JPH01126266A - アクチュエータ用圧電性磁器組成物 - Google Patents
アクチュエータ用圧電性磁器組成物Info
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- JPH01126266A JPH01126266A JP62282099A JP28209987A JPH01126266A JP H01126266 A JPH01126266 A JP H01126266A JP 62282099 A JP62282099 A JP 62282099A JP 28209987 A JP28209987 A JP 28209987A JP H01126266 A JPH01126266 A JP H01126266A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はサブミクロンオーダーの超精密位置決めに使用
される圧電アクチュエータ素子に使用される圧電性磁器
組成物に関する。
される圧電アクチュエータ素子に使用される圧電性磁器
組成物に関する。
［従来の技術］
圧電アクチュエータ素子は第１図に記載するような積層
構造を有しており、該素子に使用される圧電性磁器組成
物にはＰｂ（Ｎｉ、／Ｊｂｚ７３）Ｏｓ−ＰｂＴｉＯｓ
−ＰｂＺｒＯ３系、Ｐｂ（Ｍｇ＋／Ｊｂ＊／ｉ）Ｏ＊
ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３系などのＰｂＴｉ０ｚ−
ＰｂＺｒＯｚを主成分とし、複合ペロブスカイト等の第
三成分を添加した組成物が太きな電気歪を発生する材料
として使用されてきた。
構造を有しており、該素子に使用される圧電性磁器組成
物にはＰｂ（Ｎｉ、／Ｊｂｚ７３）Ｏｓ−ＰｂＴｉＯｓ
−ＰｂＺｒＯ３系、Ｐｂ（Ｍｇ＋／Ｊｂ＊／ｉ）Ｏ＊
ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３系などのＰｂＴｉ０ｚ−
ＰｂＺｒＯｚを主成分とし、複合ペロブスカイト等の第
三成分を添加した組成物が太きな電気歪を発生する材料
として使用されてきた。
ところが、近年、圧電アクチュエータ素子の小型化、低
電圧駆動化、高速駆動化が要求されるに伴い、圧電アク
チュエータ素子の低容量化が望まれるようになった。そ
のため、素子の小型化、多積層化、更に、積層間隔の薄
肉化が進んできた。
電圧駆動化、高速駆動化が要求されるに伴い、圧電アク
チュエータ素子の低容量化が望まれるようになった。そ
のため、素子の小型化、多積層化、更に、積層間隔の薄
肉化が進んできた。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、従来、アクチュエータ用材料として使われてき
たチタン酸ジルコン酸鉛系の磁器はその組成が相境界の
近くにあり、また、電気歪を大きくするために第三成分
として複合ペロブスカイトを添加しているために、比誘
電率が３０００〜１００００と非常に高くなり、素子の
多積層化、積層間隔の薄肉化に伴い素子が大容量になり
、高速駆動化する圧電アクチュエータ用材料としては不
適である。
たチタン酸ジルコン酸鉛系の磁器はその組成が相境界の
近くにあり、また、電気歪を大きくするために第三成分
として複合ペロブスカイトを添加しているために、比誘
電率が３０００〜１００００と非常に高くなり、素子の
多積層化、積層間隔の薄肉化に伴い素子が大容量になり
、高速駆動化する圧電アクチュエータ用材料としては不
適である。
更に、比誘電率が高いほど機械的品質係数Ｑ−が低くな
るため、電圧印加に伴う分極反転、脱分極の効果が大き
く、電気歪のヒステリシス、ドリフトが大きくなる。ま
た、温度特性が悪いという欠点がある。
るため、電圧印加に伴う分極反転、脱分極の効果が大き
く、電気歪のヒステリシス、ドリフトが大きくなる。ま
た、温度特性が悪いという欠点がある。
本発明の目的は従来の圧電アクチュエータ用材料を使用
した圧電アクチュエータ素子の大容量化という問題点、
更にはアクチュエータ素子の電気歪のヒステリシス、ド
リフトという問題点を解決し、圧電アクチュエータ用材
料として低比誘電率で、更には電気歪のヒステリシス、
ドリフトの小さい材料を提供することにある。
した圧電アクチュエータ素子の大容量化という問題点、
更にはアクチュエータ素子の電気歪のヒステリシス、ド
リフトという問題点を解決し、圧電アクチュエータ用材
料として低比誘電率で、更には電気歪のヒステリシス、
ドリフトの小さい材料を提供することにある。
［間圧点を解決するための手段］
本発明者らは上述の問題点を解決すべく、鋭意研究した
結果、チタン酸鉛は比誘電率が１２０と低いが、チタン
酸鉛はその結晶異方性のために単独では焼結できず、チ
タンの１部分を亜鉛とタンタルで置き換えることにより
チタン酸鉛の低比誘電率を生かしたまま、１１００〜１
２００℃という低温で焼結可能な磁器が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。
結果、チタン酸鉛は比誘電率が１２０と低いが、チタン
酸鉛はその結晶異方性のために単独では焼結できず、チ
タンの１部分を亜鉛とタンタルで置き換えることにより
チタン酸鉛の低比誘電率を生かしたまま、１１００〜１
２００℃という低温で焼結可能な磁器が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は一般式
％式％］
（式中、０．３≦Ｘ≦０．８、Ｘ＋Ｙ＝１＞で表される
アクチュエータ用圧電性磁器組成物に係る。
アクチュエータ用圧電性磁器組成物に係る。
［作 用］
本発明のアクチュエータ用圧電性磁器組成物は一般式Ｐ
ｂ［Ｔ １ｘ（Ｚ ｎ＋／ｓＴ ａｔ／ｓ）ｙ］０３
（式中、０．３≦Ｘ≦０．８、Ｘ＋Ｙ＝１＞で表される
。すなわち、チタン酸鉛のチタンの１部分を亜鉛とタン
タルに！き換えたものである。チタン／亜鉛及びタンタ
ルの合計量の比はＴｉに（Ｚｎ及びＴａの合計量）Ｙで
表して０．３≦Ｘ≦０．８、に十Ｙ＝１である。
ｂ［Ｔ １ｘ（Ｚ ｎ＋／ｓＴ ａｔ／ｓ）ｙ］０３
（式中、０．３≦Ｘ≦０．８、Ｘ＋Ｙ＝１＞で表される
。すなわち、チタン酸鉛のチタンの１部分を亜鉛とタン
タルに！き換えたものである。チタン／亜鉛及びタンタ
ルの合計量の比はＴｉに（Ｚｎ及びＴａの合計量）Ｙで
表して０．３≦Ｘ≦０．８、に十Ｙ＝１である。
ここで、チタンの割合すなわ゛ちＸが０．３未満である
と、パイロクロア相が生成し易く、それによって電気歪
が大きく低下するために好ましくなく、また、にが０．
８を超えると、チタン酸鉛の異方性のために磁器組成物
が焼結しにくくなるために好ましくない、なお、亜鉛と
タンタルの割合は亜鉛１／３、タンタル２／３である。
と、パイロクロア相が生成し易く、それによって電気歪
が大きく低下するために好ましくなく、また、にが０．
８を超えると、チタン酸鉛の異方性のために磁器組成物
が焼結しにくくなるために好ましくない、なお、亜鉛と
タンタルの割合は亜鉛１／３、タンタル２／３である。
本発明のアクチュエータ用圧電性磁器組成物は比誘電率
が３００〜４００と低く、電気歪が大きい、更に、本発
明の磁器組成物は比誘電率が小さいために電気歪のヒス
テリシス、ドリフトが小さく、温度特性も良く、アクチ
ュエータ用材料として最適である。
が３００〜４００と低く、電気歪が大きい、更に、本発
明の磁器組成物は比誘電率が小さいために電気歪のヒス
テリシス、ドリフトが小さく、温度特性も良く、アクチ
ュエータ用材料として最適である。
本発明の磁器組成物は通常のニューセラミックス製造法
により得ることができる０例えば、Ｐｂ０、Ｔ ｉ Ｏ
２、Ｚｎ０２Ｔ ａ２０ ｓを上述の一般式に規定した
範囲内にあるように秤量し、混合する。
により得ることができる０例えば、Ｐｂ０、Ｔ ｉ Ｏ
２、Ｚｎ０２Ｔ ａ２０ ｓを上述の一般式に規定した
範囲内にあるように秤量し、混合する。
次に、得られた混合物を７００〜９００℃の温度範囲で
仮焼後、粉砕し、バインダーを少量添加して０．５〜３
トン／Ｃ彌２、好ましくは１トン／ｃ１程度の圧力で加
圧成形する。この成形体を１１００〜１２００℃の温度
範囲で１〜４時間焼成することにより本発明の磁器組成
物を得ることができる。
仮焼後、粉砕し、バインダーを少量添加して０．５〜３
トン／Ｃ彌２、好ましくは１トン／ｃ１程度の圧力で加
圧成形する。この成形体を１１００〜１２００℃の温度
範囲で１〜４時間焼成することにより本発明の磁器組成
物を得ることができる。
なお、本発明の磁器組成物の原料としては、加熱により
上記酸化物に分解する化合物またはそれら化合物相互の
化合物も使用することができる。
上記酸化物に分解する化合物またはそれら化合物相互の
化合物も使用することができる。
これらの原料としては例えば炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩等
を使用できる。
を使用できる。
また、バインダーとしてはポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）等を使用することができる。
Ａ）等を使用することができる。
［実 施 例］
及１１
Ｐ ｂ Ｏ、Ｔ ｉ Ｏ２、Ｚ ｎｏ 、 Ｔ ａ２０
ｓを出発原料とし、第１表に示す組成になるように秤
量し、ボットミルを用いて湿式混合した後、９００℃で
２時間仮焼した。この仮焼粉末２００ｇにバインダーと
してＰＶＡを５ｇ添加し、造粒後、１トン／Ｃ鴻２の成
形圧で直径２０ｍｍ、厚さ２１の円板に成形した。この
成形体を１１００〜１２００℃の温度で２時間焼成する
ことにより円板状の焼結体くアクチュエータ用圧電性磁
器組成物）を得た。
ｓを出発原料とし、第１表に示す組成になるように秤
量し、ボットミルを用いて湿式混合した後、９００℃で
２時間仮焼した。この仮焼粉末２００ｇにバインダーと
してＰＶＡを５ｇ添加し、造粒後、１トン／Ｃ鴻２の成
形圧で直径２０ｍｍ、厚さ２１の円板に成形した。この
成形体を１１００〜１２００℃の温度で２時間焼成する
ことにより円板状の焼結体くアクチュエータ用圧電性磁
器組成物）を得た。
次に、得られた焼結体の両面を研摩し、銀電極を焼付け
た後、分極処理をシリコンオイル中において８０℃で５
０ＫＶ／ａｍの電界を３０分間印加することにより行な
った。
た後、分極処理をシリコンオイル中において８０℃で５
０ＫＶ／ａｍの電界を３０分間印加することにより行な
った。
これら試料の密度、容量を測定し、比誘電率を求めると
共に厚さ方向に２０ＫＶ／ｃｍの電界を印加し、その時
の変位量を測定した。
共に厚さ方向に２０ＫＶ／ｃｍの電界を印加し、その時
の変位量を測定した。
得られた結果を第１表に併記する。第１表から明らかな
ように、本発明の磁器組成物（試料Ｎｏ。
ように、本発明の磁器組成物（試料Ｎｏ。
３〜１３）は比誘電率が１５０〜４００と低く、電気歪
が２．０Ｘ１０−’〜８．０Ｘ１０−’と大きい材料で
ある。
が２．０Ｘ１０−’〜８．０Ｘ１０−’と大きい材料で
ある。
これに対してにが０．９０．０．８５である比較品では
、焼結しなかったり（試料Ｎｏ、１）、焼結しても分極
操作で破壊する（試料Ｎｏ、２＞。
、焼結しなかったり（試料Ｎｏ、１）、焼結しても分極
操作で破壊する（試料Ｎｏ、２＞。
また、Ｘが０．２５．０．２０．０．１０である比較品
では、変位が起こらなかったり（試料Ｎｏ。
では、変位が起こらなかったり（試料Ｎｏ。
１５及び１６）、変位が起こったとしても小さい（試料
Ｎｏ、１４）。
Ｎｏ、１４）。
また、−例として第２図Ａ及びＢに従来品と本発明品（
試料Ｎｏ、８）の電気歪のヒステリシスの様子を示す、
第２図Ａ及びＢから明らかなように従来品に比較して本
発明品は変位が直線的になり、ヒステリシスが大幅に改
善されていることがわかる。
試料Ｎｏ、８）の電気歪のヒステリシスの様子を示す、
第２図Ａ及びＢから明らかなように従来品に比較して本
発明品は変位が直線的になり、ヒステリシスが大幅に改
善されていることがわかる。
［発明の効果］
本発明のアクチュエータ用圧電性磁器組成物を使用して
圧電アクチュエータ素子を作成すれば、小型低容量・低
電圧駆動・大変位の圧電アクチュエータを得ることがで
きる。更には、圧電アクチュエータ素子の電気歪のヒス
テリシス、ドリフト、温度特性も改良することができる
。
圧電アクチュエータ素子を作成すれば、小型低容量・低
電圧駆動・大変位の圧電アクチュエータを得ることがで
きる。更には、圧電アクチュエータ素子の電気歪のヒス
テリシス、ドリフト、温度特性も改良することができる
。
第１図は積層アクチュエータ素子の概略図であり、第２
図Ａは従来品の電気歪のヒステリシスを示すグラフであ
り、第２図Ｂは本発明品（試料Ｎｏ。 ８）の電気歪のヒステリシスを示すグラフである。 図中、１・・・内部電極、２；・・外部電極、３・・・
絶縁体。 特許出願人 小野田セメント株式会社 手続補正書 昭和６３年６月２７日
図Ａは従来品の電気歪のヒステリシスを示すグラフであ
り、第２図Ｂは本発明品（試料Ｎｏ。 ８）の電気歪のヒステリシスを示すグラフである。 図中、１・・・内部電極、２；・・外部電極、３・・・
絶縁体。 特許出願人 小野田セメント株式会社 手続補正書 昭和６３年６月２７日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一般式 Ｐｂ［Ｔｉ＿ｘ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｔａ＿２＿／＿３）
］Ｏ＿３（式中、０．３≦ｘ≦０．８、ｘ＋ｙ＝１）で
表されるアクチュエータ用圧電性磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282099A JPH01126266A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | アクチュエータ用圧電性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282099A JPH01126266A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | アクチュエータ用圧電性磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126266A true JPH01126266A (ja) | 1989-05-18 |
| JPH0338229B2 JPH0338229B2 (ja) | 1991-06-10 |
Family
ID=17648112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62282099A Granted JPH01126266A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | アクチュエータ用圧電性磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01126266A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111087238A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-01 | 歌尔股份有限公司 | 钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其制备方法 |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP62282099A patent/JPH01126266A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111087238A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-01 | 歌尔股份有限公司 | 钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0338229B2 (ja) | 1991-06-10 |
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