JP2803833B2 - 圧電セラミックス - Google Patents
圧電セラミックスInfo
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ブザーやアクチュエータなどの電機機械エ
ネルギー変換子として用いられる圧電セラミックスに関
するものである。
ネルギー変換子として用いられる圧電セラミックスに関
するものである。
従来の技術 xPb（Mg1/3Nb2/3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3（ただし、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、
ｚ＝0.69〜0.01）にSiO2を添加した圧電セラミックスは
特公昭45−15344号公報などで大きな電気機械結合係数
を持つことが知られており、ブザーやアクチュエータな
どの電気機械エネルギー変換子に広く用いられている。
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、
ｚ＝0.69〜0.01）にSiO2を添加した圧電セラミックスは
特公昭45−15344号公報などで大きな電気機械結合係数
を持つことが知られており、ブザーやアクチュエータな
どの電気機械エネルギー変換子に広く用いられている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようにxPb（Mg1/3Nb2/3）O3−y
PbTiO3−zPbZrO3を添加した圧殿セラミックスは大きな
電気機械結合係数を持つが、焼成時に粒成長を起こしや
すく、焼結体の結晶粒径が大きくなるために、機械的強
度が低いという課題があった。
PbTiO3−zPbZrO3を添加した圧殿セラミックスは大きな
電気機械結合係数を持つが、焼成時に粒成長を起こしや
すく、焼結体の結晶粒径が大きくなるために、機械的強
度が低いという課題があった。
本発明は上記課題を解決するもので、高強度で電気機
械係合係数の大きな圧電セラミックスを得ることを目的
とするものである。
械係合係数の大きな圧電セラミックスを得ることを目的
とするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、xPb（Mg1/3Nb2/
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.0
1）にSi3N4を0.01重量％〜0.05重量％添加してなるもの
である。
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.0
1）にSi3N4を0.01重量％〜0.05重量％添加してなるもの
である。
作用 上記のように、xPb（Mg1/3Nb2/3）O3−yPbTiO3−zPbZ
rO3にSi3N4を0.01重量％〜0.05重量％を添加することに
より、焼成時の粒成長が抑えられ、結晶粒径が小さくな
るため、焼結体の機械的強度が向上する。
rO3にSi3N4を0.01重量％〜0.05重量％を添加することに
より、焼成時の粒成長が抑えられ、結晶粒径が小さくな
るため、焼結体の機械的強度が向上する。
実施例 以下、本発明に係る実施例について述べる。
第１図は本発明の圧電セラミックスのxPb（Mg1/3Nb2/
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3の組成図である。まず、第１
図における斜線範囲内、すなわちｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ
＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.01の組成
になるように、原料として化学的に純度98％以上のPb
O、TiO2、ZrO2、MgO、Nb2O5と、この組成に対して重量
％で０、0.01、0.02、0.05、0.10になるように化学的に
純度98％以上のSi3N4とをそれぞれ秤量し、ボールミル
で混合した。混合粉末を850℃で仮焼した後、ボールミ
ルで粉砕し、この粉砕粉を1000kg/cm2の圧力で成形し、
1150〜1200℃の温度で焼成した。得られた焼結体を直径
15mm、厚さ0.5mmの円板に加工し、円板の上下面に銀電
極を焼付けた。銀電極を焼付けた円板を100℃のシリコ
ンオイルに浸漬し、円板の上下銀電極間に1.5kvの電位
差を30分間与えて分極を行い、分極後、24〜36時間経て
から、上記円板の電気特性を測定した。なお、測定方法
および各電気特性の計算は電子材料工業会標準規格（EM
AS−6001〜6007）に準じた。また、曲げ強度は上記と同
様にして得た焼結体を幅5mm、長さ15mm、厚み0.5mmの矩
形板に加工し、スパン9mmの３点曲げ法で評価した。以
上の方法で作成した各組成の電気特性および機械的強度
を第１表に示す。なお、第１表中のw1はSi3N4の添加量
でxPb（Mg1/3Nb2/3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3に対する重
量％で表わしている。また、εT 33/ε０は分極方向と同
じ方向の比誘導率、Kpは径方向振動の電気機械結合係
数、ｄはインターセプト法より求めた焼結体の平均結晶
粒径、σｆは焼結体の曲げ強度を示す。
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3の組成図である。まず、第１
図における斜線範囲内、すなわちｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ
＝0.69〜0.01、ｙ＝0.52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.01の組成
になるように、原料として化学的に純度98％以上のPb
O、TiO2、ZrO2、MgO、Nb2O5と、この組成に対して重量
％で０、0.01、0.02、0.05、0.10になるように化学的に
純度98％以上のSi3N4とをそれぞれ秤量し、ボールミル
で混合した。混合粉末を850℃で仮焼した後、ボールミ
ルで粉砕し、この粉砕粉を1000kg/cm2の圧力で成形し、
1150〜1200℃の温度で焼成した。得られた焼結体を直径
15mm、厚さ0.5mmの円板に加工し、円板の上下面に銀電
極を焼付けた。銀電極を焼付けた円板を100℃のシリコ
ンオイルに浸漬し、円板の上下銀電極間に1.5kvの電位
差を30分間与えて分極を行い、分極後、24〜36時間経て
から、上記円板の電気特性を測定した。なお、測定方法
および各電気特性の計算は電子材料工業会標準規格（EM
AS−6001〜6007）に準じた。また、曲げ強度は上記と同
様にして得た焼結体を幅5mm、長さ15mm、厚み0.5mmの矩
形板に加工し、スパン9mmの３点曲げ法で評価した。以
上の方法で作成した各組成の電気特性および機械的強度
を第１表に示す。なお、第１表中のw1はSi3N4の添加量
でxPb（Mg1/3Nb2/3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3に対する重
量％で表わしている。また、εT 33/ε０は分極方向と同
じ方向の比誘導率、Kpは径方向振動の電気機械結合係
数、ｄはインターセプト法より求めた焼結体の平均結晶
粒径、σｆは焼結体の曲げ強度を示す。
第１表に示すように、xPb（Mg1/3Nb2/3）−yPbTiO3−
zPbZrO3にSi3N4に添加することによって焼結体の結晶粒
径が小さくなり、機械的強度が向上する。しかし、Si3N
4の添加量が0.05重量％を越えると、機械的強度の向上
が認められるものの電気特性の劣化をきたすため好まし
くない。また、Si3N4の添加量が0.01重量％より少ない
場合は添加の意味を持たない。焼結体の結晶粒径が小さ
くなると機械的強度が向上するのは、セラミックスの破
壊発生源となる表面のき裂はその焼結体の結晶粒径とほ
ぼ同じであるため、結晶粒径が小さくなると破壊発生源
となるき裂も小さくなり、機械的強度が向上するもので
ある。Si3N4の添加によって上記圧電セラミックスの結
晶粒径が小さくなるのは、Si3N4が仮焼または焼結の段
階まで完全に酸化されずに残っており、酸化物である上
記圧電セラミックスの焼成時の粒成長を抑制するためと
考えられる。
zPbZrO3にSi3N4に添加することによって焼結体の結晶粒
径が小さくなり、機械的強度が向上する。しかし、Si3N
4の添加量が0.05重量％を越えると、機械的強度の向上
が認められるものの電気特性の劣化をきたすため好まし
くない。また、Si3N4の添加量が0.01重量％より少ない
場合は添加の意味を持たない。焼結体の結晶粒径が小さ
くなると機械的強度が向上するのは、セラミックスの破
壊発生源となる表面のき裂はその焼結体の結晶粒径とほ
ぼ同じであるため、結晶粒径が小さくなると破壊発生源
となるき裂も小さくなり、機械的強度が向上するもので
ある。Si3N4の添加によって上記圧電セラミックスの結
晶粒径が小さくなるのは、Si3N4が仮焼または焼結の段
階まで完全に酸化されずに残っており、酸化物である上
記圧電セラミックスの焼成時の粒成長を抑制するためと
考えられる。
発明の効果 以上のようにxPb（Mg1/3Nb2/3）−yPbTiO3−zPbZrO3
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.
52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.01）にSi3N4を0.01重量％〜0.0
5重量％添加することにより、焼成時の粒成長が抑制さ
れ、焼結体の結晶粒径が小さくなるため、焼結体の機械
的強度が向上し、高強度で大きな電気機械結合係数を持
った圧電セラミックスが得られる。
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.
52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.01）にSi3N4を0.01重量％〜0.0
5重量％添加することにより、焼成時の粒成長が抑制さ
れ、焼結体の結晶粒径が小さくなるため、焼結体の機械
的強度が向上し、高強度で大きな電気機械結合係数を持
った圧電セラミックスが得られる。
第１図は本発明の圧電セラミックスのxPb（Mg1/3Nb2/
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3の組成図である。
3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3の組成図である。
Claims (1)
- 【請求項１】xPb（Mg1/3Nb2/3）O3−yPbTiO3−zPbZrO3
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１で、ｘ＝0.69〜0.01、ｙ＝0.
52〜0.30、ｚ＝0.69〜0.01）にSi3N4を0.01重量％〜0.0
5重量％添加してなる圧電セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064517A JP2803833B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 圧電セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1064517A JP2803833B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 圧電セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02243566A JPH02243566A (ja) | 1990-09-27 |
| JP2803833B2 true JP2803833B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=13260484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1064517A Expired - Fee Related JP2803833B2 (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | 圧電セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803833B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6167283A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-07 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 圧電セラミツクス |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1064517A patent/JP2803833B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02243566A (ja) | 1990-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |