JPH05139825A - チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法 - Google Patents
チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法Info
- Publication number
- JPH05139825A JPH05139825A JP3307531A JP30753191A JPH05139825A JP H05139825 A JPH05139825 A JP H05139825A JP 3307531 A JP3307531 A JP 3307531A JP 30753191 A JP30753191 A JP 30753191A JP H05139825 A JPH05139825 A JP H05139825A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead titanate
- piezoelectric ceramic
- based piezoelectric
- calcined powder
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 （Ｐｂ1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-yＢy ）Ｏ3
〔式中、ＡはＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選ばれ
る１種又は２種以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選ばれ
る１種又は２種以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０６，
０．００１≦ｙ≦０．００７である。〕で表わされる組
成であり、かつ粒径が１μｍ以上の割合が２wt％以下の
仮焼粉を成形及び焼成することを特徴とするチタン酸鉛
系圧電磁器の製造方法。 【効果】 キュリー温度が４９５℃と高く、圧力−電荷
出力においてヒステリシスがなく、温度安定性に優れ
（１１００ppm ／℃以下）、かつ出力低下も解決さる。
〔式中、ＡはＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選ばれ
る１種又は２種以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選ばれ
る１種又は２種以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０６，
０．００１≦ｙ≦０．００７である。〕で表わされる組
成であり、かつ粒径が１μｍ以上の割合が２wt％以下の
仮焼粉を成形及び焼成することを特徴とするチタン酸鉛
系圧電磁器の製造方法。 【効果】 キュリー温度が４９５℃と高く、圧力−電荷
出力においてヒステリシスがなく、温度安定性に優れ
（１１００ppm ／℃以下）、かつ出力低下も解決さる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸鉛系圧電磁器の
製造方法に係り、この圧電磁器はキュリー温度、ヒステ
リシス、圧力−電荷出力特性等に優れ、圧力センサ、加
速度センサ、フィルター等の分野に特に有用である。
製造方法に係り、この圧電磁器はキュリー温度、ヒステ
リシス、圧力−電荷出力特性等に優れ、圧力センサ、加
速度センサ、フィルター等の分野に特に有用である。
【０００２】
【従来の技術】圧電磁器は、圧電効果を利用して圧力セ
ンサあるいは加速度センサに応用することが可能であ
る。すなわち、圧電磁器に圧力を加えると、圧力（変
形）に応じて電荷が発生するので、これを検出して圧力
あるいは加速度を測定することができる。
ンサあるいは加速度センサに応用することが可能であ
る。すなわち、圧電磁器に圧力を加えると、圧力（変
形）に応じて電荷が発生するので、これを検出して圧力
あるいは加速度を測定することができる。
【０００３】本発明に近い組成のチタン酸鉛圧電材料
が、特公昭和６０−２１９４１号公報、特開昭５５−１
５１３８１号公報、及び特開昭６３−１５１６６７号公
報に開示されている。
が、特公昭和６０−２１９４１号公報、特開昭５５−１
５１３８１号公報、及び特開昭６３−１５１６６７号公
報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧力センサ、加速度セ
ンサとして使用する圧電材料は、圧力−電荷出力が安定
していることが求められ、特に温度変化のある環境で
は、その使用温度範囲内で特性が安定している必要があ
る。しかしながら，このような条件を、実用的な意味で
満足する圧電材料は得られていない。
ンサとして使用する圧電材料は、圧力−電荷出力が安定
していることが求められ、特に温度変化のある環境で
は、その使用温度範囲内で特性が安定している必要があ
る。しかしながら，このような条件を、実用的な意味で
満足する圧電材料は得られていない。
【０００５】そこで、本発明者は、先々、（Ｐｂ
1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-y Ｂy ）Ｏ3 〔式中、ＡはＬ
ａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選ばれる１種又は２種
以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選ばれる１種又は２種
以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０６，０．００１≦ｙ
≦０．００７である。〕で表わされる組成であることを
特徴とするチタン酸鉛系圧電セラミックス材料を開示
し、上記問題を解決した（特願平３−１１１５３５
号）。
1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-y Ｂy ）Ｏ3 〔式中、ＡはＬ
ａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選ばれる１種又は２種
以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選ばれる１種又は２種
以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０６，０．００１≦ｙ
≦０．００７である。〕で表わされる組成であることを
特徴とするチタン酸鉛系圧電セラミックス材料を開示
し、上記問題を解決した（特願平３−１１１５３５
号）。
【０００６】しかしながら、この圧電セラミックス材料
では、ヒステリシス、温度安定性等の問題は解決する
が、圧力−電荷出力が若干低下する問題があった。そこ
で、本発明は、上記圧電セラミックス材料の出力を向上
させることを目的とする。
では、ヒステリシス、温度安定性等の問題は解決する
が、圧力−電荷出力が若干低下する問題があった。そこ
で、本発明は、上記圧電セラミックス材料の出力を向上
させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（Ｐｂ1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-y Ｂy ）
Ｏ3 〔式中、ＡはＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選
ばれる１種又は２種以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選
ばれる１種又は２種以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０
６，０．００１≦ｙ≦０．００７である。〕で表わされ
る組成であり、かつ粒径が１μｍ以上の割合が２wt％以
下の仮焼粉を成形及び焼成することを特徴とするチタン
酸鉛系圧電磁器の製造方法を提供する。
成するために、（Ｐｂ1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-y Ｂy ）
Ｏ3 〔式中、ＡはＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選
ばれる１種又は２種以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選
ばれる１種又は２種以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０
６，０．００１≦ｙ≦０．００７である。〕で表わされ
る組成であり、かつ粒径が１μｍ以上の割合が２wt％以
下の仮焼粉を成形及び焼成することを特徴とするチタン
酸鉛系圧電磁器の製造方法を提供する。
【０００８】本発明の製造方法によって得られる圧電セ
ラミックス材料の基本的性質については、特願平３−１
１１５３５号に説明されているが、簡単に述べると次の
通りである。この圧電セラミックス材料は、チタン酸鉛
の鉛の１部をＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ又はＣａで置換
し、チタンの１部をＭｎ，Ｎｉ又はＣｒで置換した構造
を有すると考えられる。鉛の１部をＣａ等で置換するこ
とによって焼結が可能になる。この置換量を表すｘが
０．０２〜０．０６の範囲外では圧電セラミックス材料
の圧力−電荷出力特性の温度安定性が悪くなる。
ラミックス材料の基本的性質については、特願平３−１
１１５３５号に説明されているが、簡単に述べると次の
通りである。この圧電セラミックス材料は、チタン酸鉛
の鉛の１部をＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ又はＣａで置換
し、チタンの１部をＭｎ，Ｎｉ又はＣｒで置換した構造
を有すると考えられる。鉛の１部をＣａ等で置換するこ
とによって焼結が可能になる。この置換量を表すｘが
０．０２〜０．０６の範囲外では圧電セラミックス材料
の圧力−電荷出力特性の温度安定性が悪くなる。
【０００９】また、チタンの１部をＭｎ等で置換するこ
とにより、分極が可能になり、圧電特性が発揮できるよ
うになる。この置換量を表わすｙが０．００１〜０．０
０７の範囲外では圧力−電荷出力のヒステリシスが大き
くなる。この圧電セラミックス材料は、一般に、Ｐｂ
Ｏ，ＴｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ等の原料酸化物、あ
るいは焼成して酸化物となる原料を、目的の組成比率に
配合し、酸素含有雰囲気中で仮焼及び焼成して作成する
ことができるが、本発明では、その仮焼し粉砕して得ら
れる仮焼粉を、粒径が１μｍ以上の粗大粒の割合を２重
量％以下にして成形及び本焼成することを特徴としてい
る。
とにより、分極が可能になり、圧電特性が発揮できるよ
うになる。この置換量を表わすｙが０．００１〜０．０
０７の範囲外では圧力−電荷出力のヒステリシスが大き
くなる。この圧電セラミックス材料は、一般に、Ｐｂ
Ｏ，ＴｉＯ2 ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ等の原料酸化物、あ
るいは焼成して酸化物となる原料を、目的の組成比率に
配合し、酸素含有雰囲気中で仮焼及び焼成して作成する
ことができるが、本発明では、その仮焼し粉砕して得ら
れる仮焼粉を、粒径が１μｍ以上の粗大粒の割合を２重
量％以下にして成形及び本焼成することを特徴としてい
る。
【００１０】このように微細な仮焼粉を用いることによ
り、焼結体中のＭｎ等の分散性が良くなり、そのため少
量のＭｎ等でも分極が容易になり、結果として圧力−電
荷出力が向上する。また、Ｍｎ等が少量でよいため、ヒ
ステリシスも解決される効果もある。Ｍｎ等は仮焼粉の
表面により多く存在するため、粒径が１μｍ以上の粗大
粒が２wt％より多いと、焼結体中に均一に分散しない組
織が得られ、出力が低下する。この様子を図１に模式的
に示す。粒径が１μｍ以上の粗粒も平均粒径０．２〜
０．６μｍの仮焼粉であることが好ましい。
り、焼結体中のＭｎ等の分散性が良くなり、そのため少
量のＭｎ等でも分極が容易になり、結果として圧力−電
荷出力が向上する。また、Ｍｎ等が少量でよいため、ヒ
ステリシスも解決される効果もある。Ｍｎ等は仮焼粉の
表面により多く存在するため、粒径が１μｍ以上の粗大
粒が２wt％より多いと、焼結体中に均一に分散しない組
織が得られ、出力が低下する。この様子を図１に模式的
に示す。粒径が１μｍ以上の粗粒も平均粒径０．２〜
０．６μｍの仮焼粉であることが好ましい。
【００１１】したがって、本発明の製造方法では、上記
仮焼粉を原料としてこれを成形し、焼結して圧力センサ
ー等を作成する。本発明の方法で製造したチタン酸鉛系
圧電磁器は、圧力−電荷出力の温度安定性等が優れるこ
とから主として圧電センサ、加速度センサ等として有用
であるが、そのほかフィルター等としても有用である。
仮焼粉を原料としてこれを成形し、焼結して圧力センサ
ー等を作成する。本発明の方法で製造したチタン酸鉛系
圧電磁器は、圧力−電荷出力の温度安定性等が優れるこ
とから主として圧電センサ、加速度センサ等として有用
であるが、そのほかフィルター等としても有用である。
【００１２】
【作用】仮焼粉の粒径を微細にしたことにより、Ｍｎ等
の均一分散性が向上し、その結果が少量のＭｎ等でも分
極が容易になり、圧力−電荷出力が向上する。
の均一分散性が向上し、その結果が少量のＭｎ等でも分
極が容易になり、圧力−電荷出力が向上する。
【００１３】
【実施例】まず、比較例として、ＰｂＯ，ＴｉＯ2 、希
土類元素Ｌｎ（Ｌａ，Ｓｍ，Ｎｄ等）、ＭｎＯを出発原
料として用いた。なお、このほか原料として最終的に上
記酸化物になるようなもの、たとえばＭｎＣＯ3 などを
用いてもよい。一般式（Ｐｂ，Ｌｎ）（Ｔｉ1-x Ｍｎ
ｘ）Ｏ3 〔０．００１（０．１mol ％）≦ｘ≦ ０．０
０７（０．７mol ％）〕になるよう秤量し、φ１０mmの
ジルコニアボールを用いてポットミル中で湿式混合粉砕
をした。粉砕後に脱水乾燥し、７００〜９５０℃で２時
間仮焼した。その仮焼粉を、再びφ１０mmのジルコニア
ボールを用いてポットミルで湿式粉砕し、最終的な仮焼
粉を得た。
土類元素Ｌｎ（Ｌａ，Ｓｍ，Ｎｄ等）、ＭｎＯを出発原
料として用いた。なお、このほか原料として最終的に上
記酸化物になるようなもの、たとえばＭｎＣＯ3 などを
用いてもよい。一般式（Ｐｂ，Ｌｎ）（Ｔｉ1-x Ｍｎ
ｘ）Ｏ3 〔０．００１（０．１mol ％）≦ｘ≦ ０．０
０７（０．７mol ％）〕になるよう秤量し、φ１０mmの
ジルコニアボールを用いてポットミル中で湿式混合粉砕
をした。粉砕後に脱水乾燥し、７００〜９５０℃で２時
間仮焼した。その仮焼粉を、再びφ１０mmのジルコニア
ボールを用いてポットミルで湿式粉砕し、最終的な仮焼
粉を得た。
【００１４】その粒径を測定したところ平均粒径０．４
３μｍ，１μｍ以上の粒子の割合が１０％であった。次
に特性を評価するため、ペレット型の素子を作ることと
し、バインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
を約３wt％加えて造粒後、成形圧力１ｔ／cm 2 で直径２
０mm、厚さ１mmの円板に成形した。成形体は、昇降温速
度２００℃／ｈ、焼成温度１２５０℃で２時間焼成し
た。
３μｍ，１μｍ以上の粒子の割合が１０％であった。次
に特性を評価するため、ペレット型の素子を作ることと
し、バインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）
を約３wt％加えて造粒後、成形圧力１ｔ／cm 2 で直径２
０mm、厚さ１mmの円板に成形した。成形体は、昇降温速
度２００℃／ｈ、焼成温度１２５０℃で２時間焼成し
た。
【００１５】焼成体に銀電極を付け、２００℃でシリコ
ンオイル中で分極処理を行うこととした。ここで分極電
圧を４kV／mmより大きくすると、素子に全てクラックが
生じたので、分極電圧４kV／mmで３０分印加し、特性評
価を行った。圧電定数である結合定数kt、比誘電率εｒ
を測定した結果を表１に示す。
ンオイル中で分極処理を行うこととした。ここで分極電
圧を４kV／mmより大きくすると、素子に全てクラックが
生じたので、分極電圧４kV／mmで３０分印加し、特性評
価を行った。圧電定数である結合定数kt、比誘電率εｒ
を測定した結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】次に、最終的な仮焼粉の粒径を変化させる
為に、粉砕ボールの径を１〜１０mmで変化させたとこ
ろ、平均粒径は、０．４３μｍで一定であったが、１μ
ｍ以上の割合が０．５％〜１０％の間で変化した。これ
らの最終的な仮焼粉で、焼成条件を比較例と同様にし
て、焼成体を作成し、銀電極を付け、２００℃でシリコ
ンオイル中で分極処理を行うこととした。ここで、各素
子のクラックが生じない、最大の分極電圧を３０分印加
し、特性評価を行った。圧電定数である、結合定数ｋ
ｔ、比較誘電率εｒを測定した結果を表２に示す。
為に、粉砕ボールの径を１〜１０mmで変化させたとこ
ろ、平均粒径は、０．４３μｍで一定であったが、１μ
ｍ以上の割合が０．５％〜１０％の間で変化した。これ
らの最終的な仮焼粉で、焼成条件を比較例と同様にし
て、焼成体を作成し、銀電極を付け、２００℃でシリコ
ンオイル中で分極処理を行うこととした。ここで、各素
子のクラックが生じない、最大の分極電圧を３０分印加
し、特性評価を行った。圧電定数である、結合定数ｋ
ｔ、比較誘電率εｒを測定した結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２より、１μｍ以上の割合が２wt％以下
になると、全て最大の分極電圧が６．５kV／mmに達し、
結合定数ｋｔ、比誘電率εｒともに、圧倒的に優れた焼
成体が得られることがわかる。
になると、全て最大の分極電圧が６．５kV／mmに達し、
結合定数ｋｔ、比誘電率εｒともに、圧倒的に優れた焼
成体が得られることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】実施例で示すように、仮焼粉の１μｍ以
上の粒子を２wt％以下にすることにより、Ｍｎ添加量
０．７mol ％以下でも６．５kV／mmで分極できるように
なり、Ｍｎ添加量１mol ％よりも、ｋｔ、εｒが優れて
いて、出力のヒステリシスが０のチタン酸鉛セラミック
スが得られる。
上の粒子を２wt％以下にすることにより、Ｍｎ添加量
０．７mol ％以下でも６．５kV／mmで分極できるように
なり、Ｍｎ添加量１mol ％よりも、ｋｔ、εｒが優れて
いて、出力のヒステリシスが０のチタン酸鉛セラミック
スが得られる。
【図１】本発明の原理を模式的に説明する図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 （Ｐｂ1-(3/2)xＡx ）（Ｔｉ1-y Ｂy ）
Ｏ3 〔式中、ＡはＬａ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｓｒ，Ｃａから選
ばれる１種又は２種以上、ＢはＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒから選
ばれる１種又は２種以上、そして０．０２≦ｘ≦０．０
６，０．００１≦ｙ≦０．００７である。〕で表わされ
る組成であり、かつ粒径が１μｍ以上の割合が２wt％以
下の仮焼粉を成形及び焼成することを特徴とするチタン
酸鉛系圧電磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3307531A JPH05139825A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3307531A JPH05139825A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05139825A true JPH05139825A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17970214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3307531A Pending JPH05139825A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05139825A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455218B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-11-06 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100462873B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-12-17 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100481718B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-11 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100481717B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-11 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151667A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物 |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP3307531A patent/JPH05139825A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151667A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455218B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-11-06 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100462873B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-12-17 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100481718B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-11 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
| KR100481717B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-04-11 | 주식회사 에스세라 | 압전 세라믹 조성물과 그 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전소자 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4163068B2 (ja) | 圧電磁器組成物，及び圧電素子 | |
| JP2016000689A (ja) | 圧電磁器組成物及び圧電磁器の製造方法 | |
| KR100663971B1 (ko) | ＮｉＯ가 첨가된 ＰＮＮ-ＰＺＴ 압전세라믹 및 그 제조방법 | |
| JPH05139825A (ja) | チタン酸鉛系圧電磁器の製造方法 | |
| JP2002255641A (ja) | 圧電磁器および圧電素子 | |
| JP3827915B2 (ja) | 圧電材料およびその製造方法 | |
| JPH11217262A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2884635B2 (ja) | 圧電セラミックスおよびその製造方法 | |
| US3669887A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JPH07267733A (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP2884631B2 (ja) | 圧電セラミックスとその製造方法 | |
| US3830742A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JP2866986B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH07277822A (ja) | 圧電素子材料及びその製造方法 | |
| JPWO2006093002A1 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH09278535A (ja) | セラミックスの製造方法 | |
| US3649539A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JPH04342459A (ja) | チタン酸鉛系圧電セラミックス材料 | |
| JPH09221359A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| KR101110365B1 (ko) | 압전 세라믹스 제조방법 | |
| JP2737451B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP2011011923A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0517216A (ja) | 圧電セラミツクス | |
| JP2987762B2 (ja) | 強誘電体磁器組成物 | |
| JPH0834667A (ja) | 圧電性磁器 |