JP3020493B1 - 圧電セラミックス - Google Patents
圧電セラミックスInfo
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- JP3020493B1 JP3020493B1 JP11076950A JP7695099A JP3020493B1 JP 3020493 B1 JP3020493 B1 JP 3020493B1 JP 11076950 A JP11076950 A JP 11076950A JP 7695099 A JP7695099 A JP 7695099A JP 3020493 B1 JP3020493 B1 JP 3020493B1
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- piezoelectric
- piezoelectric ceramic
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- qmax
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Abstract
【要約】
【課題】 鉛を含まず、キュリー点が高く、優れた圧電
特性、特に、Ｑmaxの大きな圧電セラミックスを提供す
る。 【解決手段】 Ｓｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノ
イド）を含有するビスマス層状化合物であり、ＳｒＢｉ
4Ｔｉ4Ｏ15型結晶を含み、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）
が ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ であり、酸化コバルトをＣｏＯ換算で０．７重量％未満
含有する圧電セラミックス。
特性、特に、Ｑmaxの大きな圧電セラミックスを提供す
る。 【解決手段】 Ｓｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノ
イド）を含有するビスマス層状化合物であり、ＳｒＢｉ
4Ｔｉ4Ｏ15型結晶を含み、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）
が ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ であり、酸化コバルトをＣｏＯ換算で０．７重量％未満
含有する圧電セラミックス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レゾネータ、高温
用圧力センサ等の分野に幅広く応用可能な圧電セラミッ
クスに関する。
用圧力センサ等の分野に幅広く応用可能な圧電セラミッ
クスに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電体は、外部から応力を受けることに
よって電気分極が変化する圧電効果と、電界を印加する
ことにより歪みを発生する逆圧電効果とを有する材料で
ある。圧電体は、センサ、レゾネータ、アクチュエータ
などに応用されている。
よって電気分極が変化する圧電効果と、電界を印加する
ことにより歪みを発生する逆圧電効果とを有する材料で
ある。圧電体は、センサ、レゾネータ、アクチュエータ
などに応用されている。
【０００３】現在実用化されている圧電材料の大部分
は、正方晶系または菱面体晶系のＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3
−ＰｂＴｉＯ3固溶体）系や、正方晶系のＰＴ（ＰｂＴ
ｉＯ3）系などのペロブスカイト構造を有する強誘電体
が一般的である。そして、これらに様々な副成分を添加
することにより、様々な要求特性への対応がはかられて
いる。例えば、直流的な使い方で大きな変位量が求めら
れる位置調整用のアクチュエータなどには、機械的品質
係数（Ｑm）が小さいかわりに圧電定数（ｄ33）が大き
いものが、また、超音波モータに用いられる超音波発生
素子のような交流的な使い方をする用途には、圧電定数
（ｄ33）が小さいかわりに機械的品質係数（Ｑm）が大
きいものが利用されている。
は、正方晶系または菱面体晶系のＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3
−ＰｂＴｉＯ3固溶体）系や、正方晶系のＰＴ（ＰｂＴ
ｉＯ3）系などのペロブスカイト構造を有する強誘電体
が一般的である。そして、これらに様々な副成分を添加
することにより、様々な要求特性への対応がはかられて
いる。例えば、直流的な使い方で大きな変位量が求めら
れる位置調整用のアクチュエータなどには、機械的品質
係数（Ｑm）が小さいかわりに圧電定数（ｄ33）が大き
いものが、また、超音波モータに用いられる超音波発生
素子のような交流的な使い方をする用途には、圧電定数
（ｄ33）が小さいかわりに機械的品質係数（Ｑm）が大
きいものが利用されている。
【０００４】しかし、ＰＺＴ系やＰＴ系の圧電材料は、
実用的な組成ではキュリー点が２００〜４００℃程度の
ものが多く、それ以上の温度では常誘電体となり圧電性
が消失してしまうため、高温で使用される用途、例えば
原子炉制御用センサなどには、適用不可能である。ま
た、これら鉛系圧電材料は、低温でも揮発性の極めて高
い酸化鉛（ＰｂＯ）を多量（６０〜７０重量％程度）に
含んでいるため、生態学的な見地および公害防止の面か
らも好ましくない。具体的には、これら鉛系圧電材料を
セラミックスや単結晶として製造する際には、焼成、溶
融等の熱処理が不可避であり、工業レベルで考えた場
合、揮発性成分である酸化鉛の大気中への揮発、拡散量
は極めて多量となる。また、製造段階で放出される酸化
鉛は回収可能であるが、工業製品として市場に出された
圧電材料に含有される酸化鉛は、現状ではその殆どが回
収不能であり、これらが広く環境中に放出された場合、
公害の原因となることは避けられない。
実用的な組成ではキュリー点が２００〜４００℃程度の
ものが多く、それ以上の温度では常誘電体となり圧電性
が消失してしまうため、高温で使用される用途、例えば
原子炉制御用センサなどには、適用不可能である。ま
た、これら鉛系圧電材料は、低温でも揮発性の極めて高
い酸化鉛（ＰｂＯ）を多量（６０〜７０重量％程度）に
含んでいるため、生態学的な見地および公害防止の面か
らも好ましくない。具体的には、これら鉛系圧電材料を
セラミックスや単結晶として製造する際には、焼成、溶
融等の熱処理が不可避であり、工業レベルで考えた場
合、揮発性成分である酸化鉛の大気中への揮発、拡散量
は極めて多量となる。また、製造段階で放出される酸化
鉛は回収可能であるが、工業製品として市場に出された
圧電材料に含有される酸化鉛は、現状ではその殆どが回
収不能であり、これらが広く環境中に放出された場合、
公害の原因となることは避けられない。
【０００５】鉛を全く含有しない圧電材料としては、例
えば、正方晶系に属するペロブスカイト構造のＢａＴｉ
Ｏ3がよく知られているが、これはキュリー点が１２０
℃と低いため、実用的ではない。また、特開平９−１０
０１５６号公報には、ペロブスカイト構造の（１−ｘ）
（Ｂｉ1/2Ｎａ1/2）ＴｉＯ3−ｘＮａＮｂＯ3固溶体が記
載されているが、同公報にはキュリー点が３７０℃を超
えるものは記載されておらず、やはり原子炉制御用セン
サ等の超高温用素子への適用は無理である。
えば、正方晶系に属するペロブスカイト構造のＢａＴｉ
Ｏ3がよく知られているが、これはキュリー点が１２０
℃と低いため、実用的ではない。また、特開平９−１０
０１５６号公報には、ペロブスカイト構造の（１−ｘ）
（Ｂｉ1/2Ｎａ1/2）ＴｉＯ3−ｘＮａＮｂＯ3固溶体が記
載されているが、同公報にはキュリー点が３７０℃を超
えるものは記載されておらず、やはり原子炉制御用セン
サ等の超高温用素子への適用は無理である。
【０００６】キュリー点を５００℃以上にできる圧電体
としては、例えばビスマス層状化合物が知られている。
しかし、鉛を全く含有しないビスマス層状化合物は、レ
ゾネータに適用する場合に重要となるＱmaxが小さいと
いう問題がある。Ｑmaxとは、位相角の最大値をθmaxと
したときのtanθmaxである。すなわち、Ｘをリアクタン
ス、Ｒをレジスタンスとしたとき、共振周波数と反共振
周波数との間におけるＱ（＝｜Ｘ｜／Ｒ）の最大値であ
る。Ｑmaxが大きいほど発振が安定し、また、低電圧で
の発振が可能となる。また、特開平６−３０５８１７号
公報には、ビスマス層状化合物としてＰｂxＢｉ3-xＴｉ
1-xＮｂ1+xＯ9（０．３≦ｘ≦０．７５）が記載されて
いる。この組成では、キュリー温度が５００℃以上とな
るが、本発明者らの実験によれば十分に大きなＱmaxは
得られず、また、鉛を含むという問題もある。また、特
公昭５４−３２９５７号公報には、（Ｐｂ1-XＳｒX）Ｂ
ｉ 4Ｔｉ4Ｏ15（ただし、０＜Ｘ＜１）で表されるビスマ
ス層状化合物が記載されているが、この組成も鉛を含有
する。
としては、例えばビスマス層状化合物が知られている。
しかし、鉛を全く含有しないビスマス層状化合物は、レ
ゾネータに適用する場合に重要となるＱmaxが小さいと
いう問題がある。Ｑmaxとは、位相角の最大値をθmaxと
したときのtanθmaxである。すなわち、Ｘをリアクタン
ス、Ｒをレジスタンスとしたとき、共振周波数と反共振
周波数との間におけるＱ（＝｜Ｘ｜／Ｒ）の最大値であ
る。Ｑmaxが大きいほど発振が安定し、また、低電圧で
の発振が可能となる。また、特開平６−３０５８１７号
公報には、ビスマス層状化合物としてＰｂxＢｉ3-xＴｉ
1-xＮｂ1+xＯ9（０．３≦ｘ≦０．７５）が記載されて
いる。この組成では、キュリー温度が５００℃以上とな
るが、本発明者らの実験によれば十分に大きなＱmaxは
得られず、また、鉛を含むという問題もある。また、特
公昭５４−３２９５７号公報には、（Ｐｂ1-XＳｒX）Ｂ
ｉ 4Ｔｉ4Ｏ15（ただし、０＜Ｘ＜１）で表されるビスマ
ス層状化合物が記載されているが、この組成も鉛を含有
する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鉛を
含まず、キュリー点が高く、優れた圧電特性、特に、Ｑ
maxの大きな圧電セラミックスを提供することである。
含まず、キュリー点が高く、優れた圧電特性、特に、Ｑ
maxの大きな圧電セラミックスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記（１）
の本発明により達成される。 （１） Ｓｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノイド）
を含有するビスマス層状化合物であり、ＳｒＢｉ4Ｔｉ4
Ｏ15型結晶を含み、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）が ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ であり、酸化コバルトをＣｏＯ換算で０．７重量％未満
含有する圧電セラミックス。
の本発明により達成される。 （１） Ｓｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノイド）
を含有するビスマス層状化合物であり、ＳｒＢｉ4Ｔｉ4
Ｏ15型結晶を含み、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）が ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ であり、酸化コバルトをＣｏＯ換算で０．７重量％未満
含有する圧電セラミックス。
【０００９】なお、昭和５１年３月に電子材料工業会か
ら発行された「圧電セラミック材料の動向調査報告書」
第１８ページの表５には、添加元素を加えたＳｒＢｉ4
Ｔｉ4Ｏ15材料が記載されている。しかし、ランタノイ
ドを添加することは記載されていない。
ら発行された「圧電セラミック材料の動向調査報告書」
第１８ページの表５には、添加元素を加えたＳｒＢｉ4
Ｔｉ4Ｏ15材料が記載されている。しかし、ランタノイ
ドを添加することは記載されていない。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の圧電セラミックスは、Ｓ
ｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノイド）を含有する
複合酸化物である。本発明の圧電セラミックス中におい
て、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）は、 ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ である。Ｌｎが含まれないと、機械的品質係数（Ｑm）
を大きくすることができなくなる。一方、Ｌｎ／（Ｓｒ
＋Ｌｎ）が大きすぎてもＱmが低くなってしまう。Ｌｎ
／（Ｓｒ＋Ｌｎ）の好ましい範囲は、 ０．０３≦Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）≦０．３ である。
ｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノイド）を含有する
複合酸化物である。本発明の圧電セラミックス中におい
て、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）は、 ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ である。Ｌｎが含まれないと、機械的品質係数（Ｑm）
を大きくすることができなくなる。一方、Ｌｎ／（Ｓｒ
＋Ｌｎ）が大きすぎてもＱmが低くなってしまう。Ｌｎ
／（Ｓｒ＋Ｌｎ）の好ましい範囲は、 ０．０３≦Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）≦０．３ である。
【００１１】Ｌｎとしては、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、
Ｇｄ、ＤｙおよびＨｏの少なくとも１種が好ましく、Ｌ
ａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＧｄの少なくとも１種がより好ま
しく、少なくともＬａを用いることがさらに好ましく、
Ｌａだけを用いることが特に好ましい。
Ｇｄ、ＤｙおよびＨｏの少なくとも１種が好ましく、Ｌ
ａ、Ｎｄ、ＳｍおよびＧｄの少なくとも１種がより好ま
しく、少なくともＬａを用いることがさらに好ましく、
Ｌａだけを用いることが特に好ましい。
【００１２】本発明の圧電セラミックスは、酸化コバル
トをＣｏＯ換算（以下、同様）で０．７重量％未満含有
する。酸化コバルトの含有により、前記Ｑmaxが大きく
なる。Ｑmax増大効果を十分に発揮させるためには、酸
化コバルトの含有量を０．１重量％以上とすることが好
ましい。ただし、酸化コバルトの含有量が多すぎると、
絶縁抵抗が大きくなって分極が難しくなるため、本発明
では含有量を上記範囲内とし、好ましくは０．５重量％
以下とする。
トをＣｏＯ換算（以下、同様）で０．７重量％未満含有
する。酸化コバルトの含有により、前記Ｑmaxが大きく
なる。Ｑmax増大効果を十分に発揮させるためには、酸
化コバルトの含有量を０．１重量％以上とすることが好
ましい。ただし、酸化コバルトの含有量が多すぎると、
絶縁抵抗が大きくなって分極が難しくなるため、本発明
では含有量を上記範囲内とし、好ましくは０．５重量％
以下とする。
【００１３】本発明の圧電セラミックスは、ビスマス層
状化合物であるＳｒＢｉ4Ｔｉ4Ｏ15型結晶を含み、実質
的にこの結晶から構成されていることが好ましいが、完
全に均質でなくても、例えば異相を含んでいてもよい。
この圧電セラミックス中において、ＬｎはＳｒＢｉ4Ｔ
ｉ4Ｏ15型結晶のＳｒサイトを主に置換していると考え
られるが、一部が他のサイトを置換していてもよく、ま
た、一部が結晶粒界に存在していてもよい。
状化合物であるＳｒＢｉ4Ｔｉ4Ｏ15型結晶を含み、実質
的にこの結晶から構成されていることが好ましいが、完
全に均質でなくても、例えば異相を含んでいてもよい。
この圧電セラミックス中において、ＬｎはＳｒＢｉ4Ｔ
ｉ4Ｏ15型結晶のＳｒサイトを主に置換していると考え
られるが、一部が他のサイトを置換していてもよく、ま
た、一部が結晶粒界に存在していてもよい。
【００１４】本発明の圧電セラミックスの全体組成は、
一般に（Ｓｒ1-xＬｎx）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15にＣｏＯが加わ
ったものとすればよいが、これから偏倚していてもよ
い。例えば、Ｔｉに対するＳｒ＋Ｌｎの比率や、Ｔｉに
対するＢｉの比率が、化学量論組成から±５％程度ずれ
ていてもよい。また、酸素量も、金属元素の価数や酸素
欠陥などに応じて変化し得る。
一般に（Ｓｒ1-xＬｎx）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15にＣｏＯが加わ
ったものとすればよいが、これから偏倚していてもよ
い。例えば、Ｔｉに対するＳｒ＋Ｌｎの比率や、Ｔｉに
対するＢｉの比率が、化学量論組成から±５％程度ずれ
ていてもよい。また、酸素量も、金属元素の価数や酸素
欠陥などに応じて変化し得る。
【００１５】また、本発明の圧電セラミックスには、不
純物ないし微量添加物としてＢａ、Ｃａ、Ｐｂなどが含
有されていてもよいが、これらの合計含有量は、Ｂａ
Ｏ、ＣａＯ、ＰｂＯなどの酸化物に換算して全体の０．
５重量％以下であることが好ましい。これらの元素の含
有量が多すぎると、本発明の効果を損なうことがある。
なお、本発明の圧電セラミックスにはＰｂが含まれない
ことが最も好ましいが、上記程度の含有量であれば実質
的に問題はない。
純物ないし微量添加物としてＢａ、Ｃａ、Ｐｂなどが含
有されていてもよいが、これらの合計含有量は、Ｂａ
Ｏ、ＣａＯ、ＰｂＯなどの酸化物に換算して全体の０．
５重量％以下であることが好ましい。これらの元素の含
有量が多すぎると、本発明の効果を損なうことがある。
なお、本発明の圧電セラミックスにはＰｂが含まれない
ことが最も好ましいが、上記程度の含有量であれば実質
的に問題はない。
【００１６】本発明の圧電セラミックスの結晶粒は、紡
錘状ないし針状である。その平均結晶粒径は特に限定さ
れないが、長軸方向において、好ましくは１〜１０μ
m、より好ましくは３〜５μmである。結晶粒径が大きす
ぎる場合、焼結密度が低くなっており、高いＱmが得ら
れない。一方、結晶粒径が小さすぎる場合、焼結が不十
分であり、同様に焼結密度が低くなっている。
錘状ないし針状である。その平均結晶粒径は特に限定さ
れないが、長軸方向において、好ましくは１〜１０μ
m、より好ましくは３〜５μmである。結晶粒径が大きす
ぎる場合、焼結密度が低くなっており、高いＱmが得ら
れない。一方、結晶粒径が小さすぎる場合、焼結が不十
分であり、同様に焼結密度が低くなっている。
【００１７】本発明の圧電セラミックスのキュリー点
は、少なくとも４５０℃以上とすることができ、５００
℃以上とすることも容易である。また、Ｑmを、４．５M
Hz付近において少なくとも２０００以上にでき、３００
０以上とすることも容易である。
は、少なくとも４５０℃以上とすることができ、５００
℃以上とすることも容易である。また、Ｑmを、４．５M
Hz付近において少なくとも２０００以上にでき、３００
０以上とすることも容易である。
【００１８】本発明の圧電セラミックスは、レゾネー
タ、高温用センサ等に好適である。使用モードは特に限
定されず、例えば厚み縦振動や厚みすべり振動等のいず
れのモードも利用可能である。
タ、高温用センサ等に好適である。使用モードは特に限
定されず、例えば厚み縦振動や厚みすべり振動等のいず
れのモードも利用可能である。
【００１９】次に、本発明の圧電セラミックスを製造す
る方法の一例を説明する。
る方法の一例を説明する。
【００２０】まず、出発原料として、酸化物、または、
焼成により酸化物に変わりうる化合物、例えば、炭酸
塩、水酸化物、シュウ酸塩、硝酸塩等、具体的にはＳｒ
ＣＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＣｏＯ等の粉末
を用意し、これらをボールミル等により湿式混合する。
焼成により酸化物に変わりうる化合物、例えば、炭酸
塩、水酸化物、シュウ酸塩、硝酸塩等、具体的にはＳｒ
ＣＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＣｏＯ等の粉末
を用意し、これらをボールミル等により湿式混合する。
【００２１】次いで、８００〜１０００℃程度で１〜３
時間程度仮焼し、得られた仮焼物をスラリー化し、ボー
ルミル等を用いて湿式粉砕する。
時間程度仮焼し、得られた仮焼物をスラリー化し、ボー
ルミル等を用いて湿式粉砕する。
【００２２】湿式粉砕後、仮焼物の粉末を乾燥し、乾燥
物に水を少量（４〜８重量％程度）添加し、１〜４t／c
m2程度の圧力でプレス成形して、成形体を得る。この
際、ポリビニルアルコール等のバインダを添加してもよ
い。
物に水を少量（４〜８重量％程度）添加し、１〜４t／c
m2程度の圧力でプレス成形して、成形体を得る。この
際、ポリビニルアルコール等のバインダを添加してもよ
い。
【００２３】次いで、成形体を焼成し、圧電セラミック
スを得る。焼成温度は、好ましくは１２００〜１３５０
℃の範囲から選択し、焼成時間は、好ましくは１〜５時
間程度とする。焼成は大気中で行ってもよく、大気中よ
りも酸素分圧の低い雰囲気や高い雰囲気、あるいは純酸
素雰囲気中で行ってもよい。
スを得る。焼成温度は、好ましくは１２００〜１３５０
℃の範囲から選択し、焼成時間は、好ましくは１〜５時
間程度とする。焼成は大気中で行ってもよく、大気中よ
りも酸素分圧の低い雰囲気や高い雰囲気、あるいは純酸
素雰囲気中で行ってもよい。
【００２４】
【実施例】以下の手順で、表１に示す圧電セラミックス
サンプルを作製した。
サンプルを作製した。
【００２５】出発原料として、ＳｒＣＯ3、Ｂｉ2Ｏ3、
ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＣｏＯの粉末を、最終組成が（Ｓ
ｒ1-xＬｎx）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15となるように配合し、純水
中でジルコニアボールを利用したボールミルにより１０
時間湿式混合した。各サンプルにおけるｘの値を表１に
示す。
ＴｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＣｏＯの粉末を、最終組成が（Ｓ
ｒ1-xＬｎx）Ｂｉ4Ｔｉ4Ｏ15となるように配合し、純水
中でジルコニアボールを利用したボールミルにより１０
時間湿式混合した。各サンプルにおけるｘの値を表１に
示す。
【００２６】次いで、混合物を十分に乾燥し、プレス成
形した後、８００〜９００℃で２時間仮焼した。得られ
た仮焼物をボールミルで粉砕した後、乾燥し、バインダ
（ポリビニルアルコール）を加えて造粒した。得られた
造粒粉を一軸プレス成形機を用いて２０００〜３０００
kgf/cm2の荷重を加え、平面寸法２０mm×２０mm、厚さ
約１．５mmの薄板状に成形した。得られた成形体に熱処
理を施してバインダを揮発させた後、１２００〜１３５
０℃で２〜４時間焼成した。得られた焼結体を厚さ約
０．５mmとなるまで研磨し、さらに、平面寸法が６mm×
６mmとなるように切断した後、両面に平面寸法５mm×５
mmの銀電極を形成した。次いで、２００〜２５０℃のシ
リコーンオイルバス中で５〜１５MV/mの電界を１〜１０
分間印加して分極処理を施し、特性測定用サンプルとし
た。
形した後、８００〜９００℃で２時間仮焼した。得られ
た仮焼物をボールミルで粉砕した後、乾燥し、バインダ
（ポリビニルアルコール）を加えて造粒した。得られた
造粒粉を一軸プレス成形機を用いて２０００〜３０００
kgf/cm2の荷重を加え、平面寸法２０mm×２０mm、厚さ
約１．５mmの薄板状に成形した。得られた成形体に熱処
理を施してバインダを揮発させた後、１２００〜１３５
０℃で２〜４時間焼成した。得られた焼結体を厚さ約
０．５mmとなるまで研磨し、さらに、平面寸法が６mm×
６mmとなるように切断した後、両面に平面寸法５mm×５
mmの銀電極を形成した。次いで、２００〜２５０℃のシ
リコーンオイルバス中で５〜１５MV/mの電界を１〜１０
分間印加して分極処理を施し、特性測定用サンプルとし
た。
【００２７】なお、比較のために、前記特開平６−３０
５８１７号公報に記載されたビスマス層状化合物の例と
してＰｂ0.5Ｂｉ2.5Ｔｉ0.5Ｎｂ1.5Ｏ9焼結体を作製
し、これについても特性測定用サンプルを作製した。
５８１７号公報に記載されたビスマス層状化合物の例と
してＰｂ0.5Ｂｉ2.5Ｔｉ0.5Ｎｂ1.5Ｏ9焼結体を作製
し、これについても特性測定用サンプルを作製した。
【００２８】各サンプルについて、ヒューレットパッカ
ード社製ＬＣＲメータＨＰ４３９４Ａと電気炉を用いて
キュリー点の測定を行った。また、ラディアントテクノ
ロジー社製ＲＴ−６０００ＨＶＳを用いてＤ−Ｅヒステ
リシスを測定し、２５０℃における抗電界を求めた。ま
た、ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナラ
イザＨＰ４１９４Ａによる測定を行い、共振反共振法を
利用して厚み縦方向電気機械結合係数（ｋt）およびＱm
axを求めた。なお、ｋtは下記式により算出し、Ｑmaxは
前記したＱ＝｜Ｘ｜／Ｒにより求めた。
ード社製ＬＣＲメータＨＰ４３９４Ａと電気炉を用いて
キュリー点の測定を行った。また、ラディアントテクノ
ロジー社製ＲＴ−６０００ＨＶＳを用いてＤ−Ｅヒステ
リシスを測定し、２５０℃における抗電界を求めた。ま
た、ヒューレットパッカード社製インピーダンスアナラ
イザＨＰ４１９４Ａによる測定を行い、共振反共振法を
利用して厚み縦方向電気機械結合係数（ｋt）およびＱm
axを求めた。なお、ｋtは下記式により算出し、Ｑmaxは
前記したＱ＝｜Ｘ｜／Ｒにより求めた。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から、ＣｏＯを所定量添加することに
よりＱmaxが向上し、レゾネータとして好ましい特性が
得られることがわかる。また、ＣｏＯの添加によりｋt
も向上し、フィルタとしても好ましい特性が得られるこ
とがわかる。これに対し、前記特開平６−３０５８１７
号公報に記載されたビスマス層状化合物を用いた比較サ
ンプルでは、Ｑmaxが低くなっている。なお、サンプルN
o.５は分極が不可能であったため、特性測定ができなか
った。
よりＱmaxが向上し、レゾネータとして好ましい特性が
得られることがわかる。また、ＣｏＯの添加によりｋt
も向上し、フィルタとしても好ましい特性が得られるこ
とがわかる。これに対し、前記特開平６−３０５８１７
号公報に記載されたビスマス層状化合物を用いた比較サ
ンプルでは、Ｑmaxが低くなっている。なお、サンプルN
o.５は分極が不可能であったため、特性測定ができなか
った。
【００３２】表１において、Ｓｒの一部をＬａで置換し
たサンプルでは、すべてＱmが２０００以上と十分に高
く、また、キュリー点が４５０℃以上と十分に高かっ
た。
たサンプルでは、すべてＱmが２０００以上と十分に高
く、また、キュリー点が４５０℃以上と十分に高かっ
た。
【００３３】なお、Ｌａを添加したサンプルと比較のた
めにＬａを添加しないサンプルとについて、断面の走査
型電子顕微鏡写真を撮影し、比較を行ったところ、Ｌａ
添加により空孔が減少し、焼結体が緻密化していること
が確認された。また、断面をエッチングした後の観察か
ら、結晶粒が紡錘状ないし針状であることが確認され
た。
めにＬａを添加しないサンプルとについて、断面の走査
型電子顕微鏡写真を撮影し、比較を行ったところ、Ｌａ
添加により空孔が減少し、焼結体が緻密化していること
が確認された。また、断面をエッチングした後の観察か
ら、結晶粒が紡錘状ないし針状であることが確認され
た。
【００３４】また、表１に示すＳｒＢｉ4Ｔｉ4Ｏ15タイ
プのサンプルをＸ線回折により分析したところ、ＳｒＢ
ｉ4Ｔｉ4Ｏ15型結晶の単一相であることが確認された。
プのサンプルをＸ線回折により分析したところ、ＳｒＢ
ｉ4Ｔｉ4Ｏ15型結晶の単一相であることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、鉛を含まず、キュリー
点が高く、優れた圧電特性、特に、Ｑmaxの大きな圧電
セラミックスが実現する。
点が高く、優れた圧電特性、特に、Ｑmaxの大きな圧電
セラミックスが実現する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｒ、Ｂｉ、ＴｉおよびＬｎ（ランタノ
イド）を含有するビスマス層状化合物であり、ＳｒＢｉ
4Ｔｉ4Ｏ15型結晶を含み、原子比Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）
が ０＜Ｌｎ／（Ｓｒ＋Ｌｎ）＜０．５ であり、酸化コバルトをＣｏＯ換算で０．７重量％未満
含有する圧電セラミックス。
Priority Applications (4)
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| JP11076950A JP3020493B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 圧電セラミックス |
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| US09/377,923 US6241908B1 (en) | 1998-08-21 | 1999-08-20 | Piezoelectric ceramics |
| EP99116414A EP0982782B1 (en) | 1998-08-21 | 1999-08-20 | Piezoelectric ceramics |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076950A JP3020493B1 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 圧電セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3020493B1 true JP3020493B1 (ja) | 2000-03-15 |
| JP2000264727A JP2000264727A (ja) | 2000-09-26 |
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ID=13620062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076950A Expired - Lifetime JP3020493B1 (ja) | 1998-08-21 | 1999-03-19 | 圧電セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020493B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111943668A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-11-17 | 成都宏科电子科技有限公司 | 一种中温烧结的高介低损耗负温度补偿型瓷料及其制备方法 |
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| CN100371293C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-02-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 无模板丝网印刷制备织构化铋层状压电陶瓷的方法 |
| JP4927378B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2012-05-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| CN1986485B (zh) * | 2006-12-25 | 2012-08-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种高体电阻率铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法 |
| JP5421010B2 (ja) * | 2008-07-25 | 2014-02-19 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11076950A patent/JP3020493B1/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＤＤ，２５８９１５，Ａ１（東ドイツ公報） |
| ＤＤ，２６６３４６，Ａ１（東ドイツ公報） |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111943668A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-11-17 | 成都宏科电子科技有限公司 | 一种中温烧结的高介低损耗负温度补偿型瓷料及其制备方法 |
| CN111943668B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-09-13 | 成都宏科电子科技有限公司 | 一种中温烧结的高介低损耗负温度补偿型瓷料及其制备方法 |
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| JP2000264727A (ja) | 2000-09-26 |
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