoelectricity disappears
Consider applications such as soldering or automotive applications
And impractical. On the other hand, bismuth layered ferroelectrics
Has a Curie point of 400 ° C or higher, and has thermal stability
Excellent, but with high crystal anisotropy,
It is necessary to orient spontaneous polarization by zing etc.
There is a problem in the point. Also, if you completely eliminate the lead content,
It is difficult to obtain large piezoelectricity.

【0007】更に、最近では、新たな材料として、チタ
ン酸ビスマスナトリウム系の材料について研究が進めら
れている。例えば、特公平4−60073号公報,特開
平11−180769号公報には、チタン酸ビスマスナ
トリウムとチタン酸バリウムとを含む材料が開示されて
おり、特開平11−171643号公報にはチタン酸ビ
スマスナトリウムとチタン酸ビスマスカリウムとを含む
材料が開示されている。しかし、このチタン酸ビスマス
ナトリウム系の材料では、鉛系圧電材料に比べると未だ
十分といえる圧電特性が得られておらず、圧電特性の向
上が求められていた。
Further, recently, as a new material, research on a sodium bismuth titanate-based material has been conducted. For example, Japanese Patent Publication No. Hei 4-60073 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-180769 disclose materials containing sodium bismuth titanate and barium titanate, and Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-171643 discloses a material containing bismuth titanate. A material comprising sodium and potassium bismuth titanate is disclosed. However, this bismuth sodium titanate-based material has not yet obtained sufficient piezoelectric properties as compared with a lead-based piezoelectric material, and there has been a demand for improved piezoelectric properties.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、優れた圧電特性を示し、低公害化、
対環境性および生態学的見地からも優れた圧電磁器を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to show excellent piezoelectric characteristics, reduce pollution,
An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic which is excellent from the environmental and ecological point of view.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による圧電磁器
は、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と、正方晶系ペ
ロブスカイト構造化合物と、立方晶系ペロブスカイト構
造化合物とを含むものである。
The piezoelectric ceramic according to the present invention includes a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound.

【0010】本発明による他の圧電磁器は、菱面晶系ペ
ロブスカイト構造化合物と、正方晶系ペロブスカイト構
造化合物と、立方晶系ペロブスカイト構造化合物とを含
む固溶体を含有するものである。
Another piezoelectric ceramic according to the present invention contains a solid solution containing a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound.

【0011】本発明によるこれらの圧電磁器では、結晶
構造の異なる3種類の化合物により、圧電特性の向上が
図られる。なお、鉛(Pb)の含有量が1質量%以下で
あるようにすれば、低公害化、対環境性および生態学的
見地から好ましい。
In these piezoelectric ceramics according to the present invention, the piezoelectric characteristics are improved by three kinds of compounds having different crystal structures. In addition, it is preferable that the content of lead (Pb) is 1% by mass or less from the viewpoints of low pollution, environmental friendliness and ecological aspects.

【0012】また、これらの化合物の組成比a,bおよ
びcは、化1に示したように、モル比でa+b+c=
1,0.60≦a≦0.99,0<b≦0.20,0<
c≦0.20をそれぞれ満たす範囲内の値であることが
好ましい。
Further, as shown in the chemical formula 1, the composition ratios a, b and c of these compounds are a + b + c =
1,0.60 ≦ a ≦ 0.99,0 <b ≦ 0.20,0 <
It is preferable that each of the values satisfies c ≦ 0.20.

【0013】更に、化合物の組成比と、その化合物のB
サイトに位置する元素に対するAサイトに位置する元素
の組成比との積を、3種類の化合物について足し合わせ
た値は、数1に示したように、0.9以上1.0以下の
範囲内であることが好ましい。
Further, the composition ratio of the compound and the B of the compound
The value obtained by adding the product of the composition of the element located at the A site to the element located at the site with respect to the three kinds of compounds is within a range of 0.9 or more and 1.0 or less as shown in Expression 1. It is preferred that

【0014】本発明による更に他の圧電磁器は、チタン
酸ナトリウムビスマスを含む第1酸化物と、チタン酸カ
リウムビスマスおよびチタン酸バリウムを含む群のうち
の少なくとも1種の第2酸化物と、チタン酸ストロンチ
ウムを含む第3酸化物とを含むものである。
Still another piezoelectric ceramic according to the present invention comprises a first oxide containing sodium bismuth titanate, at least one second oxide selected from the group consisting of potassium bismuth titanate and barium titanate, and titanium. And a third oxide containing strontium acid.

【0015】本発明による更に他の圧電磁器は、チタン
酸ナトリウムビスマスを含む第1酸化物と、チタン酸カ
リウムビスマスおよびチタン酸バリウムを含む群のうち
の少なくとも1種の第2酸化物と、チタン酸ストロンチ
ウムを含む第3酸化物とを含む固溶体を含有するもので
ある。
Still another piezoelectric ceramic according to the present invention comprises a first oxide containing sodium bismuth titanate, at least one second oxide selected from the group consisting of potassium bismuth titanate and barium titanate, and titanium. And a third oxide containing strontium acid.

【0016】本発明によるこれらの圧電磁器では、第1
酸化物,第2酸化物および第3酸化物により、圧電特性
の向上が図られる。なお、これらの酸化物の組成比a,
bおよびcは、化2に示したように、モル比でa+b+
c=1,0.60≦a≦0.99,0<b≦0.20,
0<c≦0.20をそれぞれ満たす範囲内の値であるこ
とが好ましい。
In these piezoelectric ceramics according to the present invention, the first
The oxide, the second oxide, and the third oxide improve the piezoelectric characteristics. Note that the composition ratios of these oxides a,
b and c are a + b + in a molar ratio as shown in Chemical formula 2.
c = 1, 0.60 ≦ a ≦ 0.99, 0 <b ≦ 0.20,
It is preferable that each of the values satisfies 0 <c ≦ 0.20.

【0017】また、第1酸化物の組成比aと第1酸化物
第2元素に対する第1酸化物第1元素の組成比xとの
積、第2酸化物の組成比bと第2酸化物第2元素に対す
る第2酸化物第1元素の組成比yとの積、および第3酸
化物の組成比cと第3酸化物第2元素に対する第3酸化
物第1元素の組成比zとの積を足し合わせた値は、数2
に示したように、0.9以上1.0以下の範囲内である
ことが好ましい。
Further, the product of the composition ratio a of the first oxide and the composition ratio x of the first element of the first oxide to the second element of the first oxide, the composition ratio b of the second oxide and the second oxide The product of the composition ratio y of the first element of the second oxide to the second element, and the composition ratio c of the third oxide to the composition ratio z of the first element of the third oxide to the second element of the third oxide The sum of the products is given by Equation 2.
As shown in the above, it is preferable that it is in the range of 0.9 or more and 1.0 or less.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0019】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、
菱面晶系(Rhombohedral)ペロブスカイト構造化合物
と、正方晶系(Tetragonal)ペロブスカイト構造化合物
と、立方晶系(Cubic )ペロブスカイト構造化合物とを
含んでいる。または、菱面晶系ペロブスカイト構造化合
物と、正方晶系ペロブスカイト構造化合物と、立方晶系
ペロブスカイト構造化合物とを含む固溶体を含有してい
る。すなわち、結晶構造の異なる3種類の化合物を含ん
でおり、それらは固溶していてもよく、完全に固溶して
いなくてもよい。
A piezoelectric ceramic according to one embodiment of the present invention comprises:
It includes a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal (Tetragonal) perovskite structure compound, and a cubic (Cubic) perovskite structure compound. Alternatively, a solid solution containing a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound is contained. That is, it contains three types of compounds having different crystal structures, which may or may not be completely dissolved.

【0020】これにより、この圧電磁器では、少なくと
も一部において結晶学的な相境界(M.P.B.)が形
成され、圧電特性が向上するようになっている。具体的
には、1成分系あるいは2成分系に比べて電気機械結合
係数が向上すると共に、誘電率も向上し、その結果変位
量が向上するようになっている。
As a result, in this piezoelectric ceramic, a crystallographic phase boundary (MPB) is formed at least in part, and the piezoelectric characteristics are improved. Specifically, the electromechanical coupling coefficient is improved and the dielectric constant is improved as compared with the one-component system or the two-component system, and as a result, the displacement is improved.

【0021】菱面晶系ペロブスカイト構造化合物として
は、例えば、チタン酸ナトリウムビスマスを含む第1酸
化物が挙げられる。この第1酸化物は、ペロブスカイト
構造のAサイトに位置する第1酸化物第1元素と、ペロ
ブスカイト構造のBサイトに位置する第1酸化物第2元
素と、酸素とからなり、その組成は例えば化3により表
される。
The rhombohedral perovskite structure compound includes, for example, a first oxide containing sodium bismuth titanate. This first oxide is composed of a first oxide first element located at the A site of the perovskite structure, a first oxide second element located at the B site of the perovskite structure, and oxygen. It is represented by Chemical Formula 3.

【0022】[0022]

【化3】A1x A2O3 式中、A1は第1酸化物第1元素を表し、A2は第1酸
化物第2元素を表す。xは化学量論組成であれば1であ
るが、化学量論組成からずれていてもよく、1以下であ
れば焼結性を高めることができると共により高い圧電特
性を得ることができるので好ましい。酸素の組成は化学
量論組成から求めたものであり、化学量論組成からずれ
ていてもよい。
## STR1 A1 x A 2 O 3 formula, A1 represents a first element first oxide, A2 represents a second element first oxide. x is 1 if it has a stoichiometric composition, but it may deviate from the stoichiometric composition. If it is 1 or less, it is preferable because sinterability can be improved and higher piezoelectric characteristics can be obtained. . The oxygen composition is determined from the stoichiometric composition, and may deviate from the stoichiometric composition.

【0023】第1酸化物第1元素には、チタン酸ナトリ
ウムビスマスであればナトリウム(Na)およびビスマ
ス(Bi)が該当する。チタン酸ナトリウムビスマスに
おけるナトリウムとビスマスとの組成比は、化学量論組
成であればモル比で1:1であるが、化学量論組成から
ずれていてもよい。第1酸化物第2元素には、チタン酸
ナトリウムビスマスであればチタン(Ti)が該当す
る。
As the first element of the first oxide, sodium (Na) and bismuth (Bi) correspond to sodium bismuth titanate. The composition ratio between sodium and bismuth in sodium bismuth titanate is 1: 1 in molar ratio if it is a stoichiometric composition, but may deviate from the stoichiometric composition. As the first oxide second element, titanium (Ti) corresponds to sodium bismuth titanate.

【0024】菱面晶系ペロブスカイト構造化合物は、1
種類の化合物により構成されてもよいが、複数種の第1
酸化物により構成されてもよい。複数種の化合物よりな
る場合、それらは固溶していてもよく、固溶していなく
ていもよい。
The rhombohedral perovskite structure compound has 1
May be composed of a plurality of types of compounds,
It may be composed of an oxide. When it is composed of a plurality of types of compounds, they may or may not form a solid solution.

【0025】正方晶系ペロブスカイト構造化合物として
は、例えば、チタン酸カリウムビスマスおよびチタン酸
バリウムを含む群のうちの少なくとも1種の第2酸化物
が挙げられる。この第2酸化物は、ペロブスカイト構造
のAサイトに位置する第2酸化物第1元素と、ペロブス
カイト構造のBサイトに位置する第2酸化物第2元素
と、酸素とからなり、その組成は例えば化4により表さ
れる。
Examples of the tetragonal perovskite structure compound include, for example, at least one type of second oxide selected from the group including potassium bismuth titanate and barium titanate. The second oxide is composed of a first element of the second oxide located at the A site of the perovskite structure, a second element of the second oxide located at the B site of the perovskite structure, and oxygen. It is represented by Chemical Formula 4.

【0026】[0026]

【化4】B1y B2O3 式中、B1は第2酸化物第1元素を表し、B2は第2酸
化物第2元素を表す。yは化学量論組成であれば1であ
るが、化学量論組成からずれていてもよい。酸素の組成
は化学量論組成から求めたものであり、化学量論組成か
らずれていてもよい。
Embedded image B1 y B2O 3 formula, B1 represents a first element second oxide, B2 represents a second oxide second element. Although y is 1 if it is a stoichiometric composition, it may deviate from the stoichiometric composition. The oxygen composition is determined from the stoichiometric composition, and may deviate from the stoichiometric composition.

【0027】第2酸化物第1元素には、チタン酸カリウ
ムビスマスであればカリウム(K)およびビスマスが該
当し、チタン酸バリウムであればバリウム(Ba)が該
当する。チタン酸カリウムビスマスにおけるカリウムと
ビスマスとの組成比は、化学量論組成であればモル比で
1:1であるが、化学量論組成からずれていてもよい。
第2酸化物第2元素には、チタン酸カリウムビスマスお
よびチタン酸バリウム共にチタンが該当する。
For the first element of the second oxide, potassium (K) and bismuth correspond to potassium bismuth titanate, and barium (Ba) corresponds to barium titanate. The composition ratio of potassium to bismuth in potassium bismuth titanate is 1: 1 in molar ratio as long as it is a stoichiometric composition, but may deviate from the stoichiometric composition.
As the second element of the second oxide, titanium corresponds to both potassium bismuth titanate and barium titanate.

【0028】正方晶系ペロブスカイト構造化合物も、菱
面晶系ペロブスカイト構造化合物と同様に、1種類の化
合物により構成されてもよいが、複数種の化合物により
構成されてもよい。複数種の化合物よりなる場合、それ
らは固溶していてもよく、固溶していなくてもよい。
The tetragonal perovskite structure compound may be composed of one kind of compound like the rhombohedral perovskite structure compound, or may be composed of plural kinds of compounds. When it is composed of a plurality of types of compounds, they may or may not form a solid solution.

【0029】立方晶系ペロブスカイト構造化合物として
は、例えば、チタン酸ストロンチウムを含む第3酸化物
が挙げられる。この第3酸化物は、ペロブスカイト構造
のAサイトに位置する第3酸化物第1元素と、ペロブス
カイト構造のBサイトに位置する第3酸化物第2元素
と、酸素とからなり、その組成は例えば化5により表さ
れる。
Examples of the cubic perovskite structure compound include a third oxide containing strontium titanate. The third oxide is composed of a first element of the third oxide located at the A site of the perovskite structure, a second element of the third oxide located at the B site of the perovskite structure, and oxygen. Formula 5

【0030】[0030]

【化5】C1z C2O3 式中、C1は第3酸化物第1元素を表し、C2は第3酸
化物第2元素を表す。zは化学量論組成であれば1であ
るが、化学量論組成からずれていてもよい。酸素の組成
は化学量論組成から求めたものであり、化学量論組成か
らずれていてもよい。
Embedded image C1 z C2O 3 formula, C1 represents the first element third oxide, C2 represents the second element third oxide. z is 1 if it has a stoichiometric composition, but may deviate from the stoichiometric composition. The oxygen composition is determined from the stoichiometric composition, and may deviate from the stoichiometric composition.

【0031】第3酸化物第1元素には、チタン酸ストロ
ンチウムであればストロンチウム(Sr)が該当し、第
3酸化物第2元素には、チタン酸ストロンチウムであれ
ばチタンが該当する。立方晶系ペロブスカイト構造化合
物も、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と同様に、1
種類の化合物により構成されてもよいが、複数種の化合
物により構成されてもよい。複数種の化合物よりなる場
合、それらは固溶していてもよく、固溶していなくても
よい。
Strontium (Sr) corresponds to strontium titanate as the first element of the third oxide, and titanium corresponds to strontium titanate as the second element of the third oxide. As with the rhombohedral perovskite structure compound, the cubic perovskite structure compound also has 1
It may be composed of different kinds of compounds, but may be composed of plural kinds of compounds. When it is composed of a plurality of types of compounds, they may or may not form a solid solution.

【0032】これら菱面晶系ペロブスカイト構造化合物
と正方晶系ペロブスカイト構造化合物と立方晶系ペロブ
スカイト構造化合物との組成比、例えば、第1酸化物と
第2酸化物と第3酸化物との組成比は、モル比で化6に
示した範囲内であることが好ましい。正方晶系ペロブス
カイト構造化合物および立方晶系ペロブスカイト構造化
合物の含有量が多すぎると圧電特性が低下してしまい、
少なすぎると結晶構造の異なる3種類の化合物を含むこ
とによる十分な効果が得られないからである。
The composition ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound, for example, the composition ratio of the first oxide, the second oxide and the third oxide Is preferably in a molar ratio within the range shown in Chemical formula 6. If the content of the tetragonal perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound is too large, the piezoelectric properties are reduced,
If the amount is too small, sufficient effects due to the inclusion of three types of compounds having different crystal structures cannot be obtained.

【0033】[0033]

【化6】aA+bB+cC 式中、Aは菱面晶系ペロブスカイト構造化合物(例えば
第1酸化物)、Bは正方晶系ペロブスカイト構造化合物
(例えば第2酸化物)、Cは立方晶系ペロブスカイト構
造化合物(例えば第3酸化物)をそれぞれ表す。a,b
およびcは、a+b+c=1,0.60≦a≦0.9
9,0<b≦0.20,0<c≦0.20をそれぞれ満
たす範囲内の値である。
Wherein A is a rhombohedral perovskite structure compound (for example, a first oxide), B is a tetragonal perovskite structure compound (for example, a second oxide), and C is a cubic perovskite structure compound. For example, a third oxide). a, b
And c are a + b + c = 1, 0.60 ≦ a ≦ 0.9
9,0 <b ≦ 0.20 and 0 <c ≦ 0.20, respectively.

【0034】ここで、この組成比というのは、固溶して
いるものも固溶していないものも含めた圧電磁器全体に
おける値である。なお、化6におけるbは、正方晶系ペ
ロブスカイト構造化合物がチタン酸バリウムの場合に
は、0<b≦0.15の範囲内であればより好ましく、
0<b≦0.1の範囲内であれば更に好ましい。正方晶
系ペロブスカイト構造化合物がチタン酸カリウムビスマ
スの場合には、0.10≦b≦0.20の範囲内であれ
ばより好ましい。また、化6におけるcは、0<c≦
0.15の範囲内であればより好ましい。これらの範囲
内においてより大きな変位量を得ることができるからで
ある。
Here, the composition ratio is a value in the entire piezoelectric ceramic including a solid solution and a non-solid solution. In addition, b in the chemical formula 6 is more preferably within a range of 0 <b ≦ 0.15 when the tetragonal perovskite structure compound is barium titanate,
It is more preferable that the range of 0 <b ≦ 0.1 is satisfied. When the tetragonal perovskite structure compound is potassium bismuth titanate, it is more preferable that the range of 0.10 ≦ b ≦ 0.20 is satisfied. Further, c in Chemical formula 6 is 0 <c ≦
It is more preferable that it is within the range of 0.15. This is because a larger displacement can be obtained within these ranges.

【0035】菱面晶系ペロブスカイト構造化合物、正方
晶系ペロブスカイト構造化合物および立方晶系ペロブス
カイト構造化合物の組成比と、これら化合物のBサイト
に位置する元素に対するAサイトに位置する元素の組成
比(Aサイトに位置する元素/Bサイトに位置する元
素)とは、数3に示した関係を有することが好ましい。
The composition ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound, and the composition ratio of the element located at the A site to the element located at the B site (A (The element located at the site / the element located at the B site) preferably has the relationship shown in Formula 3.

【0036】[0036]

【数3】0.9≦ax+by+cz≦1.0 式中、a,bおよびcは、化6に示したように、菱面晶
系ペロブスカイト構造化合物と正方晶系ペロブスカイト
構造化合物と立方晶系ペロブスカイト構造化合物とのモ
ル比によるそれぞれの組成比を表す。x,yおよびz
は、例えば化3,化4および化5に示したように、順
に、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物,正方晶系ペロ
ブスカイト構造化合物および立方晶系ペロブスカイト構
造化合物それぞれにおけるBサイトに位置する元素を1
とした場合のAサイトに位置する元素のモル比による組
成比、つまりBサイトに位置する元素に対するAサイト
に位置する元素のモル比による組成比を表す。
0.9 ≦ ax + by + cz ≦ 1.0 where a, b and c are, as shown in Chemical formula 6, a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound and a cubic perovskite Each composition ratio is represented by a molar ratio with the structural compound. x, y and z
Is, for example, as shown in Chemical Formula 3, Chemical Formula 4, and Chemical Formula 5, the element located at the B site in each of the rhombohedral perovskite structure compound, tetragonal perovskite structure compound, and cubic perovskite structure compound is represented by 1
Represents the composition ratio by the molar ratio of the element located at the A site, that is, the composition ratio by the molar ratio of the element located at the A site to the element located at the B site.

【0037】すなわち、例えば、第1酸化物と第2酸化
物と第3酸化物とを含む場合には、第1酸化物の組成比
aと第1酸化物第2元素に対する第1酸化物第1元素の
組成比xとの積、第2酸化物の組成比bと第2酸化物第
2元素に対する第2酸化物第1元素の組成比yとの積、
および第3酸化物の組成比cと第3酸化物第2元素に対
する第3酸化物第1元素の組成比zとの積を足し合わせ
た値が0.9以上1.0以下の範囲内であることが好ま
しい。化3においても説明したように、1.0以下の方
が高い焼結性および優れた圧電特性を得ることができる
と共に、0.9よりも小さくなると逆に圧電特性が低下
してしまうからである。
That is, for example, when the first oxide, the second oxide, and the third oxide are included, the composition ratio a of the first oxide and the first oxide The product of the composition ratio x of one element, the product of the composition ratio b of the second oxide and the composition ratio y of the second oxide first element to the second oxide second element,
And the sum of the product of the composition ratio c of the third oxide and the composition ratio z of the first element of the third oxide to the second element of the third oxide is in the range of 0.9 to 1.0. Preferably, there is. As described in Chemical formula 3, when the ratio is 1.0 or less, high sinterability and excellent piezoelectric characteristics can be obtained, and when the ratio is less than 0.9, the piezoelectric characteristics decrease. is there.

【0038】なお、この圧電磁器は鉛を含んでいてもよ
いが、その含有量は1質量%以下であることが好まし
く、鉛を全く含んでいなければより好ましい。焼成時に
おける鉛の揮発、および圧電部品として市場に流通し廃
棄された後における環境中への鉛の放出を最小限に抑制
することができ、低公害化、対環境性および生態学的見
地から好ましいからである。また、この圧電磁器の結晶
粒の平均粒径は例えば0.5μm〜20μmである。
Although the piezoelectric ceramic may contain lead, its content is preferably 1% by mass or less, and more preferably it contains no lead. It minimizes the volatilization of lead during firing and the release of lead into the environment after it has been distributed and disposed of as a piezoelectric component in the market, reducing pollution, environmental friendliness and ecological aspects. This is because it is preferable. The average grain size of the crystal grains of the piezoelectric ceramic is, for example, 0.5 μm to 20 μm.

【0039】このような構成を有する圧電磁器は、例え
ば、次のようにして製造することができる。
The piezoelectric ceramic having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.

【0040】まず、出発原料として、酸化ビスマス(B
2 3 ),炭酸ナトリウム(Na 2 CO3 ),炭酸カ
リウム(K2 CO3 ),炭酸バリウム(BaCO3 ),
炭酸ストロンチウム(SrCO3 )および酸化チタン
(TiO2 )などの粉末を必要に応じて用意し、100
℃以上で十分に乾燥させたのち、目的とする組成に応じ
て秤量する。なお、出発原料には、酸化物に代えて炭酸
塩あるいはシュウ酸塩のように焼成により酸化物となる
ものを用いてもよく、炭酸塩に代えて酸化物あるいは焼
成により酸化物となる他のものを用いてもよい。
First, as a starting material, bismuth oxide (B
iTwoOThree), Sodium carbonate (Na TwoCOThree) 、 Carbonated
Lium (KTwoCOThree), Barium carbonate (BaCOThree),
Strontium carbonate (SrCOThree) And titanium oxide
(TiOTwo)) And prepare powder as needed.
After fully drying at ℃ or more, according to the desired composition
And weigh. The starting material used was carbonate instead of oxide.
Oxidized by calcination like salt or oxalate
May be used.
Other materials that become oxides upon formation may be used.

【0041】次いで、例えば、秤量した出発原料をボー
ルミルなどにより有機溶媒中または水中で5時間〜20
時間十分に混合したのち、十分乾燥し、プレス成形し
て、750℃〜900℃で1時間〜3時間程度仮焼す
る。続いて、例えば、この仮焼物をボールミルなどによ
り有機溶媒中または水中で10時間〜30時間粉砕した
のち、再び乾燥し、バインダーを加えて造粒する。造粒
したのち、例えば、この造粒粉を一軸プレス成形機ある
いは静水圧成形機(CIP)などを用い100MPa〜
400MPaの加重を加えてプレス成形しペレット状と
する。
Next, for example, the weighed starting materials are placed in an organic solvent or water for 5 hours to 20 hours using a ball mill or the like.
After sufficiently mixing the mixture, the mixture is sufficiently dried, press-molded, and calcined at 750 to 900 ° C. for about 1 to 3 hours. Subsequently, for example, the calcined product is pulverized in an organic solvent or water for 10 hours to 30 hours by a ball mill or the like, dried again, and granulated by adding a binder. After granulation, for example, the granulated powder is subjected to 100 MPa to 100 MPa using a uniaxial press molding machine or a hydrostatic molding machine (CIP).
It is press-formed under a load of 400 MPa to form a pellet.

【0042】ペレット状としたのち、例えば、この成形
体を400℃〜800℃で2時間〜4時間程度熱処理し
てバインダーを揮発させ、1100℃〜1300℃で2
時間〜4時間程度本焼成する。本焼成の際の昇温速度お
よび降温速度は、共に例えば50℃/時間〜300℃/
時間程度とする。本焼成ののち、得られた焼結体を必要
に応じて研磨し、電極を設ける。そののち、25℃〜1
00℃のシリコンオイル中で5MV/m〜10MV/m
の電界を5分間〜1時間程度印加して分極処理を行う。
これにより、上述した圧電磁器が得られる。
After being formed into pellets, for example, the molded body is heat-treated at 400 ° C. to 800 ° C. for about 2 hours to 4 hours to volatilize the binder, and then heated at 1100 ° C. to 1300 ° C.
Main firing for about 4 to 4 hours. The rate of temperature rise and the rate of temperature decrease during the main firing are, for example, 50 ° C./hour to 300 ° C./hour.
About an hour. After the main firing, the obtained sintered body is polished as necessary to provide electrodes. After that, 25 ℃ ~ 1
5MV / m to 10MV / m in silicone oil at 00 ° C
Is applied for about 5 minutes to 1 hour to perform polarization processing.
Thereby, the piezoelectric ceramic described above is obtained.

【0043】このように本実施の形態によれば、第1酸
化物などの菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と、第2
酸化物などの正方晶系ペロブスカイト構造化合物と、第
3酸化物などの立方晶系ペロブスカイト構造化合物とを
含むようにしたので、またはこれらを含む固溶体を含有
するようにしたので、1成分系あるいは2成分系に比べ
て電気機械結合係数を向上させることができると共に、
誘電率も向上させることができ、その結果変位量を向上
させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the rhombohedral perovskite structure compound such as the first oxide and the second oxide are used.
Since a tetragonal perovskite structure compound such as an oxide and a cubic perovskite structure compound such as a third oxide are contained, or a solid solution containing these is contained, a one-component system or a two-component system is used. The electromechanical coupling coefficient can be improved compared to the component system,
The dielectric constant can also be improved, and as a result, the amount of displacement can be improved.

【0044】よって、鉛を含有しないまたは鉛の含有量
が少ない圧電磁器についても、利用の可能性を高めるこ
とができる。すなわち、焼成時における鉛の揮発、およ
び圧電部品として市場に流通し廃棄された後における環
境中への鉛の放出を最小限に抑制することができる低公
害化、対環境性および生態学的見地から極めて優れた圧
電磁器の活用を図ることができる。
Therefore, the possibility of use of a piezoelectric ceramic which does not contain lead or has a low lead content can be enhanced. In other words, it is possible to minimize the volatilization of lead during firing and the release of lead into the environment after being distributed and disposed of as a piezoelectric component on the market, and to reduce pollution, environmental and ecological aspects. Therefore, it is possible to utilize a piezoelectric ceramic which is extremely excellent.

【0045】特に、化6に示したように、菱面晶系ペロ
ブスカイト構造化合物と、正方晶系ペロブスカイト構造
化合物と、立方晶系ペロブスカイト構造化合物との組成
比a,bおよびcが、モル比でa+b+c=1,0.6
0≦a≦0.99,0<b≦0.20,0<c≦0.2
0をそれぞれ満たす範囲内の値となるようにすれば、よ
り圧電特性を向上させることができる。
In particular, as shown in Chemical Formula 6, the composition ratios a, b, and c of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound, and the cubic perovskite structure compound are represented by the molar ratios. a + b + c = 1,0.6
0 ≦ a ≦ 0.99, 0 <b ≦ 0.20, 0 <c ≦ 0.2
If the values are within the ranges satisfying 0, respectively, the piezoelectric characteristics can be further improved.

【0046】また、数3に示したように、化合物の組成
比とその化合物のBサイトに位置する元素に対するAサ
イトに位置する元素の組成比との積を、3種類の化合物
について足し合わせた値が、0.9以上1.0以下の範
囲内となるようにすれば、または、第1酸化物の組成比
aと第1酸化物第2元素に対する第1酸化物第1元素の
組成比xとの積、第2酸化物の組成比bと第2酸化物第
2元素に対する第2酸化物第1元素の組成比yとの積、
および第3酸化物の組成比cと第3酸化物第2元素に対
する第3酸化物第1元素の組成比zとの積を足し合わせ
た値が0.9以上1.0以下の範囲内となるようにすれ
ば、焼結性を高めることができると共に、圧電特性をよ
り向上させることができる。
Further, as shown in Equation 3, the product of the composition ratio of the compound and the composition ratio of the element located at the A site to the element located at the B site of the compound was added for the three types of compounds. If the value is in the range of 0.9 or more and 1.0 or less, or the composition ratio a of the first oxide and the composition ratio of the first oxide first element to the first oxide second element x, the product of the composition ratio b of the second oxide and the composition ratio y of the first element of the second oxide to the second element of the second oxide,
And the sum of the product of the composition ratio c of the third oxide and the composition ratio z of the first element of the third oxide to the second element of the third oxide is in the range of 0.9 to 1.0. By doing so, the sinterability can be improved and the piezoelectric characteristics can be further improved.

【0047】[0047]

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Further, specific examples of the present invention will be described.

【0048】(実施例1−1〜1−20)まず、菱面晶
系ペロブスカイト構造化合物である第1酸化物(Na
0.5 Bi0. 5 )TiO3 、正方晶系ペロブスカイト構造
化合物である第2酸化物BaTiO 3 、および立方晶系
ペロブスカイト構造化合物である第3酸化物SrTiO
3 の出発原料として、酸化ビスマス粉末、炭酸ナトリウ
ム粉末,炭酸バリウム粉末,,炭酸ストロンチウム粉末
および酸化チタン粉末を用意し、100℃以上で十分に
乾燥させたのち、それらを秤量した。出発原料の配合比
は、化7に示した焼成後のモル比による組成比a,bお
よびcが表1に示したようになるように実施例1−1〜
1−20で変化させた。
(Examples 1-1 to 1-20) First, rhombohedral
Oxide (Na) which is a perovskite-based compound
0.5Bi0. Five) TiOThree, Tetragonal perovskite structure
The second oxide BaTiO, which is a compound Three, And cubic
Tertiary oxide SrTiO, which is a perovskite structure compound
ThreeStarting materials for bismuth oxide powder, sodium carbonate
Powder, barium carbonate powder, strontium carbonate powder
And prepare titanium oxide powder, 100 ℃ or more
After drying, they were weighed. Mixing ratio of starting materials
Are the composition ratios a, b and
Examples 1-1 to c were as shown in Table 1 and
Changed by 1-20.

【0049】[0049]

【化7】 Embedded image

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】次いで、秤量した出発原料をボールミルに
よりジルコニアボールを用いてアセトン中で約15時間
混合したのち、十分乾燥し、プレス成形して、900℃
で約2時間仮焼した。続いて、この仮焼物をボールミル
によりアセトン中で約15時間粉砕したのち、再び乾燥
し、バインダーとしてポリビニールアルコール(PV
A)水溶液を加えて造粒した。そののち、この造粒粉を
一軸プレス成形機で100MPaの加重を加えて仮成形
し、更に、CIPで400MPaの加重を加えて直径1
7mm、厚さ1mmの円盤状ペレットに成形した。成形
ののち、この成形体を700℃で約3時間熱処理してバ
インダーを揮発させ、1100℃〜1300℃で2時間
本焼成した。本焼成の際の昇温速度および降温速度は共
に200℃/時間とした。
Next, the weighed starting materials were mixed in acetone using a zirconia ball by a ball mill for about 15 hours, dried sufficiently, pressed and formed at 900 ° C.
For about 2 hours. Subsequently, the calcined product was pulverized in acetone for about 15 hours by a ball mill, then dried again, and polyvinyl alcohol (PV) was used as a binder.
A) Granulation was performed by adding an aqueous solution. Thereafter, the granulated powder was temporarily molded by applying a load of 100 MPa using a uniaxial press molding machine, and further subjected to a load of 400 MPa using a CIP to obtain a diameter of 1 mm.
It was formed into a disk-shaped pellet having a thickness of 7 mm and a thickness of 1 mm. After the molding, the molded body was heat-treated at 700 ° C. for about 3 hours to volatilize the binder, and was sintered at 1100 ° C. to 1300 ° C. for 2 hours. The heating rate and the cooling rate during the main firing were both 200 ° C./hour.

【0052】本焼成したのち、得られた焼成体を研磨し
て厚さ0.4mmの平行平板状とし、その両面に銀ペー
ストを650℃で焼き付け、電極を形成した。そのの
ち、30℃〜150℃のシリコンオイル中で10MV/
mの電界を15分間印加して分極処理を行った。これに
より、実施例1−1〜1−20の圧電磁器を得た。
After the main firing, the obtained fired body was polished into a parallel plate having a thickness of 0.4 mm, and silver paste was baked on both surfaces thereof at 650 ° C. to form electrodes. After that, 10MV /
The polarization process was performed by applying an electric field of m for 15 minutes. Thus, the piezoelectric ceramics of Examples 1-1 to 1-20 were obtained.

【0053】得られた実施例1−1〜1−20の圧電磁
器について、比誘電率εd、広がり方向の電気機械結合
係数kr、および3MV/mの電圧パルスを印加した際
の変位量を測定した。その際、比誘電率εdの測定はL
CRメータ(ヒューレット・パッカード社製HP428
4A)により行い、電気機械結合係数krの測定はイン
ピーダンスアナライザー(ヒューレット・パッカード社
製HP4194A)とデスクトップコンピュータとを用
いた自動測定器により共振反共振法で行った。変位量の
測定は、渦電流式の非接触変位計、アンプ、発振器、マ
ルチメータなどをデスクトップコンピュータで制御し、
シリコンオイル中で電圧を印加して行った。それらの結
果を表1に示す。
With respect to the obtained piezoelectric ceramics of Examples 1-1 to 1-20, the relative dielectric constant εd, the electromechanical coupling coefficient kr in the spreading direction, and the displacement amount when a voltage pulse of 3 MV / m was applied were measured. did. At that time, the measurement of the relative permittivity εd is L
CR meter (HP428 manufactured by Hewlett-Packard Company)
4A), and the measurement of the electromechanical coupling coefficient kr was performed by a resonance anti-resonance method using an automatic analyzer using an impedance analyzer (HP4194A manufactured by Hewlett-Packard Company) and a desktop computer. The displacement is measured by controlling a non-contact eddy current displacement meter, amplifier, oscillator, multimeter, etc. with a desktop computer.
The test was performed by applying a voltage in silicone oil. Table 1 shows the results.

【0054】また、本実施例に対する比較例1−1〜1
−7として、化7に示したモル比による組成比a,bお
よびcが表2に示したようになるように出発原料の配合
比を変化させたことを除き、他は本実施例と同一の条件
で圧電磁器を作製した。比較例1−1〜1−7について
も、本実施例と同様にして、比誘電率εd、電気機械結
合係数krおよび3MV/mの電圧パルスを印加した際
の変位量を測定した。それらの結果を表2に示す。
Further, Comparative Examples 1-1 to 1-1 with respect to the present embodiment.
-7, except that the compounding ratio of the starting materials was changed so that the composition ratios a, b and c according to the molar ratio shown in Chemical formula 7 become as shown in Table 2. A piezoelectric ceramic was produced under the following conditions. In Comparative Examples 1-1 to 1-7, the relative permittivity dd, the electromechanical coupling coefficient kr, and the displacement amount when a voltage pulse of 3 MV / m was applied were measured in the same manner as in the present example. Table 2 shows the results.

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】なお、比較例1−1は菱面晶系ペロブスカ
イト構造化合物のみ、比較例1−2,1−3は菱面晶系
ペロブスカイト構造化合物および立方晶系ペロブスカイ
ト構造化合物のみ、比較例1−4〜1−7は菱面晶系ペ
ロブスカイト構造化合物および正方晶系ペロブスカイト
構造化合物のみを含むように構成した場合である。この
うち比較例1−1は実施例1−1〜1−20全体に対す
る比較例、比較例1−2は実施例1−3,1−8,1−
13,1−18に対する比較例、比較例1−3は実施例
1−5,1−10,1−15,1−20に対する比較
例、比較例1−4は実施例1−1〜1−5に対する比較
例、比較例1−5は実施例1−6〜1−10に対する比
較例、比較例1−6は実施例1−11〜1−15に対す
る比較例、比較例1−7は実施例1−16〜1−20に
対する比較例にそれぞれ該当している。
In Comparative Example 1-1, only the rhombohedral perovskite structure compound was used. In Comparative Examples 1-2 and 1-3, only the rhombohedral perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound were used. Nos. 4 to 1-7 are the cases where only the rhombohedral perovskite structure compound and the tetragonal perovskite structure compound are included. Among these, Comparative Example 1-1 is a comparative example with respect to Examples 1-1 to 1-20, and Comparative Example 1-2 is Examples 1-3, 1-8, 1-.
Comparative Examples 13 and 1-18, Comparative Examples 1-3 are Comparative Examples for Examples 1-5, 1-10, 1-15 and 1-20, and Comparative Examples 1-4 are Examples 1-1 to 1-1. Comparative Example 1-5, Comparative Example 1-5 is a comparative example with respect to Examples 1-6 to 1-10, Comparative Example 1-6 is a comparative example with respect to Examples 1-11 to 1-15, and Comparative Example 1-7 is a comparative example. This corresponds to a comparative example for Examples 1-16 to 1-20, respectively.

【0057】表1および表2に示したように、本実施例
によれば、比較例に比べて大きな変位量を得ることがで
きた。すなわち、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物で
ある第1酸化物(Na0.5 Bi0.5 )TiO3 、正方晶
系ペロブスカイト構造化合物である第2酸化物BaTi
3 、および立方晶系ペロブスカイト構造化合物である
第3酸化物SrTiO3 を含むように、またはそれらの
固溶体を含有するようにすれば、圧電特性を向上できる
ことが分かった。
As shown in Tables 1 and 2, according to the present example, a large displacement could be obtained as compared with the comparative example. That is, the first oxide (Na 0.5 Bi 0.5 ) TiO 3 which is a rhombohedral perovskite structure compound, and the second oxide BaTi which is a tetragonal perovskite structure compound
It has been found that piezoelectric properties can be improved by including O 3 and the third oxide SrTiO 3 , which is a cubic perovskite structure compound, or by including a solid solution thereof.

【0058】また、実施例1−1〜1−20の結果か
ら、正方晶系ペロブスカイト構造化合物の組成比bまた
は立方晶系ペロブスカイト構造化合物の組成比cの値を
大きくすると、変位量は大きくなり極大値を示した後小
さくなる傾向が見られ、bを0.15以下、cを0.2
0以下とすればより圧電特性を向上させることができ、
bを0.1以下、またはcを0.15以下とすれば更に
好ましいことも分かった。
Also, from the results of Examples 1-1 to 1-20, when the value of the composition ratio b of the tetragonal perovskite structure compound or the composition ratio c of the cubic perovskite structure compound is increased, the displacement increases. After showing the maximum value, there is a tendency to decrease, and b is 0.15 or less and c is 0.2
If the value is 0 or less, the piezoelectric characteristics can be further improved,
It has been found that it is more preferable that b is 0.1 or less or c is 0.15 or less.

【0059】(実施例2−1〜2−20)実施例2−1
〜2−20では、出発原料として炭酸バリウム粉末に代
えて炭酸カリウム粉末を用意し、化8に示したように、
正方晶系ペロブスカイト構造化合物である第2酸化物と
してBaTiO3 を(K0.5 Bi0.5 )TiO3 に代え
たことを除き、実施例1−1〜1−20と同一の条件で
圧電磁器を作製した。なお、出発原料の配合比は、化8
に示した焼成後のモル比による組成比a,bおよびcが
表3に示したようになるように実施例2−1〜2−20
で変化させた。
(Examples 2-1 to 2-20) Example 2-1
In ~ 2-20, potassium carbonate powder was prepared as a starting material instead of barium carbonate powder, and as shown in Chemical formula 8,
Except that instead of BaTiO 3 in the (K 0.5 Bi 0.5) TiO 3 as a second oxide which is tetragonal perovskite structure compound, to produce a piezoelectric ceramic in the same conditions as in Example 1-1 to 1-20 . The mixing ratio of the starting materials is as follows:
Examples 2-1 to 2-20 such that the composition ratios a, b, and c according to the molar ratio after firing shown in Table 3 are as shown in Table 3.
Was changed.

【0060】[0060]

【化8】 Embedded image

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】また、本実施例に対する比較例2−1〜2
−4として、化8に示したモル比による組成比a,bお
よびcが表4に示したようになるように出発原料の配合
比を変化させたことを除き、他は本実施例と同一の条件
で圧電磁器を作製した。実施例2−1〜2−20および
比較例2−1〜2−4についても、実施例1−1と同様
にして、比誘電率εd、電気機械結合係数krおよび3
MV/mの電圧パルスを印加した際の変位量を測定し
た。それらの結果を表3または表4に示す。
Further, Comparative Examples 2-1 to 2 with respect to the present embodiment
-4, except that the mixing ratio of the starting materials was changed so that the composition ratios a, b and c according to the molar ratio shown in Chemical formula 8 become as shown in Table 4. A piezoelectric ceramic was produced under the following conditions. Also in Examples 2-1 to 2-20 and Comparative examples 2-1 to 2-4, the relative dielectric constant εd, the electromechanical coupling coefficient kr, and the
The amount of displacement when a voltage pulse of MV / m was applied was measured. The results are shown in Table 3 or Table 4.

【0063】[0063]

【表4】 [Table 4]

【0064】なお、比較例2−1〜2−4は菱面晶系ペ
ロブスカイト構造化合物および正方晶系ペロブスカイト
構造化合物のみを含むように構成した場合である。ま
た、表表4には、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物の
みを含むように構成した比較例1−1の結果、および菱
面晶系ペロブスカイト構造化合物および立方晶系ペロブ
スカイト構造化合物のみを含むように構成した比較例1
−2,1−3の結果も合わせて示す。
Comparative Examples 2-1 to 2-4 are cases where only the rhombohedral perovskite structure compound and the tetragonal perovskite structure compound are included. Table 4 shows the results of Comparative Example 1-1 in which only the rhombohedral perovskite structure compound was included, and that only the rhombohedral perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound were included. Comparative Example 1 Constructed
The results of -2 and 1-3 are also shown.

【0065】このうち、比較例1−1は実施例2−1〜
2−20全体に対する比較例、比較例1−2は実施例2
−3,2−8,2−13,2−18に対する比較例、比
較例1−3は実施例2−5,2−10,2−15,2−
20に対する比較例、比較例2−1は実施例2−1〜2
−5に対する比較例、比較例2−2は実施例2−6〜2
−10に対する比較例、比較例2−3は実施例2−11
〜2−15に対する比較例、比較例2−4は実施例2−
16〜2−20に対する比較例に該当している。
Among them, Comparative Example 1-1 was prepared according to Examples 2-1 to 2-1.
Comparative Example 2 to Comparative Example 2-20, Comparative Example 1-2 is Example 2.
Comparative examples for Comparative Examples -3, 2-8, 2-13, and 2-18, and Comparative Example 1-3 are Examples 2-5, 2-10, 2-15, 2-
Comparative Example 20 and Comparative Example 2-1 are Examples 2-1 and 2-2.
Comparative Example 5-2 and Comparative Example 2-2 are Examples 2-6 to 2
Comparative Example 2-3, Comparative Example 2-3 is Example 2-11.
Comparative Examples 2 to 15 and Comparative Examples 2 to 4
This corresponds to a comparative example for 16 to 2-20.

【0066】表3および表4に示したように、本実施例
によれば比較例に比べて大きな変位量を得ることができ
た。すなわち、正方晶系ペロブスカイト構造化合物であ
る第2酸化物として(K0.5 Bi0.5 )TiO3 を含む
ようにしても、実施例1−1〜1−20と同様に圧電特
性を向上できることが分かった。また、実施例2−1〜
2−20の結果から、正方晶系ペロブスカイト構造化合
物の組成比bまたは立方晶系ペロブスカイト構造化合物
の組成比cの値を大きくすると、変位量は大きくなり極
大値を示した後小さくなる傾向が見られ、bを0.20
以下、cを0.20以下とすればより圧電特性を向上さ
せることができ、bを0.10以上とすれば、あるいは
cを0.15以下、更には0.10以下とすれば更に好
ましいことも分かった。
As shown in Tables 3 and 4, according to the present example, a large displacement could be obtained as compared with the comparative example. That is, it was found that even when (K 0.5 Bi 0.5 ) TiO 3 was included as the second oxide, which is a tetragonal perovskite structure compound, the piezoelectric characteristics could be improved as in Examples 1-1 to 1-20. Examples 2-1 to 2-1
From the results of 2-20, when the value of the composition ratio b of the tetragonal perovskite structure compound or the value of the composition ratio c of the cubic perovskite structure compound was increased, the displacement amount increased, showed a maximum value, and then decreased. And b is 0.20
Hereinafter, when c is 0.20 or less, the piezoelectric characteristics can be further improved. When b is 0.10 or more, or when c is 0.15 or less, further preferably 0.10 or less, it is more preferable. I understood that.

【0067】(実施例3−1〜3−3)実施例3−1〜
3−3では、化9に示した第1酸化物第2元素に対する
第1酸化物第1元素の組成比x、第2酸化物第2元素に
対する第2酸化物第1元素の組成比y、および第3酸化
物第2元素に対する第3酸化物第1元素の組成比zが表
5に示したようになるように出発原料を配合したことを
除き、実施例1−7と同一の条件で圧電磁器を作製し
た。なお、a,bおよびcは、モル比でa=0.9、b
=0.05、c=0.05となるようにし、x,yおよ
びzは同一、x=y=zとした。つまり、数3に示した
ax+by+czはx,yおよびzと同一の値となる。
Examples 3-1 to 3-3 Examples 3-1 to 3-3
In 3-3, the composition ratio x of the first oxide first element to the first oxide second element shown in Chemical formula 9, the composition ratio y of the second oxide first element to the second oxide second element, And under the same conditions as in Example 1-7, except that the starting materials were blended such that the composition ratio z of the third oxide first element to the third oxide second element was as shown in Table 5. A piezoelectric ceramic was manufactured. A, b and c are a = 0.9, b
= 0.05, c = 0.05, x, y and z were the same, and x = y = z. That is, ax + by + cz shown in Expression 3 has the same value as x, y, and z.

【0068】[0068]

【化9】 Embedded image

【0069】[0069]

【表5】 [Table 5]

【0070】実施例3−1〜3−3についても、実施例
1−7と同様にして、比誘電率εd、電気機械結合係数
krおよび3MV/mの電圧パルスを印加した際の変位
量を測定した。それらの結果を実施例1−7の結果と共
に表5に示す。
In Examples 3-1 to 3-3, the relative dielectric constant εd, the electromechanical coupling coefficient kr, and the displacement amount when a voltage pulse of 3 MV / m were applied were determined in the same manner as in Example 1-7. It was measured. The results are shown in Table 5 together with the results of Example 1-7.

【0071】表5に示したように、実施例3−1〜3−
3によれば、実施例1−7に比べて大きな変位量を得る
ことができた。すなわち、数3に示したように、第1酸
化物の組成比aと第1酸化物第2元素に対する第1酸化
物第1元素の組成比xとの積、第2酸化物の組成比bと
第2酸化物第2元素に対する第2酸化物第1元素の組成
比yとの積、および第3酸化物の組成比cと第3酸化物
第2元素に対する第3酸化物第1元素の組成比zとの積
を足し合わせた値が0.9以上1.0以下の範囲内とな
るようにすれば、焼結性を高めることができると共に、
圧電特性を向上させることができることが分かった。
As shown in Table 5, Examples 3-1 to 3-
According to No. 3, a larger displacement amount could be obtained as compared with Example 1-7. That is, as shown in Expression 3, the product of the composition ratio a of the first oxide and the composition ratio x of the first element of the first oxide to the second element of the first oxide, and the composition ratio b of the second oxide And the product of the composition ratio y of the second oxide first element with respect to the second oxide second element, and the composition ratio c of the third oxide and the third oxide first element with respect to the third oxide second element When the value obtained by adding the products of the composition ratios z is in the range of 0.9 or more and 1.0 or less, the sinterability can be improved, and
It has been found that the piezoelectric characteristics can be improved.

【0072】なお、上記実施例ではいくつかの例を具体
的に挙げて説明したが、他の菱面晶系ペロブスカイト構
造化合物、他の正方晶系ペロブスカイト構造化合物ある
いは他の立方晶系ペロブスカイト構造化合物を含むよう
にしても、上記実施例と同様の結果を得ることができ
る。
Although some examples have been specifically described in the above embodiments, other rhombohedral perovskite structure compounds, other tetragonal perovskite structure compounds, or other cubic perovskite structure compounds can be used. , The same result as in the above embodiment can be obtained.

【0073】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記実施の形態および実施例では、菱面晶系ペロ
ブスカイト構造化合物として第1酸化物を挙げて説明
し、正方晶系ペロブスカイト構造化合物として第2酸化
物を挙げて説明し、立方晶系ペロブスカイト構造化合物
として第3酸化物を挙げて説明したが、これらの結晶構
造を有するものであれば他の化合物を含むようにしても
よい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be variously modified. For example, in the above embodiments and examples, the first oxide is described as the rhombohedral perovskite structure compound, the second oxide is described as the tetragonal perovskite structure compound, and the cubic perovskite structure is described. Although the third oxide has been described as a structural compound, other compounds may be included as long as they have these crystal structures.

【0074】また、上記実施の形態および実施例では、
第1酸化物,第2酸化物および第3酸化物について具体
的に例を挙げて説明したが、上述した酸化物以外のもの
を含むようにしてもよい。
In the above-described embodiments and examples,
Although the first oxide, the second oxide, and the third oxide have been specifically described with reference to examples, the first oxide, the second oxide, and the third oxide may include other oxides.

【0075】更に、上記実施の形態では、第1酸化物,
第2酸化物および第3酸化物の結晶構造について説明し
たが、上述した組成を有する酸化物を含んでいれば、ま
たはこれらを含む固溶体を含有していれば、これらの結
晶構造について論じるまでもなく、本発明に含まれる。
Further, in the above embodiment, the first oxide,
The crystal structures of the second oxide and the third oxide have been described. However, if an oxide having the above-described composition is contained or a solid solution containing these is contained, it is not necessary to discuss these crystal structures. Rather, it is included in the present invention.

【0076】加えて、上記実施の形態および実施例で
は、菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と正方晶系ペロ
ブスカイト構造化合物と立方晶系ペロブスカイト構造化
合物とを含む場合についてのみ説明したが、これらに加
えて他の結晶構造を有する化合物を含んでいてもよい。
In addition, in the above-described embodiments and examples, only the case where a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound are included has been described. A compound having another crystal structure may be included.

【0077】更にまた、本発明は、菱面晶系ペロブスカ
イト構造化合物,正方晶系ペロブスカイト構造化合物お
よび立方晶系ペロブスカイト構造化合物を構成する元素
以外の元素を、不純物または他の結晶構造を有する化合
物の構成元素として含んでいてもよい。そのような元素
としては、例えば、マグネシウム(Mg),カルシウム
(Ca),リチウム(Li),カリウム(K),ジルコ
ニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(T
a)および希土類元素が挙げられる。
Further, the present invention relates to a method for converting an element other than the elements constituting the rhombohedral perovskite structure compound, tetragonal perovskite structure compound and cubic system perovskite structure compound into an impurity or a compound having another crystal structure. It may be included as a constituent element. Examples of such elements include magnesium (Mg), calcium (Ca), lithium (Li), potassium (K), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and tantalum (T
a) and rare earth elements.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項9のいずれか1に記載の圧電磁器によれば、菱面晶系
ペロブスカイト構造化合物と正方晶系ペロブスカイト構
造化合物と立方晶系ペロブスカイト構造化合物とを含む
ように、あるいはこれらを含む固溶体を含有するように
したので、または、第1酸化物と第2酸化物と第3酸化
物とを含むように、あるいはこれらを含む固溶体を含有
するようにしたので、1成分系あるいは2成分系に比べ
て電気機械結合係数を向上させることができると共に、
誘電率も向上させることができ、その結果変位量を向上
させることができる。よって、鉛を含有しないまたは鉛
の含有量が少ない圧電磁器についても、利用の可能性を
高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮
発、および圧電部品として市場に流通し廃棄された後に
おける環境中への鉛の放出を最小限に抑制することがで
きる。
As described above, according to the piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 9, a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure A compound, or a solid solution containing them, or a first solution, a second oxide, and a third solution, or a solid solution containing these As a result, the electromechanical coupling coefficient can be improved as compared with a one-component system or a two-component system, and
The dielectric constant can also be improved, and as a result, the amount of displacement can be improved. Therefore, it is possible to increase the possibility of using piezoelectric ceramics that do not contain lead or have a low lead content. That is, it is possible to minimize the volatilization of lead during firing and the release of lead into the environment after being distributed as a piezoelectric component on the market and discarded.

【0079】特に、請求項4,請求項5,請求項8また
は請求項9に記載の圧電磁器によれば、化1または化2
に示したように、それらの組成比a,bおよびcがa+
b+c=1,0.60≦a≦0.99,0<b≦0.2
0,0<c≦0.20をそれぞれ満たす範囲内の値とな
るようにしたので、より高い圧電特性を得ることができ
る。
In particular, according to the piezoelectric ceramic according to claim 4, claim 5, claim 8 or claim 9, chemical formula 1 or chemical formula 2
As shown in the above, their composition ratios a, b and c are a +
b + c = 1, 0.60 ≦ a ≦ 0.99, 0 <b ≦ 0.2
Since the values are within the ranges that respectively satisfy 0, 0 <c ≦ 0.20, higher piezoelectric characteristics can be obtained.

【0080】また、請求項5または請求項9に記載の圧
電磁器によれば、数1に示したように、化合物の組成比
とその化合物のBサイトに位置する元素に対するAサイ
トに位置する元素の組成比との積を、3種類の化合物に
ついて足し合わせた値が、0.9以上1.0以下の範囲
内となるように、または、数2に示したように、第1酸
化物の組成比aと第1酸化物第2元素に対する第1酸化
物第1元素の組成比xとの積、第2酸化物の組成比bと
第2酸化物第2元素に対する第2酸化物第1元素の組成
比yとの積、および第3酸化物の組成比cと第3酸化物
第2元素に対する第3酸化物第1元素の組成比zとの積
を足し合わせた値が0.9以上1.0以下の範囲内とな
るようにしたので、焼結性を高めることができると共
に、圧電特性をより向上させることができる。
According to the piezoelectric ceramic according to the fifth or ninth aspect, as shown in Formula 1, the composition ratio of the compound and the element located at the A site relative to the element located at the B site of the compound. The sum of the product of the first oxide and the composition ratio of the first oxide is determined to be in the range of 0.9 to 1.0, or as shown in Expression 2, The product of the composition ratio a and the composition ratio x of the first oxide first element to the first oxide second element, the composition ratio b of the second oxide and the second oxide first element to the second oxide second element The sum of the product of the composition ratio y of the element and the product of the composition ratio c of the third oxide and the composition ratio z of the first element of the third oxide to the second element of the third oxide is 0.9. Since it is set to be in the range of not less than 1.0 and not more than 1.0, the sinterability can be improved and the piezoelectric characteristics can be further improved. It is possible to above.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五木田 佳子 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 室澤 尚吾 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 4G031 AA01 AA05 AA06 AA11 AA35 BA10 CA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiko Gokita 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation (72) Inventor Shogo Murosawa 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo F-term in DK Corporation (reference) 4G031 AA01 AA05 AA06 AA11 AA35 BA10 CA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と、 正方晶系ペロブスカイト構造化合物と、 立方晶系ペロブスカイト構造化合物とを含むことを特徴
とする圧電磁器。
1. A piezoelectric ceramic comprising a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound.
【請求項2】 菱面晶系ペロブスカイト構造化合物と、 正方晶系ペロブスカイト構造化合物と、 立方晶系ペロブスカイト構造化合物とを含む固溶体を含
有することを特徴とする圧電磁器。
2. A piezoelectric ceramic comprising a solid solution containing a rhombohedral perovskite structure compound, a tetragonal perovskite structure compound, and a cubic perovskite structure compound.
【請求項3】 鉛(Pb)の含有量が1質量%以下であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の圧電
磁器。
3. The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein the content of lead (Pb) is 1% by mass or less.
【請求項4】 前記菱面晶系ペロブスカイト構造化合物
と、前記正方晶系ペロブスカイト構造化合物と、前記立
方晶系ペロブスカイト構造化合物との組成比は、モル比
で化1に示した範囲内であることを特徴とする請求項1
ないし請求項3のいずれか1に記載の圧電磁器。 【化1】aA+bB+cC (式中、Aは菱面晶系ペロブスカイト構造化合物、Bは
正方晶系ペロブスカイト構造化合物、Cは立方晶系ペロ
ブスカイト構造化合物をそれぞれ表す。a,bおよびc
は、a+b+c=1,0.60≦a≦0.99,0<b
≦0.20,0<c≦0.20をそれぞれ満たす範囲内
の値である。)
4. The composition ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound, and the cubic perovskite structure compound is within the range shown in Chemical Formula 1 in molar ratio. Claim 1 characterized by the following:
A piezoelectric ceramic according to claim 3. Embedded image aA + bB + cC (where A represents a rhombohedral perovskite structure compound, B represents a tetragonal perovskite structure compound, and C represents a cubic perovskite structure compound. A, b, and c, respectively.
Are a + b + c = 1, 0.60 ≦ a ≦ 0.99, 0 <b
≦ 0.20 and 0 <c ≦ 0.20. )
【請求項5】 前記菱面晶系ペロブスカイト構造化合
物、前記正方晶系ペロブスカイト構造化合物および前記
立方晶系ペロブスカイト構造化合物の組成比と、これら
化合物のBサイトに位置する元素に対するAサイトに位
置する元素の組成比とは、数1に示した関係を有するこ
とを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1に
記載の圧電磁器。 【数1】0.9≦ax+by+cz≦1.0 (式中、a,bおよびcは、菱面晶系ペロブスカイト構
造化合物と正方晶系ペロブスカイト構造化合物と立方晶
系ペロブスカイト構造化合物とのモル比による組成比で
あり、aは菱面晶系ペロブスカイト構造化合物、bは正
方晶系ペロブスカイト構造化合物、cは立方晶系ペロブ
スカイト構造化合物についてそれぞれ表す。また、x,
yおよびzは、順に、菱面晶系ペロブスカイト構造化合
物,正方晶系ペロブスカイト構造化合物および立方晶系
ペロブスカイト構造化合物それぞれにおけるBサイトに
位置する元素に対するAサイトに位置する元素のモル比
による組成比を表す。)
5. The composition ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound and the cubic perovskite structure compound, and the element located at the A site relative to the B site of the compound. The piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition ratio has the relationship shown in Expression 1. 0.9 ≦ ax + by + cz ≦ 1.0 (where a, b and c are based on the molar ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, tetragonal perovskite structure compound and cubic perovskite structure compound) A is a rhombohedral perovskite structure compound, b is a tetragonal perovskite structure compound, and c is a cubic perovskite structure compound.
y and z are, in order, the composition ratio of the rhombohedral perovskite structure compound, the tetragonal perovskite structure compound, and the cubic perovskite structure compound, respectively, based on the molar ratio of the element located at the A site to the element located at the B site. Represent. )
【請求項6】 チタン酸ナトリウムビスマスを含む第1
酸化物と、 チタン酸カリウムビスマスおよびチタン酸バリウムを含
む群のうちの少なくとも1種の第2酸化物と、 チタン酸ストロンチウムを含む第3酸化物とを含むこと
を特徴とする圧電磁器。
6. A first composition comprising sodium bismuth titanate.
A piezoelectric ceramic comprising: an oxide; at least one second oxide selected from the group including potassium bismuth titanate and barium titanate; and a third oxide including strontium titanate.
【請求項7】 チタン酸ナトリウムビスマスを含む第1
酸化物と、 チタン酸カリウムビスマスおよびチタン酸バリウムを含
む群のうちの少なくとも1種の第2酸化物と、 チタン酸ストロンチウムを含む第3酸化物とを含む固溶
体を含有することを特徴とする圧電磁器。
7. A first composition comprising sodium bismuth titanate.
A piezoelectric solution comprising: a solid solution including an oxide, at least one second oxide selected from the group including potassium bismuth titanate and barium titanate, and a third oxide including strontium titanate. porcelain.
【請求項8】 前記第1酸化物と、前記第2酸化物と、
前記第3酸化物との組成比は、モル比で化2に示した範
囲内であることを特徴とする請求項6または請求項7に
記載の圧電磁器。 【化2】aA+bB+cC (式中、Aは第1酸化物、Bは第2酸化物、Cは第3酸
化物をそれぞれ表す。a,bおよびcは、a+b+c=
1,0.60≦a≦0.99,0<b≦0.20,0<
c≦0.20をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
8. The first oxide, the second oxide,
8. The piezoelectric ceramic according to claim 6, wherein a composition ratio of the third oxide and the third oxide is within a range shown in Chemical formula 2 in a molar ratio. AA + bB + cC (where A represents the first oxide, B represents the second oxide, and C represents the third oxide. A, b and c represent a + b + c =
1,0.60 ≦ a ≦ 0.99,0 <b ≦ 0.20,0 <
This is a value within a range that satisfies c ≦ 0.20. )
【請求項9】 前記第1酸化物は、ナトリウム(Na)
およびビスマス(Bi)を含む第1酸化物第1元素と、
チタン(Ti)を含む第1酸化物第2元素と、酸素
(O)とからなり、 前記第2酸化物は、カリウム(K),ビスマスおよびバ
リウム(Ba)を含む群のうちの少なくとも1種を含む
第2酸化物第1元素と、チタンを含む第2酸化物第2元
素と、酸素とからなり、 前記第3酸化物は、ストロンチウム(Sr)を含む第3
酸化物第1元素と、チタンを含む第3酸化物第2元素
と、酸素とからなり、 前記第1酸化物、前記第2酸化物および前記第3酸化物
の組成比と、第1酸化物第2元素に対する第1酸化物第
1元素の組成比,第2酸化物第2元素に対する第2酸化
物第1元素の組成比および第3酸化物第2元素に対する
第3酸化物第1元素の組成比とは、数2に示した関係を
有することを特徴とする請求項6ないし請求項8のいず
れか1に記載の圧電磁器。 【数2】0.9≦ax+by+cz≦1.0 (式中、a,bおよびcは第1酸化物と第2酸化物と第
3酸化物とのモル比による組成比であり、aは第1酸化
物、bは第2酸化物、cは第3酸化物についてそれぞれ
表す。また、xは第1酸化物第2元素に対する第1酸化
物第1元素のモル比による組成比、yは第2酸化物第2
元素に対する第2酸化物第1元素のモル比による組成
比、zは第3酸化物第2元素に対する第3酸化物第1元
素のモル比による組成比をそれぞれ表す。)
9. The method according to claim 1, wherein the first oxide is sodium (Na).
And a first oxide first element containing bismuth (Bi);
A first oxide second element containing titanium (Ti) and oxygen (O), wherein the second oxide is at least one of a group containing potassium (K), bismuth and barium (Ba) A second oxide first element containing titanium, a second oxide second element containing titanium, and oxygen; and the third oxide contains a third element containing strontium (Sr).
An oxide first element, a third oxide second element containing titanium, and oxygen, a composition ratio of the first oxide, the second oxide, and the third oxide, and a first oxide The composition ratio of the first oxide first element to the second element, the composition ratio of the second oxide first element to the second oxide second element, and the composition ratio of the third oxide first element to the third oxide second element The piezoelectric ceramic according to any one of claims 6 to 8, wherein the composition ratio has a relationship shown in Expression 2. 0.9 ≦ ax + by + cz ≦ 1.0 (where a, b, and c are composition ratios by a molar ratio of the first oxide, the second oxide, and the third oxide, and a is 1 represents an oxide, b represents a second oxide, c represents a third oxide, x represents a composition ratio of the first oxide / first element to a molar ratio of the first oxide / second element to y, and y represents the second oxide. 2 oxide second
The composition ratio based on the molar ratio of the first element of the second oxide to the element, and z represents the composition ratio based on the molar ratio of the first element of the third oxide to the second element of the third oxide. )
JP2001242181A 2000-11-21 2001-08-09 Piezoelectric ceramic Expired - Lifetime JP4070967B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001242181A JP4070967B2 (en) 2001-03-01 2001-08-09 Piezoelectric ceramic
DE60137361T DE60137361D1 (en) 2000-11-21 2001-10-17 PIEZOELECTRIC CERAMICS
PCT/JP2001/009104 WO2002042239A1 (en) 2000-11-21 2001-10-17 Piezoelectric ceramic
CN01803883.2A CN1197823C (en) 2000-11-21 2001-10-17 Piezoelectric ceramic
EP01978816A EP1340731B1 (en) 2000-11-21 2001-10-17 Piezoelectric ceramic
US10/181,250 US6793843B2 (en) 2000-11-21 2001-10-17 Piezoelectric ceramic
TW090128322A TW541734B (en) 2000-11-21 2001-11-15 Piezoelectric ceramics

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001057228 2001-03-01
JP2001-57228 2001-03-01
JP2001242181A JP4070967B2 (en) 2001-03-01 2001-08-09 Piezoelectric ceramic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002326870A true JP2002326870A (en) 2002-11-12
JP4070967B2 JP4070967B2 (en) 2008-04-02

Family

ID=26610457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001242181A Expired - Lifetime JP4070967B2 (en) 2000-11-21 2001-08-09 Piezoelectric ceramic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4070967B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003095737A (en) * 2001-09-17 2003-04-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Piezoelectric ceramic composition
JP2005105295A (en) * 2003-09-26 2005-04-21 National Institute For Materials Science Method of producing nbt ferroelectric thin film
JP2009007182A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Taiheiyo Cement Corp Sintering aid for lead-free piezoelectric ceramic, lead-free piezoelectric ceramic, and method for production of the ceramic
JP2009007181A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Taiheiyo Cement Corp Sintering aid for lead-free piezoelectric ceramic, lead-free piezoelectric ceramic, and method for production of the ceramic
KR101333793B1 (en) 2012-06-05 2013-11-29 한국세라믹기술원 Bismuth-based piezoelectric ceramics and method of fabricating the same
JP2017538294A (en) * 2014-09-09 2017-12-21 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminated electronic component
JP2020506146A (en) * 2017-02-03 2020-02-27 ザール テクノロジー リミテッドXaar Technology Limited Method for identifying ceramic material exhibiting electric-field-induced strain induced by reversible phase transition, manufacturing method, and ceramic material obtained therefrom

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003095737A (en) * 2001-09-17 2003-04-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Piezoelectric ceramic composition
JP2005105295A (en) * 2003-09-26 2005-04-21 National Institute For Materials Science Method of producing nbt ferroelectric thin film
JP2009007182A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Taiheiyo Cement Corp Sintering aid for lead-free piezoelectric ceramic, lead-free piezoelectric ceramic, and method for production of the ceramic
JP2009007181A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Taiheiyo Cement Corp Sintering aid for lead-free piezoelectric ceramic, lead-free piezoelectric ceramic, and method for production of the ceramic
KR101333793B1 (en) 2012-06-05 2013-11-29 한국세라믹기술원 Bismuth-based piezoelectric ceramics and method of fabricating the same
JP2017538294A (en) * 2014-09-09 2017-12-21 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag Dielectric composition, dielectric element, electronic component and laminated electronic component
JP2020506146A (en) * 2017-02-03 2020-02-27 ザール テクノロジー リミテッドXaar Technology Limited Method for identifying ceramic material exhibiting electric-field-induced strain induced by reversible phase transition, manufacturing method, and ceramic material obtained therefrom
JP7044793B2 (en) 2017-02-03 2022-03-30 ザール テクノロジー リミテッド A method for identifying a ceramic material exhibiting an electric field-induced strain derived from a reversible phase transition, a manufacturing method, and a ceramic material obtained from the method.

Also Published As

Publication number Publication date
JP4070967B2 (en) 2008-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1340731B1 (en) Piezoelectric ceramic
JP4973931B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
JP4849338B2 (en) Piezoelectric ceramic composition
US6004474A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP4674405B2 (en) Piezoelectric ceramic
EP1347073A1 (en) HIGH Cr FERRITIC HEAT RESISTANCE STEEL
JP4067298B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP2005047745A (en) Piezoelectric ceramic
JP4001362B2 (en) Piezoelectric ceramic and manufacturing method thereof
JP4387135B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP4529301B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP4779243B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP2002326870A (en) Piezoelectric ceramic
JP4636222B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP2001294482A (en) Piezoelectric ceramic
JP4383120B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP4569062B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP2001220226A (en) Piezoelectric ceramic
JP2003026474A (en) Piezoelectric ceramics
JP4387134B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP2002293628A (en) Piezoelectric ceramic and piezoelectric element
JPH10324569A (en) Piezoelectric ceramic composition
JP3830345B2 (en) Piezoelectric ceramic
JP4509481B2 (en) Piezoelectric ceramics
JP2002338355A (en) Piezoelectric ceramic

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070725

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4070967

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term