JP6310775B2 - 圧電磁器組成物および圧電磁器組成物の製造方法 - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
一般式A{Pb1−xSrx(Zr1−yTiy)O3}+(1−A){Pb(Mn1/3Sb2/3)O3}で表される母材とAl2O3とを含み、
前記一般式における前記A、x、yが、それぞれ
0.9≦A<1.0
0.02≦x≦0.10
0.47≦y≦0.54
を満たすとともに、
前記Al2O3が0.2wt%以上3.5wt%以下の割合で含まれている、
ことを特徴とする圧電磁器組成物としている。
前記母材の原材料を混合する第1混合ステップと、
前記第1混合ステップにより混合された前記母材の原材料を仮焼成する仮焼成ステップと、
前記仮焼成ステップにより得られた前記原材料の粉体と前記Al2O3とを混合する第2混合ステップと、
前記第2混合ステップにより得た混合されたものにバインダーを添加して造粒したものを所定の形状に成形した上で焼成する焼成ステップと、
を含むことを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法としている。
本発明に係る実施例は、圧電特性に優れたP b a S r b ( Z r c T i d M n eS b f ) O 3の一般式で記述される化合物(以下、母材とも言う)を主成分とした圧電磁器組成物であり、上記母材(以下では、A{Pb1-xSrx(Zr1-yTiy)O3}+(1-A){Pb(Mn1/3Sb2/3)O3}の一般式で表記することとする。)にAl2O3が適量添加されている。それによって母材の優れた圧電性能を大きく損なうことなく十分な機械的強度を有するものとなっている。そして、本発明の実施例に係る圧電磁器組成物の特性を評価するために、上記母材の組成(A、x、yの値)とAl2O3の添加量を変えた各種圧電磁器組成物をサンプルとして作製し、各サンプルの圧電特性と機械的強度を評価した。
図1にサンプルの製造手順を具体的に示した。この図に示したように、まず、母材の原材料となる一般式A{Pb1-xSrx(Zr1-yTiy)O3}+(1-A){Pb(Mn1/3Sb2/3)O3}に含まれる各金属元素の酸化物を秤量する(s1)。このとき、各原材料の配合比を変えると、上記一般式中のA、x、yの値が変わる。次に、母材の原材料をボールミル中で溶媒となる純水を入れて24h湿式混合する(s2)。それによって、母材の原材料の混合物が粉体状に粉砕される。そして、この粉体状の混合物を大気中にて800℃〜950℃の温度で3時間(h)仮焼成する(s3)。
組成が異なる各種サンプルについて、圧電特性と機械的強度特性を評価した。圧電特性としては、インピーダンスアナライザを用いて電気機械結合係数Kp(%)、比誘電率εr(=ε33 T/ε0)、機械的品質係数Qmを測定した。また、機械的強度特性として、3点曲げ強度試験による抗折強度σを測定した。具体的には、JIS R1601に準拠した3点曲げ強度試験方法に従って抗折強度σ(MPa)を測定した。
上述したように、母材にAl2O3を添加することによって機械的強度が向上することがわかった。その上で圧電特性を維持するためには、母材の組成とAl2O3の添加量を適正範囲内に調整することが必要であることがわかった。ここでAl2O3の添加による機械的強度特性の向上作用について考察してみた。図2に表1におけるサンプル4に対応する圧電磁器組成物1の電子顕微鏡写真を示した。当該写真より、まず、圧電磁器組成物1が母材の結晶粒2同士が固着した構造であることが確認できる。そして母材の結晶粒間の境界(粒界)に多くのAl2O3が入り込んでいる状態も確認できた。このことから、Al2O3が結晶粒同士を結着させるように作用し、その結果機械的強度が向上したものと考えることができる。
s1 母材原材料秤量工程、s2 混合粉砕工程、s3 仮焼成工程、
s6 添加物混合工程、s7 造粒工程、s8 成形工程、s9 焼成工程、
s12 分極工程
Claims (2)
- 一般式A{Pb1−xSrx(Zr1−yTiy)O3}+(1−A){Pb(Mn1/3Sb2/3)O3}で表される母材とAl2O3とを含み、
前記一般式における前記A、x、yが、それぞれ
0.9≦A<1.0
0.02≦x≦0.10
0.47≦y≦0.54
を満たすとともに、
前記Al2O3が0.2wt%以上3.5wt%以下の割合で含まれている、
ことを特徴とする圧電磁器組成物。 - 請求項1に記載の前記圧電磁器組成物の製造方法であって、
前記母材の原材料を混合する第1混合ステップと、
前記第1混合ステップにより混合された前記母材の原材料を仮焼成する仮焼成ステップと、
前記仮焼成ステップにより得られた前記原材料の粉体と前記Al2O3とを混合する第2混合ステップと、
前記第2混合ステップにより得た混合されたものにバインダーを添加して造粒したものを所定の形状に成形した上で焼成する焼成ステップと、
を含むことを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。
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