JP4510140B2 - Piezoelectric ceramic composition, piezoelectric element and dielectric element - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition, piezoelectric element and dielectric element Download PDF

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Description

本発明は,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物並びに該圧電磁器組成物を有する圧電素子及び誘電素子に関する。 The present invention is a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition, and to a piezoelectric element and a dielectric element having a piezoelectric ceramic device composition.

従来より,圧電磁器組成物としては,鉛を含んだPZT(PbTiO3−PbZrO3)成分系磁器が用いられてきた。上記PZTは,大きな圧電性を示し,かつ高い機械的品質係数を有しており,センサ,アクチュエータ,フィルター等の各用途に要求されるさまざまな特性の材料を容易に作製できるからである。
また,上記PZTは高い比誘電率を有するためコンデンサ等としても利用することができる。
Conventionally, PZT (PbTiO 3 —PbZrO 3 ) component-based porcelain containing lead has been used as a piezoelectric ceramic composition. This is because the PZT exhibits a large piezoelectricity and has a high mechanical quality factor, and can easily produce materials having various characteristics required for each application such as a sensor, an actuator, and a filter.
Moreover, since the PZT has a high relative dielectric constant, it can also be used as a capacitor.

ところが,上記PZTからなる圧電磁器組成物は,優れた特性を有する一方で,その構成元素に鉛を含んでいるため,PZTを含んだ製品の産業廃棄物から有害な鉛が溶出し,環境汚染を引き起こすおそれがあった。そして,近年の環境問題に対する意識の高まりは,PZTのように環境汚染の原因となりうる製品の製造を困難にしてきた。そのため,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物の開発が求められ,一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物(非特許文献1参照)が注目されてきた。 However, the piezoelectric ceramic composition made of PZT has excellent characteristics, but contains lead as a constituent element, so harmful lead is eluted from industrial waste of products containing PZT, resulting in environmental pollution. There was a risk of causing. The recent increase in awareness of environmental problems has made it difficult to manufacture products that can cause environmental pollution such as PZT. Therefore, development of a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition is required, and a piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) ( Non-patent document 1) has attracted attention.

しかしながら,上記一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm等の圧電特性が低いという問題があった。そのため,例えば高い圧電d31定数,電気機械結合係数Kpを必要とする圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用が困難であった。 However, the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1−x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) has a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a piezoelectric g 31 constant, There was a problem that the piezoelectric characteristics such as the mechanical quality factor Qm were low. Therefore, for example, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, a knock sensor, a yaw rate sensor, an airbag sensor, which require a high piezoelectric d 31 constant and an electromechanical coupling coefficient Kp, It was difficult to apply to piezoelectric elements such as back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, and piezoelectric igniter.

また,上記一般式で表される圧電磁器組成物は,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ等の誘電特性が低いため,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難であるという問題があった。
“Journal of the American Ceramic Society”,米国,1962,Vol.45,No.5,p.209
In addition, the piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula has a problem that it is difficult to apply to a dielectric element such as a capacitor because of its low dielectric properties such as relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and dielectric loss tan δ. there were.
“Journal of the American Ceramic Society”, USA, 1962, Vol. 45, no. 5, p. 209

本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,鉛を含まず,高い圧電特性及び誘電特性を有し,特に圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率のいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and does not contain lead and has high piezoelectric characteristics and dielectric characteristics. In particular, any one of the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant can be used. the piezoelectric ceramic composition excellent in one or more or, and is intended to provide a piezoelectric element and a dielectric element using a piezoelectric ceramic device composition.

第1の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molであり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項1)。
A first aspect of the present invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a and b are compositions of 0 <x ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05, respectively. A piezoelectric ceramic composition mainly composed of a compound in a range,
The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as additive elements,
The total content of the additive elements is 0.0001 mol to 0.10 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
The piezoelectric ceramic composition is characterized in that the piezoelectric d 31 constant is 80 pm / V or more and the Curie temperature Tc is 200 ° C. or more (Claim 1).

また,第2の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol以上,かつ0.08mol以下であり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項3)。
The second invention are represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, b are 0 <x ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05, respectively. A piezoelectric ceramic composition mainly composed of a compound in the composition range of
The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc as an additive element,
The total content of the additive elements is 0.0001 mol or more and 0.08 mol or less with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
The piezoelectric ceramic composition is characterized in that the piezoelectric d 31 constant is 80 pm / V or more and the Curie temperature Tc is 200 ° C. or more (Claim 3).

また,第3の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molであり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項4)。
A third aspect of the present invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, b are 0 <x ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05, respectively. A piezoelectric ceramic composition mainly composed of a compound in the composition range of
The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additive element,
The content of the additive element is 0.0001 mol to 0.004 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
A piezoelectric ceramic composition having a piezoelectric d 31 constant of 80 pm / V or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.

次に,上記第1〜第3の発明の作用効果につき説明する。
上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,その組成中に鉛を含有していない。
そのため,上記圧電磁器組成物は,その廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出することがなく,安全である。
Next, the effects of the first to third inventions will be described.
The piezoelectric ceramic compositions of the first to third inventions do not contain lead in the composition.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition is safe because harmful lead does not flow out from the waste to the natural world.

また,上記圧電磁器組成物は,上記一般式で表される化合物を主成分とし,かつ上記一般式におけるx,y,z,wがそれぞれ上記の範囲にある。
そのため,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm等の圧電特性,また比誘電率ε33T/ε0及び誘電損失tanδ等の誘電特性,またキュリー温度Tcに優れている。
なお,上記添加元素を含有しておらず,上記一般式{{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される組成を,以下適宜,「基本組成」という。
The piezoelectric ceramic composition contains the compound represented by the general formula as a main component, and x, y, z, and w in the general formula are in the above ranges, respectively.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, piezoelectric properties such as mechanical quality factor Qm, also the relative dielectric constant epsilon 33T / epsilon such 0 and dielectric loss tanδ Excellent dielectric properties and Curie temperature Tc.
Note that does not contain the additive element, represented by the general formula {{Li x (K 1- y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 composition Is hereinafter referred to as “basic composition” as appropriate.

上記第1の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
また,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
また,上記第3の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Biを添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
そのため,上記第1〜第3発明の圧電磁器組成物は,特に圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0のいずれか一つ以上の特性が一層向上しており,上記一般式で表される,上記添加元素を含有しない圧電磁器組成物に比べてもより一層優れたものとなる。
なお,上記第1〜第3の発明において,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
In the piezoelectric ceramic composition of the first invention, in addition to the compound having the basic composition represented by the above general formula, any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba are used as additive elements. It is contained within the above range of contents.
The piezoelectric ceramic composition according to the second aspect of the invention includes, in addition to the compound having the basic composition represented by the above general formula, any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc as an additive element. It is contained within the above range of contents.
The piezoelectric ceramic composition of the third invention contains Bi in the range of the above content as an additive element in addition to the compound having the basic composition represented by the above general formula.
For this reason, the piezoelectric ceramic composition of the first to third inventions has particularly improved one or more characteristics of the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0. This is even better than a piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula, which does not contain the above additive elements.
In the first to third aspects of the invention, the piezoelectric ceramic composition may contain the additive element as a substitute for the compound represented by the general formula. You may make it externally add and contain with respect to the compound represented by a formula.

このように,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,鉛を含有していないため環境に対して安全であり,また優れた圧電特性を有するため,高性能な圧電素子として利用することができる。
また,上記圧電磁器組成物は,上記圧電特性に加えて比誘電率及び誘電損失等の誘電特性にも優れている。そのため,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,高性能な誘電素子としても利用することができる。即ち,上記圧電磁器組成物は,圧電特性を有する圧電磁器組成物に限らず,誘電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
Thus, the piezoelectric ceramic compositions of the first to third inventions are safe for the environment because they do not contain lead, and have excellent piezoelectric properties, so that they can be used as high-performance piezoelectric elements. can do.
The piezoelectric ceramic composition is also excellent in dielectric properties such as relative permittivity and dielectric loss in addition to the piezoelectric properties. Therefore, the piezoelectric ceramic composition of the first to third inventions can be used as a high-performance dielectric element. That is, the above-mentioned piezoelectric ceramic composition is not limited to a piezoelectric ceramic composition having piezoelectric characteristics, but also includes a dielectric ceramic composition having dielectric characteristics.

第4の発明は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物を有することを特徴とする圧電素子にある(請求項10)。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric element comprising the piezoelectric ceramic composition according to the first to third aspects of the invention (claim 10 ).

上記第の発明の圧電素子は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物有している。そのため,上記圧電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。
また,上記圧電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,圧電d31定数等の圧電特性が優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,上記圧電素子は,感度の高い圧電センサ素子,高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子等として利用することができる。
The piezoelectric element of the fourth invention has a piezoelectric ceramic composition of the first to third inventions. Therefore, the piezoelectric element does not contain lead and is safe for the environment.
Further, the piezoelectric element, the piezoelectric ceramic composition has, can be used as it is characteristic that piezoelectric properties such as piezoelectric d 31 constant is excellent. Therefore, the piezoelectric element includes a highly sensitive piezoelectric sensor element, a piezoelectric actuator having high electromechanical energy conversion efficiency, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, a knock sensor, a yaw rate sensor, It can be used as a piezoelectric element such as an airbag sensor, a back sonar, a corner sonar, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, and a piezoelectric igniter.

第5の発明は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物を有することを特徴とする誘電素子(請求項115th invention has the piezoelectric ceramic composition of the said 1st-3rd invention, The dielectric element (Invention 11 ) characterized by the above-mentioned

上記第5の発明の誘電素子は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物有している。そのため,上記誘電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。
また,上記誘電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,比誘電率及び誘電損失に優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,静電容量の大きいコンデンサ等として利用することができる。
Dielectric device of the fifth invention has a piezoelectric ceramic composition of the first to third inventions. Therefore, the dielectric element does not contain lead and is safe for the environment.
Further, the dielectric element can utilize the properties of the piezoelectric ceramic composition, which are excellent in relative dielectric constant and dielectric loss. Therefore, it can be used as a capacitor having a large capacitance.

本発明において,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物は,x,y,z,wの範囲がそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2にある。
ここで,x>0.2,z>0.4,w>0.2,z=0,又はw=0の場合には,圧電d31定数等の圧電特性及び誘電特性が低下し,所望の特性の圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物において、yの範囲は、0≦y≦0.85であることがより好ましく、0.05≦y≦0.75であることがさらに好ましい。これらの場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kpを一層向上させることができる。さらに一層好ましくは,0.05≦y<0.75がよく、さらには0.35≦y≦0.65がよく、さらには0.35≦y<0.65がより好ましい。また,最も好ましくは,0.42≦y≦0.60がよい。
In the present invention, the above general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O compound represented by 3, x, y, z, w Are in the range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively.
Here, when x> 0.2, z> 0.4, w> 0.2, z = 0, or w = 0, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric d 31 constant and the dielectric characteristics deteriorate, and the desired There is a possibility that a piezoelectric ceramic composition having the above characteristics cannot be obtained.
In the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by b O 3, the range of y is, 0 ≦ y ≦ 0.85 is more preferable, and 0.05 ≦ y ≦ 0.75 is more preferable. In these cases, the piezoelectric d 31 constant and electromechanical coupling factor Kp of the piezoelectric ceramic composition can be further improved. Still more preferably, 0.05 ≦ y <0.75 is satisfied, 0.35 ≦ y ≦ 0.65 is further preferable, and 0.35 ≦ y <0.65 is more preferable. Most preferably, 0.42 ≦ y ≦ 0.60.

上記圧電磁器組成物は,上記のごとく,ペロブスカイト構造(ABO3)の化合物を主成分としている。本発明において,上記ペロブスカイト構造(ABO3)におけるAサイトの元素構成は,K,Na乃至はK,Na,Liに相当し,Bサイトの元素構成は,Nb,Ta,Sbに相当する。このペロブスカイト構造の組成式においては,Aサイトを構成する原子とBサイト構成する原子が1:1となる化学量論比のとき,完全なペロブスカイト構造となるが,上記圧電磁器組成物の場合には,特にK,Na,Li,Sbが焼成工程等で数%,具体的には3%程度揮発したり,また全構成元素が混合粉砕や造粒工程等にて数%,具体的には3%程度変動することがある。即ち,製法のバラツキにより,化学量論組成からの変動が起こる場合がある。 As described above, the piezoelectric ceramic composition is mainly composed of a compound having a perovskite structure (ABO 3 ). In the present invention, the elements constituting the A site in the perovskite structure (ABO 3) is, K, Na or corresponds K, Na, a Li, elemental composition of the B site, Nb, Ta, corresponding to Sb. In the composition formula of this perovskite structure, when the stoichiometric ratio of the atoms constituting the A site and the atoms constituting the B site is 1: 1, a complete perovskite structure is obtained. In particular, K, Na, Li, and Sb are volatilized by a few percent, specifically about 3% in the firing process, etc., and all constituent elements are a few percent in the mixed pulverization or granulation process, specifically, May vary by about 3%. In other words, variation from the stoichiometric composition may occur due to manufacturing variations.

このような製造工程上の組成変動への対応として,意図的に配合組成比を変えることにより,焼成後の圧電磁器組成物の組成比を,±数%,より具体的には±3〜5%程度変動させることができる。このことは,例えば従来のチタン酸ジルコン酸塩(PZT)の場合でも同様であり,焼成時の鉛の蒸発や,粉砕メディアであるジルコニアボールからのジルコニアの混入を考慮して配合比を調整することができる。   In order to cope with such composition fluctuations in the manufacturing process, by intentionally changing the composition ratio, the composition ratio of the piezoelectric ceramic composition after firing is changed to ± several%, more specifically ± 3 to 5%. % Can be varied. This is the same in the case of conventional zirconate titanate (PZT), for example, and the blending ratio is adjusted in consideration of lead evaporation during firing and zirconia balls mixed from zirconia balls as grinding media. be able to.

本発明の圧電磁器組成物においては,上記のように意図的に配合組成比を変えても,圧電特性等の電気的特性は大きく変化しない。
したがって,本発明においては,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物は,これをペロブスカイト構造の組成式ABO3にあてはめたときに,Aサイト原子とBサイト原子の構成比を1:1に対してそれぞれ±5モル%程度までずれた構成比とすることができる。なお,構成される結晶中の格子欠陥をより少なくし,高い電気的特性を得るためには,好ましくは±3%程度までの組成がよい。
即ち,上記圧電磁器組成物の主成分としての上記一般式で表される化合物は,{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3(0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05)となる範囲を含むものである。また,上述のごとく,上記の式において,a及びbの範囲は0.97≦a,b≦1.03であることが好ましい。
In the piezoelectric ceramic composition of the present invention, even if the composition ratio is intentionally changed as described above, electrical characteristics such as piezoelectric characteristics do not change greatly.
Therefore, in the present invention, the compound represented by the above general formula {Li x (K 1 -y Na y ) 1 -x } a (Nb 1 -zw Ta z Sb w ) b O 3 has a perovskite structure. When the composition formula ABO 3 is applied, the composition ratio of the A site atom and the B site atom can be shifted to about ± 5 mol% with respect to 1: 1. In order to reduce the number of lattice defects in the formed crystal and obtain high electrical characteristics, the composition is preferably up to about ± 3%.
That is, the compound represented by the above general formula as the main component of the piezoelectric ceramic composition is {Li x (K 1−y Na y ) 1−x } a (Nb 1−zw Ta z Sb w ) b O 3 (0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ 1,0 <z ≦ 0.4,0 <w ≦ 0.2,0.95 ≦ a, b ≦ 1.05) is intended to include scope . As described above, in the above formula, the ranges of a and b are preferably 0.97 ≦ a and b ≦ 1.03.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3におけるxの範囲は,0<x≦0.2であることが好ましい。
この場合には,Liが必須成分となるので,上記圧電磁器組成物は,その作製時の焼成を一層容易に行うことができると共に,圧電特性をより向上させ,キュリー温度Tcを一層高くすることができる。これはLiを上記の範囲内において必須成分とすることにより,焼成温度が低下すると共に,Liが焼成助剤の役割を果たし,空孔の少ない焼成を可能とするからである。
Also that the scope of x in the above general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 is 0 <x ≦ 0.2 Is preferred.
In this case, since Li is an essential component, the piezoelectric ceramic composition can be fired more easily during its production, further improves the piezoelectric characteristics, and further increases the Curie temperature Tc. Can do. This is because by making Li an essential component within the above range, the firing temperature is lowered, and Li serves as a firing aid and enables firing with fewer voids.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3におけるxの値は,x=0とすることができる。
この場合には,上記一般式は(K1-yNay) a (Nb1-z-wTazSbw) b 3で表される。
そしてこの場合には,上記圧電磁器組成物を作製する際に,その原料中に例えばLiCO3のように,最も軽量なLiを含有してなる化合物を含まないので,原料を混合し上記圧電磁器組成物を作製するときに原料粉の偏析による特性のばらつきを小さくすることができる。また,この場合には,高い比誘電率と比較的大きな圧電g定数を実現できる。
The value of x in the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 can be the x = 0.
In this case, the general formula is represented by (K 1-y Na y) a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3.
In this case, when producing the piezoelectric ceramic composition, since the raw material does not include a compound containing the lightest Li, such as LiCO 3 , the raw materials are mixed and the piezoelectric ceramic is mixed. When producing the composition, variation in characteristics due to segregation of the raw material powder can be reduced. In this case, a high relative dielectric constant and a relatively large piezoelectric g constant can be realized.

また,上記第1の発明(請求項1)において,上記圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molである。上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。   In the first invention (invention 1), the piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as an additive element. The total content of elements is 0.0001 mol to 0.10 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the above general formula. The piezoelectric ceramic composition may contain the additive element as a substitute for the compound represented by the general formula, or may be added to the compound represented by the general formula. May be contained.

上記添加元素の含有量の合計が,0.0001mol未満の場合,又は0.10molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0等が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお,上記添加元素の含有量は,Mg,Ca,Sr,Baの各金属元素のモル数である。
When the total content of the additive elements is less than 0.0001 mol or exceeds 0.10 mol, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the relative dielectric constant ε 33T / There is a possibility that ε 0 and the like are lowered, and a piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric characteristics and dielectric characteristics cannot be obtained.
Note that the content of the additive element is the number of moles of each metal element of Mg, Ca, Sr, and Ba.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部を,上記Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して配置する形態をとることができる。上記Mg,Ca,Sr,Baのような+2価となりうる原子は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して配置されやすい。
一方,上記添加元素は,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。
Also, the additional element of the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 compound represented by Li, K, Na It is possible to take a form in which at least a part of is replaced with one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba. The atoms that can be +2 valent such as Mg, Ca, Sr, and Ba are likely to be arranged by substituting at least part of Li, K, and Na of the compound represented by the above general formula.
On the other hand, the additive element may take the form of the metal element or an oxide containing the element or a compound such as a perovskite structure compound in the grain or boundary of the piezoelectric ceramic composition.

好ましくは,上記添加元素は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して含有されていることがよい(請求項2)。
この場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性を一層向上させることができる。
Preferably, the additive element is contained by substituting at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula (claim 2).
In this case, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric d 31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition, and the dielectric characteristics such as the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 can be further improved.

特に好ましくは,上記添加元素としてのMg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素が,上記一般式で表される化合物のK又は/及びNaの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物が,一般式{Lix(K1-yNay1-x-2uMau a (Nb1-z-wTazSbw b 3(但し,MaはMg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素であり,x,y,z,w,uはそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.0005≦u≦0.1)で表される化合物よりなるのがよい。
この場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性をさらに一層向上させることができる。
Particularly preferably, one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as the additive element are substituted with at least part of K or / and Na of the compound represented by the above general formula, the piezoelectric ceramic composition has the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x-2u Ma u} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 ( where, Ma is Mg, Ca , Sr, Ba are one or more metal elements, and x, y, z, w, u are 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0, respectively. <W ≦ 0.2, 0.0005 ≦ u ≦ 0.1).
In this case, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric d 31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition, and the dielectric characteristics such as the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 can be further improved.

また,上記第2の発明(請求項3)において,上記圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.08mol以下である。上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。   In the second invention (invention 3), the piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc as an additive element. The total content is 0.08 mol or less with respect to 1 mol of the compound represented by the above general formula. The piezoelectric ceramic composition may contain the additive element as a substitute for the compound represented by the general formula, or may be added to the compound represented by the general formula. May be contained.

上記添加元素の含有量の合計が,0.08molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol以上であることが好ましい
この場合には,上記添加元素による効果を充分に得ることができる。
なお,上記添加元素の含有量は,Si,In,Scの各金属元素のモル数である。
When the total content of the additive elements exceeds 0.08 mol, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric d 31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 Therefore, there is a possibility that a piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric characteristics and dielectric characteristics cannot be obtained.
Further, the total content of the additive elements is preferably 0.0001 mol or more with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula .
In this case, the effect of the additive element can be sufficiently obtained.
Note that the content of the additive element is the number of moles of each metal element of Si, In, and Sc.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部を,上記Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して配置する形態をとることができる。上記Si,In,Scのように+3価や+4価になりうる金属元素は,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換されやすい。 Furthermore, the additive elements, Nb in the formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 compound represented by, Ta, Sb It is possible to take a form in which at least a part of is replaced with one or more metal elements selected from Si, In, and Sc. Metal elements that can be +3 or +4, such as Si, In, and Sc, are easily replaced with at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the above general formula.

一方,上記添加元素は,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。即ち,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
そして,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,上述した2つの形態のうち,いずれの形態で上記添加元素を含有していても,同様に優れた圧電特性及び誘電特性を示すことができる。
On the other hand, the additive element may take the form of the metal element or an oxide containing the element or a compound such as a perovskite structure compound in the grain or boundary of the piezoelectric ceramic composition. That is, the piezoelectric ceramic composition may contain the additive element as a substitute for the compound represented by the general formula. It may be added and contained.
The piezoelectric ceramic composition according to the second aspect of the present invention can exhibit excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics in any of the two forms described above, regardless of which form contains the additive element. .

また,上記第3の発明(請求項)において,上記圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molである。 In the third invention (invention 4 ), the piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additive element, and the content of the additive element is 1 mol of the compound represented by the general formula. And 0.0001 mol to 0.004 mol.

上記第3の発明の圧電磁器組成物においては,0.0001mol〜0.004molという少ない量のBiを含有することにより,圧電d31定数等の特性が向上する。
上記含有量の合計が,0.0001未満の場合,又は0.004molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率ε33T/ε0等が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお,上記添加元素の含有量は,金属元素Biのモル数である。
In the above-described third piezoelectric ceramic composition of the present invention, by containing a small amount of Bi of 0.0001Mol~0.004Mol, properties such as piezoelectric d 31 constant is improved.
When the total content is less than 0.0001 or more than 0.004 mol , the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 of the piezoelectric ceramic composition. The piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric characteristics and dielectric characteristics may not be obtained.
Note that the content of the additive element is the number of moles of the metal element Bi.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部を,Bi原子に置換して配置する形態をとることができる。Biのように+3価になりうる金属元素は,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換されやすい。
一方,上記添加元素は,Bi原子又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。即ち,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
そして,上記第3の発明の圧電磁器組成物は,上述した2つの形態のうち,いずれの形態で上記添加元素を含有していても,同様に優れた圧電特性及び誘電特性を示すことができる。
Furthermore, the additive elements, Nb in the formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 compound represented by, Ta, Sb It is possible to take a form in which at least a part of is substituted with Bi atoms. A metal element that can be trivalent, such as Bi, is easily replaced with at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the above general formula.
On the other hand, the additive element may be in the form of a Bi atom or a compound such as an oxide or a perovskite structure compound that exists in the grain or boundary of the piezoelectric ceramic composition. That is, the piezoelectric ceramic composition may contain the additive element as a substitute for the compound represented by the general formula. It may be added and contained.
The piezoelectric ceramic composition according to the third aspect of the present invention can exhibit excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics in the same manner regardless of which of the two forms described above contains the additive element. .

次に,上記第1〜第3の発明において,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも,大きいことが好ましい Next, in the first to third inventions, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, and is greater than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element. , Larger is preferable .

上述の「上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも大きい」とは,上記添加元素を含有する圧電磁器組成物の圧電d31定数が,この圧電磁器組成物の基本組成を有し上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(以下適宜基本圧電磁器組成物という)に比べて,大きいことを意味するものであり,後述する電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率,誘電損失,及びキュリー温度Tcについても同様である。 The above-mentioned “larger than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula and not containing the additive element” means that the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing the additive element is This means that it is larger than a piezoelectric ceramic composition having the basic composition of this piezoelectric ceramic composition and not containing the above additive elements (hereinafter referred to as a basic piezoelectric ceramic composition as appropriate). The same applies to the mechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality coefficient Qm, the relative permittivity, the dielectric loss, and the Curie temperature Tc.

また,上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpよりも大きいことが好ましい Further, the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, and is preferably larger than the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .

また,上記圧電磁器組成物の圧電g31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電g31定数よりも大きいことが好ましい The piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, and is preferably larger than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .

さらに,上記圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmよりも大きいことが好ましい Furthermore, the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition is expressed by the above general formula, and is preferably larger than the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .

上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qmが,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない基本圧電磁器組成物のものよりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。 The piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, and the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition are represented by the above general formula, and the basic piezoelectric ceramic composition containing no additive element is used. If it is larger than the above, the effect of the additive element can be sufficiently obtained. Piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, air Application to piezoelectric elements such as bag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物の比誘電率は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことが好ましい
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の比誘電率よりも小さい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができないだけでなく,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難になるおそれがある。
Next, the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula and is preferably larger than the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .
If the dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) which is represented by the above general formula and does not contain the additive element is smaller than that, the effect of the additive element cannot be sufficiently obtained. In addition, application to a dielectric element such as a capacitor may be difficult.

次に,上記圧電磁器組成物の誘電損失は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことが好ましい
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の誘電損失よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができないだけでなく,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難になるおそれがある。
Next, the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, and is preferably smaller than the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .
If the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) that is expressed by the above general formula and does not contain the additive element is larger than that, the effect of the additive element cannot be sufficiently obtained. Therefore, it may be difficult to apply to a dielectric element such as a capacitor.

次に,上記圧電磁器組成物のキュリー温度Tcは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Tcよりも大きいことが好ましい
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)のキュリー温度よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下における利用がより容易になる。
Next, the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula and is preferably larger than the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element .
When the temperature is higher than the Curie temperature of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) which is represented by the above general formula and does not contain the additive element, the effect of the additive element can be sufficiently obtained. Use in a high temperature environment exceeding 100 ° C. such as the vicinity of an automobile engine becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上であることが好ましい
この場合には,30pm/V以上という高い圧電d31定数を生かして,上記圧電磁器組成物を,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
上記圧電d31定数が30pm/V未満の場合には,実用に充分耐えうる特性の圧電素子として利用できないおそれがある。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more .
In this case, taking advantage of the high piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more, the piezoelectric ceramic composition can be used as a piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor. , Yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter and the like.
Above for the piezoelectric d 31 constant is less than 30 Pm/V, it may not be used as a piezoelectric element sufficiently endure characteristics for practical use.

また,より感度に優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。更に好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,100pm/V以上がよい。 In order to obtain a piezoelectric sensor characteristic with higher sensitivity or a larger piezoelectric actuator characteristic, the piezoelectric d 31 constant is more preferably 40 pm / V or more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Even more preferably, it is 100 pm / V or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることが好ましい(請求項)。
この場合には,0.30以上という高い電気機械結合係数Kpを生かして,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition is preferably electro-mechanical coupling coefficient Kp is 0.30 or more (claim 5).
In this case, utilizing the high electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more, the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, excellent in conversion efficiency between mechanical energy and electrical energy, It can be used as a piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter and the like.

上記電気機械結合係数Kpが0.30未満の場合には,上記圧電磁器組成物を,上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができなくなるおそれがある。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは0.4以上がよい。さらに一層好ましくは,0.45以上がよい。
When the electromechanical coupling coefficient Kp is less than 0.30, the piezoelectric ceramic composition may not be used for a piezoelectric element that requires excellent conversion efficiency between the mechanical energy and the electrical energy. .
Further, in order to obtain a further excellent conversion efficiency between mechanical energy and electrical energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, 0.4 or more is good. Still more preferably, 0.45 or more is good.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることが好ましい(請求項)。
この場合には,上記7×10-3Vm/N以上という高い圧電g31定数を活かして,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more (claim 6 ).
In this case, the piezoelectric ceramic composition is used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element or the like having an excellent step-up ratio by utilizing the high piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more. be able to.

上記圧電g31定数が7×10-3Vm/N未満の場合には,上記圧電磁器組成物を優れた昇圧比を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は,8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
Above for piezoelectric g 31 constant of less than 7 × 10 -3 Vm / N, it may not be available to the piezoelectric element which requires an excellent boost ratio the piezoelectric ceramic composition.
In order to obtain a further excellent boost ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上であることが好ましい(請求項)。
この場合には,50以上という高い機械的品質係数Qmを生かして,上記圧電磁器組成物を,発熱が少なく電気エネルギーと機械的エネルギーの変換効率に優れた圧電素子,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition, the mechanical quality factor Qm is is preferably 50 or more (claim 7).
In this case, utilizing the high mechanical quality factor Qm of 50 or more, the piezoelectric ceramic composition can be used to produce a piezoelectric element with little heat generation and excellent conversion efficiency between electric energy and mechanical energy, such as a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, It can be used as a piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter and the like.

上記機械的品質係数Qmが50未満の場合には,上記圧電磁器組成物を上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記機械的品質係数Qmは,40以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,50以上がよい。
When the mechanical quality factor Qm is less than 50, the piezoelectric ceramic composition may not be used for a piezoelectric element that requires excellent conversion efficiency of the mechanical energy and electrical energy.
Further, in order to obtain a further excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the mechanical quality factor Qm is more preferably 40 or more. More preferably, 50 or more is good.

次に,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることが好ましい(請求項)。
この場合には,400以上という高い比誘電率を活かして,上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサなどの誘電素子として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a specific dielectric constant of 400 or more (claim 8).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor having a large electrostatic capacity by utilizing a high relative dielectric constant of 400 or more.

上記比誘電率が400未満の場合には,静電容量が低下し,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子等として利用することができないおそれがある。
また,上記比誘電率は,430以上であることが好ましい。さらに好ましくは,600以上がよい。
When the relative dielectric constant is less than 400, the capacitance decreases, and the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor.
The relative dielectric constant is preferably 430 or more. More preferably, 600 or more is good.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることが好ましい(請求項)。
この場合には,0.09以下という低い誘電損失を生かして,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition is preferably a dielectric loss is 0.09 or less (claim 9).
In this case, taking advantage of the low dielectric loss of 0.09 or less, the piezoelectric ceramic composition is used as a dielectric element such as a capacitor, piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor. , Knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter and the like.

上記誘電損失が0.09を超える場合には,上記圧電磁器組成物を上記コンデンサ等誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができないおそれがある。そのため,より好ましくは,上記誘電損失は0.035以下がよい。更に好ましくは,0.03以下がよい。   When the dielectric loss exceeds 0.09, the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element or the like. Therefore, more preferably, the dielectric loss is 0.035 or less. More preferably, 0.03 or less is good.

次に,上記圧電磁器組成物は,キュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,200℃以上という高いキュリー温度Tcを活かして,上記圧電磁器組成物を,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下にて利用することができる。
上記キュリー温度Tcが200℃未満の場合には,上記圧電磁器組成物を例えば自動車のエンジン付近のように高温の場所に用いると,その圧電d31定数や電気機械結合係数Kp等の特性が低下するおそれがある。そのため,より好ましくは,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがよい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher .
In this case, utilizing the high Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high temperature environment exceeding 100 ° C., for example, in the vicinity of an automobile engine.
When the Curie temperature Tc is lower than 200 ° C., the piezoelectric ceramic composition is used in a high temperature place such as the vicinity of an automobile engine, and the characteristics such as the piezoelectric d31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp are lowered. There is a fear. Therefore, more preferably, the Curie temperature Tc is preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,圧電トランス素子,圧電振動子等として利用することができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることが好ましい。さらに好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,上記圧電d31定数は100pm/V以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or higher and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher .
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a highly sensitive sensor element, ultrasonic motor element, actuator element, piezoelectric transformer element, piezoelectric vibrator, etc. in a high temperature environment exceeding 100 ° C. .
In order to obtain more sensitive piezoelectric sensor characteristics or greater piezoelectric actuator characteristics, the piezoelectric d 31 constant is preferably 40 pm / V or more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Even more preferably, the piezoelectric d 31 constant is 100 pm / V or more.
The Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher .

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or higher and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher .
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element or the like having an excellent step-up ratio in a high temperature environment exceeding 100 ° C.
In order to obtain a further excellent boost ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.
The Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ素子,圧電振動子,センサ素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができる。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more .
In this case, the piezoelectric ceramic composition is excellent in the conversion efficiency of mechanical energy and electrical energy in a high temperature environment exceeding 100 ° C., piezoelectric actuator element, piezoelectric vibrator, sensor element, piezoelectric transformer element, ultrasonic wave It can be used as a motor element or the like.
Further, in order to obtain a further excellent conversion efficiency between mechanical energy and electrical energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, 0.4 or more is good.
The Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を,発熱が少なく機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電素子,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記機械的品質係数Qmは40以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,50以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a mechanical quality factor Qm of 50 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more .
In this case, in a high temperature environment exceeding 100 ° C., the piezoelectric ceramic composition is a piezoelectric element that generates little heat and is excellent in conversion efficiency between mechanical energy and electrical energy, such as a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, and a piezoelectric vibrator. , Piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.
Further, in order to obtain a further excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the mechanical quality factor Qm is more preferably 40 or more. More preferably, 50 or more is good.
The Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,上記誘電損失は0.035以下であることがより好ましい。更に好ましくは,0.03以下がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a dielectric loss of 0.09 or less and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more .
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, a sensor element or the like in a high temperature environment exceeding 100 ° C.
The dielectric loss is more preferably 0.035 or less. More preferably, 0.03 or less is good.
The Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつ電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい
この場合には,上記圧電磁器組成物を,温度100℃を超える高温度環境下において使用することができ,感度及び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れたものとすることができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性,又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。また,上記電気機械結合係数Kpは,0.34以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more, an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more, and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more .
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high temperature environment exceeding 100 ° C., and can be excellent in sensitivity and conversion efficiency between mechanical energy and electric energy.
In order to obtain more sensitive piezoelectric sensor characteristics or greater piezoelectric actuator characteristics, the piezoelectric d 31 constant is more preferably 40 pm / V or more. The electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more.

また,上記第1の発明の圧電磁器組成物は,例えば一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物と,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを,上記一般式で表される化合物1molに対する上記金属元素量が0.0001mol〜0.10molとなるように混合し,焼成することにより製造することができる。
また,上記第1の発明の圧電磁器組成物は,例えばLiを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにMg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を上記一般式で表される化合物1molに対する上記金属元素量が0.0001mol〜0.10molとなるように混合し,焼成することにより製造することができる。
上記添加物としては,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素又はこれらの金属元素を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれる上記金属元素を添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。
また,上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
The piezoelectric ceramic composition of the first invention is represented by, for example, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, X, y, z, w, a and b are 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, respectively. The amount of the metal element with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula, a compound having a composition range of b ≦ 1.05 and an additive containing one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba Can be produced by mixing and baking so that the amount of the solution becomes 0.0001 mol to 0.10 mol.
The piezoelectric ceramic composition according to the first invention includes, for example, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, a compound containing Sb, expressed in after firing the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, and b are 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, and b ≦ 1.05, respectively. Prepared in a stoichiometric ratio so as to become a compound in the composition range of the above, or in a stoichiometric ratio considering substitution with a metal element contained in the following additives, and further Mg, Ca, Sr, Ba An additive containing any one or more metal elements selected from the group consisting of the above metal element amount of 0.1 mol of the compound represented by the above general formula is 0. It was mixed so that 001Mol~0.10Mol, can be produced by firing.
Examples of the additive include one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, and compounds containing these metal elements.
The additive has the general formula {Li x (K 1−y Na y ) 1−x } a (Nb 1−zw Ta z Sb w ) after the firing, using the metal element contained in the additive as an additive element. b It may be contained in the piezoelectric ceramic composition by substituting at least part of Li, K, and Na of the compound represented by O 3 .
In some cases, the metal element or an oxide containing the metal element or a compound such as a perovskite structure compound may be contained in the grain or grain boundary in the piezoelectric ceramic composition.

また,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,例えば一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Si,In,Scから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを,上記一般式で表される化合物1molに対する上記金属元素量が0.0001mol以上,かつ0.08mol以下となるように混合し,焼成することにより製造することができる。
また,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,例えばLiを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにSi,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を上記一般式で表される化合物1molに対する上記金属元素量が0.0001mol以上,かつ0.08mol以下となるように混合し,焼成することにより製造することができる。
上記添加物としては,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素又はこれらの金属元素を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれる上記金属元素を添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
The piezoelectric ceramic composition of the second invention are represented by, for example, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, A compound in which x, y, z, and w are in a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, and Si, In And an additive containing one or more metal elements selected from Sc so that the amount of the metal element with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula is 0.0001 mol or more and 0.08 mol or less, It can be manufactured by firing.
Further, the piezoelectric ceramic composition of the second invention includes, for example, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, a compound containing Sb, expressed in after firing the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, At a stoichiometric ratio such that z and w are compounds in the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively. Or a stoichiometric ratio considering substitution with a metal element contained in the following additive, and an additive containing any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc The amount of the metal element with respect to 1 mol of the compound represented by the formula is 0.0001 mol or more and 0.08 mol or less. Were mixed so that can be produced by firing.
Examples of the additive include one or more metal elements selected from Si, In, and Sc, and compounds containing these metal elements.
The additive has the general formula {Li x (K 1−y Na y ) 1−x } a (Nb 1−zw Ta z Sb w ) after the firing, using the metal element contained in the additive as an additive element. b In some cases, it is substituted into at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by O 3 and is contained in the piezoelectric ceramic composition. In some cases, the metal element or an oxide containing the metal element or a compound such as a perovskite structure compound may be contained in the grain or grain boundary in the piezoelectric ceramic composition.

上記第3の発明の圧電磁器組成物は,例えば一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物と,Biを含む添加物とを,上記一般式で表される化合物1molに対するBi量が0.0001mol〜0.004mol以下となるように混合し,焼成することにより製造することができる。
また,上記第3の発明の圧電磁器組成物は,例えばLiを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有されるBi原子による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにBiを含む添加物を上記一般式で表される化合物1molに対するBi量が0.0001mol〜0.004mol以下となるように混合し,焼成することにより製造することができる。
上記添加物としては,Bi原子又はBi原子を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれるBiを添加元素として,上記焼成後に一般式一般式{Lix(K1-yNay1-x a (Nb1-z-wTazSbw b 3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記Bi原子又はBi原子を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
The piezoelectric ceramic composition of the third invention is represented by, for example, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x , Y, z, w, a, b are 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦, respectively. Mixing and baking a compound having a composition range of 1.05 and an additive containing Bi such that the Bi amount is 0.0001 mol to 0.004 mol or less with respect to 1 mol of the compound represented by the above general formula. Can be manufactured.
The piezoelectric ceramic composition according to the third aspect of the invention includes, for example, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, a compound containing Sb, expressed in after firing the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, and b are 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, and b ≦ 1.05, respectively. Prepared at a stoichiometric ratio so as to be a compound in the composition range of the above, or at a stoichiometric ratio considering substitution with Bi atoms contained in the following additive, and further containing Bi Mix and fire so that the Bi amount per mole of the compound represented by the general formula is 0.0001 mol to 0.004 mol or less. It can be produced by the.
Examples of the additive include Bi atoms or compounds containing Bi atoms.
The additive has the general formula {Li x (K 1 -y Na y ) 1-x } a (Nb 1 -zw Ta z Sb w ) after the firing, using Bi contained in the additive as an additive element. b In some cases, it is substituted into at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by O 3 and is contained in the piezoelectric ceramic composition. In some cases, the Bi atom or a compound containing a Bi atom or a compound such as a perovskite structure compound is contained in a grain or a grain boundary in the piezoelectric ceramic composition.

Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物と,上記添加物とを,該添加物に含有される金属元素又はBi原子による置換を考慮した化学量論比にて混合した場合には,上記一般式で表される化合物中のLi,Na,K,Nb,Ta,及びSbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,上記添加物が含有する金属元素やBi原子に積極的に置換させることができる。
上記の「添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意」,及び上記の「添加物に含有されるBi原子による置換を考慮した化学量論比にて用意」は,例えば上記一般式で表される化合物のLiに上記添加物の金属元素又はBi原子を置換させる場合には,Liを含む化合物の量を減らし,その減らした分だけ上記添加物を添加して混合すると共に,全体としては,焼成後に一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表される化合物が合成されるような化学量論比にて用意すること等により,実現することができる。
上記一般式中の,K,Na,Nb,Ta,Sbという他の原子に置換させる場合にもこれらを含む化合物の量を減らし,その分だけ置換させたい金属元素又はBi原子を含む添加物を添加すること等により実現することができる。
一方,焼成後乃至は焼成前に,上記一般式{Li x (K 1-y Na y 1-x a (Nb 1-z-w Ta z Sb w b 3 で表される化合物となるような化学量論比にて,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを用意し,ここに上記添加物をさらに混合することにより,上記金属元素,Bi又はこれらを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として上記添加物を含有する圧電磁器組成物を積極的に作製することができる。
上記リチウムを含有する化合物としては,例えばLi2CO3,Li2O,LiNO3,LiOH等がある。また,上記ナトリウムを含有する化合物としては,Na2CO3,NaHCO3,NaNO3等がある。
A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, a compound containing Sb, and the additive are added to the compound. When mixed in a stoichiometric ratio considering substitution with metal elements or Bi atoms contained in the product, Li, Na, K, Nb, Ta, and Sb in the compound represented by the above general formula At least a part of any one or more kinds can be positively replaced with the metal element or Bi atom contained in the additive.
"Prepared with stoichiometric ratio considering substitution by metal element contained in additive", and "Prepared with stoichiometric ratio considering substitution by Bi atom contained in additive" For example, when substituting the metal element or Bi atom of the additive for Li in the compound represented by the above general formula, the amount of the compound containing Li is reduced, and the additive is added by the reduced amount. with mixing Te, as a whole, the compound represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 is synthesized after firing This can be achieved by preparing with a stoichiometric ratio.
In the above general formula, in the case of substituting with other atoms such as K, Na, Nb, Ta, and Sb, the amount of the compound containing these is reduced, and the additive containing the metal element or Bi atom to be replaced by that amount is added. It can be realized by addition or the like.
On the other hand, after or before calcination calcination, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3 in such that a compound represented And a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb at various stoichiometric ratios. The piezoelectric ceramic composition containing the additive as a compound such as the metal element, Bi, or an oxide or a perovskite structure compound containing the metal element, Bi, or the like is actively produced by preparing and further mixing the additive. can do.
Examples of the lithium-containing compound include Li 2 CO 3 , Li 2 O, LiNO 3 , and LiOH. Examples of the compound containing sodium include Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , and NaNO 3 .

また,上記カリウムを含有する化合物としては,K2CO3,KNO3,KNbO3,KTaO3等がある。また,上記ニオブを含有する化合物としては,例えばNb25,Nb23,NbO2等がある。また,上記タンタルを含有する化合物としては,Ta25等がある。また,上記アンチモンを含有する化合物としては,例えばSb25,Sb23,Sb24等がある。 The compounds containing potassium include K 2 CO 3 , KNO 3 , KNbO 3 , KTaO 3 and the like. Examples of the compound containing niobium include Nb 2 O 5 , Nb 2 O 3 , and NbO 2 . Examples of the compound containing tantalum include Ta 2 O 5 . Examples of the antimony-containing compound include Sb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , and Sb 2 O 4 .

次に,上記第1の発明の圧電磁器組成物を製造する際において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はMgO,MgCO3,CaO,CaCO3,SrO,SrCO3,BaO,及びBaCO3から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましい
この場合には,上記第1の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
Next, in producing the piezoelectric ceramic composition of the first invention, the Li-containing compound is Li 2 CO 3 , the Na-containing compound is Na 2 CO 3 , and the K-containing compound is K 2 CO 3 , the compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is It is preferably at least one selected from MgO, MgCO 3 , CaO, CaCO 3 , SrO, SrCO 3 , BaO, and BaCO 3 .
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the first invention can be easily produced.

また,上記第2の発明の圧電磁器組成物を製造する際において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はSiO2,In23,及びSc23から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましい
この場合には,上記第2の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
In producing the piezoelectric ceramic composition of the second invention, the Li-containing compound is Li 2 CO 3 , the Na-containing compound is Na 2 CO 3 , and the K-containing compound is K 2 CO 3 , the compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is SiO Preferably, it is at least one selected from 2 , In 2 O 3 , and Sc 2 O 3 .
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the second invention can be easily produced.

また,上記第3の発明の圧電磁器組成物を製造する際において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はBi23であることが好ましい
この場合には,上記第3の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
In producing the piezoelectric ceramic composition of the third invention, the Li-containing compound is Li 2 CO 3 , the Na-containing compound is Na 2 CO 3 , and the K-containing compound is K 2 CO 3 , the compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is Bi 2 O 3 is preferred .
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the third invention can be easily produced.

次に,上記第4の発明(請求項10)において,上記圧電素子としては,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等がある。 Then, in the above-described fourth invention (claim 10), as the piezoelectric element, for example a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensors, knock sensors, yaw rate sensor, There are airbag sensors, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter and so on.

次に,上記第5の発明(請求項11)において,上記誘電素子としては,例えばコンデンサ,積層コンデンサ等がある。 Next, in the fifth aspect (invention 11 ), examples of the dielectric element include a capacitor and a multilayer capacitor.

(実施例1)
次に,本発明の実施例にかかる圧電磁器組成物について説明する。
本例では,上記第1の発明(請求項1)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.01molである。
Example 1
Next, the piezoelectric ceramic composition according to the example of the present invention will be described.
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the first invention (invention 1) is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions mainly composed of compounds in the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as additive elements. And the sum total of content of the said additional element is 0.01 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて用意し,さらにMg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物とを,混合し,焼成する。 The method for producing a piezoelectric ceramic composition of this example includes a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively Prepared in a stoichiometric ratio such that the compound is in the composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and Mg , Ca, Sr, Ba, and an additive containing one or more metal elements selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba are mixed and fired.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,詳細に説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,BaOを準備した。
Hereinafter, the manufacturing method of the piezoelectric ceramic composition of this example will be described in detail.
First, as a raw material of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more. , And CaO, SrO, MgO, and BaO as the additives were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOをそれぞれ配合して,8種類の配合物を得た。 Among these materials, Li 2 CO 3, Na 2 CO 3, K 2 CO 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, the Sb 2 O 5, the general formula after firing {Li x (K 1-y Na y ) 1−x } (Nb 1−zw Ta z Sb w ) O 3 , x, y, z, w are x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = The stoichiometric ratio is 0.04 , that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Further, CaO, SrO, MgO, or BaO as the above additives were blended to obtain eight kinds of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOをそれぞれ0.01mol及び0.005molずつ配合した。このとき,各添加物の金属元素の配合量も,0.01mol及び0.005molとなる。
また,上記の各添加物のうち,CaOについては,さらに0.02mol,0.04mol,0.10molずつ配合した配合物も準備した。
そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
The compounding amount of the additive, the stoichiometric compound is expected to be obtained after firing by blending at ratio {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96} (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04) O 3 1mol In contrast, 0.01 mol and 0.005 mol of CaO, SrO, MgO, or BaO as the above-mentioned additives were blended, respectively. At this time, the compounding amount of the metal element of each additive is also 0.01 mol and 0.005 mol.
In addition, among the above-mentioned additives, CaO was further prepared by blending 0.02 mol, 0.04 mol, and 0.10 mol.
And each said compound was mixed in acetone with the ball mill for 24 hours, respectively, and the mixture was produced.

次に,各混合物をそれぞれ750℃にて5時間仮焼し,続いてこの仮焼後の各混合物をそれぞれボールミルにて24時間粉砕した。続いて,バインダーとしてポリビニールブチラールを添加し,造粒した。
造粒後の各粉体を圧力2ton/cm2にて,直径13mm,厚さ2mmの円盤状に加圧成形し,得られる成形体を温度1000〜1300℃にて1時間焼成し,焼成体を作製した。なお,このときの具体的な焼成温度は,上記の1000℃〜1300℃という温度範囲のうち,1時間の焼成によって最大密度の焼成体が得られる温度を選定した。そしてこのとき,上記焼成体は,すべて相対密度98%以上に緻密化されていた。
Next, each mixture was calcined at 750 ° C. for 5 hours, and then each calcined mixture was ground in a ball mill for 24 hours. Subsequently, polyvinyl butyral was added as a binder and granulated.
Each granulated powder is pressure-molded into a disk shape having a diameter of 13 mm and a thickness of 2 mm at a pressure of 2 ton / cm 2 , and the resulting molded body is fired at a temperature of 1000 to 1300 ° C. for 1 hour. Was made. In addition, the specific calcination temperature at this time selected the temperature in which the sintered body of the maximum density is obtained by calcination for 1 hour within the above temperature range of 1000 ° C. to 1300 ° C. At this time, all the fired bodies were densified to a relative density of 98% or more.

次に,各焼成体の両面を平行研磨し,円形研磨した後,この円盤試料の両面にスパッタ法により金電極を設けた。そして,100℃のシリコーンオイル中にて1〜5kV/mmの直流電圧を10分間電極間に印加し,厚み方向に分極を施して圧電磁器組成物とした。
このようにして,11種類の圧電磁器組成物(試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜G3)を作製した。各試料における原料及び添加物の配合比を表1に示す。
上記の各試料は,{Li0.04(K0.5Na0.50.95}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物中のK及びNaに対して金属元素が置換添加する方法で作製した。即ち,例えば試料E1においては,その組成が{Li0.04(K0.5Na0.50.94Ca0.01}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるようにした。
Next, both sides of each fired body were subjected to parallel polishing and circular polishing, and then gold electrodes were provided on both sides of the disk sample by sputtering. Then, a DC voltage of 1 to 5 kV / mm was applied between the electrodes in 100 ° C. silicone oil for 10 minutes to polarize in the thickness direction to obtain a piezoelectric ceramic composition.
In this way, eleven types of piezoelectric ceramic compositions (samples E1 to E4 and samples F1 to F4 and samples G1 to G3) were produced. Table 1 shows the mixing ratio of raw materials and additives in each sample.
Each of the above samples was prepared by a method in which a metal element was substituted for K and Na in a compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.95 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 . . That is, for example, in the sample E1, the composition is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.94 Ca 0.01 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 .

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the manufacturing method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 was prepared by firing, and this was pulverized. Similar to the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3, even if they are mixed with the additives and then calcined, granulated, molded, and baked in the same manner as the manufacturing method of this example. A piezoelectric ceramic composition can be produced.

本例にて作製した試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3において,上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOは,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒内や粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に,各添加物中のCa,Sr,Mg,又はBa原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3 produced in this example, CaO, SrO, MgO, or BaO as the additive is partly an oxide or a perovskite structure compound. As a compound, it is contained in the grain or grain boundary of each piezoelectric ceramic composition, and a part of the compound is represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 It is considered that at least a part of Li, K, and Na is contained in a state where Ca, Sr, Mg, or Ba atoms in each additive are substituted.

次に,本例では,上記圧電磁器組成物の優れた特性を明らかにするため,以下のようにして比較品(試料C1及び試料C2)を作製した。
まず,比較品の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を準備した。
Next, in this example, in order to clarify the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition, comparative products (sample C1 and sample C2) were produced as follows.
First, high purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more were prepared as comparative materials.

これらの原料うちK2CO3,Na2CO3,及びNb25を,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=z=w=0及びy=0.5となるような化学量論比,即ち上記一般式が(K0.5Na0.5)NbO3となるような化学量論比にて,配合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
この混合物を上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C1)を作製した。
試料C1は,(K0.5Na0.5)NbO3を含有してなる圧電磁器組成物である。
Among these raw materials, K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , and Nb 2 O 5 are converted into the above general formula {Li x (K 1 -y Na y ) 1-x } (Nb 1 -zw Ta z Sb w ) O. 3 , the stoichiometric ratio such that x = z = w = 0 and y = 0.5, that is, the stoichiometric ratio such that the general formula is (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3 The mixture was then mixed in acetone for 24 hours by a ball mill to obtain a mixture.
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, polarized in the same manner as Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3, and then subjected to a piezoelectric ceramic composition (sample). C1) was produced.
Sample C1 is a piezoelectric ceramic composition containing (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3 .

次に,以下のようにして試料C2を作製する。
まず,上記にて準備した原料のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=0.04,y=0.5,z=0.1,及びw=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,混合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
Next, the sample C2 is produced as follows.
First, the raw materials Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 prepared above are subjected to the above general formula {Li x ( in K 1-y Na y) 1 -x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, x = 0.04, y = 0.5, and z = 0.1 and w = 0.04, Stoichiometric ratio, that is, a stoichiometric ratio such that the above general formula becomes a compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 , The mixture was mixed in acetone with a ball mill for 24 hours to obtain a mixture.

この混合物を上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C2)を作製した。
試料C2は,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様に化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3を主成分として含有するが,その一方で上記添加元素を含有してない圧電磁器組成物である。
上記試料C1及び試料C2の組成比を表1に示す。
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, polarized in the same manner as Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3, and then subjected to a piezoelectric ceramic composition (sample). C2) was prepared.
Sample C2 contains the compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 as the main component in the same manner as Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3. On the other hand, it is a piezoelectric ceramic composition that does not contain the additive element.
Table 1 shows the composition ratio of the sample C1 and the sample C2.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

次に,上記試料E1〜E4,試料F1〜F4,試料G1〜試料G3,試料C1及び試料C2について,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。 Next, for the samples E1 to E4, samples F1 to F4, samples G1 to G3, samples C1 and C2, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the ratio permittivity ε 33T / ε 0, dielectric loss tan [delta, and the Curie temperature Tc were measured.

上記圧電d31定数,圧電g31定数,電気機械結合係数Kp,及び機械的品質係数Qmは,インピーダンスアナライザー(Agilent社製のプレシジョンインピーダンスアナライザ4294A)を用いて共振−反共振法により測定した。
また,上記誘電損失tanδ及び比誘電率ε33T/ε0は,上記と同様のインピーダンスアナライザーを用いて,測定周波数1kHzにて測定した。
また,キュリー温度Tcは,比誘電率ε33T/ε0が最も高いときの温度をもってキュリー温度Tcとした。
その結果を表2に示す。
The piezoelectric d 31 constant, the piezoelectric g 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, and the mechanical quality factor Qm were measured by a resonance-antiresonance method using an impedance analyzer (a precision impedance analyzer 4294A manufactured by Agilent).
The dielectric loss tan δ and relative dielectric constant ε 33T / ε 0 were measured at a measurement frequency of 1 kHz using the same impedance analyzer as described above.
The Curie temperature Tc was defined as the temperature at which the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 was the highest.
The results are shown in Table 2.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

表2より知られるごとく,上記試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが向上していた。
また,上記試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcのいずれか一つ以上が同等以上の優れた特性を有していた。
なお,表2においては,CaOについてのみ0.02mol以上添加したときの効果を示している。表2には明示してないが,他の添加元素(Mg,Sr,Ba)についてもCaと同様の効果が得られることを確認している。
As is known from Table 2, the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 have a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and dielectric loss tan δ were improved.
The samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 have a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a piezoelectric g 31 constant, and a mechanical quality factor even when compared with the sample C2. qm, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric loss tan [delta, and any one or more of the Curie temperature Tc had equal or superior characteristics.
In Table 2, the effect when 0.02 mol or more of CaO is added is shown. Although not clearly shown in Table 2, it has been confirmed that the same effects as Ca can be obtained for other additive elements (Mg, Sr, Ba).

ここで,圧電d31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の圧電d31定数が,121.0pm/Vというもっとも高い値を示した。 Here, focusing on the piezoelectric d 31 constant, as known from Table 2, the piezoelectric d 31 constant of sample F2 showed the highest value of 121.0pm / V.

電荷検出型回路或いは電流検出型回路を用いた場合には,一般に上記圧電d31定数は,加速度センサ,加重センサ,衝撃センサ及びノックセンサ等の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして,比較品としての試料C1と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。さらに信号雑音比(SN比)及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 When a charge detection circuit or a current detection circuit is used, the piezoelectric d 31 constant is generally proportional to the output voltage of a piezoelectric sensor such as an acceleration sensor, a weight sensor, an impact sensor, or a knock sensor. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a higher piezoelectric d 31 constant can produce a sensor element having a larger charge sensor output. It can be said that it is preferable to have a piezoelectric d 31 constant of at least 30 pm / V or more in order to produce a sensor element having characteristics equal to or higher than those of the sample C1 as a comparative product. To generate a highly sensitive sensor element is further enhanced signal-to-noise ratio (SN ratio) and the output voltage, the piezoelectric d 31 constant good not less than 80 pm/V. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,アクチュエータとして使用する場合には,一般に上記圧電d31定数は圧電アクチュエータの発生歪或いは変位量に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど発生歪或いは変位量の大きなアクチュエータ素子を作ることができる。そして比較品と同等以上の特性を有するアクチュエータ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。より好ましくは40pm/V以上がよい。さらに変位量の大きなアクチュエータを作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 When used as an actuator, the piezoelectric d 31 constant is generally proportional to the generated strain or displacement of the piezoelectric actuator. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a higher piezoelectric d 31 constant can produce an actuator element having a larger strain or displacement. It can be said that it is preferable to have a piezoelectric d 31 constant of at least 30 pm / V or more in order to manufacture an actuator element having characteristics equal to or higher than those of a comparative product. More preferably, it is 40 pm / V or more. In order to fabricate an actuator having a larger displacement, the piezoelectric d 31 constant is preferably 80 pm / V or more. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,電気機械結合係数Kpに注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の電気機械結合係数Kpが,0.551というもっとも高い値を示した。   Further, focusing on the electromechanical coupling coefficient Kp, as is known from Table 2, the electromechanical coupling coefficient Kp of the sample F2 showed the highest value of 0.551.

一般に,上記電気機械結合係数Kpは,圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると,電気機械結合係数Kpが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作ることができる。そして,比較品である試料C1と同等以上の特性を有する圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作製するには,少なくとも0.3以上の電気機械結合係数Kpを有することが好ましいといえる。より好ましくは0.34以上がよい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。また,さらに一層好ましくは0.45以上がよい。   In general, the electromechanical coupling coefficient Kp is proportional to the electromechanical energy conversion efficiency of a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer. From this point, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer having a higher electromechanical energy conversion efficiency can be produced with a piezoelectric ceramic composition having a higher electromechanical coupling coefficient Kp. In order to manufacture a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator having characteristics equivalent to or better than those of the comparative sample C1, an electromechanical coupling coefficient Kp of at least 0.3 is required. It can be said that it is preferable. More preferably 0.34 or more. More preferably, 0.4 or more is good. Furthermore, 0.45 or more is more preferable.

また,機械的品質係数Qmに注目すると,表2より知られるごとく,上記試料E1〜E4及び試料G1〜試料G3の機械的品質係数Qmは,試料C1及び試料C2と同等又は同等以上の優れた値を示した。   Further, when attention is paid to the mechanical quality factor Qm, as is known from Table 2, the mechanical quality factors Qm of the samples E1 to E4 and the samples G1 to G3 are equal to or superior to those of the samples C1 and C2. The value is shown.

一般に,上記機械的品質係数Qmは,上記電気機械結合係数Kpと同様に,圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると,電気機械結合係数Kpが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作ることができる。そして,比較品である試料C1と同等以上の特性を有する圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作製するには,少なくとも50以上の機械的品質係数Qmを有することが好ましいといえる。   In general, the mechanical quality factor Qm is proportional to the electromechanical energy conversion efficiency of a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, an ultrasonic transducer, or the like, like the electromechanical coupling coefficient Kp. From this point, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer having a higher electromechanical energy conversion efficiency can be produced with a piezoelectric ceramic composition having a higher electromechanical coupling coefficient Kp. In order to manufacture a piezoelectric transformer element, ultrasonic motor element, actuator element, or ultrasonic transducer having characteristics equivalent to or better than the sample C1 as a comparative product, it must have a mechanical quality factor Qm of at least 50 or more. Is preferable.

また,キュリー温度Tcに注目すると,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3のキュリー温度Tcは,すべて200℃以上という高い値をとっている。そのため,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3)は,例えば自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等として利用することができる。
また,上記高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等としてさらに長時間安定に使用するためには,上記キュリー温度Tcは,200℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは,250℃以上のものがよい。
Further, when paying attention to the Curie temperature Tc, the Curie temperatures Tc of the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 all take a high value of 200 ° C. or higher. Therefore, the piezoelectric ceramic composition (samples E1 to E4, samples F1 to F4, and samples G1 to G3) of this example is a knock that can be used stably for a long time even in a high temperature part such as the vicinity of an engine of an automobile. It can be used as high-temperature sensor parts such as sensors, actuator parts, ultrasonic motor parts, and the like.
Further, the Curie temperature Tc is preferably 200 ° C. or higher in order to be used stably for a long time as the high temperature sensor part, the actuator part, the ultrasonic motor part or the like. More preferably, the temperature is 250 ° C. or higher.

また,圧電g31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の圧電g31定数は,8.81×10-3Vm/Nというもっとも高い値を示した。 Moreover, focusing on the piezoelectric g 31 constant, as known from Table 2, the piezoelectric g 31 constant of sample F2 showed the highest value of 8.81 × 10 -3 Vm / N.

圧電g31定数は,上記圧電d31定数と同様に,圧電型センサ,圧電トランス素子,超音波モータ素子等の出力電圧に比例する。そのため,圧電g31定数が高い圧電磁器組成物ほど電圧センサ出力の大きなセンサを作ることができる。そして,比較品と同等以上の特性を有するセンサを作製するには,少なくとも7×10-3Vm/N以上の圧電g31定数を有することが好ましいといえる。さらに好ましくは,8×10-3Vm/N以上のものがよい。 The piezoelectric g 31 constant is proportional to the output voltage of a piezoelectric sensor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, etc., like the piezoelectric d 31 constant. Therefore, a piezoelectric ceramic composition having a higher piezoelectric g 31 constant can produce a sensor having a larger voltage sensor output. It can be said that it is preferable to have a piezoelectric g 31 constant of at least 7 × 10 −3 Vm / N or more in order to manufacture a sensor having characteristics equal to or higher than those of the comparative product. More preferably, 8 × 10 −3 Vm / N or more is preferable.

また,比誘電率ε33T/ε0に注目すると,試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3の比誘電率ε33T/ε0は,1300以上という非常に高い値をとっている。 Moreover, focusing on the dielectric constant ε 33T / ε 0, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 of the sample E1~E4 and sample F1~F4 and sample G1~ sample G3 takes the very high value of 1300 or more Yes.

上記比誘電率ε33T/ε0は,一般に積層コンデンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点からみると,上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静電容量の大きなコンデンサを作ることができる。コンデンサを作製するためには,少なくとも400以上の比誘電率を有することが好ましいといえる。また,より好ましくは,430以上のものがよい。さらに好ましくは,1000以上のものがよい。 The relative dielectric constant ε 33T / ε 0 is generally proportional to the capacitance of a capacitor such as a multilayer capacitor component. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a higher relative dielectric constant can produce a capacitor having a larger capacitance. In order to manufacture a capacitor, it can be said that it is preferable to have a relative dielectric constant of at least 400 or more. More preferably, 430 or more is good. More preferably, 1000 or more are good.

また,誘電損失tanδに注目すると,試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3の誘電損失tanδは,0.034以下という非常に低い値をとっている。   When attention is paid to the dielectric loss tan δ, the dielectric loss tan δ of the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 are very low values of 0.034 or less.

上記誘電損失は,コンデンサ部品等のコンデンサ,圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランス等の部品に交流電圧を印加した際に,該部品が損失する熱エネルギーに比例する。その点からみると,上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギー損失の少ないコンデンサ及び発熱の少ない圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランスを作製することができる。そして,エネルギー損失の少ない上記部品を作製するためには,0.09以下の誘電損失を有することが好ましい。より好ましくは,0.035以下のものがよい。さらに好ましくは0.03以下がよい。   The dielectric loss is proportional to the thermal energy lost by the component when an AC voltage is applied to a component such as a capacitor component, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, or a piezoelectric transformer. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a smaller dielectric loss can produce a capacitor with less energy loss and a piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric actuator, and piezoelectric transformer with less heat generation. And in order to produce the said component with little energy loss, it is preferable to have a dielectric loss of 0.09 or less. More preferably, 0.035 or less is good. More preferably, 0.03 or less is good.

以上のごとく,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   As described above, the piezoelectric ceramic composition of this example (sample E1 to sample E4 and sample F1 to sample F4 and sample G1 to sample G3) does not contain lead in the composition, and has excellent piezoelectric characteristics as described above. Has dielectric properties. Therefore, it can be used for high-performance piezoelectric elements and dielectric elements that are safe to the environment.

(実施例2)
本例では,上記第2の発明(請求項)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定す
る。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。
該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.01molである。
(Example 2)
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the second invention (claim 3 ) is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions mainly composed of compounds in the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2.
The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc as additive elements. And the sum total of content of the said additional element is 0.01 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて用意し,さらにSi,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成する。 The method for producing a piezoelectric ceramic composition of this example includes a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively Prepared in a stoichiometric ratio so as to be a compound having a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and Si An additive containing at least one metal element selected from In, Sc, is mixed and fired.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのSiO2,Sc23,In23を準備した。
Hereinafter, the manufacturing method of the piezoelectric ceramic composition of this example will be described.
First, as a raw material of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more. , And SiO 2 , Sc 2 O 3 , and In 2 O 3 as the additive were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23をそれぞれ配合して,3種類の配合物を得た。 Among these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 are converted into the above general formula {Li x (K 1-y Na y ) 1−x } (Nb 1−zw Ta z Sb w ) O 3 , x, y, z, w are x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0.04 to become such a stoichiometric ratio, i.e. blended in the above general formula {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96} (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04) O 3 and becomes such a stoichiometric ratio Further, SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 as the additive was blended to obtain three types of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23を,それぞれ0.01mol,0.005mol,0.005mol配合した。即ち,上記添加物の配合量は,添加元素としてのSi,Sc,及びInの配合量が0.01molとなるようにした。 The compounding amount of the additive, the stoichiometric compound is expected to be obtained after firing by blending at ratio {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96} (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04) O 3 1mol On the other hand, 0.01 mol, 0.005 mol, and 0.005 mol of SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 as the additive were blended, respectively. That is, the additive amount of the additive was such that the additive amounts of Si, Sc, and In as additive elements were 0.01 mol.

そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
次に,この混合物を,上記実施例1の試料E1〜E4と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,3種類の圧電磁器組成物(試料E5〜試料E7)を得た。各試料の原料及び添加物の配合比を表3に示す。
And each said compound was mixed in acetone with the ball mill for 24 hours, respectively, and the mixture was produced.
Next, this mixture was calcined, granulated, molded, fired and polarized in the same manner as the samples E1 to E4 of Example 1 above, and three kinds of piezoelectric ceramic compositions (sample E5 to sample E7) were applied. ) Table 3 shows the mixing ratio of the raw materials and additives of each sample.

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E5〜E7と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the manufacturing method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 was prepared by firing, and this was pulverized. The piezoelectric ceramic composition similar to the samples E5 to E7 can be produced by mixing with the additive and then performing calcination, granulation, molding and firing in the same manner as in the production method of this example.

本例にて作製した試料E5〜E7において,上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23は,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に,各添加物中のSi,Sc,又はIn原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In the samples E5 to E7 produced in this example, SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 as the additive is partially a compound such as an oxide or a perovskite structure compound. It is contained in the grain boundary of the composition, and a part thereof is at least one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Is considered to be contained in a state in which Si, Sc, or In atoms in each additive are substituted.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

次に,上記試料E5〜E7について,実施例1と同様にして,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。
その結果を表4に示す。なお,表4には,比較のため,実施例1で作製した試料C1及び試料C2の各種圧電特性及び誘電特性も併せて示してある。
Next, for the samples E5 to E7, in the same manner as in Example 1, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 , the dielectric The loss tan δ and the Curie temperature Tc were measured.
The results are shown in Table 4. Table 4 also shows various piezoelectric characteristics and dielectric characteristics of Sample C1 and Sample C2 produced in Example 1 for comparison.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

表4より知られるごとく,上記試料E5〜試料E7は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが著しく向上していた。
また,上記試料E5〜試料E7は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,及び誘電損失tanδが向上しており,比誘電率ε33T/ε0及びキュリー温度Tcも同等以上に優れていた。
なお,表4においては,上記添加元素を0.01mol含有させた圧電磁器組成物についてその圧電特性が優れることを示した。表4においては,明示してないが,添加元素の含有量を0.001〜0.08molの範囲で変えても,上記と同様の効果を得られることを確認している。
As is known from Table 4, the samples E5 to E7 have significantly improved piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling coefficient Kp, relative dielectric constant ε 33T / ε 0 , and dielectric loss tan δ compared to sample C1. It was.
The samples E5 to E7 have an improved piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling coefficient Kp, piezoelectric g 31 constant, mechanical quality factor Qm, and dielectric loss tan δ even when compared with the sample C2. The relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and the Curie temperature Tc were also equal or better.
Table 4 shows that the piezoelectric ceramic composition containing 0.01 mol of the additive element has excellent piezoelectric characteristics. Although not explicitly shown in Table 4, it has been confirmed that the same effect as described above can be obtained even when the content of the additive element is changed in the range of 0.001 to 0.08 mol.

このように,本例の圧電磁器組成物(試料E5〜試料E7)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   Thus, the piezoelectric ceramic composition (samples E5 to E7) of this example does not contain lead in the composition and has excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics as described above. Therefore, it can be used for high-performance piezoelectric elements and dielectric elements that are safe to the environment.

(実施例3)
本例では,上記第3の発明(請求項4)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molである。
(Example 3)
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the third invention (invention 4) is manufactured, and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions mainly composed of compounds in the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additive element. And content of the said additional element is 0.0001 mol-0.004 mol with respect to 1 mol of compounds represented by the said general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて準備し,さらにBiを含む添加物を混合し,焼成する。 The method for producing a piezoelectric ceramic composition of this example includes a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively Prepared in a stoichiometric ratio such that the compound is in the composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and Bi Add the additive containing and fire.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのBi23を準備した。
Hereinafter, the manufacturing method of the piezoelectric ceramic composition of this example will be described.
First, as a raw material of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more. , And Bi 2 O 3 as an additive were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのBi23を添加量を変えて配合し,4種類の配合物を得た。 Among these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 are converted into the above general formula {Li x (K 1-y Na y ) 1−x } (Nb 1−zw Ta z Sb w ) O 3 , x, y, z, w are x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = The stoichiometric ratio is 0.04 , that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Further, Bi 2 O 3 as the above additive was blended in various amounts to obtain four types of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのBi23を,0.00025mol,0.0005mol,0.0025mol,又は0.005mol配合した。即ち,上記添加物の配合量は,ビスマスがそれぞれ0.0005mol,0.001mol,0.005mol,又は0.01mol含まれるようにした。 The compounding amount of the additive, the stoichiometric compound is expected to be obtained after firing by blending at ratio {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96} (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04) O 3 1mol In contrast, Bi 2 O 3 as an additive was blended in 0.00025 mol, 0.0005 mol, 0.0025 mol, or 0.005 mol. That is, the compounding amount of the additive was such that bismuth was included at 0.0005 mol, 0.001 mol, 0.005 mol, or 0.01 mol, respectively.

そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
次に,この混合物を,上記実施例1の試料E1〜E4及び試料F1〜F4と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,4種類の圧電磁器組成物(試料E8〜試料E11)を得た。各試料の原料及び添加物の配合比を表5に示す。
And each said compound was mixed in acetone with the ball mill for 24 hours, respectively, and the mixture was produced.
Next, this mixture was calcined, granulated, molded, fired and polarized in the same manner as the samples E1 to E4 and the samples F1 to F4 of Example 1 to obtain four types of piezoelectric ceramic compositions ( Samples E8 to E11) were obtained. Table 5 shows the mixing ratio of the raw materials and additives of each sample.

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E8〜E11と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the manufacturing method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 was prepared by firing, and this was pulverized. A piezoelectric ceramic composition similar to that of the samples E8 to E11 can be produced by mixing with the additive and then performing calcination, granulation, molding and firing in the same manner as in the production method of this example.

また,本例にて作製した試料E8〜E11において,上記添加元素としてのBiは,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒内や粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に,Bi原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In the samples E8 to E11 produced in this example, Bi as the additive element is partially contained in the grains or grain boundaries of each piezoelectric ceramic composition as a compound such as an oxide or a perovskite structure compound. In addition, a part of Nb, Ta, and Sb in the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 is substituted with Bi atoms. It is thought that it is included in the state.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

次に,上記試料E8〜E11について,実施例1と同様にして,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。
その結果を表6に示す。なお,表6には,比較のため,実施例1で作製した試料C1及び試料C2の各種圧電特性及び誘電特性も併せて示してある。
Next, for the samples E8 to E11, as in Example 1, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 , the dielectric The loss tan δ and the Curie temperature Tc were measured.
The results are shown in Table 6. Table 6 also shows various piezoelectric characteristics and dielectric characteristics of Sample C1 and Sample C2 produced in Example 1 for comparison.

Figure 0004510140
Figure 0004510140

表6より知られるごとく,上記試料E8及び試料E9は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが,著しく向上していた。
また,上記試料C8及びE9は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率ε33T/ε0が向上しており,その他の特性も同等又は同等以上に優れていた。及び誘電損失tanδ圧電g31定数,機械的品質係数Qm,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcについても,試料C1と同等以上の優れた特性を示した。
As is known from Table 6, the samples E8 and E9 have significantly improved piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling coefficient Kp, relative permittivity ε 33T / ε 0 , and dielectric loss tan δ compared to sample C1. It was.
In addition, the samples C8 and E9 have an improved piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling coefficient Kp, and relative dielectric constant ε 33T / ε 0 as compared with the sample C2, and other characteristics are equivalent or equivalent. It was better than that. In addition, the dielectric loss tan δ piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the dielectric loss tan δ, and the Curie temperature Tc showed excellent characteristics equivalent to or better than those of the sample C1.

一方,試料E10は,試料C1に比べて,圧電d31定数,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが著しく向上していた。また,試料C2と比較しても機械的品質係数Qm及び比誘電率ε33T/ε0が向上していた。しかし,その反面で電気機械結合係数Kp及び圧電g31定数が大きく低下していた。
また,上記試料E11は,試料C1と比べると,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0及び誘電損失tanδが向上しており,試料C2と比べても,機械的品質係数Qmが向上していたが,その反面,圧電d31定数や電気機械結合係数Kp,圧電g31定数等が著しく低下していた。
On the other hand, the sample E10 had significantly improved piezoelectric d 31 constant, relative permittivity ε 33T / ε 0 , and dielectric loss tan δ compared to the sample C1. In addition, the mechanical quality factor Qm and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 were improved as compared with the sample C2. However, on the other hand, the electromechanical coupling coefficient Kp and the piezoelectric g 31 constant were greatly reduced.
The sample E11 has an improved mechanical quality factor Qm, relative permittivity ε 33T / ε 0 and dielectric loss tan δ as compared to the sample C1, and the mechanical quality factor Qm is higher than that of the sample C2. On the other hand, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, and the like were significantly reduced.

このように,本例の圧電磁器組成物(試料E8及び試料E9)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   Thus, the piezoelectric ceramic composition (sample E8 and sample E9) of this example does not contain lead in the composition, and has excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics as described above. Therefore, it can be used for high-performance piezoelectric elements and dielectric elements that are safe to the environment.

また,本例においては,具体的には明示していないが,上記の添加元素による効果は,0.0001molという少ない含有量でも同様に発揮されることを確認している。さらに,上記の添加元素による効果は,置換添加であっても外添加であっても同様に圧電特性を向上させることができことを確認している。
また,本例においては,特定組成の化合物を主成分とする圧電磁器組成物について,上記添加元素による圧電特性の向上効果を確認したが,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表されるその他の化合物を主成分とする圧電磁器組成物についても,同様の効果を発揮できることを確認している。
Further, in this example, although not specifically shown, it has been confirmed that the effect of the above-described additive element is similarly exhibited even with a small content of 0.0001 mol. Further, it has been confirmed that the effect of the additive element can improve the piezoelectric characteristics in the same manner regardless of whether the additive is added or not.
Further, in this example, the piezoelectric ceramic composition mainly composed of a compound having a specific composition was confirmed to improve the piezoelectric characteristics by the additive element, but the general formula {Li x (K 1-y Na y ) for even 1-x} (Nb 1- zw Ta z Sb w) piezoelectric ceramic composition composed mainly of other compounds represented by O 3, it was confirmed that can exhibit the same effect.

Claims (11)

一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molであり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, b are respectively 0 <X ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05 A piezoelectric ceramic composition comprising:
The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as additive elements,
The total content of the additive elements is 0.0001 mol to 0.10 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
A piezoelectric ceramic composition having a piezoelectric d 31 constant of 80 pm / V or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.
請求項1において,上記添加元素は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して含有されていることを特徴とする圧電磁器組成物。   2. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the additive element is substituted for at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula. 一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol以上,かつ0.08mol以下であり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, b are respectively 0 <X ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05 A piezoelectric ceramic composition comprising:
The piezoelectric ceramic composition contains any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc as an additive element,
The total content of the additive elements is 0.0001 mol or more and 0.08 mol or less with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
A piezoelectric ceramic composition having a piezoelectric d 31 constant of 80 pm / V or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.
一般式{Lix(K1-yNay1-xa(Nb1-z-wTazSbwb3で表され,かつx,y,z,w,a,bがそれぞれ0<x≦0.2,0.05≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molであり,
圧電d31定数が80pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} a (Nb 1-zw Ta z Sb w) b O 3, and x, y, z, w, a, b are respectively 0 <X ≦ 0.2, 0.05 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05 A piezoelectric ceramic composition comprising:
The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additive element,
The content of the additive element is 0.0001 mol to 0.004 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the general formula,
In the piezoelectric d 31 constant 80 pm / V or more, and a piezoelectric ceramic composition Curie temperature Tc is equal to or is 200 ° C. or higher.
請求項1〜4のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more. 請求項1〜5のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 6. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic composition has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more. 請求項1〜6のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the piezoelectric ceramic composition has a mechanical quality factor Qm of 50 or more. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic composition has a relative dielectric constant of 400 or more. 請求項1〜8のいずれか1項において,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物を有することを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element comprising the piezoelectric ceramic composition according to claim 1. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物を有することを特徴とする誘電素子。   A dielectric element comprising the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 9.
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