JP2936828B2 - 積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造方法 - Google Patents
積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺ
ｒＯ3 系（以下、ＰＺＴ系という）の圧電素子の製造方
法に関する。本発明により得られる圧電素子は、自動車
用の圧電アクチュエータとして有用である。
ｒＯ3 系（以下、ＰＺＴ系という）の圧電素子の製造方
法に関する。本発明により得られる圧電素子は、自動車
用の圧電アクチュエータとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】ＰＺＴ系の圧電素子は優れた圧電特性を
示し、圧電アクチュエータとして広く用いられている。
このＰＺＴ系の圧電素子を製造するには、先ず主として
ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 からなる原料粉末をボール
ミルなどで混合する。その混合粉末を仮焼してＰＺＴ粉
末とし、粉砕後所定形状の成形体を形成する。そして、
その成形体を焼結し、その後機械加工や分極処理などの
後加工を行って圧電素子を形成するのが一般的な方法で
ある。
示し、圧電アクチュエータとして広く用いられている。
このＰＺＴ系の圧電素子を製造するには、先ず主として
ＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 からなる原料粉末をボール
ミルなどで混合する。その混合粉末を仮焼してＰＺＴ粉
末とし、粉砕後所定形状の成形体を形成する。そして、
その成形体を焼結し、その後機械加工や分極処理などの
後加工を行って圧電素子を形成するのが一般的な方法で
ある。
【０００３】ところで近年、ＰＺＴ系の圧電素子の利用
範囲が拡大し、例えばフューエルインジェクタなど自動
車のエンジン制御部品への利用も検討されている。しか
しこのような部品に利用した場合には、高温が作用する
なかで作用する応力が数１０ＭＰａと高く、入力電圧も
１ｋｖ／ｍｍ以上と高くなり、駆動耐久性が大きな問題
となっている。この駆動耐久性を向上させるためには、
圧電素子の強度を向上させることが必要である。
範囲が拡大し、例えばフューエルインジェクタなど自動
車のエンジン制御部品への利用も検討されている。しか
しこのような部品に利用した場合には、高温が作用する
なかで作用する応力が数１０ＭＰａと高く、入力電圧も
１ｋｖ／ｍｍ以上と高くなり、駆動耐久性が大きな問題
となっている。この駆動耐久性を向上させるためには、
圧電素子の強度を向上させることが必要である。
【０００４】セラミックス焼結体の強度を向上させる方
法として、焼結密度を向上させる方法、Ａｌ，Ｓｉなど
を混入して粒界を補強する方法の２つの方法が有効であ
ることが知られている。しかし圧電素子においては、混
入する材料の種類やその状態、混入方法、分散状態など
により圧電特性に大きな影響があるため、後者の方法は
利用できない。
法として、焼結密度を向上させる方法、Ａｌ，Ｓｉなど
を混入して粒界を補強する方法の２つの方法が有効であ
ることが知られている。しかし圧電素子においては、混
入する材料の種類やその状態、混入方法、分散状態など
により圧電特性に大きな影響があるため、後者の方法は
利用できない。
【０００５】一方、前者の方法として、特公昭６０−９
３５２号、特開昭６３−１０００７５号などの公報に開
示されているように、成形体を高温高圧のガス雰囲気中
で熱間静水圧プレスする方法（以下ＨＩＰ処理という）
が有用であることが知られている。このＨＩＰ処理法に
よれば、ホットプレス法などに比べて加圧力や大きさの
制限がなく、容器や圧力媒体から不純物が混入すること
もないため、品質や生産性に優れ容易に焼結密度を向上
させることができる。
３５２号、特開昭６３−１０００７５号などの公報に開
示されているように、成形体を高温高圧のガス雰囲気中
で熱間静水圧プレスする方法（以下ＨＩＰ処理という）
が有用であることが知られている。このＨＩＰ処理法に
よれば、ホットプレス法などに比べて加圧力や大きさの
制限がなく、容器や圧力媒体から不純物が混入すること
もないため、品質や生産性に優れ容易に焼結密度を向上
させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところがＨＩＰ処理法
を利用して焼結した圧電素子であっても、過大な応力が
作用するフューエルインジェクタなどに応用するには、
未だ機械的強度が不足し充分な効果が得られないことが
明らかとなった。本発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたものであり、ＨＩＰ処理法を最適化することにより
粒成長無く焼結密度を高めることを目的とする。
を利用して焼結した圧電素子であっても、過大な応力が
作用するフューエルインジェクタなどに応用するには、
未だ機械的強度が不足し充分な効果が得られないことが
明らかとなった。本発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたものであり、ＨＩＰ処理法を最適化することにより
粒成長無く焼結密度を高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来のＨＩＰ処理法で
は、一次焼結体中の空孔内のガスを追い出して密度を高
めることを目的としている。またＨＩＰ処理において粒
成長が生じることは好ましくない。そこで従来は、一次
焼結工程における一次焼結温度より５０〜１００℃低い
温度でＨＩＰ処理を行うのが一般的であった。しかしこ
の条件では、一次焼結体中の空孔の消滅はガス拡散のみ
によることとなり、他の要因による密度の向上は期待で
きない。
は、一次焼結体中の空孔内のガスを追い出して密度を高
めることを目的としている。またＨＩＰ処理において粒
成長が生じることは好ましくない。そこで従来は、一次
焼結工程における一次焼結温度より５０〜１００℃低い
温度でＨＩＰ処理を行うのが一般的であった。しかしこ
の条件では、一次焼結体中の空孔の消滅はガス拡散のみ
によることとなり、他の要因による密度の向上は期待で
きない。
【０００８】本発明者はＨＩＰ処理時の条件を種々変動
させてＨＩＰ処理を行い、そのときの焼結密度との関係
を鋭意研究したところ、一次焼結体の密度、温度及び圧
力の３つの条件が所定の範囲となったときに粒成長無く
密度が向上することを発見した。本発明はこの発見に基
づいてなされたものである。すなわち上記課題を解決す
る本発明の積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造
方法は、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系の圧電素子の製
造方法であって、主としてＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2
からなる原料粉末を混合し仮焼後粉砕してＰＺＴ原料粉
末とする粉末調製工程と、ＰＺＴ原料粉末から所定形状
の成形体を形成する成形工程と、成形体を加熱保持し理
想密度より低く理想密度の９１％以上の密度となるよう
に焼結して一次焼結体とする一次焼結工程と、一次焼結
工程における一次焼結温度以上で一次焼結温度より１０
０℃高い温度以下である１２５０〜１３５０℃の範囲の
温度と１００ＭＰａ以上の圧力をもつ高温高圧のガス下
で一次焼結体を焼結するＨＩＰ処理工程と、からなるこ
とを特徴とする。
させてＨＩＰ処理を行い、そのときの焼結密度との関係
を鋭意研究したところ、一次焼結体の密度、温度及び圧
力の３つの条件が所定の範囲となったときに粒成長無く
密度が向上することを発見した。本発明はこの発見に基
づいてなされたものである。すなわち上記課題を解決す
る本発明の積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造
方法は、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系の圧電素子の製
造方法であって、主としてＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2
からなる原料粉末を混合し仮焼後粉砕してＰＺＴ原料粉
末とする粉末調製工程と、ＰＺＴ原料粉末から所定形状
の成形体を形成する成形工程と、成形体を加熱保持し理
想密度より低く理想密度の９１％以上の密度となるよう
に焼結して一次焼結体とする一次焼結工程と、一次焼結
工程における一次焼結温度以上で一次焼結温度より１０
０℃高い温度以下である１２５０〜１３５０℃の範囲の
温度と１００ＭＰａ以上の圧力をもつ高温高圧のガス下
で一次焼結体を焼結するＨＩＰ処理工程と、からなるこ
とを特徴とする。
【０００９】粉末調製工程では、主としてＰｂＯ，Ｔｉ
Ｏ2 ，ＺｒＯ2 からなる原料粉末が所定割合で混合され
る。この工程はボールミルなどを利用して従来と同様に
行うことができる。なおＮｂ、Ｓｂなどの添加成分を用
いる場合は、この添加成分もこの時同時に混合される。
そして充分均一に混合後、仮焼される。この仮焼はＰＺ
Ｔ固溶体を形成するものであり、従来と同様一般に８０
０〜９００℃の温度で行われる。得られたＰＺＴ原料は
再びボールミルなどで粉砕され、成形工程に供給され
る。
Ｏ2 ，ＺｒＯ2 からなる原料粉末が所定割合で混合され
る。この工程はボールミルなどを利用して従来と同様に
行うことができる。なおＮｂ、Ｓｂなどの添加成分を用
いる場合は、この添加成分もこの時同時に混合される。
そして充分均一に混合後、仮焼される。この仮焼はＰＺ
Ｔ固溶体を形成するものであり、従来と同様一般に８０
０〜９００℃の温度で行われる。得られたＰＺＴ原料は
再びボールミルなどで粉砕され、成形工程に供給され
る。
【００１０】成形工程では、上記ＰＺＴ原料粉末から圧
電素子形状の成形体が形成される。この成形には、プレ
ス成形、射出成形など従来セラミックスの成形に用いら
れている成形方法を利用できる。一般には成形形状を保
持するために、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ
ビニルブチラール（ＰＶＢ）などのバインダが混合され
て成形される。
電素子形状の成形体が形成される。この成形には、プレ
ス成形、射出成形など従来セラミックスの成形に用いら
れている成形方法を利用できる。一般には成形形状を保
持するために、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ
ビニルブチラール（ＰＶＢ）などのバインダが混合され
て成形される。
【００１１】本発明の一つの特色をなす一次焼結工程で
は、理想密度より低く理想密度の９１％以上の密度とな
るように上記成形体が焼結される。ここで理想密度とは
得られる焼結体中の各元素の濃度から算出される理論密
度でもよいし、理論密度より若干低い現実に得られる最
大焼結密度も含む概念である。一次焼結体の密度が理想
密度の９１％未満であると、本発明においては単に２回
焼結しただけの効果しか得られずＨＩＰ処理の効果を得
ることは困難である。この一次焼結工程は、大気中で行
うこともできるが、鉛成分の揮散を防止するためにＰＺ
Ｔ原料粉末などに埋設した状態で行うことが好ましい。
は、理想密度より低く理想密度の９１％以上の密度とな
るように上記成形体が焼結される。ここで理想密度とは
得られる焼結体中の各元素の濃度から算出される理論密
度でもよいし、理論密度より若干低い現実に得られる最
大焼結密度も含む概念である。一次焼結体の密度が理想
密度の９１％未満であると、本発明においては単に２回
焼結しただけの効果しか得られずＨＩＰ処理の効果を得
ることは困難である。この一次焼結工程は、大気中で行
うこともできるが、鉛成分の揮散を防止するためにＰＺ
Ｔ原料粉末などに埋設した状態で行うことが好ましい。
【００１２】本発明のもう一つの特色は、次のＨＩＰ処
理工程にある。ＨＩＰ処理工程は、得られた一次焼結体
を高温高圧のガス雰囲気下でさらに焼結して理想密度と
する工程である。ガスとしてはアルゴンガス、窒素ガス
などの不活性ガス、酸素ガスあるいはこれらの混合ガス
などが用いられる。ここで本発明では、一次焼結工程に
おける一次焼結温度以上で一次焼結温度より１００℃高
い温度以下である１２５０〜１３５０℃の範囲の温度
と、１００ＭＰａ以上の圧力をもつ高温高圧のガス下で
一次焼結体を焼結するところに特色を有する。
理工程にある。ＨＩＰ処理工程は、得られた一次焼結体
を高温高圧のガス雰囲気下でさらに焼結して理想密度と
する工程である。ガスとしてはアルゴンガス、窒素ガス
などの不活性ガス、酸素ガスあるいはこれらの混合ガス
などが用いられる。ここで本発明では、一次焼結工程に
おける一次焼結温度以上で一次焼結温度より１００℃高
い温度以下である１２５０〜１３５０℃の範囲の温度
と、１００ＭＰａ以上の圧力をもつ高温高圧のガス下で
一次焼結体を焼結するところに特色を有する。
【００１３】ＨＩＰ処理工程の温度が一次焼結温度より
低いと、前述したように一次焼結体中の空孔の消滅はガ
ス拡散のみによることとなり、焼結による密度の向上は
期待できない。また一次焼結温度より１００℃以上高い
温度となると、粒成長が生じ抗折強度などが低下するよ
うになる。（一次焼結温度〜一次焼結温度より１００℃
高い温度）の範囲の温度で処理することにより、粒成長
無くほぼ理想密度の焼結体とすることができる。なおＨ
ＩＰ処理は、一次焼結温度と同等かそれより僅かに高め
の温度で行うのが特に望ましい。
低いと、前述したように一次焼結体中の空孔の消滅はガ
ス拡散のみによることとなり、焼結による密度の向上は
期待できない。また一次焼結温度より１００℃以上高い
温度となると、粒成長が生じ抗折強度などが低下するよ
うになる。（一次焼結温度〜一次焼結温度より１００℃
高い温度）の範囲の温度で処理することにより、粒成長
無くほぼ理想密度の焼結体とすることができる。なおＨ
ＩＰ処理は、一次焼結温度と同等かそれより僅かに高め
の温度で行うのが特に望ましい。
【００１４】また、ＨＩＰ処理工程の圧力が１００ＭＰ
ａより低くなると、温度を上記範囲としても密度を向上
させることが困難となる。そしてＨＩＰ処理後、所定形
状とする機械加工や電極の形成、及び分極処理などの後
加工工程が行われ、圧電素子とされる。
ａより低くなると、温度を上記範囲としても密度を向上
させることが困難となる。そしてＨＩＰ処理後、所定形
状とする機械加工や電極の形成、及び分極処理などの後
加工工程が行われ、圧電素子とされる。
【００１５】
【発明の作用及び効果】本発明の製造方法では、一次焼
結体の密度を所定値以上とし、その一次焼結体に対して
所定範囲の温度と圧力でＨＩＰ処理を行う。すなわち一
次焼結体の密度は所定値以上であるのでもともと空孔が
少ない。この一次焼結体に対して一次焼結温度より高い
温度でＨＩＰ処理するため、ガス拡散とともに粒界層の
幅の減少、粒界層内の反応しなかった元素などの非晶質
物質の消滅が生じ、空孔が消滅し密度が高まる。また一
次焼結温度より１００℃高い温度を上限としているの
で、粒成長も防止されている。
結体の密度を所定値以上とし、その一次焼結体に対して
所定範囲の温度と圧力でＨＩＰ処理を行う。すなわち一
次焼結体の密度は所定値以上であるのでもともと空孔が
少ない。この一次焼結体に対して一次焼結温度より高い
温度でＨＩＰ処理するため、ガス拡散とともに粒界層の
幅の減少、粒界層内の反応しなかった元素などの非晶質
物質の消滅が生じ、空孔が消滅し密度が高まる。また一
次焼結温度より１００℃高い温度を上限としているの
で、粒成長も防止されている。
【００１６】したがって本発明により得られた圧電素子
は、密度が高いため圧電アクチュエータとして駆動時の
耐久性が向上する。また取扱い時の破損も防止される。
さらに粒成長無く粒径が微細であるため、３点曲げ抗折
強度などの機械的特性が向上する。そして電気機械結合
係数などの圧電特性も向上し、かつ耐久駆動後の圧電特
性の低下率も小さくなる。
は、密度が高いため圧電アクチュエータとして駆動時の
耐久性が向上する。また取扱い時の破損も防止される。
さらに粒成長無く粒径が微細であるため、３点曲げ抗折
強度などの機械的特性が向上する。そして電気機械結合
係数などの圧電特性も向上し、かつ耐久駆動後の圧電特
性の低下率も小さくなる。
【００１７】すなわち本発明の製造方法によれば、粒成
長が無く密度が高い圧電素子を、工数の増大無く容易に
かつ安定して製造することができる。
長が無く密度が高い圧電素子を、工数の増大無く容易に
かつ安定して製造することができる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （１）粉末調製工程 主成分の成分比がＰｂ0.89Ｓｒ0.11（Ｚｒ0.55Ｔｉ0.44
Ｎｂ0.01）Ｏ3 で表されるように、ＰｂＯ粉末、ＴｉＯ
2 粉末及びＺｒＯ2 粉末と、Ｎｂ2 Ｏ5 粉末とを所定量
秤量し、水とともにボールミルにて４８時間湿式混合す
る。これを脱水乾燥後マグネシア製るつぼに入れ、空気
中８００℃で８時間仮焼してＰＺＴ原料とした。
Ｎｂ0.01）Ｏ3 で表されるように、ＰｂＯ粉末、ＴｉＯ
2 粉末及びＺｒＯ2 粉末と、Ｎｂ2 Ｏ5 粉末とを所定量
秤量し、水とともにボールミルにて４８時間湿式混合す
る。これを脱水乾燥後マグネシア製るつぼに入れ、空気
中８００℃で８時間仮焼してＰＺＴ原料とした。
【００１９】このＰＺＴ原料を再びボールミルにイオン
交換水とともに投入して湿式粉砕する。この粉砕した原
料を脱水乾燥してＰＺＴ原料粉末を調製した。 （２）成形工程 上記ＰＺＴ原料粉末にバインダーとしてのＰＶＡを１重
量％加えて造粒し、面圧９８ＭＰａにて直径１８ｍｍ、
厚さ２ｍｍの円板状の成形体を一軸プレスでそれぞれ形
成した。 （３）一次焼結工程 それぞれの成形体をパット材（ＰＺＴ粉末：ＺｒＯ2 粉
末＝６：４）とともにるつぼ中に入れ、昇温速度４００
℃／ｈで１２５０℃とし、その温度で２時間保持後降温
して一次焼結体を形成した。ここで焼結途中に数回サン
プリングし、それぞれの一次焼結体の密度をアルキメデ
ス法で測定した。 （４）ＨＩＰ処理工程 それぞれの一次焼結体をアルミナ製の多孔質のるつぼに
上記パット材とともに入れ、ＨＩＰ処理を行った。ＨＩ
Ｐ処理の条件は、昇温速度４００℃／ｈで１１００℃ま
たは１２５０℃とするとともにガス圧力を昇圧させて１
００ＭＰａとした。その状態で１時間保持し、２００〜
４００℃／ｈの降温速度で降温すると同時に降圧して処
理を終了した。なお、ガスには酸素２０体積％とアルゴ
ン８０体積％からなる混合ガスを用いた。
交換水とともに投入して湿式粉砕する。この粉砕した原
料を脱水乾燥してＰＺＴ原料粉末を調製した。 （２）成形工程 上記ＰＺＴ原料粉末にバインダーとしてのＰＶＡを１重
量％加えて造粒し、面圧９８ＭＰａにて直径１８ｍｍ、
厚さ２ｍｍの円板状の成形体を一軸プレスでそれぞれ形
成した。 （３）一次焼結工程 それぞれの成形体をパット材（ＰＺＴ粉末：ＺｒＯ2 粉
末＝６：４）とともにるつぼ中に入れ、昇温速度４００
℃／ｈで１２５０℃とし、その温度で２時間保持後降温
して一次焼結体を形成した。ここで焼結途中に数回サン
プリングし、それぞれの一次焼結体の密度をアルキメデ
ス法で測定した。 （４）ＨＩＰ処理工程 それぞれの一次焼結体をアルミナ製の多孔質のるつぼに
上記パット材とともに入れ、ＨＩＰ処理を行った。ＨＩ
Ｐ処理の条件は、昇温速度４００℃／ｈで１１００℃ま
たは１２５０℃とするとともにガス圧力を昇圧させて１
００ＭＰａとした。その状態で１時間保持し、２００〜
４００℃／ｈの降温速度で降温すると同時に降圧して処
理を終了した。なお、ガスには酸素２０体積％とアルゴ
ン８０体積％からなる混合ガスを用いた。
【００２０】得られたそれぞれの焼結体の密度を測定
し、一次焼結体の密度とともに図１に示す。図１より一
次焼結体の密度が高いほどＨＩＰ処理後の密度が高ま
り、一次焼結体の密度が９１％以上あればＨＩＰ処理後
の密度が理想密度（ここでは計算による理論密度）に近
接していることがわかる。またＨＩＰ処理温度が１１０
０℃では、プロットされた点は等密度線に近接し、ＨＩ
Ｐ処理の効果が得られず単に２回焼結したのとほとんど
同等の結果を示している。 （５）後処理工程 上記結果を踏まえ、９１％以上の密度の一次焼結体が１
２５０℃でＨＩＰ処理された焼結体のみを選び、所定の
厚さに加工した後、両表面に銀ペーストをスクリーン印
刷し焼き付けて銀電極を形成した。その後３０ｋｖ／ｃ
ｍで分極処理を行い圧電素子を得た。 （試験例） （ａ）得られた圧電素子を常法で積層して積層型圧電ア
クチュエータとし、電圧−３００Ｖ〜５００Ｖ、圧力４
０ＭＰａ、温度１４０℃の条件で繰り返し駆動して、１
０8 回毎に破損した圧電素子の数を数えた。結果を図２
に示す。また比較例として、ＨＩＰ処理を行わず通常の
製造工程に従って製作した圧電素子についても同様に試
験し、結果を図２に示す。なお、図２にいう良品率は、
１−破損品数／総数で算出される値である。
し、一次焼結体の密度とともに図１に示す。図１より一
次焼結体の密度が高いほどＨＩＰ処理後の密度が高ま
り、一次焼結体の密度が９１％以上あればＨＩＰ処理後
の密度が理想密度（ここでは計算による理論密度）に近
接していることがわかる。またＨＩＰ処理温度が１１０
０℃では、プロットされた点は等密度線に近接し、ＨＩ
Ｐ処理の効果が得られず単に２回焼結したのとほとんど
同等の結果を示している。 （５）後処理工程 上記結果を踏まえ、９１％以上の密度の一次焼結体が１
２５０℃でＨＩＰ処理された焼結体のみを選び、所定の
厚さに加工した後、両表面に銀ペーストをスクリーン印
刷し焼き付けて銀電極を形成した。その後３０ｋｖ／ｃ
ｍで分極処理を行い圧電素子を得た。 （試験例） （ａ）得られた圧電素子を常法で積層して積層型圧電ア
クチュエータとし、電圧−３００Ｖ〜５００Ｖ、圧力４
０ＭＰａ、温度１４０℃の条件で繰り返し駆動して、１
０8 回毎に破損した圧電素子の数を数えた。結果を図２
に示す。また比較例として、ＨＩＰ処理を行わず通常の
製造工程に従って製作した圧電素子についても同様に試
験し、結果を図２に示す。なお、図２にいう良品率は、
１−破損品数／総数で算出される値である。
【００２１】図２より、本発明のＨＩＰ処理を施した圧
電素子では３×１０8 回駆動しても全く破損が生じなか
ったのに対し、ＨＩＰ処理を行わなかったものは駆動回
数が多くなるにつれて破損が多くなっていることがわか
る。すなわち本発明により得られた圧電素子は駆動耐久
性が向上していることが明らかである。 （ｂ）また上記試験例（ａ）で用いた圧電素子につい
て、駆動前と駆動後の電気機械結合係数Ｋｐの変化を調
査した。結果を表１に示す。
電素子では３×１０8 回駆動しても全く破損が生じなか
ったのに対し、ＨＩＰ処理を行わなかったものは駆動回
数が多くなるにつれて破損が多くなっていることがわか
る。すなわち本発明により得られた圧電素子は駆動耐久
性が向上していることが明らかである。 （ｂ）また上記試験例（ａ）で用いた圧電素子につい
て、駆動前と駆動後の電気機械結合係数Ｋｐの変化を調
査した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】 表１からわかるように、本発明にいうＨＩＰ処理を行う
ことにより駆動前のＫｐ値が向上し、圧電特性に優れた
圧電素子を製造できることが明らかである。また駆動後
のＫｐ値も比較例に比べて高く、駆動前後の差が小さい
こともわかる。 （ｃ）一次焼結工程において１２５０℃で２時間保持し
た一次焼結体（密度９４％）について、温度を種々変化
させたこと以外は実施例と同様にしてＨＩＰ処理を行っ
た。得られた圧電素子についてそれぞれ焼結密度と３点
曲げ抗折強度を測定し、結果を図３、図４に示す。
ことにより駆動前のＫｐ値が向上し、圧電特性に優れた
圧電素子を製造できることが明らかである。また駆動後
のＫｐ値も比較例に比べて高く、駆動前後の差が小さい
こともわかる。 （ｃ）一次焼結工程において１２５０℃で２時間保持し
た一次焼結体（密度９４％）について、温度を種々変化
させたこと以外は実施例と同様にしてＨＩＰ処理を行っ
た。得られた圧電素子についてそれぞれ焼結密度と３点
曲げ抗折強度を測定し、結果を図３、図４に示す。
【００２３】図３よりＨＩＰ処理温度が１２５０℃（一
次焼結温度）以上であれば、理論密度に近接した密度と
なることが明らかである。また図４より、ＨＩＰ処理温
度が１２５０℃近傍が最も抗折強度が高く、実際の使用
に耐え得るのは１３５０℃までであることもわかる。す
なわちＨＩＰ処理の温度は１２５０〜１３５０℃とすれ
ばよいことがわかる。 （ｄ）また、一次焼結工程において１２５０℃で２時間
保持した一次焼結体（密度９４％）について、圧力を種
々変化させてＨＩＰ処理を行い、ＨＩＰ処理後の密度を
測定した。結果を図５に示す。なお、この場合のＨＩＰ
処理温度は１１００℃である。
次焼結温度）以上であれば、理論密度に近接した密度と
なることが明らかである。また図４より、ＨＩＰ処理温
度が１２５０℃近傍が最も抗折強度が高く、実際の使用
に耐え得るのは１３５０℃までであることもわかる。す
なわちＨＩＰ処理の温度は１２５０〜１３５０℃とすれ
ばよいことがわかる。 （ｄ）また、一次焼結工程において１２５０℃で２時間
保持した一次焼結体（密度９４％）について、圧力を種
々変化させてＨＩＰ処理を行い、ＨＩＰ処理後の密度を
測定した。結果を図５に示す。なお、この場合のＨＩＰ
処理温度は１１００℃である。
【００２４】図５よりＨＩＰ処理圧力が高いほど密度が
増大することが明らかである。
増大することが明らかである。
【図１】一次焼結体の密度とＨＩＰ処理後の密度との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図２】駆動回数と良品率との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図３】ＨＩＰ処理温度と密度との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】ＨＩＰ処理温度と抗折強度比との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】ＨＩＰ処理圧力と、密度との関係を示すグラフ
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系の圧電素
子の製造方法であって、主としてＰｂＯ，ＴｉＯ2 ，Ｚ
ｒＯ2 からなる原料粉末を混合し仮焼後粉砕してＰＺＴ
原料粉末とする粉末調製工程と、 該ＰＺＴ原料粉末から所定形状の成形体を形成する成形
工程と、 該成形体を加熱保持し理想密度より低く該理想密度の９
１％以上の密度となるように焼結して一次焼結体とする
一次焼結工程と、 該一次焼結工程における一次焼結温度以上で該一次焼結
温度より１００℃高い温度以下である１２５０〜１３５
０℃の範囲の温度と１００ＭＰａ以上の圧力をもつ高温
高圧のガス下で該一次焼結体を焼結するＨＩＰ処理工程
と、からなることを特徴とする積層型圧電アクチュエー
タ用圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24159391A JP2936828B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24159391A JP2936828B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578170A JPH0578170A (ja) | 1993-03-30 |
| JP2936828B2 true JP2936828B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17076619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24159391A Expired - Fee Related JP2936828B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 積層型圧電アクチュエータ用圧電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936828B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420929B1 (ko) * | 2001-05-26 | 2004-03-02 | 한국과학기술연구원 | 고밀도 압전 후막 및 그 제조방법 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP24159391A patent/JP2936828B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0578170A (ja) | 1993-03-30 |
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|---|---|---|---|
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