JP2005320224A - 圧電磁器および圧電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (Pba-b Meb ) [(Znc/3 Nb2/3) xTiy Zrz ] O3 (0.96≦a≦1.03、0.01≦b≦0.10、1<c≦3、x+y+z=1、0.05≦x<0.125、0.275<y≦0.5、0.375<z≦0.6、MeはSr,BaおよびCaのうちの少なくとも1種を表す。)を主成分として含有する。Znを過剰に含むことにより焼成温度を低くし、圧電特性を向上させることができる。副成分としてTa,Sb,Nb,W,Mo,Fe,Co,NiおよびCrのうちの少なくとも1種を主成分に対して酸化物に換算して1.0質量%以下の範囲内で含有していてもよい。
【選択図】 図1
Description
(化1)
(Pba-b Meb )[(Znc/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,b,c,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0.01≦b≦0.10、1<c≦3、x+y+z=1、0.05≦x<0.125、0.275<y≦0.5、0.375<z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム,バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。)
(Pba-b Meb )[(Znc/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
化2において、a,b,c,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0.01≦b≦0.10、1<c≦3、x+y+z=1、0.05≦x<0.125、0.275<y≦0.5、0.375<z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム,バリウムおよびカルシウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。
化3に示した組成物を主成分とする圧電磁器を作製した。まず、主成分の原料として酸化鉛粉末,炭酸ストロンチウム粉末,酸化チタン粉末,酸化ジルコニウム粉末,酸化亜鉛粉末および酸化ニオブ粉末を用意し、化3に示した組成となるように秤量した。その際、実施例1−1〜1−5で、化3におけるcの値、すなわち亜鉛の組成c/3を表1に示したように変化させた。
(Pb0.97Sr0.03)[(Znc/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例1−1〜1−5と同様にして、化4に示した組成物を主成分とする圧電磁器を作製した。その際、実施例2−1〜2−4で、化4におけるa,c,yおよびzの値をそれぞれ表2〜5に示したように変化させた。なお、実施例2−1〜2−4は、亜鉛およびニオブの組成xを0.1に固定し、鉛およびストロンチウムの組成aを変化させたものであり、c,yおよびzの値は、それぞれにおいてkr×√εrが最も大きかった組成である。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Znc/3 Nb2/3 )0.1 Tiy Zrz ]O3
実施例1−1〜1−5と同様にして、化5に示した組成物を主成分とする圧電磁器を作製した。その際、実施例3−1〜3−4で、化5におけるc,x,yおよびzの値をそれぞれ表6〜9に示したように変化させた。なお、実施例3−1〜3−4は、鉛およびストロンチウムの組成aを1に固定し、亜鉛およびニオブの組成xを変化させたものであり、c,yおよびzの値は、それぞれにおいてkr×√εrが最も大きかった組成である。
(Pb0.97Sr0.03)[(Znc/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例1−1〜1−5と同様にして、化6に示した組成物を主成分とする圧電磁器を作製した。その際、実施例4−1,4−2で、化6におけるMeおよびcの値をそれぞれ表10,11に示したように変化させた。なお、実施例4−1,4−2は、鉛の一部をストロンチウムに代えてバリウムまたはカルシウムに置換したものであり、cの値は、それぞれにおいてkr×√εrが最も大きかった組成である。その際、バリウムの原料には炭酸バリウム粉末を用い、カルシウムの原料には炭酸カルシウム粉末を用いた。
(Pb0.97Me0.02)[(Znc/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例1−1〜1−5と同様にして、化7に示した組成物を主成分とし、副成分としてタンタル,アンチモン,ニオブ,タングステン,モリブデン,鉄,コバルト,ニッケルあるいはクロムのいずれかを含む圧電磁器を作製した。副成分は実施例5−1〜5−4がタンタル、実施例5−5がアンチモン、実施例5−6がニオブ、実施例5−7がタングステン、実施例5−8がモリブデン、実施例5−9が鉄、実施例5−10がコバルト、実施例5−11がニッケル、実施例5−12がクロムとし、それらの原料には酸化タンタル粉末,酸化アンチモン粉末,酸化ニオブ粉末,酸化タングステン粉末,酸化モリブデン粉末,酸化鉄粉末,酸化コバルト粉末,酸化ニッケル粉末あるいは酸化クロム粉末を用いた。副成分の含有量は、酸化物(Ta2 O5 ,Sb2 O3 ,Nb2 O5 ,WO3 ,MoO3 ,Fe2 O3 ,Co3 O4 ,NiO,Cr2 O3 )に換算した主成分に対する割合で、実施例5−1〜5−12において表12に示したように変化させた。また、焼成温度は最も高い特性が得られるように表12に示したように変化させた。
(Pb0.97Sr0.03)[(Zn1.3/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
酸素分圧が空気よりも低く1×10-3Pa以上の低酸素還元雰囲気中において焼成したことを除き、実施例1−1〜1−5と同様にして、化8に示した組成物を主成分とする圧電磁器を作製した。その際、実施例6−1〜6−4で、化8におけるa,c,yおよびzの値をそれぞれ表13に示したように変化させた。また、実施例6−4については、更に副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.4質量%添加した。焼成温度は実施例6−1〜6−3では1050℃とし、実施例6−4では1020℃とした。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Znc/3 Nb2/3 )0.1 Tiy Zrz ]O3
実施例5−3の圧電磁器、すなわち化9におけるcを1.3とした組成物を主成分とし、副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.4質量%含有する圧電磁器を用い、図1に示したような積層型の圧電素子を作製した。内部電極12に挟まれた圧電層11の厚さは25μm、その積層数は10層とし、縦および横の大きさは縦4mm×横4mmとした。内部電極12には銀−パラジウム合金を用い、焼成温度は1020℃とした。得られた圧電素子について40Vの電圧を印加した時の変位量を測定した。その結果を表14に示す。
(Pb0.97Sr0.03)[(Znc/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
Claims (4)
- 化1で表される組成物を含むことを特徴とする圧電磁器。
(化1)
(Pba-b Meb )[(Znc/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,b,c,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0.01≦b≦0.1、1<c≦3、x+y+z=1、0.05≦x<0.125、0.275<y≦0.5、0.375<z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム(Sr),バリウム(Ba)およびカルシウム(Ca)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。) - 前記組成物に対して、タンタル(Ta),アンチモン(Sb),ニオブ(Nb),タングステン(W),モリブデン(Mo),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を、酸化物(Ta2 O5 ,Sb2 O3 ,Nb2 O5 ,WO3 ,MoO3 ,Fe2 O3 ,Co3 O4 ,NiO,Cr2 O3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有することを特徴とする請求項1記載の圧電磁器。
- 請求項1または請求項2に記載の圧電磁器を用いたことを特徴とする圧電素子。
- 前記圧電磁器よりなる複数の圧電層と、この圧電層の間に挿入された複数の内部電極とを備えたことを特徴とする請求項3記載の圧電素子。
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