JP2567914B2 - Ferroelectric ceramics - Google Patents

Ferroelectric ceramics

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JP2567914B2
JP2567914B2 JP63129798A JP12979888A JP2567914B2 JP 2567914 B2 JP2567914 B2 JP 2567914B2 JP 63129798 A JP63129798 A JP 63129798A JP 12979888 A JP12979888 A JP 12979888A JP 2567914 B2 JP2567914 B2 JP 2567914B2
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伸樹 平井
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【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3系強
誘電性セラミックスに関し、さらに詳しくは、圧電定数
dおよび機械的品質係数Qmのともに大きな Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3系強誘電性セラミ
ックスに関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 -PbZrO 3 -based ferroelectric ceramics, and more specifically, a piezoelectric constant d and a mechanical constant. Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 −PbTiO 3 −PbZrO 3 based ferroelectric ceramics with large dynamic quality factor Qm.

発明の技術的背景ならびにその問題点 従来、強誘電性セラミックスからなる圧電材料は、圧
電フィルタ、圧電トランス、超音波振動子あるいは圧電
ブザーなどの種々の用途に利用されている。これらの用
途に用いられている最も代表的な強誘電性セラミックス
としては、PbTiO3−PbZrO3系固溶体が知られている。ま
た、さらに圧電特性を改良したPb(Mg1/3Nb2/3)O3−Pb
TiO3−PbZrO3系固溶体(特公昭42−9716号公報など)な
らびにこれらの固溶体にBaTiO3、SrTiO3またはCaTiO3
含有させた強誘電性セラミックスなども知られている。
Technical Background of the Invention and Problems Thereof Conventionally, piezoelectric materials made of ferroelectric ceramics have been used for various applications such as a piezoelectric filter, a piezoelectric transformer, an ultrasonic vibrator, and a piezoelectric buzzer. As the most typical ferroelectric ceramics used for these applications, a PbTiO 3 -PbZrO 3 -based solid solution is known. Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -Pb with further improved piezoelectric properties
TiO 3 -PbZrO 3 -based solid solutions (JP-B-42-9716 and the like) and ferroelectric ceramics in which these solid solutions contain BaTiO 3 , SrTiO 3 or CaTiO 3 are also known.

ところで、圧電材料をアクチュエータとして用いるこ
とが検討されているが、この場合、圧電セラミックスに
より電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、この
機械的エネルギーによって圧電セラミックス自体が変位
する必要があるため、圧電セラミックスの圧電定数dを
大きくする必要がある。
By the way, although the use of a piezoelectric material as an actuator has been studied, in this case, since it is necessary to convert electric energy into mechanical energy by the piezoelectric ceramic and the piezoelectric ceramic itself is displaced by this mechanical energy, the piezoelectric ceramic It is necessary to increase the piezoelectric constant d.

一般に、圧電定数dと、電気機械結合係数Kおよび比
誘電率εとの間には、 なる関係があり、圧電定数dを大きくするためには、電
気機械結合係数Kおよび/または比誘電率εを大きくし
なければならない。
Generally, between the piezoelectric constant d and the electromechanical coupling coefficient K and the relative permittivity ε, In order to increase the piezoelectric constant d, the electromechanical coupling coefficient K and / or the relative dielectric constant ε must be increased.

また、圧電セラミックスの機械的共振を利用したアク
チュエータ、たとえば超音波モータ等の用途においては
圧電定数dおよび機械的品質係数Qmのともに大であるこ
とが必要である。圧電セラミックスを超音波モータ等の
用途に用いる場合には、駆動周波数が、高周波であるた
め、機械的品質係数Qmが小さいと発熱し、自発分極の減
少、圧電定数の変化等が生じる。そこで、圧電セラミッ
クスの機械的品質係数Qmが大であることは、圧電セラミ
ックスを超音波モータ等の用途に用いる場合には重要な
ことである。
Further, in applications such as an actuator utilizing mechanical resonance of piezoelectric ceramics, such as an ultrasonic motor, it is necessary that both the piezoelectric constant d and the mechanical quality factor Qm are large. When piezoelectric ceramics are used in applications such as ultrasonic motors, since the driving frequency is high, heat is generated when the mechanical quality factor Qm is small, spontaneous polarization decreases, and piezoelectric constants change. Therefore, a large mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic is important when the piezoelectric ceramic is used for an application such as an ultrasonic motor.

PbTiO3−PbZrO3系固溶体やPb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTi
O3−PbZrO3系固溶体に対して、MnO2を含有させると機械
的品質係数Qmを大きくすることができるが、MnO2の含有
量の増加とともに圧電定数dが大幅に低下するという問
題点があった。したがって、MnO2を含有させる前のベー
スとなる固溶体としては、圧電定数dの十分大きなもの
が望ましい。
PbTiO 3 -PbZrO 3 based solid solution or Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTi
Against O 3 -PbZrO 3 solid solution, but it is possible to increase the mechanical quality factor Qm the inclusion of MnO 2, is a problem that the piezoelectric constant d is greatly reduced with increasing the content of MnO 2 there were. Therefore, it is desirable that the base solid solution before containing MnO 2 has a sufficiently large piezoelectric constant d.

これまで、たとえばPb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−Pb
ZrO3系固溶体ならびにこれらの固溶体にBaTiO3、SrTiO3
またはCaTiO3を含有させた固溶体に、電気機械結合係数
Kおよび/または非誘電率εを大きくすることによって
圧電定数dを大きくする目的で、さらに各種酸化物を含
有させた材料がいくつか提案されているが、圧電定数d
の大きさは必ずしも満足のいくレベルではない。
Until now, for example, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 -Pb
ZrO 3 -based solid solutions and these solid solutions with BaTiO 3 and SrTiO 3
Alternatively, some materials have been proposed in which a solid solution containing CaTiO 3 further contains various oxides for the purpose of increasing the piezoelectric constant d by increasing the electromechanical coupling coefficient K and / or the non-dielectric constant ε. However, the piezoelectric constant d
The size of is not always at a satisfactory level.

たとえば、これら固溶体にNiOをさらに含有させた場
合、NiO含有量の増加とともに圧電定数dが向上する
が、限度を越してNiOを含有させると、圧電定数dは低
下してしまう。これは、これら固溶体において、Niイオ
ンがABO3で表わされるペロブスカイト型結晶のBサイト
に選択的に入るため、限度を越してNiOを含有させる
と、Aサイトのイオンが不足し、ついには一部のNiOが
ペロブスカイト結晶に取り込まれなくなるためと考えら
れる。
For example, when NiO is further contained in these solid solutions, the piezoelectric constant d improves as the NiO content increases, but when NiO is contained beyond the limit, the piezoelectric constant d decreases. This is because, in these solid solution, since the Ni ion enters the selective to B site of the perovskite type crystal represented by ABO 3, the inclusion of NiO past the limit, insufficient ions at the A site, a part finally It is considered that NiO in the perovskite crystal is not taken into the perovskite crystal.

本発明者らは、このような知見に基づき、Niイオンの
ようなBサイトに入る金属イオンに加え、Aサイトに入
る金属イオンを併せて含有させることにより、これらの
酸化物をすべてペロブスカイト結晶中に取り込ませた場
合、Bサイトに入る金属イオンのみを含有させた場合に
比べ、圧電定数dの大きな強誘電性セラミックスが得ら
れることを見出した。さらに、上記の如き圧電定数dの
大きな強誘電性セラミックスを提供する固溶体にMnO2
含有させた場合、圧電定数dおよび機械的品質係数Qmの
ともに大きな強誘電体セラミックスが得られたことを見
出し、本発明を完成するに至った。
Based on such knowledge, the present inventors have added all of these oxides in a perovskite crystal by incorporating a metal ion such as Ni ion that enters the B site and a metal ion that enters the A site together. It has been found that, when incorporated into, the ferroelectric ceramics having a large piezoelectric constant d can be obtained as compared with the case where only metal ions that enter the B site are contained. Further, it was found that when MnO 2 was contained in the solid solution providing the ferroelectric ceramics having the large piezoelectric constant d as described above, the ferroelectric ceramics having both the large piezoelectric constant d and the mechanical quality factor Qm were obtained. The present invention has been completed.

発明の目的 本発明は、上記のような点に鑑みて完成されたもので
あって、圧電定数dおよび機械的品質係数Qmがともに大
きく圧電特性に優れた強誘電性セラミックスを提供する
ことを目的としている。
The present invention has been completed in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a ferroelectric ceramic having a large piezoelectric constant d and a mechanical quality factor Qm and excellent piezoelectric characteristics. I am trying.

発明の概要 このような目的を達成するために、本発明に係る強誘
電性セラミックスは、Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3xTiyZrzO3
[ただし、MはBaまたはSrであり、x+y+z=1]で
表わされ、 a=0〜0.10 x=0.05〜0.70 y=0.25〜0.50 z=0.05〜0.70 であるペロブスカイト型固溶体に対し、下記のA群から
選ばれた少なくとも1種以上の酸化物と、下記のB群か
ら選ばれた少なくとも1種以上の酸化物(ただしNiOま
たはFe2O3またはTa2O5は必ず含有される)とをともに含
有せしめ、さらにMnO2を含有せしめてなるペロブスカイ
ト型固溶体であることを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve such an object, a ferroelectric ceramic according to the present invention comprises Pb 1-a M a (Mg 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z O 3
[Wherein M is Ba or Sr and represented by x + y + z = 1], and a = 0 to 0.10 x = 0.05 to 0.70 y = 0.25 to 0.50 z = 0.05 to 0.70 For the perovskite type solid solution, At least one or more oxides selected from Group A and at least one or more oxides selected from Group B below (provided that NiO, Fe 2 O 3 or Ta 2 O 5 is always contained): Is a perovskite type solid solution in which MnO 2 is further contained.

A群(La2O3、Bi2O3、Nd2O3) B群(NiO、ZnO、Fe2O3、SnO2、Ta2O5) このような本発明に係る強誘電性セラミックスは、AB
O3で表わされるペロブスカイト型結晶におけるA,B両サ
イトに上記のような金属酸化物の金属イオンをそれぞれ
含有させるようにした上で、MnO2を含有せしめているこ
とから、従来既知の強誘電性セラミックスと比較した場
合、ほぼ同等の機械的品質係数Qmを持ちながら、より大
きな圧電定数dを有している。したがって、本発明に係
る強誘電性セラミックスは、超音波モータ等を含む機械
的共振を利用したアクチュエータ等の用途に用いた場合
に優れた特性を示す。
Group A (La 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Nd 2 O 3 ) Group B (NiO, ZnO, Fe 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 ) Such a ferroelectric ceramic according to the present invention is , AB
In the perovskite-type crystal represented by O 3 , both the A and B sites contain the metal ions of the above-described metal oxides, and since MnO 2 is contained, the conventionally known ferroelectric Compared with the conductive ceramics, it has a larger piezoelectric constant d while having almost the same mechanical quality factor Qm. Therefore, the ferroelectric ceramics according to the present invention exhibits excellent characteristics when used for applications such as actuators utilizing mechanical resonance including ultrasonic motors and the like.

発明の具体的説明 以下本発明に係る強誘電性セラミックスについて具体
的に説明する。
Detailed Description of the Invention The ferroelectric ceramics according to the present invention will be specifically described below.

本発明に係る強誘電性セラミックスは、 Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3xTiyZrzO3[ただし、MはBaま
たはSrであり、x+y+z=1]で表わされ、a、x、
y、zは下記の範囲にあり、 a=0〜0.10、好ましくは0.01〜0.07 x=0.05〜0.70、好ましくは0.10〜0.60 y=0.25〜0.50、好ましくは0.30〜0.45 z=0.05〜0.70、好ましくは0.10〜0.60 このペロブスカイト型固溶体に対し、下記のA群から
選ばれた少なくとも1種以上の酸化物と、下記のB群か
ら選ばれた少なくとも1種以上の酸化物(ただしNiOま
たはFe2O3またはTa2O5は必ず含有される)とをともに含
有せしめ、さらにMnO2を含有せしめてなるペロブスカイ
ト型固溶体である。
Table ferroelectric ceramics according to the present invention, Pb 1-a M a ( Mg 1/3 Nb 2/3) x Ti y Zr z O 3 [ , however, M is Ba or Sr, x + y + z = 1] A, x,
y and z are in the following ranges, a = 0 to 0.10, preferably 0.01 to 0.07 x = 0.05 to 0.70, preferably 0.10 to 0.60 y = 0.25 to 0.50, preferably 0.30 to 0.45 z = 0.05 to 0.70, preferably Is 0.10 to 0.60 for this perovskite type solid solution, at least one or more oxides selected from the following Group A and at least one or more oxides selected from the following Group B (provided that NiO or Fe 2 O 3 or Ta 2 O 5 is always contained), and MnO 2 is further contained, which is a perovskite-type solid solution.

A群(La2O3、Bi2O3、Nd2O3) B群(NiO、ZnO、Fe2O3、SnO2、Ta2O5) 本発明に係る強誘電性セラミックスを構成するペロブ
スカイト型結晶をABO3で表わした場合、本発明では、A
サイトにはA群から選ばれた少なくとも1種以上の金属
酸化物が下記のような金属イオンの形態で入っており、
BサイトにはB群から選ばれた少なくとも1種以上の金
属酸化物(ただしNiOまたはFe2O3またはTa2O5は必ず含
有される)が下記のような金属イオンの形態で入ってい
る。
Group A (La 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Nd 2 O 3 ) Group B (NiO, ZnO, Fe 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 ) Perovskite constituting the ferroelectric ceramics according to the present invention When the type crystal is represented by ABO 3 , in the present invention, A
The site contains at least one or more metal oxides selected from Group A in the form of the following metal ions,
The B site contains at least one metal oxide selected from the group B (however, NiO, Fe 2 O 3 or Ta 2 O 5 is always contained) in the form of the following metal ions. .

A群(La3+、Bi3+、Nd3+) B群(Ni2+、Nn2+、Fe3+、Sn4+、Ta5+) ここで、上記のPb1-aMa(Mg1/3Nb2/3xTiyZrzO3[た
だし、MはBaまたはSr]なる固溶体に対し、A群の金属
イオンは該固溶体中のPbおよびM(MはBaまたはSr)の
合計原子当量100原子当量に対し、0.5〜5.0原子当量の
量で存在していることが望ましく、この範囲で圧電定数
dの向上効果が特に著しい。また、B群の金属イオンは
0.5≦N≦5.0(ただし、 は各々、A群、B群の金属イオンの原子価を表わし、x
Ai、xBjは各々、A群、B群の金属イオンの原子当量を
表わす)となる量で存在していることが望ましく、この
範囲で圧電定数dの向上効果が特に著しい。
Group A (La 3+, Bi 3+, Nd 3+) B group (Ni 2+, Nn 2+, Fe 3+, Sn 4+, Ta 5+) Here, the above-mentioned Pb 1-a M a ( Mg 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z O 3 [where M is Ba or Sr], the metal ions of group A are Pb and M (M is Ba or Sr) in the solid solution. Is preferably present in an amount of 0.5 to 5.0 atomic equivalents relative to the total atomic equivalent of 100 atomic equivalents of the above, and the effect of improving the piezoelectric constant d is particularly remarkable in this range. The metal ions of group B are
0.5 ≦ N ≦ 5.0 (however, Represents the valencies of the metal ions of Group A and Group B, respectively, and x
Ai and xBj each desirably represent an atomic equivalent of the metal ions in Group A and Group B), and the effect of improving the piezoelectric constant d is particularly remarkable in this range.

さらに含有させるMnO2の量は0.1〜2.0重量%とするの
が好ましく、この範囲で機械的品質係数Qmが向上すると
共に圧電定数dも十分大きな値に保持することができ
る。
Further, the amount of MnO 2 to be contained is preferably 0.1 to 2.0% by weight. In this range, the mechanical quality factor Qm is improved and the piezoelectric constant d can be maintained at a sufficiently large value.

このような本発明の組成を有した強誘電性セラミック
スは、焼結した際に各金属酸化物成分を提供しうるよう
な金属化合物たとえば金属酸化物あるいは金属塩などを
粉末状で用い、これを焼結することにより製造すること
ができる。これらの粉末状の金属化合物の製法は、特に
限定されるものではなく、液相法、固相法など種々の公
知の方法を用いることができる。たとえば、液相法にお
いては沈澱法、共沈法、アルコキシド法、ゾルゲル法な
どが適用でき、固相法においてはシュウ酸塩分解法、酸
化物混合法などが適用できる。以上いずれかの方法で得
られた粉末を800〜1000℃で仮焼し、この仮焼体をボー
ルミル粉砕したのち乾燥する。これを500〜1500kg/cm2
の圧力でプレス成形し、1000〜1300℃で焼成すれば、目
的とする強誘電性セラミックスが得られる。
Such a ferroelectric ceramic having the composition of the present invention uses a metal compound such as a metal oxide or a metal salt which can provide each metal oxide component when sintered, in the form of powder. It can be manufactured by sintering. The method for producing these powdery metal compounds is not particularly limited, and various known methods such as a liquid phase method and a solid phase method can be used. For example, a precipitation method, a coprecipitation method, an alkoxide method, a sol-gel method and the like can be applied to the liquid phase method, and an oxalate decomposition method and an oxide mixing method can be applied to the solid phase method. The powder obtained by any of the above methods is calcined at 800 to 1000 ° C., and the calcined body is ball milled and then dried. 500 ~ 1500kg / cm 2
Press molding at a pressure of and firing at 1000 to 1300 ° C. yields the desired ferroelectric ceramics.

[実施例] 以下本発明を実施例によって説明するが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

なお、径方向振動の電気機械結合係数(Kp)、比誘電
率(ε)、圧電定数(d31)および機械的品質係数(Q
m)の測定は電子材料工業会標準規格(EMAS)に定めら
れた方法に準拠して行なった。
The electromechanical coupling coefficient (Kp), relative permittivity (ε), piezoelectric constant (d 31 ), and mechanical quality factor (Q
The measurement of m) was performed in accordance with the method specified in the Electronic Materials Industries Association Standard (EMAS).

実施例1〜3、比較例1〜2 PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3、La2O3、Ni
O、SnO2およびMnO2を表1に示す組成を有するような量
比に秤量し、ボールミルにて粉砕混合した。得られた粉
末を800〜1000℃で1〜2時間仮焼し、この仮焼体をボ
ールミル粉砕したのち乾燥した。これを1000kg/cm2の圧
力で直径25mmの円板にプレス成形し、1050〜1250℃で1
〜2時間焼成した。かくして得られた焼結体を厚さ0.5m
mまで研磨したのち、両面に銀電極を塗布し、焼き付け
た。さらに、シリコンオイル中で20〜40KV/cmの直流電
界を印加することにより分極処理を施したのち、12時間
エージングした試料を電気特性の測定に供した。
Examples 1-3, Comparative Examples 1~2 PbO, ZrO 2, TiO 2 , MgCO 3, Nb 2 O 5, SrCO 3, La 2 O 3, Ni
O, SnO 2 and MnO 2 were weighed in such a ratio as to have the composition shown in Table 1, pulverized and mixed in a ball mill. The obtained powder was calcined at 800 to 1000 ° C. for 1 to 2 hours, and the calcined body was ball-milled and then dried. This is pressed into a disk having a diameter of 25 mm at a pressure of 1000 kg / cm 2 , and is pressed at 1050 to 1250 ° C.
Fired for ~ 2 hours. The sintered body thus obtained is 0.5m thick
After polishing to m, silver electrodes were applied to both sides and baked. Furthermore, after applying a polarization treatment by applying a DC electric field of 20 to 40 KV / cm in silicon oil, the sample aged for 12 hours was subjected to measurement of electrical characteristics.

結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.

表中、a、x、y、zは式Pb1-aSra(Mg1/3Nb2/3xT
iyZrzO3[x+y+z=1]の各係数を表わし、p、
q、rはPbおよびSrの合計原子当量100原子当量に対す
る各金属イオンの原子当量を表わす。また、Nは は各々、A群、B群の金属イオンの原子価を表わし、x
Ai、xBjは各々、A群、B群の金属イオンの原子当量を
表わす)で定義される値を表わす。
In the table, a, x, y, and z are represented by the formula Pb 1-a Sr a (Mg 1/3 Nb 2/3 ) x T
i y Zr z O 3 represents each coefficient of [x + y + z = 1], p,
q and r represent the atomic equivalent of each metal ion with respect to the total atomic equivalent of Pb and Sr of 100 atomic equivalents. N is Represents the valencies of the metal ions of Group A and Group B, respectively, and x
Ai and xBj represent the atomic equivalents of the metal ions in Group A and Group B, respectively.

実施例1〜3の結果より、Pb0.95Sr0.05(Mg1/3N
b2/30.375Ti0.375Zr0.250O3なる組成を有する強誘電
性セラミックス(I)に、Aサイトへ入るLa3+とBサイ
トへ入る(Ni2+、Sn4+)とを併せて含有させた強誘電性
セラミックスにおいて、MnO2の含有量を増やしていく
と、機械的品質係数Qmが大きくなる一方圧電定数d31
低下することが分かる。しかしながら、実施例の強誘電
性セラミックスは、強誘電性セラミックス(I)あるい
は強誘電性セラミックス(I)にBサイトへ入るNi2+
みを含有させた強誘電性セラミッスクにMnO2を加えた比
較例1、2のセラミックスに比べ、ほぼ同等の値まで機
械的品質係数Qmを大きくしても、より大きな圧電定数d
31を示すことが確認された。
From the results of Examples 1 to 3, Pb 0.95 Sr 0.05 (Mg 1/3 N
b 2/3 ) 0.375 Ti 0.375 Zr 0.250 O 3 Ferroelectric ceramics (I) with La 3+ entering the A site and (Ni 2+ , Sn 4+ ) entering the B site together It can be seen that as the content of MnO 2 in the contained ferroelectric ceramics increases, the mechanical quality factor Qm increases while the piezoelectric constant d 31 decreases. However, the ferroelectric ceramics of the examples are compared by adding MnO 2 to the ferroelectric ceramic (I) or the ferroelectric ceramic (I) containing only Ni 2+ that enters the B site. Compared to the ceramics of Examples 1 and 2, even if the mechanical quality factor Qm is increased to almost the same value, the larger piezoelectric constant d
It was confirmed to indicate 31 .

実施例4〜10 PbO、ZrO2、TiO2、MgCO3、Nb2O5、SrCO3と、A群(La
2O3、Bi2O3、Nd2O3)から選ばれた少なくとも1種以上
の酸化物と、B群(NiO、ZnOFe2O3、SnO2、Ta2O5)から
選ばれた各々少なくとも1種以上の酸化物(ただしNiO
またはFe2O3またはTa2O5は必ず含有される)と、MnO2
を表2に示す組成を有するような量比に秤量し、ボール
ミルにて粉砕混合した、以下、実施例1と同様の方法で
強誘電性セラミックスを作製し、電気特性を測定した。
Example 4 to 10 PbO, and ZrO 2, TiO 2, MgCO 3 , Nb 2 O 5, SrCO 3, A group (La
2 O 3 , Bi 2 O 3 , Nd 2 O 3 ) and at least one oxide selected from the group B (NiO, ZnOFe 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 ) At least one oxide (however, NiO
Or Fe 2 O 3 or Ta 2 O 5 is always contained) and MnO 2 were weighed in a quantity ratio having a composition shown in Table 2 and pulverized and mixed in a ball mill. Ferroelectric ceramics were produced by the same method, and the electrical characteristics were measured.

結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.

これらの実施例からも、上記の強誘電性セラミックス
(I)に上記A群、B群の金属イオンをともに含有させ
ると共に、さらにMnO2を含有させた強誘電性セラミック
スが、機械的品質係数Qm、圧電定数d31のともに大きな
材料であることが確認された。
Also from these examples, the ferroelectric ceramics (I) containing both the metal ions of the groups A and B and further containing MnO 2 showed a mechanical quality factor Qm. , And that the piezoelectric constant d 31 is large.

実施例11〜13、比較例3〜5 Pb1-aSra(Mg1/3Nb2/3xTiyZrzO3[x+y+z=
1]の各係数が実施例1〜10とは異なる強誘電性セラミ
ックスにLa2O3、NiO、SnO2およびMnO2を所定量含有させ
た強誘電性セラミックスを実施例1と同様の方法で作製
し、電気特性を測定した。
Examples 11 to 13 and Comparative Examples 3 to 5 Pb 1-a Sr a (Mg 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z O 3 [x + y + z =
In the same manner as in Example 1, a ferroelectric ceramic in which a predetermined amount of La 2 O 3 , NiO, SnO 2 and MnO 2 was contained in a ferroelectric ceramic having different coefficients of 1] from those in Examples 1 to 10 was used. It was produced and the electrical characteristics were measured.

結果を表3に示す。 Table 3 shows the results.

実施例14、比較例6 実施例2および比較例1でSrCO3の代わりにBaCO3を使
用した以外は、実施例2および比較例1と同様の方法で
強誘電性セラミックスを作製し、電気特性を測定した。
Example 14, Comparative Example 6 Ferroelectric ceramics were prepared in the same manner as in Example 2 and Comparative Example 1 except that BaCO 3 was used instead of SrCO 3 in Example 2 and Comparative Example 1, and the electrical characteristics Was measured.

結果を表3に示す。 Table 3 shows the results.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明に係る強誘電
性セラミックスは、ABO3で表わされるペロブスカイト型
結晶におけるA,B両サイトに各々入り得る金属イオンを
含有させ、これらの酸化物をすべてペロブスカイト結晶
中に取り込ませた上でMnO2を含有せしめていることか
ら、従来既知の強誘電性セラミックスと比較した場合、
ほぼ同等の機械的品質係数Qmを持ちながら、より大きな
圧電定数dを有している。したがって、本発明に係る強
誘電性セラミックスは、超音波モータ等を含む機械的共
振を利用したアクチュエータ等の用途に用いた場合に優
れた特性を示すことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As is clear from the above description, the ferroelectric ceramics according to the present invention contain metal ions that can enter both A and B sites in the perovskite type crystal represented by ABO 3 , and these oxides are included. Since all of is incorporated into the perovskite crystal and then contains MnO 2 , when compared with the conventionally known ferroelectric ceramics,
It has a larger piezoelectric constant d while having substantially the same mechanical quality factor Qm. Therefore, the ferroelectric ceramics according to the present invention can exhibit excellent characteristics when used in applications such as actuators utilizing mechanical resonance including ultrasonic motors and the like.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Pb1-aMa(Mg1/3Nb2/3xTiyZrzO3[ただ
し、MはBaまたはSrであり、x+y+z=1]で表わさ
れ、 a=0〜0.10 x=0.05〜0.70 y=0.25〜0.50 z=0.05〜0.70 であるペロブスカイト型固溶体に対し、下記のA群から
選ばれた少なくとも1種以上の酸化物と、下記のB群か
ら選ばれた少なくとも1種以上の酸化物(ただしNiOま
たはFe2O3またはTa2O5は必ず含有される)とをともに含
有せしめ、さらにMnO2を含有せしめてなるペロブスカイ
ト型固溶体であることを特徴とする強誘電性セラミック
ス。 A群(La2O3、Bi2O3、Nd2O3) B群(NiO、ZnO、Fe2O3、SnO2、Ta2O5
1. Pb 1-a M a (Mg 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z O 3 [wherein M is Ba or Sr and x + y + z = 1], and a = 0 to 0.10 x = 0.05 to 0.70 y = 0.25 to 0.50 z = 0.05 to 0.70 For perovskite type solid solution, at least one oxide selected from the following group A and the following group B are selected: And a perovskite type solid solution containing at least one kind of oxide (however, NiO or Fe 2 O 3 or Ta 2 O 5 is always included), and further containing MnO 2. Ferroelectric ceramics. Group A (La 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Nd 2 O 3 ) Group B (NiO, ZnO, Fe 2 O 3 , SnO 2 , Ta 2 O 5 )
【請求項2】MnO2の含有量が0.1〜2.0重量%である請求
項第1項に記載の強誘電性セラミックス。
2. The ferroelectric ceramic according to claim 1, wherein the content of MnO 2 is 0.1 to 2.0% by weight.
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