JP2004244299A - Piezoelectric ceramic composition, its production method, piezoelectric element, and dielectric element - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition, its production method, piezoelectric element, and dielectric element Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric ceramic composition which is lead-free, has high piezoelectric characteristics, and high dielectric characteristics, and is excellent in, especially, at least one of a piezoelectric charge constant d<SB>31</SB>, a relative permittivity, a dielectric loss, and a Curie temperature Tc, to provide its production method, and to provide a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition. <P>SOLUTION: The piezoelectric ceramic composition mainly consists of a compound represented by the formula: äLi<SB>x</SB>(K<SB>1-y</SB>Na<SB>y</SB>)<SB>1-x</SB>}(Nb<SB>1-z-w</SB>Ta<SB>z</SB>Sb<SB>w</SB>)O<SB>3</SB>(wherein x, y, z, and w are in the ranges: 0≤x≤0.2, 0≤y≤1, 0<z≤0.4, and 0<w≤0.2, respectively). This composition contains as an additive element at least one metallic element selected from among Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. The total content of the additive is 0.001 to 0.15 mol per mol of the compound represented by the formula. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物及びその製造方法,並びに該圧電磁器組成物を材料とする圧電素子及び誘電素子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition, a method for producing the same, and a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition as a material.

従来より,圧電磁器組成物としては,鉛を含んだPZT(PbTiO3−PbZrO3)成分系磁器が用いられてきた。上記PZTは,大きな圧電性を示し,かつ高い機械的品質係数を有しており,センサ,アクチュエータ,フィルター等の各用途に要求される様々な特性の材料を容易に作製できるからである。
また,上記PZTは高い比誘電率を有するためコンデンサ等としても利用することができる。
Conventionally, a PZT (PbTiO 3 -PbZrO 3 ) component-based ceramic containing lead has been used as a piezoelectric ceramic composition. This is because PZT exhibits large piezoelectricity and has a high mechanical quality factor, and can easily produce materials having various characteristics required for each application such as a sensor, an actuator, and a filter.
Further, since the PZT has a high relative dielectric constant, it can be used as a capacitor or the like.

ところが,上記PZTからなる圧電磁器組成物は,優れた特性を有する一方で,その構成元素に鉛を含んでいるため,PZTを含んだ製品の産業廃棄物から有害な鉛が溶出し,環境汚染を引き起こすおそれがあった。そして,近年の環境問題に対する意識の高まりは,PZTのように環境汚染の原因となりうる製品の製造を困難にしてきた。そのため,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物の開発が求められ,一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物(非特許文献1参照)が注目されてきた。 However, while the piezoelectric ceramic composition comprising PZT has excellent properties, it contains lead as a constituent element, so that harmful lead is eluted from industrial waste of products containing PZT, resulting in environmental pollution. Could be caused. And, increasing awareness of environmental issues in recent years has made it difficult to manufacture products that can cause environmental pollution, such as PZT. Therefore, development of a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition has been demanded, and a piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) (See Non-Patent Document 1).

しかしながら,上記一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm等の圧電特性が低いという問題があった。そのため,例えば高い圧電d31定数を必要とする圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用が困難であった。 However, the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) has a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a piezoelectric g 31 constant, There is a problem that the piezoelectric characteristics such as the mechanical quality factor Qm are low. Therefore, for example, high piezoelectric d 31 constant piezoelectric actuator that requires, piezoelectric filters, piezoelectric transducers, piezoelectric transformers, piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensors, knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, back sonar, corner sonar, It has been difficult to apply to piezoelectric elements such as a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, and a piezoelectric igniter.

また,上記一般式で表される圧電磁器組成物は,比誘電率ε33T/ε0及び誘電損失tanδ等の誘電特性が低いため,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難であるという問題があった。
“Journal of the American Ceramic Society”,米国,1962,Vol.45,No.5,p.209
Further, the piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula has a low dielectric property such as a relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and a dielectric loss tan δ, so that it is difficult to apply the composition to a dielectric element such as a capacitor. there were.
"Journal of the American Ceramic Society", USA, 1962, Vol. 45, no. 5, p. 209

本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,鉛を含まず,高い圧電特性及び誘電特性を有し,特に圧電d31定数,比誘電率,誘電損失,及びキュリー温度Tcのいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法,並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, does not contain lead, have high piezoelectric properties and dielectric properties, in particular the piezoelectric d 31 constant, dielectric constant, dielectric loss, and the Curie temperature Tc An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic composition excellent in any one or more of the above, a method of manufacturing the same, and a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition.

第1の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.001mol〜0.15molであることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項1)。
The first invention of the general formula represented by {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively 0 A piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound having a composition range of ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2,
The piezoelectric ceramic composition comprises, as an additive element, at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt.
The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the total content of the additional elements is 0.001 mol to 0.15 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula (claim 1).

次に,本発明の作用効果につき説明する。
本発明の圧電磁器組成物は,その組成中に鉛を含有していない。
そのため,上記圧電磁器組成物は,その廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出することがなく,安全である。
Next, the operation and effect of the present invention will be described.
The piezoelectric ceramic composition of the present invention does not contain lead in the composition.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition is safe because harmful lead does not leak from the waste and the like to nature.

また,上記圧電磁器組成物は,上記一般式で表される化合物を含有してなり,かつ上記一般式におけるx,y,z,wがそれぞれ上記の範囲にある。
そのため,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数等の圧電特性,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ等の誘電特性,またキュリー温度Tcに優れている。
なお,上記添加元素を含有しておらず,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される組成を,以下適宜,「基本組成」という。
Further, the piezoelectric ceramic composition contains a compound represented by the above general formula, and x, y, z, and w in the above general formula are respectively in the above ranges.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric properties such as piezoelectric g 31 constant, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric properties such as dielectric loss tan [delta, also the Curie temperature Tc Is excellent.
Note that does not contain the additive element, a composition represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, less Where appropriate, referred to as the "basic composition".

さらに,上記圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として,合計で上記含有量の範囲で含有している。そのため,本発明の圧電磁器組成物は,圧電d31定数,圧電g31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcのいずれか一つ以上の特性が一層向上しており,上記一般式で表される,上記添加元素を含有しない圧電磁器組成物に比べてもより一層優れたものとなる。
なお,上記圧電磁器組成物において,上記添加元素は,上記一般式で表される化合物に対して置換添加により含有されていてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加により含有されていてもよい。
Further, the piezoelectric ceramic composition may be any one or more selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt in addition to the compound having the basic composition represented by the general formula. Metal elements are contained as additive elements in the total content range described above. Therefore, the piezoelectric ceramic composition of the present invention comprises at least one of a piezoelectric d 31 constant, a piezoelectric g 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a relative permittivity 33 33T / ε 0 , a dielectric loss tan δ, and a Curie temperature Tc. Are further improved, and are more excellent than the piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula and not containing the above-mentioned additive element.
In the piezoelectric ceramic composition, the additive element may be added to the compound represented by the general formula by substitution, or may be externally added to the compound represented by the general formula. May be contained.

このように,本発明の圧電磁器組成物は,鉛を含有していないため環境に対して安全であり,また優れた圧電特性を有するため,高性能な圧電素子として利用することができる。
また,上記圧電磁器組成物は,上記圧電特性に加えて比誘電率及び誘電損失等の誘電特性にも優れている。そのため,高性能な誘電素子としても利用することができる。即ち,上記第1の発明における圧電磁器組成物は,圧電特性を有する圧電磁器組成物に限らず,誘電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
As described above, the piezoelectric ceramic composition of the present invention is safe for the environment because it does not contain lead, and has excellent piezoelectric characteristics, so that it can be used as a high-performance piezoelectric element.
Further, the piezoelectric ceramic composition is excellent in dielectric properties such as relative permittivity and dielectric loss in addition to the above piezoelectric properties. Therefore, it can also be used as a high-performance dielectric element. That is, the piezoelectric ceramic composition according to the first aspect of the invention is not limited to the piezoelectric ceramic composition having piezoelectric characteristics, but also includes a dielectric ceramic composition having dielectric characteristics.

第2の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか一種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項19)。 The second invention of the general formula represented by {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively 0 A compound having a composition range of ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, There is provided a method for producing a piezoelectric ceramic composition, characterized by mixing with an additive containing at least one metal element selected from Ir and Pt, followed by firing (claim 19).

上記一般式で表される化合物と上記添加物とを混合して得られる混合物は,常圧下にて焼結することができる。そのため,簡単かつ低コストにて焼成を行うことができる。そして,上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は,鉛を含有せず,圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,また誘電損失及び比誘電率等の誘電特性に優れたものとなる。そのため,高性能な圧電素子又は誘電素子等の材料として利用することができる。 A mixture obtained by mixing the compound represented by the general formula and the additive can be sintered under normal pressure. Therefore, sintering can be performed easily and at low cost. The piezoelectric ceramic composition obtained after the calcination does not contain lead, the piezoelectric d 31 constant and piezoelectric characteristics such as electromechanical coupling factor Kp, also the excellent dielectric properties such as dielectric loss and dielectric constant Become. Therefore, it can be used as a material for a high-performance piezoelectric element or dielectric element.

また,本発明の製造方法においては,上記一般式で表される化合物に対して,上記の金属元素を置換添加させてもよく,また外添加させてもよい。
また,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物においては,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のLi,K,Na,Nb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか一種以上の金属元素が置換して含有されたり,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物として上記圧電磁器組成物中の粒内乃至は粒界に含有されたりする。なお,本明細書における「添加物を含有する」は,すべて上記の意味である。
Further, in the production method of the present invention, the above-mentioned metal element may be added to the compound represented by the above general formula, or may be externally added.
In addition, in the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing, as a result of the addition of the additive, at least one of Li, K, Na, Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula is added. Is replaced by at least one kind of metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt, or the metal element or an oxide containing the same. Or, it is contained as a perovskite structure compound in the grains or in the grain boundaries in the piezoelectric ceramic composition. In this specification, “containing an additive” has the same meaning as described above.

第3の発明は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて混合し,さらにPd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項20)。 According to a third aspect of the present invention, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are fired. after represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0. 2,0 ≦ y ≦ 1,0 <z ≦ 0.4,0 <w ≦ 0.2 at a stoichiometric ratio which results in a compound in the composition range, or a metal contained in the following additives Mix at a stoichiometric ratio in consideration of substitution by elements, and further mix an additive containing at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. And a method of producing a piezoelectric ceramic composition, characterized by firing.

上記第3の発明においては,上記のごとく,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物と,さらにPd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物とを,上記化学量論比にて混合し,焼成する。
これにより,上記第1の発明の圧電磁器組成物を容易に得ることができる。
In the third invention, as described above, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are contained. And an additive containing at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt at the above stoichiometric ratio. Bake.
Thereby, the piezoelectric ceramic composition of the first invention can be easily obtained.

また,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物においては,上記添加物が添加された結果,上記第2の発明と同様に,上記一般式で表される化合物のLi,K,Na,Nb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,上記Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して含有されたり,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内乃至は粒界に含有されたりする。   Further, in the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing, as a result of the addition of the additives, the compounds represented by the general formulas Li, K, Na, Nb, At least a part of any one or more of Ta and Sb is contained by replacing with at least one metal element selected from the above Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. In addition, the metal element or a compound containing the metal element or an oxide or a perovskite structure compound is contained in the piezoelectric ceramic composition in the grains or in the grain boundaries.

このとき,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物と,上記添加物とを,該添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて混合した場合には,上記一般式で表される化合物中のLi,Na,K,Nb,Ta,及びSbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,上記添加物が含有する金属元素に積極的に置換させることができる。   At this time, the compound containing Li, the compound containing Na, the compound containing K, the compound containing Nb, the compound containing Ta, the compound containing Sb, and the above-mentioned additive are combined. When mixed at a stoichiometric ratio in consideration of substitution by a metal element contained in the additive, Li, Na, K, Nb, Ta, and Sb in the compound represented by the above general formula are mixed. At least a part of any one or more of them can be positively substituted by the metal element contained in the additive.

上記の「添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて混合」は,例えば上記一般式で表される化合物のLiに,上記添加物の金属元素を置換させる場合には,Liを含む化合物の量を減らし,その減らした分だけ上記添加物を添加して混合すると共に,全体としては,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物が合成されるような化学量論比にて混合すること等により,実現することができる。上記一般式中の,K,Na,Nb,Ta,Sbという他の原子に置換させる場合にもこれらを含む化合物の量を減らし,その分だけ置換させたい金属元素を含む添加物を添加すること等により実現することができる。例えばAgを置換添加する場合は,{Lix(K1-yNay1-x-uAgu}(Nb1-z-wTazSbw)O3のようになる。 The above “mixing at a stoichiometric ratio in consideration of the substitution by the metal element contained in the additive” refers to, for example, a case where Li of the compound represented by the general formula is substituted for the metal element of the additive. Is to reduce the amount of the compound containing Li, add the above-mentioned additives by the reduced amount and mix, and as a whole, after firing, the general formula {Li x (K 1-y Na y ) 1-x } by such the compound represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 are mixed at a stoichiometric ratio as synthesized, can be realized. In the case of substituting other atoms such as K, Na, Nb, Ta and Sb in the above general formula, the amount of the compound containing these should be reduced and an additive containing the metal element to be substituted should be added accordingly. And so on. For example, when adding replacing Ag is as {Li x (K 1-y Na y) 1-xu Ag u} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3.

一方,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを混合し,ここに上記添加物をさらに混合し,これを焼成することにより,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等として上記添加物を含有する圧電磁器組成物を積極的に作製することができる。 On the other hand, in the above general formula after firing {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) a compound represented by O 3 such stoichiometric ratio, A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are mixed, and the above additive is added thereto. Is further mixed and fired, whereby a piezoelectric ceramic composition containing the above-mentioned additive as the above-mentioned metal element or an oxide or a perovskite structure compound containing the same can be positively produced.

また,上記第3の発明において,上記焼成は,常圧下にて行うことができる。そして,上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は,鉛を含有せず,圧電特性や誘電特性に優れたものとなる。そのため,高性能な圧電素子及び誘電素子等の材料として用いることができる。   In the third aspect, the firing can be performed under normal pressure. Then, the piezoelectric ceramic composition obtained after the above-mentioned firing does not contain lead and has excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics. Therefore, it can be used as a material for high-performance piezoelectric elements and dielectric elements.

第4の発明は,上記第1の発明の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子にある(請求項22)。   A fourth invention resides in a piezoelectric element having a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition of the first invention (claim 22).

上記第4の発明の圧電素子は,上記第1の発明(請求項1)の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのため,上記圧電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。
また,上記圧電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,圧電d3 1定数等の圧電特性が優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,上記圧電素子は,感度の高い圧電センサ素子,高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電振動子及びアクチュエータ素子等として利用することができる。
The piezoelectric element according to the fourth aspect has a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition according to the first aspect (claim 1). Therefore, the piezoelectric element does not contain lead and is environmentally safe.
Further, the piezoelectric element includes the above piezoelectric ceramic composition, can be used as it is the nature of the piezoelectric properties such as piezoelectric d 3 1 constant excellent. Therefore, the piezoelectric element can be used as a piezoelectric sensor element having high sensitivity, a piezoelectric vibrator having high electromechanical energy conversion efficiency, an actuator element, and the like.

第5の発明は,上記第2又は第3の発明の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子にある(請求項23)。   A fifth invention resides in a piezoelectric element having a piezoelectric body made of a piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method of the second or third invention (claim 23).

上記第5の発明の圧電素子は,上記した製造方法により得られる圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのため,上記圧電素子は,上記圧電磁器組成物の優れた特性をそのまま生かして,感度の高い圧電センサ素子,高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電振動子及びアクチュエータ素子等として利用することができる。   The piezoelectric element according to the fifth aspect of the present invention has a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition obtained by the above-described manufacturing method. Therefore, the piezoelectric element can be used as a piezoelectric sensor element having high sensitivity, a piezoelectric vibrator having high electromechanical energy conversion efficiency, an actuator element, and the like, utilizing the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition as it is.

第6の発明は,上記第1の発明の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子にある(請求項24)。   A sixth invention resides in a dielectric element having a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition of the first invention (claim 24).

上記第6の発明の誘電素子は,上記第1の発明の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのため,上記誘電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。また,上記誘電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,比誘電率及び誘電損失等に優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,静電容量の大きいコンデンサ等として利用することができる。   The dielectric element of the sixth invention has a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition of the first invention. Therefore, the dielectric element does not contain lead and is environmentally safe. Further, the dielectric element can utilize the property of the piezoelectric ceramic composition, which is excellent in relative permittivity and dielectric loss, as it is. Therefore, it can be used as a capacitor having a large capacitance.

第7の発明は,上記第2又は第3の発明の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子にある(請求項25)。   According to a seventh aspect, there is provided a dielectric element having a dielectric comprising a piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method of the second or third aspect (claim 25).

上記第7の発明の誘電素子は,上記した製造方法により得られる圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのため,上記誘電素子は,上記圧電磁器組成物の優れた特性をそのまま生かして,静電容量の大きいコンデンサ等として利用することができる。   The dielectric element of the seventh invention has a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition obtained by the above-described manufacturing method. Therefore, the dielectric element can be used as a capacitor or the like having a large capacitance by utilizing the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition as it is.

上記第1の発明〜第3の発明において,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物は,x,y,z,wの範囲がそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2にある。
ここで,x>0.2,z>0.4,w>0.2,z=0,又はw=0の場合には,圧電d31定数などの圧電特性及び誘電特性が低下し,所望の特性の圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物において、yの範囲は、0≦y≦0.85であることがより好ましく、0.05≦y≦0.75であることがさらに好ましい。これらの場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kpを一層向上させることができる。さらに一層好ましくは,0.05≦y<0.75がよく、さらには0.35≦y≦0.65がよく、さらには0.35≦y<0.65がより好ましい。また,最も好ましくは,0.42≦y≦0.60がよい。
Above in the first invention to third invention, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by the O 3 is, x , Y, z, and w are in the range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively.
Here, in the case of x> 0.2, z> 0.4, w> 0.2, z = 0, or w = 0, the piezoelectric and dielectric properties such as a piezoelectric d 31 constant is reduced, desired It may not be possible to obtain a piezoelectric ceramic composition having the following characteristics.
In the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by O 3, the range of y is, 0 ≦ y ≦ 0. It is more preferably 85, and further preferably 0.05 ≦ y ≦ 0.75. In these cases, the piezoelectric d31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition can be further improved. Still more preferably, 0.05 ≦ y <0.75, more preferably 0.35 ≦ y ≦ 0.65, and even more preferably 0.35 ≦ y <0.65. Most preferably, 0.42 ≦ y ≦ 0.60 is good.

上記圧電磁器組成物は,上記のごとく,ペロブスカイト構造(ABO3)の化合物を主成分としている。本発明において,上記ペロブスカイト構造(ABO3)におけるAサイトの元素構成は,K,Na乃至はK,Na,Liに相当し,Bサイトの元素構成は,Nb,Ta,Sbに相当する。このペロブスカイト構造の組成式においては,Aサイトを構成する原子とBサイト構成する原子が1:1となる化学量論比のとき,完全なペロブスカイト構造となるが,上記圧電磁器組成物の場合には,特にK,Na,Li,Sbが焼成工程等で数%,具体的には3%程度揮発したり,また全構成元素が混合粉砕や造粒工程等にて数%,具体的には3%程度変動することがある。即ち,製法のバラツキにより,化学量論組成からの変動が起こる場合がある。 As described above, the piezoelectric ceramic composition contains a compound having a perovskite structure (ABO 3 ) as a main component. In the present invention, the element configuration of the A site in the perovskite structure (ABO 3 ) corresponds to K, Na or K, Na, and Li, and the element configuration of the B site corresponds to Nb, Ta, and Sb. In the composition formula of the perovskite structure, when the stoichiometric ratio of the atoms constituting the A site and the atoms constituting the B site is 1: 1, a complete perovskite structure is obtained. In particular, K, Na, Li, and Sb are volatilized by several%, specifically, about 3% in a firing step or the like, and all constituent elements are mixed by several% in a mixing pulverization or granulation step, and specifically, It may fluctuate by about 3%. That is, the stoichiometric composition may fluctuate due to variations in the manufacturing method.

このような製造工程上の組成変動への対応として,意図的に配合組成比を変えることにより,焼成後の圧電磁器組成物の組成比を,±数%,より具体的には±3〜5%程度変動させることができる。このことは,例えば従来のチタン酸ジルコン酸塩(PZT)の場合でも同様であり,焼成時の鉛の蒸発や,粉砕メディアであるジルコニアボールからのジルコニアの混入を考慮して配合比を調整することができる。   In order to cope with such compositional fluctuations in the manufacturing process, the compositional ratio of the piezoelectric ceramic composition after firing is increased by ± several%, more specifically ± 3 to 5 by intentionally changing the composition ratio. %. This is the same for, for example, the conventional zirconate titanate (PZT), and the mixing ratio is adjusted in consideration of the evaporation of lead during firing and the incorporation of zirconia from zirconia balls as grinding media. be able to.

本発明の圧電磁器組成物においては,上記のように意図的に配合組成比を変えても,圧電特性等の電気的特性は大きく変化しない。
したがって,本発明においては,上記一般式Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物は,これをペロブスカイト構造の組成式ABO3にあてはめたときに,Aサイト原子とBサイト原子の構成比を1:1に対してそれぞれ±5モル%程度までずれた構成比とすることができる。なお,構成される結晶中の格子欠陥をより少なくし,高い電気的特性を得るためには,好ましくは±3%程度までの組成がよい。
即ち,上記圧電磁器組成物の主成分としての上記一般式で表される化合物は,[Lix(K1-yNay1-xa{(Nb1-z-wTazSbw)}b3(0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05)となる範囲を含むものである。また,上述のごとく,上記の式において,a及びbの範囲は0.97≦a,b≦1.03であることが好ましい。
In the piezoelectric ceramic composition of the present invention, electrical characteristics such as piezoelectric characteristics do not significantly change even if the composition ratio is intentionally changed as described above.
Accordingly, in the present invention, the general formula Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by O 3, this a perovskite structure formula When applied to ABO 3 , the composition ratio of A-site atoms and B-site atoms can be shifted to about ± 5 mol% with respect to 1: 1. In order to reduce lattice defects in the formed crystal and obtain high electrical characteristics, the composition is preferably up to about ± 3%.
That is, the general compound of formula as the main component of the piezoelectric ceramic composition, [Li x (K 1- y Na y) 1-x] a {(Nb 1-zw Ta z Sb w)} b O 3 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05) Including. Further, as described above, in the above equation, the range of a and b is preferably 0.97 ≦ a, b ≦ 1.03.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3におけるxの範囲は,0<x≦0.2であることが好ましい。
この場合には,Liが必須成分となるので,上記圧電磁器組成物は,その作製時の焼成を一層容易に行うことができると共に,圧電特性をより向上させ,キュリー温度Tcを一層高くすることができる。これはLiを上記の範囲内において必須成分とすることにより,焼成温度が低下すると共に,Liが焼成助剤の役割を果たし,空孔の少ない焼成を可能とするからである。
Similarly, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) range of x of O 3 is preferably 0 <x ≦ 0.2 .
In this case, since Li is an essential component, the piezoelectric ceramic composition can be more easily fired at the time of its production, further improve the piezoelectric characteristics, and further increase the Curie temperature Tc. Can be. This is because by making Li an essential component within the above range, the firing temperature is lowered, and Li plays the role of a firing aid, enabling firing with few voids.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3におけるxの値は,x=0とすることができる。
この場合には,上記一般式は(K1-yNay)(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される。そしてこの場合には,上記圧電磁器組成物を作製する際に,その原料中に例えばLiCO3のように,最も軽量なLiを含有してなる化合物を含まないので,原料を混合し上記圧電磁器組成物を作製するときに原料粉の偏析による特性のばらつきを小さくすることができる。また,この場合には,高い比誘電率と比較的大きな圧電g定数を実現できる。
The value of x in the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 can be the x = 0.
In this case, the general formula is represented by (K 1-y Na y) (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3. In this case, when preparing the piezoelectric ceramic composition, since the raw material does not include a compound containing the lightest Li such as LiCO 3 , the raw materials are mixed and the piezoelectric ceramic is mixed. Variations in characteristics due to segregation of the raw material powder when producing the composition can be reduced. In this case, a high relative dielectric constant and a relatively large piezoelectric g constant can be realized.

また,上記第1の発明において,上記圧電磁器組成物は,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.001mol〜0.15molである。   Further, in the first invention, the piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. The total content of the additional elements is 0.001 mol to 0.15 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.

上記含有量の合計が0.001mol未満の場合,又は0.15molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数等が低下し,所望の圧電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお,上記添加元素の含有量は,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptの各金属元素のモル数である。
If the total of the content is less than 0.001 mol, or if more than the 0.15 mol, the piezoelectric d 31 constant, etc. of the piezoelectric ceramic composition is reduced to obtain a piezoelectric ceramic composition having a desired piezoelectric characteristics May not be possible.
The content of the additional element is the number of moles of each metal element of Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のLi,K,Na,Nb,Ta,Sbの少なくとも一部を,上記Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して配置する形態や,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物の状態で上記圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界中に存在する形態をとることができる。 Also, the additional element of the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 compound represented by Li, K, Na, Nb , Ta, Sb, at least a part of which is replaced by at least one metal element selected from the group consisting of Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt; The piezoelectric ceramic composition may be in the form of an element or an oxide containing the element or a compound such as a perovskite structure compound in a grain or a grain boundary of the piezoelectric ceramic composition.

特に,Ag,Pd,Au等の+1又は+2価になりうる金属元素については,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部を置換して配置することができる。一方,Pd,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Pt等の+3〜+6価になりうる金属元素については,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部を置換して配置することもできる。そして,このような置換固溶の形態をとることにより,圧電d31定数等の特性を更に一層向上させることができる。 In particular, metal elements that can be +1 or +2, such as Ag, Pd, and Au, can be arranged by replacing at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the above general formula. On the other hand, with respect to metal elements that can have a valence of +3 to +6, such as Pd, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt, at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the above general formula is substituted. Can also be placed. Then, by taking the form of such substituents solid solution, further it is possible to further improve the characteristics such as a piezoelectric d 31 constant.

次に,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも大きいことが好ましい(請求項2)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(以下適宜基本圧電磁器組成物という)の圧電d31定数よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
Next, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, is preferably larger than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element (claim 2) .
Represented by the above general formula, is larger than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element (hereinafter referred to suitably basic piezoelectric ceramic composition) may sufficiently the effect of the additive element Capable of piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric ignition Application to a piezoelectric element such as a vessel becomes easier.

上述の「上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも大きい」とは,上記添加元素を含有する圧電磁器組成物の圧電d31定数が,この圧電磁器組成物の基本組成を有し上記添加元素を含有していない基本圧電磁器組成物に比べて,大きいことを意味するものであり,後述する電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,比誘電率,誘電損失,キュリー温度Tcについても同様である。 "Represented by the above general formula, is larger than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element" described above and, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing the above additive element , as compared to the basic piezoelectric ceramic composition containing no additive element has a base composition of the piezoelectric ceramic composition, is intended to mean that a large electromechanical coupling factor Kp that will be described later, the piezoelectric g 31 constant The same applies to the relative dielectric constant, dielectric loss, Curie temperature Tc.

次に,上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpよりも大きいことが好ましい(請求項3)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の電気機械結合係数Kpよりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
Next, the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula, and is preferably larger than the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element. 3).
When the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) represented by the general formula and not containing the additive element is larger than the electromechanical coupling coefficient Kp, the effect of the additive element can be sufficiently obtained. Capable, piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, etc. Is more easily applied to the piezoelectric element.

次に,上記圧電磁器組成物の圧電g31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電g31定数よりも大きいことが好ましい(請求項4)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の圧電g31定数よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
Next, the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, is preferably larger than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element (claim 4) .
Represented by the above general formula, is larger than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element (basic piezoelectric ceramic composition) can be obtained sufficiently the effect of the additive element , Piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, etc. Application to a piezoelectric element becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物の比誘電率は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことが好ましい(請求項5)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の比誘電率よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,コンデンサ等の誘電素子への適用がより容易になる。
Next, it is preferable that the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is higher than the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element.
When the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula and not containing the additive element (basic piezoelectric ceramic composition) is larger than that of the piezoelectric ceramic composition, the effect of the additive element can be sufficiently obtained. Application to dielectric elements such as capacitors becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物の誘電損失は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことが好ましい(請求項6)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の誘電損失よりも小さい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,コンデンサ等の誘電素子への適用がより容易になる。
Next, it is preferable that the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is smaller than the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element.
When the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) which is represented by the general formula and does not contain the additive element is smaller than that of the piezoelectric ceramic composition, the effect of the additive element can be sufficiently obtained, and And the like, application to dielectric elements becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物のキュリー温度Tcは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Tcよりも大きいことが好ましい(請求項7)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)のキュリー温度よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下における利用がより容易になる。
Next, it is preferable that the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is higher than the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element (claim 7).
When the temperature is higher than the Curie temperature of the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula and not containing the additive element (basic piezoelectric ceramic composition), the effect of the additive element can be sufficiently obtained. It is easier to use in an environment with a high temperature exceeding 100 ° C., such as near an engine of a car.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上であることが好ましい(請求項8)。
この場合には,30pm/V以上という高い圧電d31定数を生かして,上記圧電磁器組成物を,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
上記圧電d31定数が30pm/V未満の場合には,実用に充分耐えうる特性の圧電素子として利用できないおそれがある。
Next, the piezoelectric ceramic composition is preferably a piezoelectric d 31 constant is 30 Pm/V more (claim 8).
In this case, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, and a knock sensor are used to take advantage of the piezoelectric d 31 constant as high as 30 pm / V or more. It can be used as a yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.
Above for the piezoelectric d 31 constant is less than 30 Pm/V, it may not be used as a piezoelectric element sufficiently endure characteristics for practical use.

また,より感度に優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。更に好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,100pm/V以上がよい。 Further, in order to obtain a piezoelectric sensor characteristics or larger piezoelectric actuator characteristics more excellent in sensitivity, it is more preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Still more preferably, it is 100 pm / V or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることが好ましい(請求項9)。
この場合には,0.30以上という高い電気機械結合係数Kpを生かして,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more.
In this case, utilizing the high electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more, the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, It can be used as a piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.

上記電気機械結合係数Kpが0.30未満の場合には,上記圧電磁器組成物を,上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができなくなるおそれがある。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは0.4以上がよい。さらに一層好ましくは,0.5以上がよい。
When the electromechanical coupling coefficient Kp is less than 0.30, there is a possibility that the piezoelectric ceramic composition cannot be used for a piezoelectric element requiring excellent conversion efficiency between the mechanical energy and the electric energy. .
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more. Still more preferably, it is 0.5 or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることが好ましい(請求項10)。
この場合には,上記7×10-3Vm/N以上という高い圧電g31定数を活かして,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more (claim 10).
In this case, the piezoelectric ceramic composition is used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element, and the like having an excellent step-up ratio by utilizing the high piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more. be able to.

上記圧電g31定数が7×10-3Vm/N未満の場合には,上記圧電磁器組成物を優れた昇圧比を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は,8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
If the piezoelectric g 31 constant is less than 7 × 10 −3 Vm / N, the piezoelectric ceramic composition may not be able to be used for a piezoelectric element requiring an excellent boost ratio.
Further, in order to obtain a more excellent step-up ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることが好ましい(請求項11)。
この場合には,400以上という高い比誘電率を活かして,上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサなどの誘電素子として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a relative dielectric constant of 400 or more (claim 11).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor having a large capacitance by utilizing a high relative dielectric constant of 400 or more.

上記比誘電率が400未満の場合には,静電容量が低下し,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子等として利用することができないおそれがある。
また,上記比誘電率は,430以上であることが好ましい。さらに好ましくは,600以上がよい。
If the relative dielectric constant is less than 400, the capacitance may decrease, and the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor.
Further, the relative permittivity is preferably 430 or more. More preferably, it is 600 or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることが好ましい(請求項12)。
この場合には,0.09以下という低い誘電損失を生かして,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a dielectric loss of 0.09 or less (claim 12).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be converted to a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, and a piezoelectric gyro sensor by utilizing a low dielectric loss of 0.09 or less. , Knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters.

上記誘電損失が0.09を超える場合には,上記圧電磁器組成物を上記コンデンサ等誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができないおそれがある。そのため,より好ましくは,上記誘電損失は0.035以下がよい。更に好ましくは,0.025以下がよい。   When the dielectric loss exceeds 0.09, the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, or the like. Therefore, more preferably, the dielectric loss is 0.035 or less. More preferably, the value is 0.025 or less.

次に,上記圧電磁器組成物は,キュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項13)。
この場合には,200℃以上という高いキュリー温度Tcを活かして,上記圧電磁器組成物を,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下にて利用することができる。
上記キュリー温度Tcが200℃未満の場合には,上記圧電磁器組成物を例えば自動車のエンジン付近のように高温の場所に用いると,その圧電d31定数や電気機械結合係数Kp等の特性が低下するおそれがある。そのため,より好ましくは,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがよい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher (claim 13).
In this case, by utilizing the high Curie temperature Tc of 200 ° C. or more, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high temperature environment exceeding 100 ° C., for example, near an engine of an automobile.
When the Curie temperature Tc is lower than 200 ° C., when the piezoelectric ceramic composition is used in a high temperature place, for example, near the engine of an automobile, its properties such as a piezoelectric d 31 constant and an electromechanical coupling coefficient Kp are deteriorated. There is a possibility that. Therefore, it is more preferable that the Curie temperature Tc is 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項14)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,圧電トランス素子,圧電振動子等として利用することができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることが好ましい。さらに好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,上記圧電d31定数は100pm/V以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 14).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a highly sensitive sensor element, ultrasonic motor element, actuator element, piezoelectric transformer element, piezoelectric vibrator, and the like under a high temperature environment exceeding 100 ° C. .
In order to obtain an excellent piezoelectric sensor characteristic or a larger piezoelectric actuator characteristics of more sensitive, it is preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Still more preferably, the piezoelectric d 31 constant is preferably 100 pm / V or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項15)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 15).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element, or the like having an excellent step-up ratio under a high temperature environment exceeding 100 ° C.
Further, in order to obtain a more excellent boost ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項16)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ素子,圧電振動子,センサ素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができる。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.
In this case, in a high temperature environment exceeding a temperature of 100 ° C., the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric actuator element, a piezoelectric vibrator, a sensor element, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic wave element having excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy. It can be used as a motor element or the like.
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項17)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,上記誘電損失は0.035以下であることがより好ましい。更に好ましくは,0.02以下がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 17).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, a sensor element, and the like under a high temperature environment exceeding 100 ° C.
More preferably, the dielectric loss is 0.035 or less. More preferably, it is 0.02 or less.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつ電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項18)。
この場合には,上記圧電磁器組成物を,温度100℃を超える高温度環境下において使用することができ,感度及び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れたものとすることができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性,又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。また,上記電気機械結合係数Kpは,0.34以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more, an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more, and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more. 18).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high-temperature environment exceeding 100 ° C., and can have excellent sensitivity and conversion efficiency between mechanical energy and electric energy.
Further, more excellent piezoelectric sensor characteristics of sensitivity, or to obtain a larger piezoelectric actuator characteristics, it is more preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. Further, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more.

また,上記第2(請求項19)又は第3の発明(請求項20)において,上記添加物としては,上記Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれる1種以上の金属元素又はこれらの金属元素を含む化合物等がある。
上記添加物を添加した結果,その添加物に含まれる上記金属元素は添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のLi,K,Na,Nb,Ta,及びSbの少なくとも一部に置換して,圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内乃至は粒界に含有される場合もある。
In the second (claim 19) or the third invention (claim 20), the additive is selected from the group consisting of Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. There are more than one kind of metal element or a compound containing these metal elements.
As a result of adding the additives, as the metal element additive element contained in the additive formula after the burning {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w ) In some cases, Li, K, Na, Nb, Ta, and Sb of the compound represented by O 3 are substituted for at least a part of the compound and contained in the piezoelectric ceramic composition. In addition, the metal element or a compound containing the metal element, such as an oxide or a perovskite structure compound, may be contained in the piezoelectric ceramic composition in the grains or at the grain boundaries.

また,上記第3の発明(請求項20)において,上記リチウムを含有する化合物としては,例えばLi2CO3,Li2O,LiNO3,LiOH等がある。また,上記ナトリウムを含有する化合物としては,Na2CO3,NaHCO3,NaNO3等がある。 In the third invention (claim 20), examples of the lithium-containing compound include Li 2 CO 3 , Li 2 O, LiNO 3 , and LiOH. The sodium-containing compounds include Na 2 CO 3 , NaHCO 3 and NaNO 3 .

また,上記カリウムを含有する化合物としては,K2CO3,KNO3,KNbO3,KTaO3等がある。また,上記ニオブを含有する化合物としては,例えばNb25,Nb23,NbO2等がある。また,上記タンタルを含有する化合物としては,Ta25等がある。また,上記アンチモンを含有する化合物としては,例えばSb25,Sb23,Sb24等がある。 Examples of the potassium-containing compound include K 2 CO 3 , KNO 3 , KNbO 3 , and KTaO 3 . Examples of the compound containing the above-mentioned niobium, for example Nb 2 O 5, Nb 2 O 3, there is NbO 2 and the like. Examples of the tantalum-containing compound include Ta 2 O 5 . Examples of the compound containing the above antimony, for example, a Sb 2 O 5, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4 or the like.

次に,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物は,PdO2,Ag2O,Au,Au2O,Ru2O,RhO,Re25,OsO2,IrO2,及びPtO2から選ばれるいずれか一種以上であることが好ましい(請求項21)。
この場合には,上記圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
Next, the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , and the compound containing Nb is Nb 2 O 5. , The compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is PdO 2 , Ag 2 O, Au, Au 2 O, Ru 2 O, RhO, Re 2 O 5 , OsO 2, IrO 2, and it is preferable that any one or more selected from PtO 2 (claim 21).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be easily produced.

次に,上記第4(請求項22)又は第5の発明(請求項23)において,上記圧電素子としては,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等がある。   Next, in the fourth (invention 22) or the fifth invention (invention 23), the piezoelectric element includes, for example, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro. There are sensors, knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters.

次に,上記第6(請求項24)又は第7の発明(請求項25)において,上記誘電素子としては,例えばコンデンサ,積層コンデンサ等がある。   Next, in the sixth (invention 24) or the seventh invention (invention 25), examples of the dielectric element include a capacitor and a multilayer capacitor.

(実施例1)
次に,本発明の実施例にかかる圧電磁器組成物について説明する。
本例では,上記圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.001mol〜0.15molである。
(Example 1)
Next, a piezoelectric ceramic composition according to an example of the present invention will be described.
In this example, the piezoelectric ceramic composition is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions containing, as main components, compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively. The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. The total content of the additional elements is 0.001 mol to 0.15 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて混合し,さらにPd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成する。 The method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example comprises a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively The compounds are mixed at a stoichiometric ratio such that the compounds fall within the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. , Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, Pt, and an additive containing at least one metal element is mixed and fired.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,詳細に説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのPdO2,Ag2O,Au,RuO2,Re27,IrO2,PtO2を準備した。
Hereinafter, the method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example will be described in detail.
First, as raw materials of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 with a purity of 99% or more. And PdO 2 , Ag 2 O, Au, RuO 2 , Re 2 O 7 , IrO 2 , and PtO 2 as the above additives.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのPdO2,Ag2O,Au,RuO2,Re27,IrO2,又はPtO2をそれぞれ配合して,7種類の配合物を得た。 Among these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 are converted to the above general formula {Li x (K 1-y Na y ) 1-x} (Nb 1 -zw Ta z Sb w) at O 3, x, y, z , w , respectively x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0. And a stoichiometric ratio such that the general formula becomes {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. PdO 2 , Ag 2 O, Au, RuO 2 , Re 2 O 7 , IrO 2 , or PtO 2 as the above additives were blended to obtain seven types of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのPdO2,Ag2O,Au,RuO2,Re27,IrO2又はPtO2をそれぞれ0.01mol,0.005mol,0.01mol,0.01mol,0.005mol,0.01mol,0.01mol配合した。即ち,各添加物中に含まれる金属元素が0.01mol配合されるようにした。
そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
The compounding amount of the above-mentioned additive is based on 1 mol of the compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 which is expected to be obtained by mixing at the above stoichiometric ratio. And 0.01 mol, 0.005 mol, 0.01 mol, 0.01 mol, 0.005 mol of PdO 2 , Ag 2 O, Au, RuO 2 , Re 2 O 7 , IrO 2 or PtO 2 as the above-mentioned additives, respectively. , 0.01 mol, and 0.01 mol. That is, 0.01 mol of the metal element contained in each additive was blended.
Then, each of the above compounds was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to prepare a mixture.

次に,各混合物をそれぞれ750℃にて5時間仮焼し,続いてこの仮焼後の各混合物をそれぞれボールミルにて24時間粉砕した。続いて,バインダーとしてポリビニールブチラールを添加し,造粒した。
造粒後の各粉体を圧力2ton/cm2にて,直径13mm,厚さ2mmの円盤状に加圧成形し,得られる成形体を温度1000〜1300℃にて1時間焼成し,焼成体を作製した。なお,このときの具体的な焼成温度は,上記の1000℃〜1300℃という温度範囲のうち,1時間の焼成によって最大密度の焼成体が得られる温度を選定した。そしてこのとき,上記焼成体は,すべて相対密度98%以上に緻密化されていた。
Next, each of the mixtures was calcined at 750 ° C. for 5 hours, and then each of the calcined mixtures was ground with a ball mill for 24 hours. Subsequently, polyvinyl butyral was added as a binder and granulated.
Each of the granulated powders is pressed at a pressure of 2 ton / cm 2 into a disc having a diameter of 13 mm and a thickness of 2 mm, and the obtained compact is fired at a temperature of 1000 to 1300 ° C. for 1 hour. Was prepared. The specific firing temperature at this time was selected from the above-mentioned temperature range of 1000 ° C. to 1300 ° C. at which a fired body having the maximum density can be obtained by firing for one hour. At this time, all of the fired bodies were densified to a relative density of 98% or more.

次に,各焼成体の両面を平行研磨し,円形研磨した後,この円盤試料の両面にスパッタ法により金電極を設けた。そして,100℃のシリコーンオイル中にて1〜5kV/mmの直流電圧を10分間電極間に印加し,厚み方向に分極を施して圧電磁器組成物とした。
このようにして,7種類の圧電磁器組成物(試料E1〜E7)を作製した。各試料における原料及び添加物の配合比を表1に示す。表1における各試料は,上記添加物中の各金属元素を外添加する方法で作製されたものである。
Next, both sides of each fired body were polished in parallel and circularly polished, and then gold electrodes were provided on both sides of the disk sample by sputtering. Then, a DC voltage of 1 to 5 kV / mm was applied between the electrodes in a silicone oil at 100 ° C. for 10 minutes to polarize in the thickness direction to obtain a piezoelectric ceramic composition.
Thus, seven types of piezoelectric ceramic compositions (samples E1 to E7) were produced. Table 1 shows the mixing ratio of the raw materials and additives in each sample. Each sample in Table 1 was prepared by a method of externally adding each metal element in the additive.

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E1〜E7と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the production method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 is produced by firing, and this is pulverized. The same piezoelectric ceramic composition as that of the above-mentioned samples E1 to E7 can be produced by mixing with the above-mentioned additives and thereafter performing calcination, granulation, molding and firing in the same manner as in the production method of this example.

また,本例の試料E1〜E7において,上記添加物としてのPdO2,Ag2O,Au,RuO2,Re27,IrO2又はPtO2は,一部がそのままの形,乃至は基本組成構成元素であるLi,Na,K,Nb,Ta,及びSbのいずれか1種以上とペロブスカイト構造化合物等の化合物を形成しその形態で,各圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のLi,K,Na,Nb,Ta,Sbの少なくとも一部に,各添加物中のPd,Ag,Au,Ru,Re,Ir,又はPt原子を置換した状態で含まれていると考えられる。特に,Ag,Pd,Au等の+1又は+2価となりうる金属元素は,上記化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換され易い。また,Pd,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Pt等の+3〜+6価となりうる金属元素は,上記化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換され易い。 In the samples E1 to E7 of this example, PdO 2 , Ag 2 O, Au, RuO 2 , Re 2 O 7 , IrO 2, or PtO 2 as the above-mentioned additives are partially used as they are, A compound such as a perovskite structure compound is formed with at least one of the constituent elements Li, Na, K, Nb, Ta, and Sb, and in the form of a compound such as a perovskite structure within the grains or grain boundaries of each piezoelectric ceramic composition. At least one of Li, K, Na, Nb, Ta, and Sb of the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. It is considered that the Pd, Ag, Au, Ru, Re, Ir, or Pt atoms in each additive are contained in the respective parts in a state of being substituted. In particular, a metal element that can be +1 or +2, such as Ag, Pd, or Au, is easily replaced by at least a part of Li, K, and Na in the above compound. Further, a metal element which can have a valence of +3 to +6, such as Pd, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt, is easily replaced by at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound.

次に,本例では,上記圧電磁器組成物の優れた特性を明らかにするため,以下のようにして比較品(試料C1及び試料C2)を作製した。
まず,比較品の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を準備した。
Next, in this example, in order to clarify the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition, comparative products (sample C1 and sample C2) were prepared as follows.
First, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more were prepared as raw materials of comparative products.

これらの原料うちK2CO3,Na2CO3,及びNb25を,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=z=w=0及びy=0.5となるような化学量論比,即ち上記一般式が(K0.5Na0.5)NbO3となるような化学量論比にて,配合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
この混合物を上記試料E1〜E7と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C1)を作製した。
試料C1は,(K0.5Na0.5)NbO3を含有してなる圧電磁器組成物である。
These raw materials among K 2 CO 3, Na 2 CO 3, and Nb and 2 O 5, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 , the stoichiometric ratio is such that x = z = w = 0 and y = 0.5, that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3. Then, the mixture was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to obtain a mixture.
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E7 to produce a piezoelectric ceramic composition (Sample C1) as a comparative product.
Sample C1 is a piezoelectric ceramic composition containing (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3 .

次に,以下のようにして試料C2を作製する。
まず,上記にて準備した原料のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=0.04,y=0.5,z=0.1,及びw=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,混合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
Next, the sample C2 is manufactured as follows.
First, the raw materials Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 prepared above are calcined, and after firing, the above general formula {Li x ( in K 1-y Na y) 1 -x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, x = 0.04, y = 0.5, and z = 0.1 and w = 0.04, At a stoichiometric ratio such that the general formula becomes a compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 . The mixture was mixed in a ball mill for 24 hours in acetone to obtain a mixture.

この混合物を上記試料E1〜E7と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C2)を作製した。
試料C2は,上記試料E1〜E7と同様に化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3を主成分として含有するが,その一方で上記添加元素を含有してない圧電磁器組成物である。
上記試料C1及び試料C2の組成比を表1に示す。
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E7 to produce a piezoelectric ceramic composition (Sample C2) as a comparative product.
Sample C2 contains the compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 as a main component, similarly to the above samples E1 to E7, while containing the above-mentioned additional element. This is a piezoelectric ceramic composition which has not been prepared.
Table 1 shows the composition ratio of Sample C1 and Sample C2.

Figure 2004244299
Figure 2004244299

次に,上記試料E1〜E7,試料C1及び試料C2について,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。 Next, the sample E1 to E7, the sample C1 and sample C2, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric loss tan [delta, and the Curie temperature Tc Each was measured.

上記圧電d31定数,圧電g31定数及び電気機械結合係数Kpは,インピーダンスアナライザー(Agilent社製のプレシジョンインピ−ダンスアナライザ4294A)を用いて共振−反共振法により測定した。
また,上記誘電損失tanδ及び比誘電率ε33T/ε0は,上記と同様のインピーダンスアナライザーを用いて,測定周波数1kHzにて測定した。
また,キュリー温度Tcは,比誘電率ε33T/ε0が最も高いときの温度をもってキュリー温度Tcとした。
その結果を表2に示す。
The piezoelectric d 31 constant, the piezoelectric g 31 constant, and the electromechanical coupling coefficient Kp were measured by a resonance-anti-resonance method using an impedance analyzer (Precision Impedance Analyzer 4294A manufactured by Agilent).
The dielectric loss tan δ and the relative permittivity ε 33T / ε 0 were measured at a measurement frequency of 1 kHz using the same impedance analyzer as described above.
The Curie temperature Tc is defined as the temperature at which the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 is the highest.
Table 2 shows the results.

Figure 2004244299
Figure 2004244299

表2より知られるごとく,上記試料E1〜試料E7は,その圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδにおいて,上記した従来の圧電磁器組成物である試料C1よりも優れた特性を有していた。
また,上記試料E1〜試料E7は,試料C2に比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,キュリー温度Tcにおいて,同程度以上の優れた特性を有していた。
特に,圧電d31定数,電気解決合計数Kp,及び比誘電率ε33T/ε0については,試料E1〜E7のほとんどが試料C1及び試料C2よりも優れており,また誘電損失tanδについては,試料E1〜E7のすべてが試料C1及び試料C2よりも優れていた。
As can be understood from Table 2, the sample E1~ sample E7, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, relative dielectric constant ε 33T / ε 0, and the dielectric loss tan [delta, conventional piezoelectric ceramic composition explained above The sample C1 had characteristics superior to those of the sample C1.
Further, the sample E1~ sample E7, even when compared to the sample C2, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric loss tan [delta, Curie temperature Tc Had excellent characteristics of the same level or higher.
In particular, for the piezoelectric d 31 constant, the total number of electrical solutions Kp, and the relative permittivity ε 33T / ε 0 , most of the samples E1 to E7 are superior to the samples C1 and C2, and the dielectric loss tan δ is All of the samples E1 to E7 were superior to the samples C1 and C2.

ここで,圧電d31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料E2の圧電d31定数が,122.4pm/Vというもっとも高い値を示した。 Here, paying attention to the piezoelectric d 31 constant, as can be seen from Table 2, the piezoelectric d 31 constant of the sample E2 showed the highest value of 122.4 pm / V.

電荷検出型回路或いは電流検出型回路を用いた場合には,一般に上記圧電d31定数は,加速度センサ,加重センサ,衝撃センサ及びノックセンサ等の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして,比較品としての試料C1と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。さらに信号雑音比(SN比)及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 In the case of using the charge detection type circuit or a current detection type circuit is generally the piezoelectric d 31 constant, the acceleration sensor, weighting sensor, is proportional to the output voltage of the piezoelectric type sensor, such as an impact sensor and the knock sensor. Viewed from that point, it is possible to piezoelectric d 31 constant make a big sensor element of the charge sensor output higher piezoelectric ceramic composition. Then, in making a sensor element having a sample C1 least equivalent properties as a comparative product, it would be preferable to have a piezoelectric d 31 constant over at least 30 pm/V. To generate a highly sensitive sensor element is further enhanced signal-to-noise ratio (SN ratio) and the output voltage, the piezoelectric d 31 constant good not less than 80 pm/V. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,アクチュエータとして使用する場合には,一般に上記圧電d31定数は圧電アクチュエータの発生歪或いは変位量に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど発生歪或いは変位量の大きなアクチュエータ素子を作ることができる。そして比較品と同等以上の特性を有するアクチュエータ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。より好ましくは40pm/V以上がよい。さらに変位量の大きなアクチュエータを作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 When used as actuators, generally the piezoelectric d 31 constant is proportional to the generated distortion or displacement of the piezoelectric actuator. Viewed from that point, it is possible to piezoelectric d 31 constant make a big actuator element of higher piezoelectric ceramic composition generates distortion or displacement. And making the actuator element having a comparative product equal or characteristics, it would be preferable to have a piezoelectric d 31 constant over at least 30 pm/V. More preferably, it is 40 pm / V or more. To further prepare the large actuator displacement amount, the piezoelectric d 31 constant good not less than 80 pm/V. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,電気機械結合係数Kpに注目すると,表2より知られるごとく,試料E2の電気機械結合係数Kpが,0.531というもっとも高い値を示した。   Focusing on the electromechanical coupling coefficient Kp, as can be seen from Table 2, the electromechanical coupling coefficient Kp of the sample E2 showed the highest value of 0.531.

一般に,上記電気機械結合係数Kpは,圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると,電気機械結合係数Kpが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作ることができる。そして,比較品である試料C1と同等以上の特性を有する圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作製するには,少なくとも0.3以上の電気機械結合係数Kpを有することが好ましいといえる。より好ましくは0.34以上がよい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。また,さらに一層好ましくは0.5以上がよい。   Generally, the electromechanical coupling coefficient Kp is proportional to the electromechanical energy conversion efficiency of a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator. From that point, a piezoelectric ceramic composition having a higher electromechanical coupling coefficient Kp can produce a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer having higher electromechanical energy conversion efficiency. In order to manufacture a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator having characteristics equal to or higher than that of the sample C1, which is a comparative product, an electromechanical coupling coefficient Kp of at least 0.3 or more is required. It can be said that it is preferable to have. More preferably, it is 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more. Further, it is even more preferably 0.5 or more.

また,キュリー温度Tcに注目すると,上記試料E1〜E7のキュリー温度Tcは,すべて200℃以上という高い値をとっている。そのため,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜E7)は,例えば自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等として利用することができる。
また,上記高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等としてさらに長時間安定に使用するためには,上記キュリー温度Tcは,200℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは,250℃以上のものがよい。
Further, focusing on the Curie temperature Tc, the Curie temperatures Tc of the samples E1 to E7 all have high values of 200 ° C. or higher. For this reason, the piezoelectric ceramic composition (samples E1 to E7) of the present example can be used for a high temperature sensor component such as a knock sensor and an actuator component which can be used stably for a long time even in a high temperature portion such as the vicinity of an automobile engine. , And can be used as ultrasonic motor parts.
In order to use the sensor component, actuator component, ultrasonic motor component, etc. for high temperature more stably for a long time, the Curie temperature Tc is preferably 200 ° C. or more. More preferably, the temperature is 250 ° C. or higher.

また,圧電g31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料E7の圧電g31定数は,8.94×10-3Vm/Nというもっとも高い値を示した。 Focusing on the piezoelectric g 31 constant, as can be seen from Table 2, the piezoelectric g 31 constant of the sample E7 showed the highest value of 8.94 × 10 −3 Vm / N.

圧電g31定数は,上記圧電d31定数と同様に,圧電型センサ,圧電トランス素子,超音波モータ素子等の出力電圧に比例する。そのため,圧電g31定数が高い圧電磁器組成物ほど電圧センサ出力の大きなセンサを作ることができる。そして,比較品と同等以上の特性を有するセンサを作製するには,少なくとも7×10-3Vm/N以上の圧電g31定数を有することが好ましいといえる。さらに好ましくは,8×10-3Vm/N以上のものがよい。 The piezoelectric g 31 constant is proportional to the output voltage of the piezoelectric sensor, the piezoelectric transformer element, the ultrasonic motor element and the like, like the piezoelectric d 31 constant. Therefore, it is possible to make a large sensor voltage sensor output as the piezoelectric g 31 constant high piezoelectric ceramic composition. Then, to produce a sensor having a comparative product equal or characteristics, it would be preferable to have at least 7 × 10 -3 Vm / N or more piezoelectric g 31 constant. More preferably, it is 8 × 10 −3 Vm / N or more.

また,比誘電率ε33T/ε0に注目すると,試料E1〜E7の比誘電率ε33T/ε0は,1300以上という非常に高い値をとっている。 Moreover, focusing on the dielectric constant ε 33T / ε 0, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 of the sample E1~E7 takes the very high value of 1300 or more.

上記比誘電率ε33T/ε0は,一般に積層コンデンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点からみると,上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静電容量の大きなコンデンサを作ることができる。コンデンサを作製するためには,少なくとも400以上の比誘電率を有することが好ましいといえる。また,より好ましくは,430以上のものがよい。さらに好ましくは,600以上のものがよい。 The relative permittivity ε 33T / ε 0 is generally proportional to the capacitance of a capacitor such as a multilayer capacitor component. From this viewpoint, a piezoelectric ceramic composition having a higher relative dielectric constant can produce a capacitor having a larger capacitance. In order to manufacture a capacitor, it can be said that it is preferable to have a dielectric constant of at least 400 or more. Further, more preferably, 430 or more are preferable. More preferably, those having 600 or more are good.

また,誘電損失tanδに注目すると,試料E1〜E7の誘電損失tanδは,0.023以下という非常に低い値をとっている。   Focusing on the dielectric loss tan δ, the dielectric loss tan δ of the samples E1 to E7 has a very low value of 0.023 or less.

上記誘電損失は,コンデンサ部品等のコンデンサ,圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランス等の部品に交流電圧を印加した際に,該部品が損失する熱エネルギーに比例する。その点からみると,上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギー損失の少ないコンデンサ及び発熱の少ない圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランスを作製することができる。そして,エネルギー損失の少ない上記部品を作製するためには,0.09以下の誘電損失を有することが好ましい。より好ましくは,0.035以下のものがよい。さらに好ましくは0.025以下がよい。   The above-mentioned dielectric loss is proportional to the heat energy lost by applying an AC voltage to components such as a capacitor such as a capacitor component, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a smaller dielectric loss can produce a capacitor having a smaller energy loss and a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer having a smaller heat generation. In order to produce the above-described component having a small energy loss, the component preferably has a dielectric loss of 0.09 or less. More preferably, it is 0.035 or less. More preferably, it is 0.025 or less.

以上のごとく,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜試料E7)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   As described above, the piezoelectric ceramic composition of this example (samples E1 to E7) does not contain lead in the composition and has excellent piezoelectric properties and dielectric properties as described above. Therefore, it can be used for a piezoelectric element and a dielectric element which are safe for the environment and have high performance.

(実施例2)
本例は,上記添加物の含有量の臨界域を決定するために,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物に,上記添加物としてのAg2Oを,その量を変化させて含有させた例である。
(Example 2)
This example is to determine the critical range of the content of the additive, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 This is an example in which Ag 2 O as the above-mentioned additive is contained in the compound represented by changing the amount.

まず,圧電磁器組成物の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのAg2Oを準備した。
これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.06となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのAg2Oを,その添加量を変えて配合し16種類の配合物を得た。
First, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more were used as raw materials of the piezoelectric ceramic composition. Ag 2 O was prepared as an additive.
Of these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 are calcined and then the above general formula {Li x (K 1-y Na in y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, x, y, z, w , respectively x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0 0.06, and further, Ag 2 O as the above-mentioned additive was blended while changing the amount of the additive to obtain 16 kinds of blends.

Ag2Oの配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O31molに対して,上記添加物としてのAg2Oを0.0005mol〜0.25mol配合した。即ち,Agが0.001〜0.5mol配合されるようにした。
そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
Regarding the compounding amount of Ag 2 O, 1 mol of a compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3, which is expected to be obtained after calcining at the above stoichiometric ratio, In addition, 0.0005 mol to 0.25 mol of Ag 2 O as the above additive was blended. That is, 0.001 to 0.5 mol of Ag was blended.
Then, each of the above compounds was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to prepare a mixture.

次に,実施例1の試料E1〜試料E7と同様にして,各混合物を仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,16種類の圧電磁器組成物を作製し,これらを試料X1〜試料X16とした。各試料における原料及び添加物の配合比を表3に示す。   Next, each mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E7 of Example 1 to produce 16 types of piezoelectric ceramic compositions. X1 to sample X16. Table 3 shows the mixing ratio of the raw materials and additives in each sample.

ここで得られた試料X1〜X16において,上記添加物としてのAg2Oは,一部がそのままの形,乃至は基本組成の構成元素であるLi,Na,K,Nb,Ta,及びSbのいずれか一種以上とペロブスカイト構造化合物等の化合物を形成し,その形態で各圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に,Ag2O中のAgを置換した状態で含まれていると考えられる。特に,Ag2Oの添加量が,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3で表される化合物1molに対して,0.1molを超えるとき,即ち金属元素Agの含有量が0.2molを超えるとき,上記添加物としてのAg2Oは,圧電磁器組成物の粒界にAg又は/及びAg2O乃至はAgを含む化合物の形態で析出し易くなる。
本例では,Agを添加したときの効果を明らかにする目的で,{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3で表される化合物中のK及びNaに対してAgが置換添加される添加方法で各試料を作製した。即ち,例えば試料X8においては,その組成が{Li0.04(K0.5Na0.50.86Ag1.0}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3となるようにした。
In the samples X1 to X16 obtained here, Ag 2 O as the above-mentioned additive is partially in the form as it is or in the form of the elemental elements of the basic composition of Li, Na, K, Nb, Ta, and Sb. A compound such as a perovskite structure compound is formed with any one or more of them, and is contained in the form within or within the grains of each piezoelectric ceramic composition, and a part thereof is formed by the above-mentioned ΔLi 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 It is considered that at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by} (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3 is contained in a state where Ag in Ag 2 O is substituted. In particular, when the added amount of Ag 2 O exceeds 0.1 mol with respect to 1 mol of the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3 , When the content of the metal element Ag exceeds 0.2 mol, Ag 2 O as the above additive precipitates at the grain boundaries of the piezoelectric ceramic composition in the form of Ag and / or Ag 2 O or a compound containing Ag. It will be easier.
In this example, in order to clarify the effect of adding Ag, K and Na in the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3 were determined. On the other hand, each sample was prepared by an addition method in which Ag was replaced and added. That is, for example, in the sample X8, the composition was set to {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.86 Ag 1.0 } (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3 .

また,本例では,Ag2Oの配合による効果を明らかにするため,上記添加物としてのAg2Oを含有しない試料を準備した。
具体的には,まず純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を準備し,これらの原料を,焼成後にLi0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.84Ta0.1Sb0.06)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,混合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。続いて,この混合物を実施例1の試料E1〜試料E7と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,圧電磁器組成物(試料Y1)を得た。試料Y1の組成比を表3に示す。
Further, in this embodiment, to clarify the effects of Ag 2 O formulation, were prepared samples containing no Ag 2 O as the additive.
Specifically, first, high purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more are prepared. The raw materials are mixed at a stoichiometric ratio such that a compound represented by Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.84 Ta 0.1 Sb 0.06 ) O 3 is obtained after calcination, and is mixed in acetone by a ball mill in acetone. Mix for hours to obtain a mixture. Subsequently, the mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E7 of Example 1 to obtain a piezoelectric ceramic composition (Sample Y1). Table 3 shows the composition ratio of Sample Y1.

Figure 2004244299
Figure 2004244299

次に,上記試料X1〜X16及び試料Y1について,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcを,実施例1と同様にしてそれぞれ測定した。その結果を表4に示す。なお,表4には,比較のため,上記実施例1にて作製した試料C1の結果も併記した。 Next, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the relative permittivity 33 33T / ε 0 , the dielectric loss tan δ, and the Curie temperature Tc of the samples X1 to X16 and the sample Y1 were measured. Each was measured in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the results. Table 4 also shows the results of the sample C1 manufactured in Example 1 for comparison.

Figure 2004244299
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表4より知られるごとく,試料X1〜X9は,いずれも,試料Y1及び試料C1よりも高い圧電d31定数,比誘電率ε33T/ε0を有していた。また,誘電損失tanδも試料Y1及び試料C1よりも小さく,優れていた。
すなわち,表3及び表4より知られるごとく,添加物としてのAg2Oの添加量が,上記一般式で表される化合物1molに対して,添加元素Agの含有量で,0.001mol〜0.15molであるとき,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδに特に優れることがわかる。
また,表4により知られるごとく,上記試料X1〜X9は,その電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,及びキュリー温度Tcにおいても,試料Y1と同程度の優れた特性を示した。
As can be understood from Table 4, sample X1~X9 are all had high piezoelectric d 31 constant than the sample Y1 and sample C1, a relative dielectric constant ε 33T / ε 0. Also, the dielectric loss tan δ was smaller than Sample Y1 and Sample C1, and was excellent.
That is, as can be seen from Tables 3 and 4, the additive amount of Ag 2 O as an additive is 0.001 mol to 0 mol per 1 mol of the compound represented by the above general formula. When it is 0.15 mol, the piezoelectric ceramic composition was found to be particularly excellent in the piezoelectric d 31 constant, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 , and the dielectric loss tan δ.
Moreover, as known by Table 4, the sample X1~X9, the electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, and also in the Curie temperature Tc, showed excellent characteristics comparable with sample Y1.

一方,試料X10〜X16,即ち,上記添加物としてのAg2Oの添加量が,添加元素Agの含有量で,0.15molを超える場合には,圧電d31定数をはじめ,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcのすべての特性において,試料Y1よりも低い値を示した。 On the other hand, in the case of the samples X10 to X16, that is, when the addition amount of Ag 2 O as the additive exceeds 0.15 mol in the content of the added element Ag, the electromechanical coupling coefficient including the piezoelectric d 31 constant is obtained. Kp, piezoelectric g 31 constant, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric loss tan [delta, and in all the characteristics of the Curie temperature Tc, was lower than sample Y1.

このように,本例によれば,上記添加元素の含有量は,0.001mol〜0.15molのとき,最も顕著に圧電磁器組成物の特性を向上させることがわかる。なお,表中には示していないが,他の金属元素についても本例と同様の結果が得られた。   Thus, according to this example, it can be seen that when the content of the additional element is 0.001 mol to 0.15 mol, the characteristics of the piezoelectric ceramic composition are most remarkably improved. Although not shown in the table, the same results as in this example were obtained for other metal elements.

また,本例においては,具体的には明示していないが,上記添加元素による特性の向上は,置換添加であっても外添加であっても良いことを確認している。また,本例において用いた圧電磁器組成物の主成分は選択可能な組成物の一組成に過ぎず,他の組成でも同様に,特性が向上することを確認している。   Further, in this example, although not specifically stated, it has been confirmed that the improvement of the characteristics by the above-mentioned additional elements may be either substitutional addition or external addition. In addition, the main component of the piezoelectric ceramic composition used in this example is only one composition of the selectable composition, and it has been confirmed that the characteristics are similarly improved with other compositions.

Claims (25)

一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.001mol〜0.15molであることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, a piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound in the composition range,
The piezoelectric ceramic composition comprises, as an additive element, at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt.
A piezoelectric ceramic composition, wherein the total content of the additional elements is 0.001 mol to 0.15 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula.
請求項1において,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。 2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein a piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula, and is larger than a piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additional element. Porcelain composition. 請求項1又は2において,上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpよりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition according to claim 1 or 2, which is represented by the general formula and is larger than the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition containing no additional element. Characteristic piezoelectric ceramic composition. 請求項1〜3のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の圧電g31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電g31定数よりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 3, the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element A piezoelectric ceramic composition characterized by being large. 請求項1〜4のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の比誘電率は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is larger than the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element. A piezoelectric ceramic composition comprising: 請求項1〜5のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の誘電損失は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the dielectric loss is represented by the general formula and is smaller than the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element. Piezoelectric ceramic composition. 請求項1〜6のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物のキュリー温度Tcは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Tcよりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 6, which is represented by the general formula and is higher than the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition containing no additional element. A piezoelectric ceramic composition comprising: 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 7, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric d 31 constant is 30 Pm/V more. 請求項1〜8のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more. 請求項1〜9のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 According to any one of claims 1 to 9, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric g 31 constant is 7 × 10 -3 Vm / N or more. 請求項1〜10のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the piezoelectric ceramic composition has a relative dielectric constant of 400 or more. 請求項1〜11のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,キュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the piezoelectric ceramic composition has a Curie temperature Tc of 200 ° C or higher. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 7, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric d 31 constant is at 30 Pm/V or more and the Curie temperature Tc is 200 ° C. or higher. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/Nで,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the piezoelectric ceramic composition has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more. Porcelain composition. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C or more. . 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less and a Curie temperature Tc of 200 ° C or more. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつ電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 7, the piezoelectric ceramic composition in the piezoelectric d 31 constant 30 Pm/V above, and in electromechanical coupling coefficient Kp is 0.3 or more, and the Curie temperature Tc is 200 ° C. A piezoelectric ceramic composition characterized by the above. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1 -z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Pd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか一種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1 -zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and compounds selected from the group consisting of Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising mixing an additive containing at least one metal element and firing the mixture. Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて混合し,さらにPd,Ag,Au,Ru,Rh,Re,Os,Ir,Ptから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are fired to obtain a compound of the general formula {Li x It is represented by (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ Considering substitution at a stoichiometric ratio so as to be a compound in the composition range of 1,0 <z ≦ 0.4 and 0 <w ≦ 0.2, or with a metal element contained in the following additives: Mixing at a stoichiometric ratio, and further mixing and firing an additive containing at least one metal element selected from Pd, Ag, Au, Ru, Rh, Re, Os, Ir, and Pt. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, which is characterized in that: 請求項20において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物は,PdO2,Ag2O,Au,Au2O,Ru2O,RhO,Re25,OsO2,IrO2,及びPtO2から選ばれるいずれか一種以上であることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 21. The compound according to claim 20, wherein the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , and the compound containing Nb is Nb 2. O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is PdO 2 , Ag 2 O, Au, Au 2 O, ru 2 O, RhO, Re 2 O 5, OsO 2, IrO 2, and a manufacturing method of the piezoelectric ceramic composition which is characterized in that any one or more selected from PtO 2. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element comprising a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition according to claim 1. 請求項19〜21のいずれか一項に記載の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element comprising a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 19 to 21. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子。   A dielectric element comprising a dielectric comprising the piezoelectric ceramic composition according to claim 1. 請求項19〜21のいずれか一項に記載の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子。   A dielectric element comprising a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 19 to 21.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1642875A2 (en) 2004-09-29 2006-04-05 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element
JP2006108639A (en) * 2004-09-13 2006-04-20 Denso Corp Piezoelectric actuator
JP2006108638A (en) * 2004-09-13 2006-04-20 Denso Corp Piezoelectric actuator
US7332851B2 (en) 2004-09-29 2008-02-19 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive film type device and method of manufacturing the same
JP2008260674A (en) * 2007-03-20 2008-10-30 Ngk Insulators Ltd Method for producing piezoelectric/electrostrictive ceramic composition
US7477004B2 (en) 2004-09-29 2009-01-13 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element
EP2045846A2 (en) 2007-10-03 2009-04-08 NGK Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive ceramic composition and piezoelectric/electrostrictive device
JP2009290046A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Denso Corp Stacked piezoelectric device and manufacturing method thereof
JP2010018514A (en) * 2009-07-13 2010-01-28 Seiko Epson Corp Method for producing piezoelectric material, piezoelectric element, and piezoelectric power generator
DE102010000783A1 (en) 2009-01-12 2010-09-16 Denso Corporation, Kariya-City Piezoelectric ceramics for piezoelectric element, contain crystal grain comprising shell and core phases, each differing in composition and having preset amount of crystal lattice defects
WO2012086449A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 太陽誘電株式会社 Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device in which piezoelectric ceramic component is used
JP2015171964A (en) * 2014-03-11 2015-10-01 国立大学法人名古屋大学 piezoelectric ceramics
JP2016175824A (en) * 2011-12-20 2016-10-06 太陽誘電株式会社 Piezoelectric device
JP2016222536A (en) * 2011-02-04 2016-12-28 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングH.C. Starck GmbH Manufacturing method of multicomponent of pure phase, ceramic material based on multicomponent of pure phase and molded body and composite formed therefrom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56155579A (en) * 1980-05-01 1981-12-01 Asahi Glass Co Ltd Piezoelectric ceramics
JP2000313664A (en) * 1999-02-24 2000-11-14 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Piezoelectric material composition of alkali metal- containing niobium oxide
JP2002068835A (en) * 2000-08-25 2002-03-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Piezoelectric ceramic composition
JP2003012373A (en) * 2001-04-23 2003-01-15 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Crystal oriented ceramic and its manufacturing method and anisotropic shape powder and its manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56155579A (en) * 1980-05-01 1981-12-01 Asahi Glass Co Ltd Piezoelectric ceramics
JP2000313664A (en) * 1999-02-24 2000-11-14 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Piezoelectric material composition of alkali metal- containing niobium oxide
JP2002068835A (en) * 2000-08-25 2002-03-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Piezoelectric ceramic composition
JP2003012373A (en) * 2001-04-23 2003-01-15 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Crystal oriented ceramic and its manufacturing method and anisotropic shape powder and its manufacturing method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
佐々木幹夫 他: "高周波用圧電セラミックス材料(Na,Li)(Nb,Sb)O3の微細構造", 旭硝子研究報告, vol. Vol.35, No.2, pp.139-151, JPN6008034836, 15 February 1986 (1986-02-15), JP, ISSN: 0001086267 *
結城正記 他: "高周波用圧電セラミックス材料(Na,Li)(Nb,Sb)O3の開発", 旭硝子研究報告, vol. Vol.35, No.1, pp.27-38, JPN6008034833, 15 July 1985 (1985-07-15), JP, ISSN: 0001086266 *

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108639A (en) * 2004-09-13 2006-04-20 Denso Corp Piezoelectric actuator
JP2006108638A (en) * 2004-09-13 2006-04-20 Denso Corp Piezoelectric actuator
EP1642875A2 (en) 2004-09-29 2006-04-05 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element
US7332851B2 (en) 2004-09-29 2008-02-19 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive film type device and method of manufacturing the same
US7477004B2 (en) 2004-09-29 2009-01-13 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element
EP1642875A3 (en) * 2004-09-29 2009-01-28 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive porcelain composition, piezoelectric/electrostrictive article, and piezoelectric/electrostrictive film type element
US7943192B2 (en) 2004-09-29 2011-05-17 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive film type element and manufacturing method thereof
JP2008260674A (en) * 2007-03-20 2008-10-30 Ngk Insulators Ltd Method for producing piezoelectric/electrostrictive ceramic composition
EP2045846A2 (en) 2007-10-03 2009-04-08 NGK Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive ceramic composition and piezoelectric/electrostrictive device
US7956518B2 (en) 2007-10-03 2011-06-07 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive ceramic composition and piezoelectric/electrostrictive device
JP4567768B2 (en) * 2008-05-30 2010-10-20 株式会社デンソー Manufacturing method of multilayer piezoelectric element
DE102009003246A1 (en) 2008-05-30 2009-12-17 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Multilayer piezoelectric element and method for its production
JP2009290046A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Denso Corp Stacked piezoelectric device and manufacturing method thereof
US8004161B2 (en) 2008-05-30 2011-08-23 Denso Corporation Multilayered piezoelectric element and method of producing the same
DE102010000783A1 (en) 2009-01-12 2010-09-16 Denso Corporation, Kariya-City Piezoelectric ceramics for piezoelectric element, contain crystal grain comprising shell and core phases, each differing in composition and having preset amount of crystal lattice defects
JP2010018514A (en) * 2009-07-13 2010-01-28 Seiko Epson Corp Method for producing piezoelectric material, piezoelectric element, and piezoelectric power generator
US20130320815A1 (en) * 2010-12-24 2013-12-05 Taiyo Yuden Co., Ltd. Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device using such piezoelectric ceramic component
WO2012086449A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 太陽誘電株式会社 Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device in which piezoelectric ceramic component is used
JPWO2012086449A1 (en) * 2010-12-24 2014-05-22 太陽誘電株式会社 Piezoelectric ceramics, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device using the piezoelectric ceramic component
JP5782457B2 (en) * 2010-12-24 2015-09-24 太陽誘電株式会社 Piezoelectric ceramics, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device using the piezoelectric ceramic component
US9537082B2 (en) 2010-12-24 2017-01-03 Taiyo Yuden Co., Ltd. Piezoelectric ceramic, piezoelectric ceramic component, and piezoelectric device using such piezoelectric ceramic component
JP2016222536A (en) * 2011-02-04 2016-12-28 ハー.ツェー.スタルク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングH.C. Starck GmbH Manufacturing method of multicomponent of pure phase, ceramic material based on multicomponent of pure phase and molded body and composite formed therefrom
JP2016175824A (en) * 2011-12-20 2016-10-06 太陽誘電株式会社 Piezoelectric device
JP2015171964A (en) * 2014-03-11 2015-10-01 国立大学法人名古屋大学 piezoelectric ceramics

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