JP2006151750A - Piezoelectric ceramic and piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ,圧電トランスおよび超音波モータなどに適した圧電磁器および圧電素子に関する。 The present invention relates to piezoelectric ceramics and piezoelectric elements suitable for actuators, piezoelectric transformers, ultrasonic motors, and the like.
従来より、圧電効果によって発生する変位を機械的な駆動源として利用したものの一つにアクチュエータがある。特に、圧電層と内部電極とを積層した積層型アクチュエータは、電磁式のアクチュエータに比べて消費電力および発熱量が少なく、応答性も良好であると共に、小型化軽量化が可能であるので、近年では繊維編機の選針制御などの様々な分野に利用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an actuator that uses a displacement generated by a piezoelectric effect as a mechanical drive source. In particular, multilayer actuators in which a piezoelectric layer and internal electrodes are laminated have lower power consumption and heat generation than electromagnetic actuators, have good responsiveness, and can be reduced in size and weight. Is used in various fields such as needle selection control of textile knitting machines.
これらのアクチュエータに用いられる圧電磁器には、圧電特性、特に圧電歪定数が大きいことが要求される。大きな圧電歪定数が得られる圧電磁器としては、例えば、チタン酸鉛(PbTiO3 ;PT)とジルコン酸鉛(PbZrO3 ;PZ)と亜鉛・ニオブ酸鉛(Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 )との三元系(特許文献1および特許文献2参照)、あるいは、その鉛(Pb)の一部をストロンチウム(Sr),バリウム(Ba)あるいはカルシウム(Ca)などで置換したもの(特許文献3,特許文献4および特許文献5参照)などが知られている。 Piezoelectric ceramics used in these actuators are required to have a large piezoelectric characteristic, particularly a piezoelectric strain constant. Examples of piezoelectric ceramics capable of obtaining a large piezoelectric strain constant include lead titanate (PbTiO 3 ; PT), lead zirconate (PbZrO 3 ; PZ), and lead zinc niobate (Pb (Zn 1/3 Nb 2/3). ) O 3 ) ternary system (see Patent Document 1 and Patent Document 2), or a part of its lead (Pb) is replaced with strontium (Sr), barium (Ba), calcium (Ca), etc. (See Patent Literature 3, Patent Literature 4 and Patent Literature 5).
また、積層型アクチュエータとしては、これらの圧電磁器よりなる圧電層と、銀−パラジウム合金(Ag−Pd合金)よりなる内部電極とを積層したものが知られている。更に、近年では、内部電極により低価格な銅(Cu)を用いることも検討されている。
しかしながら、内部電極に銅を用いるには低酸素還元雰囲気での焼成が必要となる。ところが、従来の圧電磁器をそのまま低酸素還元雰囲気で焼成すると、電気抵抗が低下してしまうという問題があった。特に、電気抵抗の低下は高温において著しく、改善が求められていた。 However, in order to use copper for the internal electrode, firing in a low oxygen reducing atmosphere is required. However, when a conventional piezoelectric ceramic is fired as it is in a low oxygen reducing atmosphere, there is a problem that electric resistance is lowered. In particular, the decrease in electrical resistance is significant at high temperatures, and improvements have been sought.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電気抵抗を改善することができる圧電磁器および圧電素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic and a piezoelectric element that can improve electrical resistance.
本発明による圧電磁器は、鉛(Pb)とチタン(Ti)とジルコニウム(Zr)と酸素(O)とを含む組成物を主成分として含有し、第1副成分として、ユウロピウム(Eu),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),イットリウム(Y)およびアルミニウム(Al)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものである。 The piezoelectric ceramic according to the present invention contains a composition containing lead (Pb), titanium (Ti), zirconium (Zr), and oxygen (O) as main components, and europium (Eu), magnesium as the first subcomponent. It includes at least one selected from the group consisting of (Mg), hafnium (Hf), yttrium (Y), and aluminum (Al).
なお、主成分に対する第1副成分の含有量は、酸化物(Eu2 O3 ,MgO,HfO2 ,Y2 O3 ,Al2 O3 )に換算して、それぞれ1質量%以下の範囲内であることが好ましい。 The content of the first subcomponent with respect to the main component is within the range of 1% by mass or less in terms of oxides (Eu 2 O 3 , MgO, HfO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 ). It is preferable that
また、主成分としては、化1または化2で表される組成物を含有することが好ましい。
(化1)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化2において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦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,カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。)
Moreover, as a main component, it is preferable to contain the composition represented by Chemical formula 1 or Chemical formula 2.
(Chemical formula 1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 1, a, x, y, z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. (It is a value within a range satisfying 35 ≦ z ≦ 0.6.)
(Chemical formula 2)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 2, a, b, x, y and z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. (It is a value within the range satisfying 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6. Me represents at least one of the group consisting of strontium, calcium and barium.)
更に、第2副成分として、タンタル(Ta),アンチモン(Sb),ニオブ(Nb)およびタングステン(W)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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにしてもよい。 Further, as the second subcomponent, at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta), antimony (Sb), niobium (Nb), and tungsten (W) is used as an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3). , Nb 2 O 5 , WO 3 ), each may be contained within a range of 1.0 mass% or less.
本発明による圧電素子は、本発明の圧電磁器を用いたものである。 The piezoelectric element according to the present invention uses the piezoelectric ceramic according to the present invention.
本発明の圧電磁器によれば、第1副成分として、ユウロピウム,マグネシウム,ハフニウム,イットリウムおよびアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗を向上させることができる。よって、本発明の圧電素子によれば、低酸素還元雰囲気で焼成することができるので、内部電極に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。 According to the piezoelectric ceramic of the present invention, the first subcomponent includes at least one selected from the group consisting of europium, magnesium, hafnium, yttrium, and aluminum. Electrical resistance can be obtained, and in particular, electrical resistance at high temperatures can be improved. Therefore, according to the piezoelectric element of the present invention, since it can be fired in a low oxygen reducing atmosphere, excellent characteristics can be obtained even when a nonmetal such as copper is used for the internal electrode, and it is used even at a high temperature. be able to.
特に、主成分として、化1または化2で表される組成物を含有するようにすれば、圧電特性をより向上させることができる。 In particular, if the composition represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 is contained as the main component, the piezoelectric characteristics can be further improved.
また、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。 Further, if a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is contained as the second subcomponent, the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、鉛とチタンとジルコニウムと酸素とを含む組成物を主成分として含有している。この組成物としては、例えば化3で表されるものが挙げられる。
(化3)
Pba (Tiy Zrz )O3
(化3において、a,y,zは、0.96≦a≦1.03、y+z=1、0.1≦y≦0.8、0.2≦z≦0.9をそれぞれ満たす範囲内の値である。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。)
A piezoelectric ceramic according to an embodiment of the present invention contains a composition containing lead, titanium, zirconium and oxygen as a main component. Examples of this composition include those represented by Chemical Formula 3.
(Chemical formula 3)
Pb a (Ti y Zr z ) O 3
(In the chemical formula 3, a, y and z are within the ranges satisfying 0.96 ≦ a ≦ 1.03, y + z = 1, 0.1 ≦ y ≦ 0.8 and 0.2 ≦ z ≦ 0.9, respectively. (The composition of oxygen is determined stoichiometrically and may deviate from the stoichiometric composition.)
この組成物はペロブスカイト構造を有しており、鉛はいわゆるペロブスカイト構造のAサイトに位置し、チタンおよびジルコニウムはいわゆるペロブスカイト構造のBサイトに位置している。 This composition has a perovskite structure, lead is located at the A site of the so-called perovskite structure, and titanium and zirconium are located at the B site of the so-called perovskite structure.
また、主成分の組成物としては、鉛の一部が他の元素で置換されていてもよく、チタンまたはジルコニウムの一部が他の元素で置換されていてもよい。このような組成物としては、例えば、化4または化5で表されるものが挙げられる。 Moreover, as a main component composition, a part of lead may be substituted with other elements, and a part of titanium or zirconium may be substituted with other elements. Examples of such a composition include those represented by Chemical Formula 4 or Chemical Formula 5.
(化4)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化4において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。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。)
(Chemical formula 4)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 4, a, x, y and z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. (It is a value within a range satisfying 35 ≦ z ≦ 0.6. The composition of oxygen is determined stoichiometrically and may deviate from the stoichiometric composition.)
(化5)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化5において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦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,カルシウムおよびバリ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。)
(Chemical formula 5)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 5, a, b, x, y, z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. The values are within the ranges satisfying 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6, respectively, Me represents at least one selected from the group consisting of strontium, calcium and barium. Is determined stoichiometrically and may deviate from the stoichiometric composition.)
化3および化4における鉛の組成a、並びに化5における鉛とストロンチウム,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種との組成aは、いわゆるBサイトに位置する元素の組成を1とした場合におけるいわゆるAサイトに位置する元素の組成比である。aを0.96以上1.03以下とするのは、この範囲内において高い圧電特性を得ることができると共に、電気抵抗を高くすることができるからである。 The composition a of lead in Chemical Formula 3 and Chemical Formula 4 and the composition a of lead and at least one of the group consisting of strontium, barium, and calcium in Chemical Formula 5 are set to 1 as the composition of the element located at the so-called B site. This is the composition ratio of the element located at the so-called A site in this case. The reason why a is 0.96 or more and 1.03 or less is that, in this range, high piezoelectric characteristics can be obtained and electrical resistance can be increased.
化3,化4および化5におけるチタンの組成yを0.25以上0.5以下、ジルコニウムの組成zを0.35以上0.6以下とするのは、この範囲内においてモルフォトロピック相境界(MPB)付近の構造を得ることができ、高い圧電特性を得ることができるからである。 In the chemical formula 3, chemical formula 4 and chemical formula 5, the titanium composition y is set to 0.25 to 0.5 and the zirconium composition z is set to 0.35 to 0.6 in this range. This is because a structure in the vicinity of (MPB) can be obtained, and high piezoelectric characteristics can be obtained.
また、化4および化5における亜鉛およびニオブ(Zn1/3 Nb2/3 )は圧電特性をより向上させるためのものである。その組成xを0.05以上とするのは、0.05未満では十分に圧電特性を向上させることができないからである。また、組成xを0.15以下とするのは、組成xをあまり大きくすると高価な酸化ニオブを多量に用いなければならず、製造コストが高くなってしまうからである。 Further, zinc and niobium (Zn 1/3 Nb 2/3 ) in Chemical Formulas 4 and 5 are for further improving the piezoelectric characteristics. The reason why the composition x is 0.05 or more is that if the composition x is less than 0.05, the piezoelectric characteristics cannot be sufficiently improved. The reason why the composition x is 0.15 or less is that if the composition x is too large, a large amount of expensive niobium oxide must be used, resulting in an increase in manufacturing cost.
更に、化5におけるストロンチウム,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(Me)は、圧電特性より向上させるためのものである。その組成bを0.1以下とするのは、組成bをあまり大きくすると焼結性が低下してしまい、それにより圧電特性も低下してしまうからである。 Furthermore, at least one of the group consisting of strontium, barium and calcium in Chemical Formula 5 (Me) is for improving the piezoelectric characteristics. The reason why the composition b is made 0.1 or less is that if the composition b is made too large, the sinterability is lowered, and thereby the piezoelectric characteristics are also lowered.
この圧電磁器は、また、第1副成分として、ユウロピウム,マグネシウム,ハフニウム,イットリウムおよびアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1種を含んでいる。この第1副成分は、電気抵抗を向上させるためのものであり、特に低酸素還元雰囲気中において焼成した場合に高温における電気抵抗が低下してしまうことを抑制する効果を有するものである。第1副成分の含有量は、主成分に対して、酸化物(Eu2 O3 ,MgO,HfO2 ,Y2 O3 ,Al2 O3 )に換算して、それぞれ1質量%以下の範囲内であることが好ましい。第1副成分の含有量が多くなりすぎると、電気抵抗および圧電特性が低下してしまうからである。 The piezoelectric ceramic also includes at least one selected from the group consisting of europium, magnesium, hafnium, yttrium and aluminum as the first subcomponent. This first subcomponent is for improving the electrical resistance, and has an effect of suppressing a decrease in electrical resistance at a high temperature particularly when firing in a low oxygen reducing atmosphere. The content of the first subcomponent is in the range of 1% by mass or less in terms of oxide (Eu 2 O 3 , MgO, HfO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 ) with respect to the main component. It is preferable to be within. This is because if the content of the first subcomponent is too large, the electrical resistance and the piezoelectric characteristics are deteriorated.
より好ましい範囲は、ユウロピウムであれば酸化物(Eu2 O3 )に換算して、0.01質量%以上1.0質量%以下、更には0.05質量%以上0.5質量%以下、更には0.1質量%以上0.5質量%以下である。マグネシウムであれば酸化物(MgO)に換算して、0.005質量%以上1.0質量%以下、更には0.005質量%以上0.05質量%以下、更には0.02質量%以上0.05質量%以下である。ハフニウムであれば酸化物(HfO2 )に換算して、0.01質量%以上1.0質量%以下、更には0.05質量%以上0.5質量%以下、更には0.1質量%以上0.5質量%以下である。イットリウムであれば酸化物(Y2 O3 )に換算して、0.01質量%以上1.0質量%以下、更には0.05質量%以上0.5質量%以下、更には0.1質量%以上0.5質量%以下である。アルミニウムであれば酸化物(Al2 O3 )に換算して、0.05質量%以上0.5質量%以下、更には0.1質量%以上0.5質量%以下である。 A more preferable range is 0.01 mass% or more and 1.0 mass% or less, further 0.05 mass% or more and 0.5 mass% or less in terms of oxide (Eu 2 O 3 ) if it is europium. Furthermore, it is 0.1 mass% or more and 0.5 mass% or less. If it is magnesium, it is converted into an oxide (MgO), 0.005% by mass to 1.0% by mass, further 0.005% by mass to 0.05% by mass, and further 0.02% by mass or more. It is 0.05 mass% or less. If it is hafnium, it is converted into an oxide (HfO 2 ) and is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, further 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, and further 0.1% by mass. It is 0.5 mass% or less. In the case of yttrium, in terms of oxide (Y 2 O 3 ), 0.01% by mass to 1.0% by mass, further 0.05% by mass to 0.5% by mass, and further 0.1% It is not less than 0.5% by mass. If aluminum oxide in terms of (Al 2 O 3), 0.5 wt% to 0.05 wt% or less, or even 0.5 wt% or less than 0.1 wt%.
なお、第1副成分は、主成分の組成物に固溶していてもよく、また、主成分の粒界に酸化物なとどして存在していてもよい。 The first subcomponent may be dissolved in the main component composition, or may be present as an oxide or the like at the main component grain boundary.
この圧電磁器は、更に、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を含有していることが好ましい。圧電特性および機械的強度を向上させることができるからである。第2副成分の含有量は、主成分に対して、酸化物(Ta2 O5 ,Sb2 O3 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内であることが好ましい。1.0質量%を超えると焼結性が低下してしまい、圧電特性が低下してしまうからである。なお、第2副成分は、例えば主成分の組成物に固溶しており、チタンおよびジルコニウムが存在し得るいわゆるBサイトに位置している。 The piezoelectric ceramic preferably further contains at least one selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten as the second subcomponent. This is because the piezoelectric characteristics and mechanical strength can be improved. The content of the second subcomponent is in the range of 1.0% by mass or less in terms of oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) with respect to the main component. It is preferable to be within. This is because if it exceeds 1.0% by mass, the sinterability is lowered and the piezoelectric properties are lowered. The second subcomponent is, for example, dissolved in the main component composition, and is located at a so-called B site where titanium and zirconium can exist.
このような構成を有する圧電磁器は、例えば、次のようにして製造することができる。 A piezoelectric ceramic having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
まず、主成分の原料として、例えば、酸化鉛(PbO)粉末,酸化チタン(TiO2 )粉末および酸化ジルコニウム(ZrO2 )粉末を用意すると共に、必要に応じて、酸化亜鉛(ZnO)粉末,酸化ニオブ(Nb2 O5 )粉末,炭酸ストロンチウム(SrCO3 )粉末,炭酸バリウム(BaCO3 )粉末または炭酸カルシウム(CaCO3 )粉末を用意する。 First, as a main component material, for example, lead oxide (PbO) powder, titanium oxide (TiO 2 ) powder and zirconium oxide (ZrO 2 ) powder are prepared, and if necessary, zinc oxide (ZnO) powder, oxidation Niobium (Nb 2 O 5 ) powder, strontium carbonate (SrCO 3 ) powder, barium carbonate (BaCO 3 ) powder or calcium carbonate (CaCO 3 ) powder is prepared.
また、第1副成分の原料として、例えば、酸化ユウロピウム(Eu2 O3 )粉末,炭酸マグネシウム(MgCO3 )粉末,酸化ハフニウム(HfO2 )粉末,酸化イットリウム(Y2 O3 )粉末または酸化アルミニウム(Al2 O3 )粉末を用意する。更に必要に応じて、第2副成分の原料として、例えば、酸化タンタル(Ta2 O5 )粉末,酸化アンチモン(Sb2 O3 )粉末,酸化ニオブ粉末または酸化タングステン(WO3 )粉末を用意する。なお、これら主成分,第1副成分および第2副成分の原料には、酸化物でなく、炭酸塩,シュウ酸塩あるいは水酸化物のように焼成により酸化物となるものを用いてもよく、また、炭酸塩でなく、酸化物あるいは焼成により酸化物となる他のものを用いてもよい。 Further, as a raw material of the first subcomponent, for example, europium oxide (Eu 2 O 3 ) powder, magnesium carbonate (MgCO 3 ) powder, hafnium oxide (HfO 2 ) powder, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder is prepared. Further, as necessary, for example, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) powder, antimony oxide (Sb 2 O 3 ) powder, niobium oxide powder or tungsten oxide (WO 3 ) powder is prepared as the second subcomponent raw material. . The raw materials for these main component, first subcomponent, and second subcomponent may be those that become oxides upon firing, such as carbonates, oxalates, or hydroxides, instead of oxides. Further, instead of carbonates, oxides or other substances that become oxides upon firing may be used.
次いで、これら原料を十分に乾燥させたのち、最終組成が上述した範囲となるように秤量し、主成分の原料と第1副成分の原料と必要に応じて第2副成分の原料とをボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合して乾燥し、700℃〜950℃で1時間〜4時間仮焼する。続いて、例えば、この仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で十分に粉砕し乾燥させたのち、ポリビニールアルコールなどのバインダーを加えて造粒して、一軸プレス成形機あるいは静水圧成形機(CIP)などを用いプレス成形する。 Next, after sufficiently drying these raw materials, the final composition is weighed so as to be in the above-described range, and the raw material of the main component, the first subcomponent raw material, and the second subcomponent raw material as necessary are ball milled. Then, the mixture is thoroughly mixed in an organic solvent or in water and dried, and calcined at 700 to 950 ° C. for 1 to 4 hours. Subsequently, for example, the calcined material is sufficiently pulverized in an organic solvent or water by a ball mill or the like, dried, and then granulated by adding a binder such as polyvinyl alcohol, and then a uniaxial press molding machine or a hydrostatic pressure molding machine. (CIP) or the like is used for press molding.
成形したのち、例えば、この成形体を大気雰囲気中または低酸素還元雰囲気中において好ましくは900℃〜1200℃で1時間〜8時間焼成する。なお、焼成雰囲気は、大気よりも酸素分圧を高くするようにしてもよく、純酸素中としてもよいが、本実施の形態では第1副成分を添加しているので、酸素分圧が低い低酸素還元雰囲気中において焼成しても、高い電気抵抗を得ることができる。焼成したのち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、分極用電極を設け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極処理を行う。そののち、分極用電極を除去することにより、上述した圧電磁器が得られる。 After the molding, for example, the molded body is preferably fired at 900 ° C. to 1200 ° C. for 1 hour to 8 hours in an air atmosphere or a low oxygen reduction atmosphere. The firing atmosphere may be such that the oxygen partial pressure is higher than that in the air, or may be in pure oxygen. However, since the first subcomponent is added in the present embodiment, the oxygen partial pressure is low. Even when firing in a low oxygen reducing atmosphere, a high electrical resistance can be obtained. After firing, the obtained sintered body is polished as necessary, provided with a polarization electrode, and subjected to polarization treatment by applying an electric field in heated silicone oil. After that, the above-mentioned piezoelectric ceramic is obtained by removing the electrode for polarization.
このような圧電磁器は、例えば、アクチュエータ、圧電トランスおよび超音波モータなどの圧電素子の材料として好ましく用いられる。 Such a piezoelectric ceramic is preferably used as a material for piezoelectric elements such as actuators, piezoelectric transformers and ultrasonic motors.
図1は本実施の形態に係る圧電磁器を用いた圧電素子の一構成例を表すものである。この圧電素子は、例えば、本実施の形態の圧電磁器よりなる複数の圧電層11の間に複数の内部電極12が挿入された積層体10を備えている。圧電層11の一層当たりの厚さは例えば1μm〜100μm程度であり、内部電極12に挟まれた圧電層11よりも両端の圧電層11の厚みの方が厚く形成される場合もある。
FIG. 1 shows a configuration example of a piezoelectric element using a piezoelectric ceramic according to the present embodiment. The piezoelectric element includes a
内部電極12は、導電材料を含有している。導電材料としては、例えば、銀(Ag),金(Au),白金(Pt)あるいはパラジウム(Pd)などの貴金属、またはその合金を用いることもできるが、銅などの非金属、またはその合金を用いることが好ましい。本実施の形態では、圧電層11を低酸素還元雰囲気中において焼成しても優れた特性を得ることができるからである。内部電極12は、また、これら導電材料の他にリン(P)などの各種微量成分を0.1質量%程度以下含有していても良い。
The
この内部電極12は例えば交互に逆方向に延長されており、その延長方向には内部電極12と電気的に接続された一対の端子電極21,22がそれぞれ設けられている。端子電極21,22は、例えば、金などの金属をスパッタリングすることにより形成されてもよく、端子電極用ペーストを焼き付けることにより形成されてもよい。端子電極用ペーストは、例えば、導電材料と、ガラスフリットと、ビヒクルとを含有し、導電材料としては、例えば、銀,金,銅,ニッケル,パラジウムおよび白金からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。ビヒクルには有機ビヒクルあるいは水系ビヒクルなどがあり、有機ビヒクルはバインダを有機溶媒に溶解させたもの、水系ビヒクルは水に水溶性バインダおよび分散剤などを溶解させたものである。端子電極21,22の厚さは用途等に応じて適宜決定されるが、通常10μm〜50μm程度である。
For example, the
この圧電素子は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上述した圧電磁器の製造方法と同様にして仮焼成粉を形成し、これにビヒクルを加えて混練して圧電層用ペーストを作製する。次いで、内部電極12を形成するための上述した導電材料または焼成後に上述した導電材料となる各種酸化物,有機金属化合物あるいはレジネートなどをビヒクルと混練し、内部電極用ペーストを作製する。なお、内部電極用ペーストには、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体材料、絶縁体材料などの添加物を添加してもよい。
This piezoelectric element can be manufactured as follows, for example. First, a pre-fired powder is formed in the same manner as in the piezoelectric ceramic manufacturing method described above, and a vehicle is added thereto and kneaded to prepare a piezoelectric layer paste. Next, the above-described conductive material for forming the
続いて、これら圧電層用ペーストと内部電極用ペーストとを用い、例えば、印刷法あるいはシート法により、積層体10の前駆体であるグリーンチップを作製する。そののち、脱バインダ処理を行い、焼成して積層体10を形成する。その際、内部電極12の導電材料として銅などの非金属を用いる場合には、焼成雰囲気を低酸素還元雰囲気とすることが好ましい。
Subsequently, using these piezoelectric layer paste and internal electrode paste, a green chip which is a precursor of the laminate 10 is manufactured by, for example, a printing method or a sheet method. After that, a binder removal process is performed, and the laminate 10 is formed by firing. At that time, when a nonmetal such as copper is used as the conductive material of the
積層体10を形成したのち、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施し、金などの金属をスパッタリングすることにより、あるいは、内部電極用ペーストと同様にして作製した端子電極用ペーストを印刷または転写して焼き付けることにより端子電極21,22を形成する。これにより、図1に示した圧電素子が得られる。
After the
このように本実施の形態によれば、第1副成分として、ユウロピウム,マグネシウム,ハフニウム,イットリウムおよびアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしたので、低酸素還元雰囲気で焼成しても高い電気抵抗を得ることができ、特に高温における電気抵抗を向上させることができる。よって、内部電極12に銅などの非金属を用いても、優れた特性を得ることができ、高温においても使用することができる。
As described above, according to the present embodiment, as the first subcomponent, at least one member selected from the group consisting of europium, magnesium, hafnium, yttrium, and aluminum is included. In addition, a high electrical resistance can be obtained, and in particular, the electrical resistance at high temperatures can be improved. Therefore, even if a nonmetal such as copper is used for the
特に、主成分として、化4または化5で表される組成物を含有するようにすれば、圧電特性をより向上させることができる。 In particular, if the composition represented by Chemical Formula 4 or Chemical Formula 5 is contained as the main component, the piezoelectric characteristics can be further improved.
また、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を所定量含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができる。 Further, if a predetermined amount of at least one selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is contained as the second subcomponent, the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved.
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。 Furthermore, specific examples of the present invention will be described.
(実施例1−1〜1−6)
化6に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてユウロピウムを含む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6に示した組成となるように秤量した。また、第1副成分の原料として酸化ユウロピウム粉末を用意し、酸化物(Eu2 O3 )に換算した主成分に対する割合を実施例1−1〜1−6で表1に示したように変化させて秤量した。更に、第2副成分の原料として酸化タンタル粉末を用意し、酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合が0.2質量%となるように秤量した。
(Examples 1-1 to 1-6)
A piezoelectric ceramic containing the composition shown in Chemical Formula 6 as the main component and europium as the first subcomponent was produced. First, lead oxide powder, strontium carbonate powder, titanium oxide powder, zirconium oxide powder, zinc oxide powder and niobium oxide powder were prepared as raw materials of the main components, and weighed so as to have the composition shown in Chemical formula 6. Further, europium oxide powder is prepared as a raw material for the first subcomponent, and the ratio to the main component converted to oxide (Eu 2 O 3 ) is changed as shown in Table 1 in Examples 1-1 to 1-6. And weighed. Furthermore, tantalum oxide powder was prepared as a raw material for the second subcomponent, and weighed so that the ratio to the main component converted to oxide (Ta 2 O 5 ) was 0.2% by mass.
次いで、これら原料をボールミルを用いて16時間湿式混合したのち、大気中において700℃〜900℃で2時間仮焼した。続いて、この仮焼物をボールミルを用いて16時間湿式粉砕して乾燥させたのち、バインダーとしてアクリル系樹脂を加えて造粒し、一軸プレス成型機を用いて約450MPaの圧力で直径17mm、厚み1mmの円板状に成形した。成形したのち、熱処理を行ってバインダーを揮発させ、次いで、低酸素還元雰囲気中において950℃で2時間〜8時間焼成した。そののち、得られた焼結体をスライス加工およびラップ加工により厚み0.6mmの円板状とし、両面に銀ペーストを印刷して350℃で焼き付け、120℃のシリコーンオイル中で3kV/mmの電界を15分間印加して分極処理を行った。これにより、実施例1−1〜1−6の圧電磁器を得た。 Next, these raw materials were wet-mixed for 16 hours using a ball mill and then calcined at 700 ° C. to 900 ° C. for 2 hours in the air. Subsequently, the calcined product was wet pulverized for 16 hours using a ball mill and dried, and then granulated by adding an acrylic resin as a binder. Molded into a 1 mm disk. After the molding, heat treatment was performed to volatilize the binder, and then it was fired at 950 ° C. for 2 to 8 hours in a low oxygen reduction atmosphere. After that, the obtained sintered body was made into a disk shape having a thickness of 0.6 mm by slicing and lapping, and silver paste was printed on both sides and baked at 350 ° C., and 3 kV / mm in 120 ° C. silicone oil. An electric field was applied for 15 minutes to perform polarization treatment. This obtained the piezoelectric ceramic of Examples 1-1 to 1-6.
また、本実施例に対する比較例1−1として、酸化ユウロピウムを添加しないことを除き、実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。 Further, as Comparative Example 1-1 for this example, a piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6, except that europium oxide was not added.
作製した実施例1−1〜1−6および比較例1−1の圧電磁器について、24時間放置したのち、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。電気機械結合係数krの測定にはインピーダンスアナライザー(ヒューレット・パッカード社製HP4194A)を用いた。それらの結果を表1に示す。なお、電気抵抗は比較例1−1に対する相対値で表している。 The produced piezoelectric ceramics of Examples 1-1 to 1-6 and Comparative Example 1-1 were left for 24 hours, and then the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. An impedance analyzer (HP4194A manufactured by Hewlett-Packard Company) was used to measure the electromechanical coupling coefficient kr. The results are shown in Table 1. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1.
(化6)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 6)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表1に示したように、実施例1−1〜1−6によれば、ユウロピウムを含まない比較例1−1よりも電気抵抗IRを向上させることができた。また、ユウロピウムの含有量を増加させると、電気抵抗IRおよび電機機械結合係数krは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。 As shown in Table 1, according to Examples 1-1 to 1-6, the electrical resistance IR could be improved as compared with Comparative Example 1-1 that did not contain europium. Moreover, when the content of europium was increased, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr were improved, and showed a tendency to decrease after showing maximum values.
すなわち、ユウロピウムを添加すれば特に高温における電気抵抗を向上させることができ、その含有量を、主成分に対して酸化物(Eu2 O3 )に換算して1.0質量%以下の範囲内、更には0.01質量%以上1.0質量%以下の範囲内、更には0.05質量%以上0.5質量%以下の範囲内、更には0.1質量%以上0.5質量%以下の範囲内とするようにすれば、電気抵抗IRをより向上させることができ、電機機械結合係数krについても高い値を得られることが分かった。 That is, if europium is added, the electrical resistance can be improved particularly at a high temperature, and its content is within the range of 1.0% by mass or less in terms of oxide (Eu 2 O 3 ) with respect to the main component. Furthermore, within the range of 0.01% by mass to 1.0% by mass, further within the range of 0.05% by mass to 0.5% by mass, and further 0.1% by mass to 0.5% by mass. It was found that if the electric resistance IR is within the following range, the electric resistance IR can be further improved and a high value can be obtained for the electromechanical coupling coefficient kr.
(実施例1−7〜1−9)
化7に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−7〜1−9で、主成分の組成aを表2に示したように変化させた。実施例1−7〜1−9の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表2に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Examples 1-7 to 1-9)
A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 1-3 except that the composition shown in Chemical Formula 7 was used as the main component. At that time, the composition a of the main component was changed as shown in Table 2 in Examples 1-7 to 1-9. For the piezoelectric ceramics of Examples 1-7 to 1-9, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 1-3. The results are shown in Table 2. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 1.
(化7)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 7)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表2に示したように、主成分の組成aを大きくすると、電気抵抗IRおよび電機機械結合係数krは共に向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、組成aは0.96以上1.03以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。 As shown in Table 2, when the composition “a” of the main component was increased, both the electric resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr were improved, and a tendency to decrease after showing the maximum value was observed. That is, it was found that the composition a is preferably in the range of 0.96 to 1.03.
(実施例1−10〜1−15)
実施例1−10〜1−13では化8に示した組成物を主成分とし、実施例1−14,1−15では化9に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−10〜1−13では主成分の組成bを表3に示したように変化させ、実施例1−14,1−15では主成分の組成Meを表4に示したように変化させた。なお、カルシウムの原料には炭酸カルシウム粉末を用い、バリウムの原料には炭酸バリウム粉末を用いた。実施例1−10〜1−15の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表3,4に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Examples 1-10 to 1-15)
In Examples 1-10 to 1-13, the composition shown in Chemical Formula 8 was the main component, and in Examples 1-14 and 1-15, the composition shown in Chemical Formula 9 was the main component. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in 1-3. At that time, in Examples 1-10 to 1-13, the composition b of the main component was changed as shown in Table 3, and in Examples 1-14 and 1-15, the composition Me of the main component was shown in Table 4. It was changed as follows. Calcium carbonate powder was used as the calcium raw material, and barium carbonate powder was used as the barium raw material. For the piezoelectric ceramics of Examples 1-10 to 1-15, as in Example 1-3, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. The results are shown in Tables 3 and 4. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 1.
(化8)
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 8)
(Pb 0.995-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化9)
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical 9)
(Pb 0.995-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表3に示したように、主成分の組成bを大きくすると、電機機械結合係数krは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。すなわち、鉛の一部をストロンチウムで置換してもよく、その組成bは0.1以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。また、表4に示したように、鉛の一部をカルシウムまたはバリウムで置換するようにしても優れた特性が得られることが分かった。 As shown in Table 3, when the composition b of the main component was increased, the electromechanical coupling coefficient kr was improved and showed a tendency to decrease after showing the maximum value. That is, it was found that a part of lead may be substituted with strontium, and the composition b is preferably within a range of 0.1 or less. Further, as shown in Table 4, it was found that excellent characteristics can be obtained even if a part of lead is replaced with calcium or barium.
(実施例1−16〜1−21)
化10に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−16〜1−21で主成分の組成x,y,zを表5に示したように変化させた。実施例1−16〜1−21の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表5に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Examples 1-16 to 1-21)
A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 1-3, except that the composition shown in
(化10)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(Chemical formula 10)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
表5に示したように、(Zn1/3 Nb2/3 )を加えると電機機械結合係数krは大幅に向上した。すなわち、チタンまたはジルコニウムの一部を(Zn1/3 Nb2/3 )で置換するようにすれば、圧電特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Table 5, when (Zn 1/3 Nb 2/3 ) was added, the electromechanical coupling coefficient kr was greatly improved. That is, it was found that if a part of titanium or zirconium is replaced with (Zn 1/3 Nb 2/3 ), the piezoelectric characteristics can be improved.
(実施例1−22〜1−31)
実施例1−22〜1−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例1−27〜1−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化6に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてユウロピウムを酸化物(Eu2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例1−22〜1−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表6に示したように変化させ、実施例1−27〜1−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表7に示したように変化させた。なお、アンチモンの原料には酸化アンチモン粉末を用い、ニオブの原料には酸化ニオブ粉末を用い、タングステンの原料には酸化タングステン粉末を用いた。表7では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
(Examples 1-22 to 1-31)
In Examples 1-22 to 1-26, the content of tantalum as the second subcomponent was changed. In Examples 1-27 to 1-31, the type and content of the second subcomponent were changed. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 1-3. That is, the composition shown in Chemical Formula 6 was used as a main component, and europium was added as a first subcomponent in an amount of 0.1% by mass with respect to the main component converted to an oxide (Eu 2 O 3 ). At that time, in Examples 1-22 to 1-26, the content of tantalum relative to the main component was converted to oxide (T 2 O 5 ) and changed as shown in Table 6, and Examples 1-27 to 1 were changed. In -31, the type of the second subcomponent and the content relative to the main component were converted into oxides (Sb 2 O 5 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) and changed as shown in Table 7. Note that antimony oxide powder was used as the antimony material, niobium oxide powder was used as the niobium material, and tungsten oxide powder was used as the tungsten material. In Table 7, the type of the second subcomponent is represented by an oxide.
実施例1−22〜1−31の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例1−22〜1−31および実施例1−3の圧電磁器について、電極を印刷する前の焼結体から2mm×4mm×0.6mmの角板を切り出し、3点曲げ測定法により抗折強度を測定した。測定条件は、支点間距離を2.0mm、荷重速度を0.5mm/minとした。それらの結果を表6,7に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 1-22 to 1-31, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 1-3. Further, for the piezoelectric ceramics of Examples 1-22 to 1-31 and Example 1-3, a square plate of 2 mm × 4 mm × 0.6 mm was cut out from the sintered body before printing the electrodes, and a three-point bending measurement method Then, the bending strength was measured. The measurement conditions were a distance between fulcrums of 2.0 mm and a load speed of 0.5 mm / min. The results are shown in Tables 6 and 7. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 1.
表6に示したように、第2副成分の含有量を増加させると、電機機械結合係数krおよび抗折強度が向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。また、表7に示したように、第2副成分として、アンチモン,ニオブまたはタングステンを添加するようにしても、電機機械結合係数krおよび抗折強度を向上させることができることが分かった。 As shown in Table 6, when the content of the second subcomponent was increased, the electromechanical coupling coefficient kr and the bending strength were improved, and after showing the maximum value, a tendency to decrease was observed. Further, as shown in Table 7, it was found that the electromechanical coupling coefficient kr and the bending strength can be improved even when antimony, niobium or tungsten is added as the second subcomponent.
すなわち、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステン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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 That is, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) as the second subcomponent. Thus, it was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.
(実施例2−1〜2−5)
第1副成分としてユウロピウムに代えてマグネシウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化11に示した組成物を主成分とし、第2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0.2質量%添加した。なお、マグネシウムの原料には炭酸マグネシウム粉末を用い、マグネシウムの酸化物(MgO)に換算した主成分に対する割合は実施例2−1〜2−5で表8に示したように変化させた。
(Examples 2-1 to 2-5)
Piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6 except that magnesium was added as the first subcomponent instead of europium. That is, the composition shown in
実施例2−1〜2−5の圧電磁器についても、実施例1−1〜1−6と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を比較例1−1の結果と共に表8に示す。なお、電気抵抗は比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 2-1 to 2-5, similarly to Examples 1-1 to 1-6, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. The results are shown in Table 8 together with the results of Comparative Example 1-1. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1.
(化11)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 11)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表8に示したように、実施例2−1〜2−5によれば、マグネシウムを含まない比較例1−1よりも電気抵抗IRを向上させることができた。また、マグネシウムの含有量を増加させると、電気抵抗IRは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られ、電機機械結合係数krは低下する傾向が見られた。 As shown in Table 8, according to Examples 2-1 to 2-5, the electrical resistance IR could be improved as compared with Comparative Example 1-1 not including magnesium. Further, when the magnesium content was increased, the electrical resistance IR was improved, and after showing the maximum value, a tendency to decrease was observed, and the electromechanical coupling coefficient kr tended to decrease.
すなわち、マグネシウムを添加するようにしても高温における電気抵抗を向上させることができ、その含有量を、主成分に対して酸化物(MgO)に換算して1.0質量%以下の範囲内、更には0.005質量%以上1.0質量%以下の範囲内、更には0.005質量%以上0.05質量%以下の範囲内、更には0.02質量%以上0.05質量%以下の範囲内とするようにすれば、電気抵抗IRをより向上させることができ、電機機械結合係数krについても高い値を得られることが分かった。 That is, even when magnesium is added, the electrical resistance at a high temperature can be improved, and the content is within a range of 1.0% by mass or less in terms of oxide (MgO) with respect to the main component, Furthermore, it is within the range of 0.005% by mass to 1.0% by mass, further within the range of 0.005% by mass to 0.05% by mass, and further 0.02% by mass to 0.05% by mass. It was found that the electric resistance IR can be further improved and a high value can be obtained for the electromechanical coupling coefficient kr.
(実施例2−6〜2−21)
実施例2−6〜2−8として、化12に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−6〜2−8で、主成分の組成aを表9に示したように変化させた。
(Examples 2-6 to 2-21)
As Examples 2-6 to 2-8, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 2-2 except that the composition shown in
また、実施例2−9〜2−12として、化13に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−9〜2−12で、主成分の組成bを表10に示したように変化させた。 In addition, as Examples 2-9 to 2-12, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 2-2 except that the composition shown in Chemical formula 13 was used as a main component. At that time, the composition b of the main component was changed as shown in Table 10 in Examples 2-9 to 2-12.
更に、実施例2−13,2−14として、化14に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−13,2−14で、主成分の組成Meを表11に示したように変化させた。 Further, as Examples 2-13 and 2-14, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 2-2, except that the composition shown in Chemical formula 14 was used as the main component. At that time, the composition Me of the main component was changed as shown in Table 11 in Examples 2-13 and 2-14.
加えて、実施例2−15〜2−21として、化15に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−15〜2−21で主成分の組成x,y,zを表12に示したように変化させた。 In addition, as Examples 2-15 to 2-21, a piezoelectric ceramic was produced in the same manner as Example 2-2 except that the composition shown in Chemical formula 15 was used as a main component. At that time, the compositions x, y, and z of the main components in Examples 2-15 to 2-21 were changed as shown in Table 12.
実施例2−6〜2−21の圧電磁器についても、実施例2−2と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表9〜12に示す。なお、電気抵抗は表8に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 2-6 to 2-21, similarly to Example 2-2, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. The results are shown in Tables 9-12. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 8.
(化12)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 12)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化13)
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 13)
(Pb 0.995-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化14)
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 14)
(Pb 0.995-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化15)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(Chemical formula 15)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
表9〜12に示したように、副成分としてマグネシウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、組成aは0.96以上1.03以下の範囲内が好ましく、また、鉛の一部をストロンチウム,カルシウムまたはバリウムで置換するようにしてもよく、その組成bは0.1以下の範囲内が好ましいことが分かった。更に、チタンまたはジルコニウムの一部を(Zn1/3 Nb2/3 )で置換するようにすれば、圧電特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 9 to 12, when magnesium was added as an accessory component, the same results as when europium was added were obtained. That is, the composition a is preferably in the range of 0.96 to 1.03, and a part of lead may be replaced with strontium, calcium or barium, and the composition b is in the range of 0.1 or less. The inside was found to be preferable. Furthermore, it has been found that if a part of titanium or zirconium is substituted with (Zn 1/3 Nb 2/3 ), the piezoelectric characteristics can be improved.
(実施例2−22〜2−31)
実施例2−22〜2−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例2−27〜2−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化11に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてマグネシウムを酸化物(MgO)に換算した主成分に対する割合で0.024質量%添加した。その際、実施例2−22〜2−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表13に示したように変化させ、実施例2−27〜2−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表14に示したように変化させた。なお、表14では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
(Examples 2-22 to 2-31)
In Examples 2-22 to 2-26, the content of tantalum as the second subcomponent was changed, and in Examples 2-27 to 2-31, the type and content of the second subcomponent were changed. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 2-2. That is, the composition shown in
実施例2−22〜2−31の圧電磁器についても、実施例2−2と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例2−22〜2−31および実施例2−2の圧電磁器について、実施例1−22〜1−31と同様にして抗折強度を測定した。それらの結果を表13,14に示す。なお、電気抵抗は表8に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 2-22 to 2-31, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 2-2. In addition, the bending strength of the piezoelectric ceramics of Examples 2-22 to 2-31 and Example 2-2 was measured in the same manner as in Examples 1-22 to 1-31. The results are shown in Tables 13 and 14. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 8.
表13,14に示したように、副成分としてマグネシウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステン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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 13 and 14, when magnesium was added as an accessory component, the same result as that obtained when europium was added was obtained. That is, as the second subcomponent, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium, and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ). Thus, it was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.
(実施例3−1〜3−6)
第1副成分としてユウロピウムに代えてハフニウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化16に示した組成物を主成分とし、第2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0.2質量%添加した。なお、ハフニウムの原料には酸化ハフニウム粉末を用い、ハフニウムの酸化物(HfO2 )に換算した主成分に対する割合は実施例3−1〜3−6で表15に示したように変化させた。
(Examples 3-1 to 3-6)
Piezoelectric ceramics were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6 except that hafnium was added instead of europium as the first subcomponent. That is, the composition shown in Chemical formula 16 was used as a main component, and tantalum was added as a second subcomponent in an amount of 0.2% by mass with respect to the main component converted to an oxide (Ta 2 O 5 ). In addition, the hafnium oxide powder was used for the raw material of hafnium, and the ratio with respect to the main component converted into the hafnium oxide (HfO 2 ) was changed as shown in Table 15 in Examples 3-1 to 3-6.
実施例3−1〜3−6の圧電磁器についても、実施例1−1〜1−6と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を比較例1−1の結果と共に表15に示す。なお、電気抵抗は比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 3-1 to 3-6, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6. The results are shown in Table 15 together with the results of Comparative Example 1-1. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1.
(化16)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 16)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表15に示したように、実施例3−1〜3−6によれば、ハフニウムを含まない比較例1−1よりも電気抵抗IRを向上させることができた。また、ハフニウムの含有量を増加させると、電気抵抗IRおよび電機機械結合係数krは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られた。 As shown in Table 15, according to Examples 3-1 to 3-6, the electrical resistance IR could be improved as compared with Comparative Example 1-1 not including hafnium. In addition, when the content of hafnium was increased, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr were improved, and showed a tendency to decrease after showing maximum values.
すなわち、ハフニウムを添加するようにしても高温における電気抵抗を向上させることができ、その含有量を、主成分に対して酸化物(HfO2 )に換算して1.0質量%以下の範囲内、更には0.01質量%以上1.0質量%以下の範囲内、更には0.05質量%以上0.5質量%以下の範囲内、更には0.1質量%以上0.5質量%以下の範囲内とするようにすれば、電気抵抗IRをより向上させることができ、電機機械結合係数krについても高い値を得られることが分かった。 That is, even if hafnium is added, the electrical resistance at high temperature can be improved, and the content is within the range of 1.0 mass% or less in terms of oxide (HfO 2 ) with respect to the main component. Furthermore, within the range of 0.01% by mass to 1.0% by mass, further within the range of 0.05% by mass to 0.5% by mass, and further 0.1% by mass to 0.5% by mass. It was found that if the electric resistance IR is within the following range, the electric resistance IR can be further improved and a high value can be obtained for the electromechanical coupling coefficient kr.
(実施例3−7〜3−22)
実施例3−7〜3−9として、化17に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−7〜3−9で、主成分の組成aを表16に示したように変化させた。
(Examples 3-7 to 3-22)
As Examples 3-7 to 3-9, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 3-3, except that the composition shown in Chemical formula 17 was used as the main component. At that time, the composition a of the main component was changed as shown in Table 16 in Examples 3-7 to 3-9.
また、実施例3−10〜3−13として、化18に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−10〜3−13で、主成分の組成bを表17に示したように変化させた。 Further, as Examples 3-10 to 3-13, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 3-3, except that the composition shown in Chemical formula 18 was used as a main component. At that time, the composition b of the main component was changed as shown in Table 17 in Examples 3-10 to 3-13.
更に、実施例3−14,3−15として、化19に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−14,3−15で、主成分の組成Meを表18に示したように変化させた。 Further, as Examples 3-14 and 3-15, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 3-3, except that the composition shown in Chemical formula 19 was used as the main component. At that time, the composition Me of the main component was changed as shown in Table 18 in Examples 3-14 and 3-15.
加えて、実施例3−16〜3−22として、化20に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−16〜3−22で主成分の組成x,y,zを表19に示したように変化させた。 In addition, as Examples 3-16 to 3-22, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 3-3, except that the composition shown in Chemical formula 20 was used as a main component. At that time, the compositions x, y and z of the main components were changed as shown in Table 19 in Examples 3-16 to 3-22.
実施例3−7〜3−22の圧電磁器についても、実施例3−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表16〜19に示す。なお、電気抵抗は表15に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 3-7 to 3-22, similarly to Example 3-3, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. The results are shown in Tables 16-19. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 15.
(化17)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 17)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化18)
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 18)
(Pb 0.995-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化19)
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 19)
(Pb 0.995-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化20)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(Chemical formula 20)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
表16〜19に示したように、副成分としてハフニウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、組成aは0.96以上1.03以下の範囲内が好ましく、また、鉛の一部をストロンチウム,カルシウムまたはバリウムで置換するようにしてもよく、その組成bは0.1以下の範囲内が好ましいことが分かった。更に、チタンまたはジルコニウムの一部を(Zn1/3 Nb2/3 )で置換するようにすれば、圧電特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 16 to 19, when hafnium was added as an accessory component, the same results as when europium was added were obtained. That is, the composition a is preferably in the range of 0.96 to 1.03, and a part of lead may be replaced with strontium, calcium or barium, and the composition b is in the range of 0.1 or less. The inside was found to be preferable. Furthermore, it has been found that if a part of titanium or zirconium is substituted with (Zn 1/3 Nb 2/3 ), the piezoelectric characteristics can be improved.
(実施例3−23〜3−32)
実施例3−23〜3−27では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例3−28〜3−32では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化16に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてハフニウムを酸化物(HfO2 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例3−23〜3−27では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表20に示したように変化させ、実施例3−28〜3−32では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表21に示したように変化させた。なお、表21では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
(Examples 3-23 to 3-32)
In Examples 3-23 to 3-27, the content of tantalum as the second subcomponent was changed, and in Examples 3-28 to 3-32, the type and content of the second subcomponent were changed. In the same manner as in Example 3-3, a piezoelectric ceramic was produced. That is, the composition shown in Chemical formula 16 was used as a main component, and hafnium was added as a first subcomponent in an amount of 0.1% by mass with respect to the main component converted to an oxide (HfO 2 ). At that time, in Examples 3-23 to 3-27, the content of tantalum with respect to the main component was converted to oxide (T 2 O 5 ) and changed as shown in Table 20, and Examples 3-28 to 3 were changed. In -32, the type of the second subcomponent and the content relative to the main component were converted into oxides (Sb 2 O 5 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) and changed as shown in Table 21. In Table 21, the type of the second subcomponent is represented by an oxide.
実施例3−23〜3−32の圧電磁器についても、実施例3−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例3−23〜3−32および実施例3−3の圧電磁器について、実施例1−22〜1−31と同様にして抗折強度を測定した。それらの結果を表20,21に示す。なお、電気抵抗は表15に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 3-23 to 3-32, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of the radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 3-3. Moreover, about the piezoelectric ceramic of Examples 3-23 to 3-32 and Example 3-3, bending strength was measured like Example 1-22 to 1-31. The results are shown in Tables 20 and 21. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 15.
表20,21に示したように、副成分としてハフニウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステン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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 20 and 21, when hafnium was added as an accessory component, the same result as that obtained when europium was added was obtained. That is, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) as the second subcomponent. Thus, it was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.
(実施例4−1〜4−6)
第1副成分としてユウロピウムに代えてイットリウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化21に示した組成物を主成分とし、第2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0.2質量%添加した。なお、イットリウムの原料には酸化イットリウム粉末を用い、イットリウムの酸化物(Y2 O3 )に換算した主成分に対する割合は実施例4−1〜4−6で表22に示したように変化させた。
(Examples 4-1 to 4-6)
Piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6 except that yttrium was added instead of europium as the first subcomponent. That is, the composition shown in
実施例4−1〜4−6の圧電磁器についても、実施例1−1〜1−6と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を比較例1−1の結果と共に表22に示す。なお、電気抵抗は比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 4-1 to 4-6, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6. The results are shown in Table 22 together with the results of Comparative Example 1-1. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1.
(化21)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 21)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表22に示したように、実施例4−1〜4−6によれば、イットリウムを含まない比較例1−1よりも電気抵抗IRを向上させることができた。また、イットリウムの含有量を増加させると、電気抵抗IRは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られ、電機機械結合係数krは低下する傾向が見られた。 As shown in Table 22, according to Examples 4-1 to 4-6, the electrical resistance IR could be improved as compared with Comparative Example 1-1 not containing yttrium. Further, when the yttrium content was increased, the electrical resistance IR was improved, and after showing the maximum value, a tendency to decrease was observed, and the electromechanical coupling coefficient kr tended to decrease.
すなわち、イットリウムを添加するようにしても高温における電気抵抗を向上させることができ、その含有量を、主成分に対して酸化物(Y2 O3 )に換算して1.0質量%以下の範囲内、更には0.01質量%以上1.0質量%以下の範囲内、更には0.05質量%以上0.5質量%以下の範囲内、更には0.1質量%以上0.5質量%以下の範囲内とするようにすれば、電気抵抗IRをより向上させることができ、電機機械結合係数krについても高い値を得られることが分かった。 That is, even if yttrium is added, the electrical resistance at high temperature can be improved, and the content is 1.0% by mass or less in terms of oxide (Y 2 O 3 ) with respect to the main component. Within the range, further within the range from 0.01% by mass to 1.0% by mass, further within the range from 0.05% by mass to 0.5% by mass, and further from 0.1% by mass to 0.5% by mass. It was found that when the mass ratio is within the range of mass% or less, the electrical resistance IR can be further improved, and a high value can be obtained for the electromechanical coupling coefficient kr.
(実施例4−7〜4−21)
実施例4−7〜4−9として、化22に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−7〜4−9で、主成分の組成aを表23に示したように変化させた。
(Examples 4-7 to 4-21)
As Examples 4-7 to 4-9, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 4-3, except that the composition shown in
また、実施例4−10〜4−13として、化23に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−10〜4−13で、主成分の組成bを表24に示したように変化させた。 In addition, as Examples 4-10 to 4-13, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as Example 4-3 except that the composition shown in Chemical Formula 23 was used as a main component. At that time, the composition b of the main component was changed as shown in Table 24 in Examples 4-10 to 4-13.
更に、実施例4−14,4−15として、化24に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−14,4−15で、主成分の組成Meを表25に示したように変化させた。 Further, as Examples 4-14 and 4-15, a piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 4-3 except that the composition shown in Chemical Formula 24 was used as a main component. At that time, in Examples 4-14 and 4-15, the composition Me of the main component was changed as shown in Table 25.
加えて、実施例4−16〜4−21として、化25に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−16〜4−21で主成分の組成x,y,zを表26に示したように変化させた。 In addition, as Examples 4-16 to 4-21, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 4-3 except that the composition shown in Chemical Formula 25 was used as a main component. At that time, the compositions x, y, and z of the main components in Examples 4-16 to 4-21 were changed as shown in Table 26.
実施例4−7〜4−21の圧電磁器についても、実施例4−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表23〜26に示す。なお、電気抵抗は表22に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 4-7 to 4-21, similarly to Example 4-3, the electrical resistance IR at 100 ° C. and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration were measured. The results are shown in Tables 23-26. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 22.
(化22)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 22)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化23)
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 23)
(Pb 0.995-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化24)
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 24)
(Pb 0.995-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化25)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(Chemical formula 25)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
表23〜26に示したように、副成分としてイットリウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、組成aは0.96以上1.03以下の範囲内が好ましく、また、鉛の一部をストロンチウム,カルシウムまたはバリウムで置換するようにしてもよく、その組成bは0.1以下の範囲内が好ましいことが分かった。更に、チタンまたはジルコニウムの一部を(Zn1/3 Nb2/3 )で置換するようにすれば、圧電特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 23 to 26, when yttrium was added as an accessory component, the same result as that obtained when europium was added was obtained. That is, the composition a is preferably in the range of 0.96 to 1.03, and a part of lead may be replaced with strontium, calcium or barium, and the composition b is in the range of 0.1 or less. The inside was found to be preferable. Furthermore, it has been found that if a part of titanium or zirconium is substituted with (Zn 1/3 Nb 2/3 ), the piezoelectric characteristics can be improved.
(実施例4−22〜4−31)
実施例4−22〜4−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例4−27〜4−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化21に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてイットリウムを酸化物(Y2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例4−22〜4−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表27に示したように変化させ、実施例4−27〜4−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表28に示したように変化させた。なお、表28では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
(Examples 4-22 to 4-31)
In Examples 4-22 to 4-26, the content of tantalum as the second subcomponent was changed, and in Examples 4-27 to 4-31, the type and content of the second subcomponent were changed. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 4-3. That is, the composition shown in
実施例4−22〜4−31の圧電磁器についても、実施例4−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例4−22〜4−31および実施例4−3の圧電磁器について、実施例1−22〜1−31と同様にして抗折強度を測定した。それらの結果を表27,28に示す。なお、電気抵抗は表22に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 4-22 to 4-31, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 4-3. Moreover, about the piezoelectric ceramic of Examples 4-22 to 4-31 and Example 4-3, bending strength was measured like Example 1-22 to 1-31. The results are shown in Tables 27 and 28. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 22.
表27,28に示したように、副成分としてイットリウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステン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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 27 and 28, when yttrium was added as an accessory component, the same result as that obtained when europium was added was obtained. That is, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) as the second subcomponent. Thus, it was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.
(実施例5−1〜5−3)
第1副成分としてユウロピウムに代えてアルミニウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化26に示した組成物を主成分とし、第2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0.2質量%添加した。なお、アルミニウムの原料には酸化アルミニウム粉末を用い、アルミニウムの酸化物(Al2 O3 )に換算した主成分に対する割合は実施例5−1〜5−3で表29に示したように変化させた。
(Examples 5-1 to 5-3)
Piezoelectric ceramics were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6 except that aluminum was added instead of europium as the first subcomponent. That is, the composition shown in Chemical formula 26 was used as the main component, and tantalum was added as a second subcomponent in an amount of 0.2% by mass with respect to the main component converted to an oxide (Ta 2 O 5 ). Note that aluminum oxide powder was used as the aluminum raw material, and the ratio relative to the main component in terms of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was changed as shown in Table 29 in Examples 5-1 to 5-3. It was.
実施例5−1〜5−3の圧電磁器についても、実施例1−1〜1−6と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を比較例1−1の結果と共に表29に示す。なお、電気抵抗は比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 5-1 to 5-3, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6. The results are shown in Table 29 together with the result of Comparative Example 1-1. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1.
(化26)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical Formula 26)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
表29に示したように、実施例5−1〜5−3によれば、アルミニウムを含まない比較例1−1よりも電気抵抗IRを向上させることができた。また、アルミニウムの含有量を増加させると、電気抵抗IRは向上し、極大値を示したのち低下する傾向が見られ、電機機械結合係数krは低下する傾向が見られた。 As shown in Table 29, according to Examples 5-1 to 5-3, the electrical resistance IR could be improved as compared with Comparative Example 1-1 not including aluminum. Further, when the aluminum content was increased, the electrical resistance IR was improved, and after showing the maximum value, a tendency to decrease was observed, and the electromechanical coupling coefficient kr tended to decrease.
すなわち、アルミニウムを添加するようにしても高温における電気抵抗を向上させることができ、その含有量を、主成分に対して酸化物(Al2 O3 )に換算して1.0質量%以下の範囲内、更には0.05質量%以上0.5質量%以下の範囲内、更には0.1質量%以上0.5質量%以下の範囲内とするようにすれば、電気抵抗IRをより向上させることができ、電機機械結合係数krについても高い値を得られることが分かった。 That is, even if aluminum is added, the electrical resistance at high temperature can be improved, and the content is 1.0% by mass or less in terms of oxide (Al 2 O 3 ) with respect to the main component. Within the range, further within the range of 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, and further within the range of 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, the electrical resistance IR can be further increased. It can be improved and a high value can be obtained for the electromechanical coupling coefficient kr.
(実施例5−4〜5−18)
実施例5−4〜5−6として、化27に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例5−4〜5−6で、主成分の組成aを表30に示したように変化させた。
(Examples 5-4 to 5-18)
As Examples 5-4 to 5-6, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 5-2, except that the composition shown in Chemical formula 27 was used as the main component. At that time, the composition a of the main component was changed as shown in Table 30 in Examples 5-4 to 5-6.
また、実施例5−7〜5−10として、化28に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例5−7〜5−10で、主成分の組成bを表31に示したように変化させた。 Further, as Examples 5-7 to 5-10, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 5-2, except that the composition shown in Chemical formula 28 was used as the main component. At that time, the composition b of the main component was changed as shown in Table 31 in Examples 5-7 to 5-10.
更に、実施例5−11,5−12として、化29に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例5−11,5−12で、主成分の組成Meを表32に示したように変化させた。 Further, as Examples 5-11 and 5-12, a piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 5-2, except that the composition shown in Chemical formula 29 was used as a main component. At that time, the composition Me of the main component was changed as shown in Table 32 in Examples 5-11 and 5-12.
加えて、実施例5−13〜5−18として、化30に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例5−13〜5−18で主成分の組成x,y,zを表33に示したように変化させた。 In addition, as Examples 5-13 to 5-18, piezoelectric ceramics were produced in the same manner as in Example 5-2, except that the composition shown in Chemical Formula 30 was used as a main component. At that time, the compositions x, y and z of the main components were changed as shown in Table 33 in Examples 5-13 to 5-18.
実施例5−4〜5−18の圧電磁器についても、実施例5−2と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表30〜33に示す。なお、電気抵抗は表29に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 5-4 to 5-18, similarly to Example 5-2, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of radial vibration at 100 ° C. were measured. The results are shown in Tables 30 to 33. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 29.
(化27)
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical 27)
(Pb a-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化28)
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical formula 28)
(Pb 0.995-b Sr b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化29)
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Chemical 29)
(Pb 0.995-0.03 Me 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 Ti 0.43 Zr 0.47 ] O 3
(化30)
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(Chemical 30)
(Pb 0.995-0.03 Sr 0.03 ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
表30〜33に示したように、副成分としてアルミニウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、組成aは0.96以上1.03以下の範囲内が好ましく、また、鉛の一部をストロンチウム,カルシウムまたはバリウムで置換するようにしてもよく、その組成bは0.1以下の範囲内が好ましいことが分かった。更に、チタンまたはジルコニウムの一部を(Zn1/3 Nb2/3 )で置換するようにすれば、圧電特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 30 to 33, when aluminum was added as a subcomponent, the same results as when europium was added were obtained. That is, the composition a is preferably in the range of 0.96 to 1.03, and a part of lead may be replaced with strontium, calcium or barium, and the composition b is in the range of 0.1 or less. The inside was found to be preferable. Furthermore, it has been found that if a part of titanium or zirconium is substituted with (Zn 1/3 Nb 2/3 ), the piezoelectric characteristics can be improved.
(実施例5−19〜5−28)
実施例5−19〜5−23では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例5−24〜5−28では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化26に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてアルミニウムを酸化物(Al2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例5−19〜5−23では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表34に示したように変化させ、実施例5−24〜5−28では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表35に示したように変化させた。なお、表35では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
(Examples 5-19 to 5-28)
In Examples 5-19 to 5-23, the content of tantalum as the second subcomponent was changed, and in Examples 5-24 to 5-28, the type and content of the second subcomponent were changed. A piezoelectric ceramic was produced in the same manner as in Example 5-2. That is, the composition shown in Chemical formula 26 was used as the main component, and aluminum was added in an amount of 0.1% by mass as the first subcomponent in a ratio with respect to the main component in terms of oxide (Al 2 O 3 ). At that time, in Examples 5-19 to 5-23, the content of tantalum relative to the main component was converted to oxide (T 2 O 5 ) and changed as shown in Table 34, and Examples 5-24 to 5-5 were changed. In -28, the type of the second subcomponent and the content relative to the main component were converted into oxides (Sb 2 O 5 , Nb 2 O 5 , WO 3 ) and changed as shown in Table 35. In Table 35, the type of the second subcomponent is represented by an oxide.
実施例5−19〜5−28の圧電磁器についても、実施例5−2と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。また、実施例5−19〜5−28および実施例5−2の圧電磁器について、実施例1−22〜1−31と同様にして抗折強度を測定した。それらの結果を表34,35に示す。なお、電気抵抗は表29に示した比較例1−1に対する相対値で表している。 For the piezoelectric ceramics of Examples 5-19 to 5-28, the electrical resistance IR and the electromechanical coupling coefficient kr of the radial vibration at 100 ° C. were measured in the same manner as in Example 5-2. Further, the bending strength of the piezoelectric ceramics of Examples 5-19 to 5-28 and Example 5-2 was measured in the same manner as in Examples 1-22 to 1-31. The results are shown in Tables 34 and 35. The electrical resistance is expressed as a relative value with respect to Comparative Example 1-1 shown in Table 29.
表34,35に示したように、副成分としてアルミニウムを添加した場合においても、ユウロピウムを添加した場合と同様の結果が得られた。すなわち、第2副成分として、タンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステン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 )に換算して、それぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有するようにすれば、圧電特性および機械的強度を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 34 and 35, when aluminum was added as a subcomponent, the same results as when europium was added were obtained. That is, as the second subcomponent, at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium, and tungsten is converted into an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 ). Thus, it was found that the piezoelectric characteristics and the mechanical strength can be improved by containing each in the range of 1.0% by mass or less.
なお、上記実施例では、いくつかの例を挙げて具体的に説明したが、主成分および副成分の組成を変化させても、上記実施の形態で説明した範囲内であれば、同様の結果を得ることができる。 In the above-described examples, specific examples have been given. However, similar results can be obtained as long as the composition of the main component and subcomponents is within the range described in the above-described embodiment. Can be obtained.
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態および実施例では、化3,化4または化5に示した主成分と、ユウロピウム,マグネシウム,ハフニウム,イットリウムおよびアルミニウムからなる群のうちの少なくとも1種と、必要に応じてタンタル,アンチモン,ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種とを含有する場合について説明したが、これらに加えて、他の成分を含んでいてもよい。その場合、その他の成分は、主成分に固溶していてもよく、固溶していなくてもよい。 The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment and examples, at least one selected from the group consisting of main component shown in Chemical Formula 3, Chemical Formula 4 or Chemical Formula 5 and Europium, Magnesium, Hafnium, Yttrium, and Aluminum, and as necessary Although the case of containing at least one member selected from the group consisting of tantalum, antimony, niobium and tungsten has been described, other components may be included in addition to these. In that case, the other components may or may not dissolve in the main component.
また、上記実施の形態では、積層型の圧電素子について説明したが、単板型などの他の構造を有する圧電素子についても同様に本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the multilayer piezoelectric element has been described. However, the present invention can be similarly applied to a piezoelectric element having another structure such as a single plate type.
アクチュエータ,圧電トランスおよび超音波モータなどの分野において広く用いることができる。 It can be widely used in fields such as actuators, piezoelectric transformers and ultrasonic motors.
10…積層体、11…圧電層、12…内部電極、21,22…端子電極。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1副成分として、ユウロピウム(Eu),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),イットリウム(Y)およびアルミニウム(Al)からなる群のうちの少なくとも1種を含む
ことを特徴とする圧電磁器。 Containing a composition containing lead (Pb), titanium (Ti), zirconium (Zr) and oxygen (O) as a main component;
A piezoelectric ceramic comprising at least one selected from the group consisting of europium (Eu), magnesium (Mg), hafnium (Hf), yttrium (Y), and aluminum (Al) as a first subcomponent.
ことを特徴とする請求項1記載の圧電磁器。 The content of the first subcomponent with respect to the main component is within the range of 1% by mass or less in terms of oxide (Eu 2 O 3 , MgO, HfO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 ). The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein:
(化1)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化1において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35)≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化2において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦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),カルシウム(Ca)およびバリウム(Ba)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。) The piezoelectric ceramic according to claim 1 or 2, wherein a composition represented by chemical formula 1 or chemical formula 2 is contained as the main component.
(Chemical formula 1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 1, a, x, y, z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0.25 ≦ y ≦ 0.5, 0. 35) Values within a range satisfying ≦ z ≦ 0.6, respectively. )
(Chemical formula 2)
(Pb ab Me b ) [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ] O 3
(In the chemical formula 2, a, b, x, y, and z are 0.96 ≦ a ≦ 1.03, 0 <b ≦ 0.1, x + y + z = 1, 0.05 ≦ x ≦ 0.15, 0. 25 ≦ y ≦ 0.5 and 0.35 ≦ z ≦ 0.6, and Me is a value selected from the group consisting of strontium (Sr), calcium (Ca), and barium (Ba). Represents at least one).
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の圧電磁器。 Further, as the second subcomponent, at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta), antimony (Sb), niobium (Nb), and tungsten (W) is used as an oxide (Ta 2 O 5 , Sb 2 O 3). , Nb 2 O 5 , WO 3 ), each contained within a range of 1.0% by mass or less. The piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 3.
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