JPH07133152A - 圧電磁器組成物の製造方法 - Google Patents
圧電磁器組成物の製造方法Info
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- JPH07133152A JPH07133152A JP5275345A JP27534593A JPH07133152A JP H07133152 A JPH07133152 A JP H07133152A JP 5275345 A JP5275345 A JP 5275345A JP 27534593 A JP27534593 A JP 27534593A JP H07133152 A JPH07133152 A JP H07133152A
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- nickel
- porcelain composition
- sintering
- piezoelectric ceramic
- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3
ーＰｂＴｉＯ3 で表される成分系の圧電磁器組成物をで
あって、焼結後の歪率および比抵抗の点で優れた磁器組
成物を安定に製造する方法を提供する。 【構成】圧電磁器組成物を構成する金属の酸化物を出発
材料とし、出発材料を混合し粉砕する工程を含む圧電磁
器組成物の製造方法において、圧電磁器組成物中のニッ
ケル及びニオブに関わる出発材料として、ニッケル対ニ
オブの比Ｎｉ：Ｎｂが、Ｎｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．０
０から１．０１：２．００の範囲内にあるニオブ酸ニッ
ケルを用いる。ニオブ酸ニッケルの粒径を１．０μｍに
すると、歪率，比抵抗および焼結安定性向上の効果が特
に顕著である。
ーＰｂＴｉＯ3 で表される成分系の圧電磁器組成物をで
あって、焼結後の歪率および比抵抗の点で優れた磁器組
成物を安定に製造する方法を提供する。 【構成】圧電磁器組成物を構成する金属の酸化物を出発
材料とし、出発材料を混合し粉砕する工程を含む圧電磁
器組成物の製造方法において、圧電磁器組成物中のニッ
ケル及びニオブに関わる出発材料として、ニッケル対ニ
オブの比Ｎｉ：Ｎｂが、Ｎｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．０
０から１．０１：２．００の範囲内にあるニオブ酸ニッ
ケルを用いる。ニオブ酸ニッケルの粒径を１．０μｍに
すると、歪率，比抵抗および焼結安定性向上の効果が特
に顕著である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータな
どに用いられる圧電磁器組成物の製造方法に関し、特
に、ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰ
ｂＴｉＯ3 で表される圧電磁器組成物の製造方法に関す
る。
どに用いられる圧電磁器組成物の製造方法に関し、特
に、ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰ
ｂＴｉＯ3 で表される圧電磁器組成物の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の圧電磁器組成物は、従来、以下
のようにして製造されている。先ず、磁器組成物を構成
する各金属元素の酸化物（ＰｂＯ，ＺｒＯ2 ，ＮｉＯ，
Ｎｂ2Ｏ5 及びＴｉＯ2 ）粉末と純水とをボールミルに
入れ、粉砕と混合とを同時に行ったあと、回収し乾燥さ
せる。その後、更に熱を加え反応させて、ＰｂＺｒＯ3
ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表さ
れる成分系のセラミック粉末とする。
のようにして製造されている。先ず、磁器組成物を構成
する各金属元素の酸化物（ＰｂＯ，ＺｒＯ2 ，ＮｉＯ，
Ｎｂ2Ｏ5 及びＴｉＯ2 ）粉末と純水とをボールミルに
入れ、粉砕と混合とを同時に行ったあと、回収し乾燥さ
せる。その後、更に熱を加え反応させて、ＰｂＺｒＯ3
ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表さ
れる成分系のセラミック粉末とする。
【０００３】次に、反応によって粒子が成長したセラミ
ック粉末を再度純水と共にボールミルに入れ、加工しや
すい粒径にまで粉砕した後、回収し乾燥させる。このよ
うにして、例えば圧電アクチュエータの製造に用いられ
る、圧電磁器組成物が得られる。尚、このような製造方
法を、以後、従来方法１と呼ぶこととする。
ック粉末を再度純水と共にボールミルに入れ、加工しや
すい粒径にまで粉砕した後、回収し乾燥させる。このよ
うにして、例えば圧電アクチュエータの製造に用いられ
る、圧電磁器組成物が得られる。尚、このような製造方
法を、以後、従来方法１と呼ぶこととする。
【０００４】ところが、従来、上記の方法で製造された
セラミック粉末を材料として圧電アクチュエータを作る
と、でき上ったあとの圧電セラミックの歪率が低く、
又、絶縁抵抗や機械的品質係数が不安定であるという問
題が生じていた。これは、従来方法１で製造したセラミ
ック粉末では、アクチュエータの製造工程中でこれを焼
結する（上記セラミック粉末に例えば１０００℃程度の
高熱を加えて緻密化させること）と、焼結後の焼結体中
にＮｉＯやＮｂ2 Ｏ5 などが反応し切れずに一部残留す
るからである。つまり、過剰となったＮｉＯ及びＮｂ2
Ｏ5 とＰｂＯとが反応して、目的とするペロブスカイト
相の他に、パイロクロア相（Ｐｂ2 Ｎｂ2Ｏ7 ，Ｐｂ2
Ｎｂ2 Ｏ8 など）が不純物として生成されてしまうので
ある。
セラミック粉末を材料として圧電アクチュエータを作る
と、でき上ったあとの圧電セラミックの歪率が低く、
又、絶縁抵抗や機械的品質係数が不安定であるという問
題が生じていた。これは、従来方法１で製造したセラミ
ック粉末では、アクチュエータの製造工程中でこれを焼
結する（上記セラミック粉末に例えば１０００℃程度の
高熱を加えて緻密化させること）と、焼結後の焼結体中
にＮｉＯやＮｂ2 Ｏ5 などが反応し切れずに一部残留す
るからである。つまり、過剰となったＮｉＯ及びＮｂ2
Ｏ5 とＰｂＯとが反応して、目的とするペロブスカイト
相の他に、パイロクロア相（Ｐｂ2 Ｎｂ2Ｏ7 ，Ｐｂ2
Ｎｂ2 Ｏ8 など）が不純物として生成されてしまうので
ある。
【０００５】これに対して、特開平２ー７１５６９号公
報（特願昭６３ー２２２９４３号公報）に、上述のパイ
ロクロア相の発生抑制を目的とした圧電材料の製造方法
が開示されている。すなわち、圧電セラミックを構成す
る各金属元素のうち、少なくともＮｉとＮｂとを含む混
合材料、換言すればＰｂＯを含まない混合材料を加熱
し、先ずニオブ酸ニッケル（ＮｉＮｂ2 Ｏ6 ）のコラン
バイトを生成させ、その後に、ＰｂＯと反応させるとい
う方法（以後、従来方法２と呼ぶこととする）である。
尚、このようなニオブ酸ニッケルの生成方法は、通常、
酸化物法と呼ばれている。
報（特願昭６３ー２２２９４３号公報）に、上述のパイ
ロクロア相の発生抑制を目的とした圧電材料の製造方法
が開示されている。すなわち、圧電セラミックを構成す
る各金属元素のうち、少なくともＮｉとＮｂとを含む混
合材料、換言すればＰｂＯを含まない混合材料を加熱
し、先ずニオブ酸ニッケル（ＮｉＮｂ2 Ｏ6 ）のコラン
バイトを生成させ、その後に、ＰｂＯと反応させるとい
う方法（以後、従来方法２と呼ぶこととする）である。
尚、このようなニオブ酸ニッケルの生成方法は、通常、
酸化物法と呼ばれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来方法２によ
れば、後に実施例の項で述べるように、従来方法１に比
べて歪率が大きく、しかも比抵抗や機械的品質係数のば
らつきが小さく焼結の安定性に優れた圧電アクチュエー
タ用の圧電磁器組成物を得ることができる。
れば、後に実施例の項で述べるように、従来方法１に比
べて歪率が大きく、しかも比抵抗や機械的品質係数のば
らつきが小さく焼結の安定性に優れた圧電アクチュエー
タ用の圧電磁器組成物を得ることができる。
【０００７】ところで、近年、電気ー機械エネルギー変
換素子としての圧電アクチュエータの用途が拡大するに
つれて、その発生歪量増大、小型化あるいは信頼性向上
に対する要望が強まってきている。このような要望に対
して、例えば、圧電セラミックを薄膜化して駆動用電界
を高めると共に積層構造にするなど、構造の面からの改
良が進められている。
換素子としての圧電アクチュエータの用途が拡大するに
つれて、その発生歪量増大、小型化あるいは信頼性向上
に対する要望が強まってきている。このような要望に対
して、例えば、圧電セラミックを薄膜化して駆動用電界
を高めると共に積層構造にするなど、構造の面からの改
良が進められている。
【０００８】しかしながら、上記のようなアクチュエー
タとしての特性向上には、材料、特に圧電セラミックの
特性向上も欠かせない。又、アクチュエータとしての特
性の安定性は、圧電セラミックすなわちその材料となる
磁器組成物の焼結安定性向上なしには達成できない。
タとしての特性向上には、材料、特に圧電セラミックの
特性向上も欠かせない。又、アクチュエータとしての特
性の安定性は、圧電セラミックすなわちその材料となる
磁器組成物の焼結安定性向上なしには達成できない。
【０００９】従って、本発明は、ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ
（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表される成
分系の圧電磁器組成物を製造する方法であって、上記従
来方法１および従来方法２のような酸化物法による磁器
組成物よりも、少なくとも歪率および比抵抗の点で優れ
た圧電アクチュエータ用の磁器組成物を安定に製造する
方法を提供することを目的とするものである。
（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表される成
分系の圧電磁器組成物を製造する方法であって、上記従
来方法１および従来方法２のような酸化物法による磁器
組成物よりも、少なくとも歪率および比抵抗の点で優れ
た圧電アクチュエータ用の磁器組成物を安定に製造する
方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器組成物
の製造方法は、ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表される成分系の圧電磁
器組成物を製造する方法であって、前記圧電磁器組成物
を構成する金属元素の酸化物を出発材料とし、前記出発
材料を混合し粉砕する工程を含む圧電磁器組成物の製造
方法において、前記圧電磁器組成物中のニッケル及びニ
オブに関わる出発材料として、ニッケル対ニオブの比Ｎ
ｉ：Ｎｂが、Ｎｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．００から１．
０１：２．００の範囲内にあるニオブ酸ニッケルを用い
ることを特徴とする。
の製造方法は、ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表される成分系の圧電磁
器組成物を製造する方法であって、前記圧電磁器組成物
を構成する金属元素の酸化物を出発材料とし、前記出発
材料を混合し粉砕する工程を含む圧電磁器組成物の製造
方法において、前記圧電磁器組成物中のニッケル及びニ
オブに関わる出発材料として、ニッケル対ニオブの比Ｎ
ｉ：Ｎｂが、Ｎｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．００から１．
０１：２．００の範囲内にあるニオブ酸ニッケルを用い
ることを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明者らは、従来方法２に従って酸化物法に
よりニオブ酸ニッケルを生成しようとすると、その生成
物中にはニッケル対ニオブの比Ｎｉ：Ｎｂが１：２から
大きくずれた種々な値（例えば、１：１）の化合物や未
反応物が多数存在し、目的とする純粋な１：２のものは
得られないことを見出した。
よりニオブ酸ニッケルを生成しようとすると、その生成
物中にはニッケル対ニオブの比Ｎｉ：Ｎｂが１：２から
大きくずれた種々な値（例えば、１：１）の化合物や未
反応物が多数存在し、目的とする純粋な１：２のものは
得られないことを見出した。
【００１２】本発明者らが詳細に調査したところによれ
ば、従来方法２の一実施態様として、酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）と酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）とからニオブ酸ニッ
ケルを作製した場合には、単に化学量論的に計算される
量のＮｉＯとＮｂ2 Ｏ5 とを混合して加熱処理しただけ
では、生成された化合物の中に、Ｎｉ：Ｎｂ＝１：１の
ものや、ＮｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 単体が存在し、完全に反応
したＮｉ：Ｎｂが１：２近辺のものは得られなかった。
そして、このようなニオブ酸ニッケル粉末を用いて、従
来方法２によって製造した磁器組成物では、これを焼結
すると、ＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 のいずれかが焼結体中
に残留してしまうことが判明した。ニオブ酸ニッケル生
成の際に混合するＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 の量を多くし
ても、生成されたニオブ酸ニッケルの量および組成は上
記のものと変らず、最終的に磁器組成物として焼結した
ときに焼結体中に残留するＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 の量
が増えるだけであった。
ば、従来方法２の一実施態様として、酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）と酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）とからニオブ酸ニッ
ケルを作製した場合には、単に化学量論的に計算される
量のＮｉＯとＮｂ2 Ｏ5 とを混合して加熱処理しただけ
では、生成された化合物の中に、Ｎｉ：Ｎｂ＝１：１の
ものや、ＮｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 単体が存在し、完全に反応
したＮｉ：Ｎｂが１：２近辺のものは得られなかった。
そして、このようなニオブ酸ニッケル粉末を用いて、従
来方法２によって製造した磁器組成物では、これを焼結
すると、ＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 のいずれかが焼結体中
に残留してしまうことが判明した。ニオブ酸ニッケル生
成の際に混合するＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 の量を多くし
ても、生成されたニオブ酸ニッケルの量および組成は上
記のものと変らず、最終的に磁器組成物として焼結した
ときに焼結体中に残留するＮｉＯまたはＮｂ2 Ｏ5 の量
が増えるだけであった。
【００１３】又、従来方法２の他の実施態様として、Ｎ
ｉＯとＮｂ2 Ｏ5 に加えて更に酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
を混合し加熱処理してニオブ酸ニッケルを作製した場合
には、ＮｉＮｂ2 Ｏ6 よりもＮｉＮｂＴｉＯ6 の方が生
成しやすく、目的とするニオブ酸ニッケルの生成が阻害
されてしまった。その結果、このあと従来方法２に従っ
て、この生成物に他の酸化物（ＰｂＯ、ＺｒＯ2 ）を加
えて磁器組成物を作製しようとしても、ＰｂＯと反応す
るニオブ酸ニッケルが少いので、目的とする磁器組成物
が完全には生成されず、この磁器組成物の焼結後の歪率
は低くかった。又、比抵抗や機械的品質係数の変動が大
きく、焼結が安定に行われないことを示した。
ｉＯとＮｂ2 Ｏ5 に加えて更に酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
を混合し加熱処理してニオブ酸ニッケルを作製した場合
には、ＮｉＮｂ2 Ｏ6 よりもＮｉＮｂＴｉＯ6 の方が生
成しやすく、目的とするニオブ酸ニッケルの生成が阻害
されてしまった。その結果、このあと従来方法２に従っ
て、この生成物に他の酸化物（ＰｂＯ、ＺｒＯ2 ）を加
えて磁器組成物を作製しようとしても、ＰｂＯと反応す
るニオブ酸ニッケルが少いので、目的とする磁器組成物
が完全には生成されず、この磁器組成物の焼結後の歪率
は低くかった。又、比抵抗や機械的品質係数の変動が大
きく、焼結が安定に行われないことを示した。
【００１４】本発明者らは上記の調査結果に基づいて研
究した結果、ニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎｂの値を
１：２に近いものにコントロールすることにより、圧電
アクチュエータの圧電材料として用いたとき、焼結後の
歪率、比抵抗を従来方法２によるものよりも更に高める
ことができ、焼結の安定性を向上させ得ることを確認し
た。
究した結果、ニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎｂの値を
１：２に近いものにコントロールすることにより、圧電
アクチュエータの圧電材料として用いたとき、焼結後の
歪率、比抵抗を従来方法２によるものよりも更に高める
ことができ、焼結の安定性を向上させ得ることを確認し
た。
【００１５】Ｎｉ：Ｎｂの値を１：２近辺にコントロー
ルしたニオブ酸ニッケルは、例えば、ＮｉおよびＮｂを
含む水溶液からｐＨコントロールして原子レベルの酸化
物混合体を共沈させ、これに熱処理を施すという、いわ
ゆる共沈法などにより実現できる。又、ニッケルのアル
コラート及びニオブのアルコラートの少なくとも一つを
用いて製造することもできる。本発明の磁器組成物の製
造方法は、このような安定なニオブ酸ニッケル中間体を
出発材料として用いるものである。このため、ニオブ酸
ニッケルの作製に酸化物法を用いた従来方法２で生じる
ような、Ｎｉ：Ｎｂの値のずれや未反応のＮｉＯやＮｂ
2 Ｏ5 の残留に起因する、焼結体の電気特性の低下ある
いは焼結の不安定さなどの問題は生じない。
ルしたニオブ酸ニッケルは、例えば、ＮｉおよびＮｂを
含む水溶液からｐＨコントロールして原子レベルの酸化
物混合体を共沈させ、これに熱処理を施すという、いわ
ゆる共沈法などにより実現できる。又、ニッケルのアル
コラート及びニオブのアルコラートの少なくとも一つを
用いて製造することもできる。本発明の磁器組成物の製
造方法は、このような安定なニオブ酸ニッケル中間体を
出発材料として用いるものである。このため、ニオブ酸
ニッケルの作製に酸化物法を用いた従来方法２で生じる
ような、Ｎｉ：Ｎｂの値のずれや未反応のＮｉＯやＮｂ
2 Ｏ5 の残留に起因する、焼結体の電気特性の低下ある
いは焼結の不安定さなどの問題は生じない。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について説明す
る。
る。
【００１７】実施例１ 本発明の第１の実施例は、表１に示すように、ＰｂＯ，
ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 およびＮｉＮｂ2 Ｏ6 の粉末を出発
材料とする。先ずこれら出発材料を、でき上った磁器組
成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：Ｐｂ
ＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝５０：１５：３５になるよう
に秤量した。本実施例に用いたニオブ酸ニッケルは共沈
法により得たものであり、ニッケル対ニオブの比が１．
０：２．０、最大粒径は１．０μｍ以下である。
ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 およびＮｉＮｂ2 Ｏ6 の粉末を出発
材料とする。先ずこれら出発材料を、でき上った磁器組
成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：Ｐｂ
ＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝５０：１５：３５になるよう
に秤量した。本実施例に用いたニオブ酸ニッケルは共沈
法により得たものであり、ニッケル対ニオブの比が１．
０：２．０、最大粒径は１．０μｍ以下である。
【００１８】次に、秤量された上記出発材料をポールミ
ル中で混合し、湿式粉砕した後に濾過し、乾燥し、更に
温度７５０〜８５０℃で予焼した。次いで、予焼粉末を
ボールミルで湿式粉砕し、濾過し、乾燥した後、ポリビ
ニルアルコール５０％水溶液をバインダとして混合して
造粒した。造粒後、これをプレスして、直径が１６ｍ
ｍ、厚さが２ｍｍの円板を作製した。作製数は、表１に
示す焼結温度（後出）の各水準毎に、それぞれ４枚ずつ
である。
ル中で混合し、湿式粉砕した後に濾過し、乾燥し、更に
温度７５０〜８５０℃で予焼した。次いで、予焼粉末を
ボールミルで湿式粉砕し、濾過し、乾燥した後、ポリビ
ニルアルコール５０％水溶液をバインダとして混合して
造粒した。造粒後、これをプレスして、直径が１６ｍ
ｍ、厚さが２ｍｍの円板を作製した。作製数は、表１に
示す焼結温度（後出）の各水準毎に、それぞれ４枚ずつ
である。
【００１９】次に、これらの円板を酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）匣鉢に入れ、表１に示すように、９５０，９
８０，１０２０及び１０５０℃の４種類の温度で焼結し
た。焼結時間は、全水準共通に４時間である。
（ＭｇＯ）匣鉢に入れ、表１に示すように、９５０，９
８０，１０２０及び１０５０℃の４種類の温度で焼結し
た。焼結時間は、全水準共通に４時間である。
【００２０】焼結した円板試料の上下面に銀電極を６０
０℃で焼き付け、デジタルＬＣＲメータで容量および誘
電損失を測定した。測定条件は、周波数＝１ｋＨｚ、電
圧＝１Ｖrms である。
０℃で焼き付け、デジタルＬＣＲメータで容量および誘
電損失を測定した。測定条件は、周波数＝１ｋＨｚ、電
圧＝１Ｖrms である。
【００２１】更に、超絶縁計を用いて絶縁抵抗を測定
し、比抵抗を算出した。測定条件は、温度＝２０℃で、
印加電圧＝５０Ｖ、電圧印加時間＝１分間である。
し、比抵抗を算出した。測定条件は、温度＝２０℃で、
印加電圧＝５０Ｖ、電圧印加時間＝１分間である。
【００２２】次に、上記の銀電極のそれぞれにリード線
をはんだ付けした後、各円板の発生歪率を測定した。測
定方法および条件は、下記のとおりである。先ず、両リ
ード線間に、円板の厚さ方向の電界強度が１ｋＶ／ｍｍ
になるまで電圧を加え、そのときの円板の厚さｔA を歪
測定器で測定する。次に、電界強度をゼロに戻したとき
の厚さｔB を同様に歪測定器で測定した後、歪率を、歪
率＝（ｔA −ｔB ）／ｔB で算出する。
をはんだ付けした後、各円板の発生歪率を測定した。測
定方法および条件は、下記のとおりである。先ず、両リ
ード線間に、円板の厚さ方向の電界強度が１ｋＶ／ｍｍ
になるまで電圧を加え、そのときの円板の厚さｔA を歪
測定器で測定する。次に、電界強度をゼロに戻したとき
の厚さｔB を同様に歪測定器で測定した後、歪率を、歪
率＝（ｔA −ｔB ）／ｔB で算出する。
【００２３】上記測定の結果得られた円板の特性値を、
表１に示す。尚、同表に示す各特性値（歪率，比抵抗お
よび機械的品質係数）は、焼結温度の各水準毎に、試料
４枚に対する測定値の平均値である。
表１に示す。尚、同表に示す各特性値（歪率，比抵抗お
よび機械的品質係数）は、焼結温度の各水準毎に、試料
４枚に対する測定値の平均値である。
【００２４】次に、比較例として、従来方法１による磁
器組成物および従来方法２による磁器組成物を作製し、
それぞれの焼結後の特性値を実施例１と同様に評価し
た。
器組成物および従来方法２による磁器組成物を作製し、
それぞれの焼結後の特性値を実施例１と同様に評価し
た。
【００２５】従来例１（従来方法１による磁器組成物） 出発材料を、表１に示すように、ＰｂＯ，ＺｒＯ2 ，Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴｉＯ2 の粉末とし、これら出
発材料を、でき上った磁器組成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：ＰｂＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝
５０：１５：３５になるように秤量した。上記の組成比
は、実施例１におけると同一である。
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴｉＯ2 の粉末とし、これら出
発材料を、でき上った磁器組成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：ＰｂＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝
５０：１５：３５になるように秤量した。上記の組成比
は、実施例１におけると同一である。
【００２６】これらの出発材料を用いて、実施例１にお
けると同一の条件で、予焼、造粒、プレスし円板を作製
した後、表１に示す４種類の温度で焼結を行なった。各
焼結温度における焼結後の特性値を表１に示す。尚、各
測定値の測定方法及び条件は実施例１におけると同一で
ある。
けると同一の条件で、予焼、造粒、プレスし円板を作製
した後、表１に示す４種類の温度で焼結を行なった。各
焼結温度における焼結後の特性値を表１に示す。尚、各
測定値の測定方法及び条件は実施例１におけると同一で
ある。
【００２７】従来例２（従来方法２による磁器組成物） 出発材料を、表１に示すように、ＰｂＯ，ＺｒＯ2 ，Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴｉＯ2 の粉末とし、これら出
発材料を、でき上った磁器組成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：ＰｂＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝
５０：１５：３５になるように秤量した。上記の組成比
は、実施例１におけると同一である。
ｉＯ，Ｎｂ2 Ｏ5 およびＴｉＯ2 の粉末とし、これら出
発材料を、でき上った磁器組成物の組成比が、Ｐｂ（Ｎ
ｉ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ：ＰｂＺｒＯ3 ：ＰｂＴｉＯ3 ＝
５０：１５：３５になるように秤量した。上記の組成比
は、実施例１におけると同一である。
【００２８】これらの出発材料のうち、先ずＮｉＯとＮ
ｂ2 Ｏ5 とを混合し、８５０〜９５０℃で１時間加熱し
て前処理した。次に、この前処理済みの混合物に残りの
酸化物を混合し、以下、実施例１におけると同一の条件
で、予焼、造粒、プレスし円板を作製した後、表１に示
す４種類の温度で焼結を行なった。各焼結温度における
焼結後の特性値を表１に示す。尚、各測定値の測定方法
及び条件は実施例１におけると同一である。
ｂ2 Ｏ5 とを混合し、８５０〜９５０℃で１時間加熱し
て前処理した。次に、この前処理済みの混合物に残りの
酸化物を混合し、以下、実施例１におけると同一の条件
で、予焼、造粒、プレスし円板を作製した後、表１に示
す４種類の温度で焼結を行なった。各焼結温度における
焼結後の特性値を表１に示す。尚、各測定値の測定方法
及び条件は実施例１におけると同一である。
【００２９】表１を参照すると、従来例２は従来例１に
比べて、歪率も比抵抗も大きい。更に械的品質係数のば
らつきが小さく、焼結が安定して行われていることが分
る。これに対して、本実施例による磁器組成物は、従来
例２に比べてもより歪率が大きく、比抵抗が高い。しか
も、各温度での機械的品質係数が大きくばらつきも小さ
い。つまり、本実施例により得られた磁器組成物は、従
来のどの方法によって得られたものよりも歪率特性およ
び比抵抗特性に優れ、しかもその焼結は安定して行われ
ているといえる。
比べて、歪率も比抵抗も大きい。更に械的品質係数のば
らつきが小さく、焼結が安定して行われていることが分
る。これに対して、本実施例による磁器組成物は、従来
例２に比べてもより歪率が大きく、比抵抗が高い。しか
も、各温度での機械的品質係数が大きくばらつきも小さ
い。つまり、本実施例により得られた磁器組成物は、従
来のどの方法によって得られたものよりも歪率特性およ
び比抵抗特性に優れ、しかもその焼結は安定して行われ
ているといえる。
【００３０】尚、従来例２において、ニオブ酸ニッケル
を生成するときにＮｂ2 Ｏ5 ，ＮｉＯに加えてＴｉＯ2
を混合して熱処理した前処理済み粉末を用いた試料につ
いてもこれまで述べたと同様の評価を行ったが、この場
合には、歪率および比抵抗とも従来例１よりも低かっ
た。又、機械的品質係数のばらつきも大きく焼結が不安
定であることを示したことから、本発明者らは、この磁
器組成物は実用上、圧電アクチュエータの圧電材料用に
は不適当であると判断した。
を生成するときにＮｂ2 Ｏ5 ，ＮｉＯに加えてＴｉＯ2
を混合して熱処理した前処理済み粉末を用いた試料につ
いてもこれまで述べたと同様の評価を行ったが、この場
合には、歪率および比抵抗とも従来例１よりも低かっ
た。又、機械的品質係数のばらつきも大きく焼結が不安
定であることを示したことから、本発明者らは、この磁
器組成物は実用上、圧電アクチュエータの圧電材料用に
は不適当であると判断した。
【００３１】実施例２ 次に、第２の実施例として、本発明における出発材料の
一つであるニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎｂの値を変化
させ、表２に示す各焼結温度で焼結した後のセラミック
円板の特性を調査した。調査結果を表２に示す。尚、こ
の実施例２において、各試料の形状・数量，作製条件，
特性測定方法・条件等は、上記のＮｉ：Ｎｂの値を除い
て、実施例１におけると同一である。
一つであるニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎｂの値を変化
させ、表２に示す各焼結温度で焼結した後のセラミック
円板の特性を調査した。調査結果を表２に示す。尚、こ
の実施例２において、各試料の形状・数量，作製条件，
特性測定方法・条件等は、上記のＮｉ：Ｎｂの値を除い
て、実施例１におけると同一である。
【００３２】表２を参照すると、本実施例では、Ｎｉ：
Ｎｂの値が０．９９：２．００〜１．０１：２．００の
範囲にあるニオブ酸ニッケルを用いた磁器組成物は、上
記範囲外のニオブ酸ニッケルを用いたものよりも更に高
い歪率を示している。しかも、比抵抗および機械的品質
係数の値も大きく安定していることから、広い焼結温度
範囲に亘って安定に焼結されていることが分る。
Ｎｂの値が０．９９：２．００〜１．０１：２．００の
範囲にあるニオブ酸ニッケルを用いた磁器組成物は、上
記範囲外のニオブ酸ニッケルを用いたものよりも更に高
い歪率を示している。しかも、比抵抗および機械的品質
係数の値も大きく安定していることから、広い焼結温度
範囲に亘って安定に焼結されていることが分る。
【００３３】実施例３ 次に、第３の実施例として、本発明における出発材料の
一つであるニオブ酸ニッケルの最大粒径を変化させ、表
３に示す各焼結温度で焼結した後のセラミック円板の特
性を調査した。調査結果を表３に示す。尚、この実施例
３において、各試料の形状・数量，作製条件，特性測定
方法・条件等は、上記のニオブ酸ニッケルの最大粒径の
大きさを除いて、実施例１におけると同一である。
一つであるニオブ酸ニッケルの最大粒径を変化させ、表
３に示す各焼結温度で焼結した後のセラミック円板の特
性を調査した。調査結果を表３に示す。尚、この実施例
３において、各試料の形状・数量，作製条件，特性測定
方法・条件等は、上記のニオブ酸ニッケルの最大粒径の
大きさを除いて、実施例１におけると同一である。
【００３４】本発明が属する技術分野においては、粉末
状反応物質の反応性は、通常、その粒径が細かくなるに
従って高くなり、或る程度の粒径以下になると飽和する
ことが良く知られている。これは粒径が細かくなると、
反応物質が粉体としての性質を示し凝集などの現象が表
われるからである。つまり、粉末の最大粒径が反応性を
左右するのであるが、表３を参照すると、本実施例では
最大粒径が１．０μｍ以下のニオブ酸ニッケルを用いた
磁器組成物は、最大粒径が１．０μｍより大きいニオブ
酸ニッケルを用いたものよりも高い歪率を示している。
しかも、比抵抗および機械的品質係数の値が大きくばら
つきも小さいことから、焼結の安定性が高いことが分
る。これは、上記の最大粒径以下の領域では、ニオブ酸
ニッケルとＰｂＯとの反応性が良くしかもその反応性が
飽和領域にあることによるものと考えられる。
状反応物質の反応性は、通常、その粒径が細かくなるに
従って高くなり、或る程度の粒径以下になると飽和する
ことが良く知られている。これは粒径が細かくなると、
反応物質が粉体としての性質を示し凝集などの現象が表
われるからである。つまり、粉末の最大粒径が反応性を
左右するのであるが、表３を参照すると、本実施例では
最大粒径が１．０μｍ以下のニオブ酸ニッケルを用いた
磁器組成物は、最大粒径が１．０μｍより大きいニオブ
酸ニッケルを用いたものよりも高い歪率を示している。
しかも、比抵抗および機械的品質係数の値が大きくばら
つきも小さいことから、焼結の安定性が高いことが分
る。これは、上記の最大粒径以下の領域では、ニオブ酸
ニッケルとＰｂＯとの反応性が良くしかもその反応性が
飽和領域にあることによるものと考えられる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電磁気
組成物の製造方法は、圧電磁器組成物を構成する各金属
元素の酸化物のうち、ニッケル及びニオブに関わる出発
材料として、ニッケル対ニオブの比Ｎｉ：Ｎｂが、Ｎ
ｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．００から１．０１：２．００
の範囲内にあるニオブ酸ニッケルを用いている。
組成物の製造方法は、圧電磁器組成物を構成する各金属
元素の酸化物のうち、ニッケル及びニオブに関わる出発
材料として、ニッケル対ニオブの比Ｎｉ：Ｎｂが、Ｎ
ｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．００から１．０１：２．００
の範囲内にあるニオブ酸ニッケルを用いている。
【００３９】このことにより本発明によれば、焼結後の
焼結体中にＮｉＯやＮｂ2 Ｏ5 が未反応で残留するのを
防ぎ、しかも生成されたニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎ
ｂの値を組成式から得られる値に近い値にコントロール
できるので、歪率および比抵抗が高く焼結の安定性に優
れた圧電磁器組成物を製造することができる。ニオブ酸
ニッケルの最大粒径を１．０μｍ以下にすると、上記の
歪率，比抵抗および焼結安定性向上の効果が特に顕著で
ある。
焼結体中にＮｉＯやＮｂ2 Ｏ5 が未反応で残留するのを
防ぎ、しかも生成されたニオブ酸ニッケル中のＮｉ：Ｎ
ｂの値を組成式から得られる値に近い値にコントロール
できるので、歪率および比抵抗が高く焼結の安定性に優
れた圧電磁器組成物を製造することができる。ニオブ酸
ニッケルの最大粒径を１．０μｍ以下にすると、上記の
歪率，比抵抗および焼結安定性向上の効果が特に顕著で
ある。
【００４０】本発明の製造方法による磁器組成物を圧電
アクチュエータの圧電材料として用いると、駆動電圧が
低くても大きな歪を発生できるので、歪の大きなアクチ
ュエータ或いは小型のアクチュエータを提供できる。し
かもこのアクチュエータは、圧電セラミックの比抵抗が
高いので、絶縁耐圧の駆動電圧に対する余裕度が大きく
信頼性に優れている。
アクチュエータの圧電材料として用いると、駆動電圧が
低くても大きな歪を発生できるので、歪の大きなアクチ
ュエータ或いは小型のアクチュエータを提供できる。し
かもこのアクチュエータは、圧電セラミックの比抵抗が
高いので、絶縁耐圧の駆動電圧に対する余裕度が大きく
信頼性に優れている。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＰｂＺｒＯ3 ーＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 ーＰｂＴｉＯ3 で表される成分系の圧電磁
器組成物を製造する方法であって、前記圧電磁器組成物
を構成する金属元素の酸化物を出発材料とし、前記出発
材料を混合し粉砕する工程を含む圧電磁器組成物の製造
方法において、 前記圧電磁器組成物中のニッケル及びニオブに関わる出
発材料として、ニッケル対ニオブの比Ｎｉ：Ｎｂが、Ｎ
ｉ：Ｎｂ＝０．９９：２．００から１．０１：２．００
の範囲内にあるニオブ酸ニッケルを用いることを特徴と
する圧電磁器組成物の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電磁器組成物の製造方
法において、 前記ニオブ酸ニッケルの最大粒径が、１．０μｍ以下で
あることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5275345A JPH07133152A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 圧電磁器組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5275345A JPH07133152A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 圧電磁器組成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133152A true JPH07133152A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17554185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5275345A Pending JPH07133152A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 圧電磁器組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07133152A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006038389A1 (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd | 圧電体磁器組成物及び圧電セラミック電子部品 |
| JP2006265055A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nec Tokin Corp | 圧電セラミックスの製造方法 |
| JP2012250885A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6311520A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 誘電体磁器製造用の易焼結性セラミツクス粉末の製造法 |
| JPH0193419A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Ube Ind Ltd | 圧電セラミックス原料粉末の製造方法 |
| JPH0271569A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-12 | Alps Electric Co Ltd | 圧電材料の製造方法 |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP5275345A patent/JPH07133152A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6311520A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 誘電体磁器製造用の易焼結性セラミツクス粉末の製造法 |
| JPH0193419A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Ube Ind Ltd | 圧電セラミックス原料粉末の製造方法 |
| JPH0271569A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-12 | Alps Electric Co Ltd | 圧電材料の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006038389A1 (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd | 圧電体磁器組成物及び圧電セラミック電子部品 |
| JP2006265055A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nec Tokin Corp | 圧電セラミックスの製造方法 |
| JP2012250885A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961224 |