JPH01215076A - 圧電磁器組成物 - Google Patents

圧電磁器組成物

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JPH01215076A
JPH01215076A JP63039714A JP3971488A JPH01215076A JP H01215076 A JPH01215076 A JP H01215076A JP 63039714 A JP63039714 A JP 63039714A JP 3971488 A JP3971488 A JP 3971488A JP H01215076 A JPH01215076 A JP H01215076A
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JP
Japan
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main component
piezoelectric ceramic
pbtio3
added
ceramic composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP63039714A
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English (en)
Inventor
Akihiro Oka
昭宏 岡
Masato Kumagai
正人 熊谷
Ryoji Uchimura
良治 内村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野] 本発明は圧電磁器組成物に関し、さらに詳しくは、最適
焼結温度がttoo℃程度の低温であり、径方向振動の
電気機械結合係数kpと比誘電率CN3/ε0が共に大
きく、かつ機械的強度の大きい、微小位置制御機器、イ
ンクジェットプリンター素子等に適した圧電1a 23
組成物に関するもので−ある。
【従来の技術] 従来より、圧電材料としてはチタン酸バリウムあるいは
ジルコン酸チタン酸鉛磁器などがあり、これらに種々の
添加物を加えて物理的・電気的特性の向上がなされてき
ている。 特にPb (Mg1z3Nb2/3)O3 )03  
PbT io 3− P b Z r 03 (7) 
3成分系よりなる圧電la器組成物は、成分に神々の置
換添加を行うことにより、優れた圧電特性を示すことが
明らかにされている。(特開昭57−154882.特
開昭57−しかし、これ等の圧電磁器組成物は、kpは
0.5以上と大きいにも拘らず、ε工3/ε0は300
0以下と小さく、大きなm械的振動や変位を得るには不
十分で、機械的強度についても十分に大きいとは言えず
、これらの点の改善が望まれていた。 また、特開昭60−102779に示された圧電1if
i″a組成物は、上記の欠点を改良しkpとc;3/E
、0が共に大きい圧電磁器組成物を提供し、kpが0.
5付近でεL/ε。が6000を越えるものも含まれて
いる。しかし1機械的強度を大きくするためにアルミニ
ウム酸化物を含有させているが、その効果は不十分であ
った。 本発明者らは先の発明(特願昭62−206563、特
願昭62−244072)により、pb(Mg1z3N
l)2/3)O3 ) 0a−PbT i 03−Pb
ZrO3の3成分系を主成分とする圧電磁器組成物にお
いて、副成分として、5b2o3あるいは5b2o3と
Pb (N 1lz3 Nb2/3)Oa )等とを同
時に含有させることにより、kpとε33/ε0とが共
に大きく、さらに曲げ強度が大きい圧電磁器組成物を提
供した。 【発明が解決しようとする課題】 しかし、従来のチタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸
鉛、或はPb (Mg1z3Nb2/3)O3 )Oa
−PbT i 03−PbZr034の3成分系より成
る圧電磁器組成物は、最適焼結温度が通常1200〜1
400℃と高温である。 このため1例えばこれらの圧電磁器組成物を積層型圧電
アクチュエータ等に利用する場合には、内部電極として
、この焼結温度に耐える材料、例えば白金、パラジウム
等の高価なけ金属゛を使用しなければならず、製造−コ
ストが高くつくという欠点がある。このため銀等の安価
な金属が使用できるような、最適焼結温度ができるだけ
低い圧電磁器組成物が必要である。 本発明は、従来のPb (Mg1z3Nb2/3)O3
 )03−PbTi03  Pb7.r03の3成分系
を主成分とする圧電磁器組成物においては、最適焼結温
度が1200℃以上と高い欠点を解決しようとするもの
である。 [問題点を解決するための手段1 本発明は、l記従来技術の欠点を解決するために、主成
分である[P b (Mg1z3Nt]2/3)O3 
)03] x [PbTiO3] y [PbZrO3
] zの)c、y、zの値を限定するとともに、副成分
として、主成分に対する限定量の鉛系複合ペロブスカイ
ト型Pb (N 1tz2Wl/2 ) 03 、 P
b(Z  n1z2 Wl/2  )  Oa  、 
 P  b  (F e2/3w1)、)03  ・ 
P b  (CO1/2  Wl/2  )  Q3 
 ・P b (Mglz2Wl/2 ) 03 、  
(以下pb(N i 1/2 W l/2 ) Oa等
という)のうちの少なくとも一種を含有させたもので、
さらに主成分中のpbの一部をCa、Sr、Ba (以
下Cn等という)のうちの少なくともIIIの限定量で
置換すると共に、副成分としてさらに5n02.n12
03 、ZnO,AJ2203 、S i02 、La
2O3、Y2O3,CeO2,Nip、CoO(以下5
n02等という)のうちの少なくとも181の、主成分
に対する限定量を含有させたものである。 【作用1 本発明は主成分を。 [P b  (Mg+za  Nb27a  )  0
3  ]  X  [PbTiO3] y [PbZr
O3] zと表した時に、主成分組成範囲は、 0、lO≦X≦0.60  0.30≦y≦0.600
.10≦Z≦0.60     (x+y+z=1)な
る値に限定される。その理由は、上記の主成分組成範囲
外では、kpおよびεN3/ε0が共に著しく低下する
からである。この主成分の組成範囲を第1図に示した。 鉛系複合ペロブスカイト型−Pb(Nil/2Wl/2
)03等を主成分に対し0.O1〜20moQ%含有さ
せると、最適焼結温度が大幅に低下し、HIM的強度が
増加し、さらにkpを低下させることなくεZa/Co
を大にすることができる。Pb (N 11y2W1z
2)03等の含有量が主成分に対してO,O1moff
%未溝の場合には特性改冴の効果が少なく、20mog
%を越えるとkpの低下が著しい。 を成分においてpbの0.01=15moff%をCa
等の少なくとも1種で置換するとε33/ε0が大きく
増加する。置換績がO,O1mog%未満では効果が不
十分で、15mo12%を越えるとkpの低下が著しい
。 pbをCa等で置換した主成分に対し、副成分としてP
b (N it/2Wl/2 )03等を主成分に対し
て0.01〜20moff%、かつ、5n02等を主成
分に対して0.01−15mo12%含有させると、最
適焼結温度が低く、かつkp、εaa/ioおよび機械
的強度の大きい圧電磁器組成物が得られる。 Pb (
N f172 Wl、/2 ) 03等の含有量が0.
01mofi%未溝の場合には特性改善の効果が少なく
、20m0β%を越えるとkpの低下が著しい、また、
5n02等の含有量がO,O1mo12%未満ではε工
3/ε0増大効果が不十分で15mo1%を越えるとk
pの低下が著しい。 本願の組成物にPbO,MgO,Nb2O5゜TiO2
,ZrO2,Nip、WO3,ZnO。 Fed、Cod、CaO等および5n02等を含有させ
るための原料としては、酸化物のほか、加熱することに
より酸化物となる水酸化物、過酸化物、硝酸塩、炭酸塩
等も使用可能である。 〔実施例J 以下、本発明を実施例に基づき説明する。 第1表に示したそれぞれの組成になるように。 PbO,MgO,Nb2O5、TiO2,ZrO2、N
ip、WO3,CaCO3,5n02を秤量した。 混合条件はプラスチック製ポットに、混合用ボールとし
てジルコニアボールを使用し、ボールミルで24時時間
式混合した。この混合により泥漿とした材料を乾燥した
後、500 k g / c rrrの圧力で加圧成形
し、800℃で2時間仮焼した。 仮焼物を再びポットに入れ、上記と同一条件で湿式粉砕
混合を行い、乾燥して原料粉を得た。 この原料粉にバインダとしてポリビニールアルコール(
PVA)を1〜2%添加して造粒した後、直径25mm
の金型を用いて1.5t/Cゴの圧力で加圧成形した。 成形物は、1100〜1230℃で2時間本焼成し、圧
電磁器組成物を作成した。 この圧電磁器組成物は厚み1mmまで研磨した後、両面
に銀電極を設けて、温度100℃のシリコーンオイル中
で3〜4kv/mmの直流電界で分極し、圧電性測定の
試料とした。また曲げ強度の測定には、上記条件で焼成
した磁器を断面3X4mmに切断・研磨し使用した。 主成9右よび副成分の組成、密度、kp、εa3/ε0
.最適焼結温度および曲げ強度を第1表に示した。kp
およびεia/loは試料5個の平均値1曲げ強度は試
料10個の平均値である。 なお、各試料はx11回折によりペロプスカイト相が確
認された。 Caの単独使用に替えてSr、Baも用いて主成分のp
bを置換し、副成分としてpb(N i 1/2 Wl
/2 ) 03の単独使用に賛えてPb (Zn1/z
 Wl/2 ) 03 、 Pb (Fe2/3)Oa
Wl/3 ) Oa 、 P b (COI/2 Wl
/2 ) 03゜P b (Mg1/2Wl、/2 )
 Oaも用い、さらに副成分として、5n02の単独使
用に替えてBi2O3、ZnO,A1203 、S i
 02 、La2Q3.Y2O3,CeO2,Nip、
Cooも用いたが、何れの場合も第1表とほぼ同様の結
果が得られ、本発明により、R適焼結温度が低く、kp
およびεX3/ε0が太き(、かつ機械的強度も大きい
圧電磁器組成物が得られた。 [発明の効果] 本発明の圧電磁器組成物は、最適焼成温度が低いため、
電極として銀等の安価な金属が使用でき、さらにkpお
よびεX3/ε0が共に大きいため、従来の圧電磁器組
成物と比較して、より大きな機械的振動や変位を得るこ
とができ、さらに機械的強度も大きいので、切断、研磨
等の加工時に、割れ、欠け、チッピング等が発生せず、
微小位置制御機器、インクジェットプリンター素子等の
用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における主成分の組成範囲を示す三角図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主成分がPb(Mg_1_/_3Nb_2_/_3
    )O_3−PbTiO_3−PbZrO_3 で構成され、これを 〔Pb(Mg_1_/_3Nb_2_/_3)O_3〕
    x 〔PbTiO_3〕y〔PbZrO_3〕z と表した時にx,y,zがそれぞれ0.10≦x≦0.
    60 0.30≦y≦0.60 0.10≦z≦0.60(x+y+z=1)なる値を有
    し、副成分として、鉛系複合ペロブスカイト型 Pb(Ni_1_/_2W_1_/_2)O_3 Pb(Zn_1_/_2W_1_/_2)O_3 Pb(Fe_2_/_3W_1_/_3)O_3 Pb(Co_1_/_2W_1_/_2)O_3 Pb(Mg_1_/_2W_1_/_2)O_3 のうちの少なくとも一種を、主成分に対し0.01〜2
    0mol%含有してなることを特徴とする圧電磁器組成
    物。 2 主成分中のPbの0.01〜15mol%がCa,
    Sr,Baのうちの少なくとも1種で置換され、副成分
    としてさらに、 SnO_2,Bi_2O_3,ZnO,Al_2O_3
    ,SiO_2,La_2O_3,Y_2O_3,CeO
    _2,NiO,CoOのうちの少なくとも1種を主成分
    に対し0.01〜15mol%含有してなる請求項1記
    載の圧電磁器組成物。
JP63039714A 1988-02-24 1988-02-24 圧電磁器組成物 Pending JPH01215076A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6362558B1 (en) * 1999-12-24 2002-03-26 Kansai Research Institute Piezoelectric element, process for producing the same and ink jet recording head
JP2016138033A (ja) * 2015-01-29 2016-08-04 京セラ株式会社 圧電磁器組成物、圧電素子および圧電振動装置

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