JPH07277820A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH07277820A JPH07277820A JP6067275A JP6727594A JPH07277820A JP H07277820 A JPH07277820 A JP H07277820A JP 6067275 A JP6067275 A JP 6067275A JP 6727594 A JP6727594 A JP 6727594A JP H07277820 A JPH07277820 A JP H07277820A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴ
ｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、
ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０
≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあ
り、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値を示し、ｄ
は０．０００５≦ｄ≦０．０２５の範囲の値を示す）で
表される組成を有する圧電磁器組成物。 【効果】 緻密で異常粒成長のない焼結体となり、成形
体を重ね焼きした際に得られる圧電素子同士の剥離不良
や圧電素子の反りを低減することができる。また、電気
機械結合係数、比誘電率、圧電定数などの特性にも優
れ、さらに組成の調整の他に仮焼粉末を細かい粒度に粉
砕するなど余分の製造工程を含まず、敷き粉なども用い
ないので、圧電体磁器組成物を安価に提供することがで
きる。また、これらの圧電磁器組成物は圧電ブザーや圧
電アクチェータなどの用途に好適な材料となる。
ｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、
ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０
≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあ
り、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値を示し、ｄ
は０．０００５≦ｄ≦０．０２５の範囲の値を示す）で
表される組成を有する圧電磁器組成物。 【効果】 緻密で異常粒成長のない焼結体となり、成形
体を重ね焼きした際に得られる圧電素子同士の剥離不良
や圧電素子の反りを低減することができる。また、電気
機械結合係数、比誘電率、圧電定数などの特性にも優
れ、さらに組成の調整の他に仮焼粉末を細かい粒度に粉
砕するなど余分の製造工程を含まず、敷き粉なども用い
ないので、圧電体磁器組成物を安価に提供することがで
きる。また、これらの圧電磁器組成物は圧電ブザーや圧
電アクチェータなどの用途に好適な材料となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電磁器組成物に関し、
より詳細には圧電アクチュエータ、圧電ブザーなどの材
料として好適な電気的特性を有し、しかも焼き重ね時の
剥離不良や反りを防止することができる圧電磁器組成物
に関する。
より詳細には圧電アクチュエータ、圧電ブザーなどの材
料として好適な電気的特性を有し、しかも焼き重ね時の
剥離不良や反りを防止することができる圧電磁器組成物
に関する。
【０００２】
【従来の技術】応力を加えるとその応力に比例した電界
を生じ、反対に電界を加えて分極させると電界に比例し
た歪を生じ、あるいは機械的応力が発生する現象を圧電
効果という。このような圧電効果を有する材料（以下、
圧電材料と記す）として磁器組成物が知られるようにな
ってから、その応用分野は一気に広がり、今日、共振
子、フィルタ、リレー、アクチュエータなど様々な電子
部品として、これら圧電材料が使用されるようになって
いる。
を生じ、反対に電界を加えて分極させると電界に比例し
た歪を生じ、あるいは機械的応力が発生する現象を圧電
効果という。このような圧電効果を有する材料（以下、
圧電材料と記す）として磁器組成物が知られるようにな
ってから、その応用分野は一気に広がり、今日、共振
子、フィルタ、リレー、アクチュエータなど様々な電子
部品として、これら圧電材料が使用されるようになって
いる。
【０００３】これら圧電材料の中で、ジルコン酸チタン
酸鉛、すなわちＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系の磁器組
成物は、圧電性が大きいこと、高温まで使用可能である
ことなどの利点を有し、圧電材料として広範囲の分野で
使用されている。さらにＺｒ、Ｔｉの一部をＭｇとＮｂ
で置換したＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＴｉＯ
3 −ＰｂＺｒＯ3 からなる三成分系の圧電磁器組成物
（例えば特公昭４２−９７１６号公報など）は、ＰｂＯ
の蒸発が少なく焼成しやすいこと、主成分に種々の添加
物を加えることにより種々の圧電特性を持たせることが
可能であることなどから、圧電ブザー、周波数フィル
タ、圧電着火素子などの材料として利用されてきた。
酸鉛、すなわちＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系の磁器組
成物は、圧電性が大きいこと、高温まで使用可能である
ことなどの利点を有し、圧電材料として広範囲の分野で
使用されている。さらにＺｒ、Ｔｉの一部をＭｇとＮｂ
で置換したＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＴｉＯ
3 −ＰｂＺｒＯ3 からなる三成分系の圧電磁器組成物
（例えば特公昭４２−９７１６号公報など）は、ＰｂＯ
の蒸発が少なく焼成しやすいこと、主成分に種々の添加
物を加えることにより種々の圧電特性を持たせることが
可能であることなどから、圧電ブザー、周波数フィル
タ、圧電着火素子などの材料として利用されてきた。
【０００４】これらＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −Ｐ
ｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 からなる三成分系の組成に他
の添加物を加えた例としては、例えば、比誘電率を向上
させるために、Ｐｂの一部をＳｒ、Ｃａ、Ｂａで置換し
た材料（特公昭４４−１７１０３号公報）などが挙げら
れ、その組成を変化させた例としては、例えば機械強
度、圧電特性を向上させるためにＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｎｂの比を変化させた材料（特公昭４４−３２３４
３号公報）などが挙げられる。
ｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 からなる三成分系の組成に他
の添加物を加えた例としては、例えば、比誘電率を向上
させるために、Ｐｂの一部をＳｒ、Ｃａ、Ｂａで置換し
た材料（特公昭４４−１７１０３号公報）などが挙げら
れ、その組成を変化させた例としては、例えば機械強
度、圧電特性を向上させるためにＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｎｂの比を変化させた材料（特公昭４４−３２３４
３号公報）などが挙げられる。
【０００５】近年、電子機器の小型化や高性能化などに
伴い、家電製品や通信機器などに発音体として利用され
る圧電ブザーにも高い音圧発生機能、広い音域特性が要
求されるようになっている。そのため、これらに用いら
れる圧電材料には、高い圧電定数を得るために、大きな
電気機械結合係数と高誘電率が要求され、これらの材料
を用いて形成される圧電素子には、駆動電圧の低減と広
い音域特性への対応のために薄板化が要求されている。
伴い、家電製品や通信機器などに発音体として利用され
る圧電ブザーにも高い音圧発生機能、広い音域特性が要
求されるようになっている。そのため、これらに用いら
れる圧電材料には、高い圧電定数を得るために、大きな
電気機械結合係数と高誘電率が要求され、これらの材料
を用いて形成される圧電素子には、駆動電圧の低減と広
い音域特性への対応のために薄板化が要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような薄板形状の
圧電素子を生産する方法として、焼成の際に成形体から
の鉛の蒸発を抑制するために、シート状の成形体を積み
重ねて焼成する方法がとられている。このようにシート
状の成形体の重ね焼き焼成によって圧電素子を製造しよ
うとした場合、通常の組成や粒度の原料粉末を用いたも
のでは、焼結過程において磁器が粒成長し、この粒成長
のために焼成後の圧電素子の表面同士に焼き付き現象が
生じ、製造された圧電素子同士に剥離不良が発生する。
また、この焼成時の粒成長は、不均一な焼結の原因とも
なり、そのために圧電素子に反りが発生する。圧電素子
の製造においては、このような圧電素子同士の剥離不良
や圧電素子の反りなどの発生のため、圧電素子製造の際
の歩留りが低下し、製造コストが上昇するという課題が
あった。
圧電素子を生産する方法として、焼成の際に成形体から
の鉛の蒸発を抑制するために、シート状の成形体を積み
重ねて焼成する方法がとられている。このようにシート
状の成形体の重ね焼き焼成によって圧電素子を製造しよ
うとした場合、通常の組成や粒度の原料粉末を用いたも
のでは、焼結過程において磁器が粒成長し、この粒成長
のために焼成後の圧電素子の表面同士に焼き付き現象が
生じ、製造された圧電素子同士に剥離不良が発生する。
また、この焼成時の粒成長は、不均一な焼結の原因とも
なり、そのために圧電素子に反りが発生する。圧電素子
の製造においては、このような圧電素子同士の剥離不良
や圧電素子の反りなどの発生のため、圧電素子製造の際
の歩留りが低下し、製造コストが上昇するという課題が
あった。
【０００７】こうした焼成後の圧電素子同士の剥離不良
や反りの問題を解決するため、一般的には原料粉末の成
形体を積み重ねる際に、それら成形体表面にＺｒＯ2 な
どの顆粒を塗布する方法が採用されている。
や反りの問題を解決するため、一般的には原料粉末の成
形体を積み重ねる際に、それら成形体表面にＺｒＯ2 な
どの顆粒を塗布する方法が採用されている。
【０００８】しかし、前記方法によって剥離不良の問題
はある程度解決するが、焼成時の異常粒成長の問題は解
決されていないため、圧電素子の反りなどの発生を防止
することは難しかった。
はある程度解決するが、焼成時の異常粒成長の問題は解
決されていないため、圧電素子の反りなどの発生を防止
することは難しかった。
【０００９】最近、原料粉末を仮焼した後、仮焼合成さ
れた粉末を特定の表面積になるように粉砕処理して成形
し、酸化性性雰囲気中で焼成する方法が提案されている
（特開平５−５５６６１号公報）。
れた粉末を特定の表面積になるように粉砕処理して成形
し、酸化性性雰囲気中で焼成する方法が提案されている
（特開平５−５５６６１号公報）。
【００１０】このように仮焼粉末を粉砕処理して粒度調
整を行うことにより焼成時の異常粒成長などが抑制され
ると考えられ、このため圧電素子同士の剥離不良や圧電
素子の反りはある程度低減されるが、仮焼粉末を所定の
粒度になるまで粉砕するのに時間がかかるため生産性が
悪化するという問題が新たに生ずる。
整を行うことにより焼成時の異常粒成長などが抑制され
ると考えられ、このため圧電素子同士の剥離不良や圧電
素子の反りはある程度低減されるが、仮焼粉末を所定の
粒度になるまで粉砕するのに時間がかかるため生産性が
悪化するという問題が新たに生ずる。
【００１１】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、成形体を重ね焼き焼成した際に得られる圧電
素子同士の剥離不良や圧電素子の反りを低減し、かつ電
気機械結合係数、比誘電率、圧電定数などの電気的特性
に優れた圧電体磁器組成物を安価に提供することを目的
としている。
のであり、成形体を重ね焼き焼成した際に得られる圧電
素子同士の剥離不良や圧電素子の反りを低減し、かつ電
気機械結合係数、比誘電率、圧電定数などの電気的特性
に優れた圧電体磁器組成物を安価に提供することを目的
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電磁器組成物は、ａＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮ
ｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ
≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄは０．０００５≦ｄ≦０．０２５の
範囲の値を示す）で表される組成を有することを特徴と
している（１）。
に本発明に係る圧電磁器組成物は、ａＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮ
ｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ
≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄは０．０００５≦ｄ≦０．０２５の
範囲の値を示す）で表される組成を有することを特徴と
している（１）。
【００１３】また本発明に係る圧電磁器組成物は、ａ
（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ
2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦
０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．０００
５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．
１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表される組成
を有することを特徴としている（２）。
（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ
2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦
０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．０００
５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．
１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表される組成
を有することを特徴としている（２）。
【００１４】上記（１）又は（２）に記載の圧電磁器組
成物の製造には、通常圧電磁器を製造する際に使用され
る製造方法を用いることができ、例えば圧電磁器組成物
を構成する元素の酸化物、炭酸化物、水酸化物などの粉
末を前記した圧電磁器組成物の組成となるように配合
し、仮焼、解砕した後に成形し、その後重ね焼き焼成す
ることによって製造することができる。
成物の製造には、通常圧電磁器を製造する際に使用され
る製造方法を用いることができ、例えば圧電磁器組成物
を構成する元素の酸化物、炭酸化物、水酸化物などの粉
末を前記した圧電磁器組成物の組成となるように配合
し、仮焼、解砕した後に成形し、その後重ね焼き焼成す
ることによって製造することができる。
【００１５】各原料粉末の粒径は材料によって異なる
が、例えば０．１〜２μｍ程度が好ましく、仮焼、解砕
した後の粉末の粒径は、０．３〜１μｍ程度が好まし
く、その比表面積は０．５〜２ｍ2 ／ｇ程度の値がよ
い。また、焼成条件も材料によって異なるが、例えば大
気雰囲気下に１１５０〜１２００℃で１〜２時間焼成す
るのが好ましい。
が、例えば０．１〜２μｍ程度が好ましく、仮焼、解砕
した後の粉末の粒径は、０．３〜１μｍ程度が好まし
く、その比表面積は０．５〜２ｍ2 ／ｇ程度の値がよ
い。また、焼成条件も材料によって異なるが、例えば大
気雰囲気下に１１５０〜１２００℃で１〜２時間焼成す
るのが好ましい。
【００１６】焼成においては、成形体を積み重ねて焼成
することができ、この場合、特にジルコニア粉末などの
敷紛を成形体の表面に分散しておかなくてもよい。
することができ、この場合、特にジルコニア粉末などの
敷紛を成形体の表面に分散しておかなくてもよい。
【００１７】
【作用】ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉ
Ｏ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される圧電磁
器組成物において、ａは前記圧電磁器組成物中のＰｂ
（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 のモル比を示し、ａが０．０
５未満では電気特性は十分なものが得られるが、焼成後
の圧電素子の剥離率が低下して歩留りが低下し、他方ａ
が０．２５を超えると圧電定数が低下する。ｂは前記圧
電磁器組成物中のＰｂＴｉＯ3 のモル比を示し、ｂが
０．３０未満では比誘電率や圧電定数が低下し、他方ｂ
が０．５５を超えると圧電定数が低下する。ｃは前記圧
電磁器組成物中のＰｂＺｒＯ3 のモル比を示し、ｃが
０．３０未満では圧電定数が低下し、他方ｃが０．６０
を超えると圧電素子の全体的な電気的特性が劣化する。
ｄはａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3
・ｃＰｂＺｒＯ3 の組成からなる３成分系に過剰に添加
されたＮｂ2 Ｏ5 のモル比を示し、ｄが０．０００５未
満では圧電素子同士の剥離率が低下し、他方ｄが０．０
２５を超えると圧電定数が低下する。
Ｏ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される圧電磁
器組成物において、ａは前記圧電磁器組成物中のＰｂ
（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 のモル比を示し、ａが０．０
５未満では電気特性は十分なものが得られるが、焼成後
の圧電素子の剥離率が低下して歩留りが低下し、他方ａ
が０．２５を超えると圧電定数が低下する。ｂは前記圧
電磁器組成物中のＰｂＴｉＯ3 のモル比を示し、ｂが
０．３０未満では比誘電率や圧電定数が低下し、他方ｂ
が０．５５を超えると圧電定数が低下する。ｃは前記圧
電磁器組成物中のＰｂＺｒＯ3 のモル比を示し、ｃが
０．３０未満では圧電定数が低下し、他方ｃが０．６０
を超えると圧電素子の全体的な電気的特性が劣化する。
ｄはａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3
・ｃＰｂＺｒＯ3 の組成からなる３成分系に過剰に添加
されたＮｂ2 Ｏ5 のモル比を示し、ｄが０．０００５未
満では圧電素子同士の剥離率が低下し、他方ｄが０．０
２５を超えると圧電定数が低下する。
【００１８】上記（１）記載の圧電磁器組成物によれ
ば、ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3・ｂＰｂＴｉＯ3
・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃは
それぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦
０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあり、かつ
ａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値を示し、ｄは０．０
００５≦ｄ≦０．０２５の範囲の値を示す）で表される
組成を有するので、焼結密度が大きく、かつ異常粒成長
が抑制され、仮焼粉末を細かい粒度に粉砕しなくても成
形体を重ね焼きして得られる圧電素子同士の剥離不良や
圧電素子の反りが低減される。また電気機械結合係数、
比誘電率、圧電定数などの特性にも優れた圧電体磁器組
成物となる。
ば、ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3・ｂＰｂＴｉＯ3
・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃは
それぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦
０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあり、かつ
ａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値を示し、ｄは０．０
００５≦ｄ≦０．０２５の範囲の値を示す）で表される
組成を有するので、焼結密度が大きく、かつ異常粒成長
が抑制され、仮焼粉末を細かい粒度に粉砕しなくても成
形体を重ね焼きして得られる圧電素子同士の剥離不良や
圧電素子の反りが低減される。また電気機械結合係数、
比誘電率、圧電定数などの特性にも優れた圧電体磁器組
成物となる。
【００１９】次に、ａ（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａ
z ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰ
ｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される圧電磁器組成物に
おいて、ａ、ｂ、ｃ、ｄの範囲は上記（１）記載の圧電
磁器組成物の場合と全く同様の範囲の値を示しており、
その範囲よりも小さい場合、及びその範囲を超えた場合
には上記（１）記載の圧電磁器組成物と同様の傾向を示
す。またｘ、ｙ、ｚのいずれについても、その範囲が
０．１を超えると、径方向電気機械結合定数が低下し、
圧電定数も小さくなる。
z ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰ
ｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される圧電磁器組成物に
おいて、ａ、ｂ、ｃ、ｄの範囲は上記（１）記載の圧電
磁器組成物の場合と全く同様の範囲の値を示しており、
その範囲よりも小さい場合、及びその範囲を超えた場合
には上記（１）記載の圧電磁器組成物と同様の傾向を示
す。またｘ、ｙ、ｚのいずれについても、その範囲が
０．１を超えると、径方向電気機械結合定数が低下し、
圧電定数も小さくなる。
【００２０】上記（２）記載の圧電磁器組成物によれ
ば、ａ（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz ）（Ｍｇ1/3
Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄ
Ｎｂ2Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦
ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ
≦０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を
満足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．００
０５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．
１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表される組成
を有するので、焼結密度が大きく、かつ異常粒成長が抑
制され、仮焼粉末を細かい粒度に粉砕しなくても成形体
を重ね焼きして得られる圧電素子同士の剥離不良や圧電
素子の反りが低減される。また、電気機械結合係数、比
誘電率、圧電定数などの特性にも一層優れた圧電体磁器
組成物となる。
ば、ａ（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz ）（Ｍｇ1/3
Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄ
Ｎｂ2Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦
ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ
≦０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を
満足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ０．００
０５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．
１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表される組成
を有するので、焼結密度が大きく、かつ異常粒成長が抑
制され、仮焼粉末を細かい粒度に粉砕しなくても成形体
を重ね焼きして得られる圧電素子同士の剥離不良や圧電
素子の反りが低減される。また、電気機械結合係数、比
誘電率、圧電定数などの特性にも一層優れた圧電体磁器
組成物となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明に係る圧電磁器組成物の実施例
ならびに比較例を説明する。
ならびに比較例を説明する。
【００２２】まず、圧電磁器組成物の原料であるＰｂ
Ｏ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＳｒＣ
Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、及びＣａＣＯ3 の粉末を用いて調合
を行った。この調合は、得られる焼結体の組成をａ（Ｐ
ｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）
Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5
とした場合に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘ、ｙ及びｚが表１〜
２に示す値になるように各原料粉末を秤量してボールミ
ル中に投入し、混合することにより行った。そして、前
記原料粉末をボールミルに投入した後、十分に湿式混合
を行った。
Ｏ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＳｒＣ
Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、及びＣａＣＯ3 の粉末を用いて調合
を行った。この調合は、得られる焼結体の組成をａ（Ｐ
ｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）
Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5
とした場合に、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘ、ｙ及びｚが表１〜
２に示す値になるように各原料粉末を秤量してボールミ
ル中に投入し、混合することにより行った。そして、前
記原料粉末をボールミルに投入した後、十分に湿式混合
を行った。
【００２３】次に、得られた混合粉末をフィルタープレ
スを用いて脱水し、９００℃で約２時間仮焼し、この仮
焼物を再びボールミルに入れて粉砕した。前記粉砕工程
を経た仮焼粉末の粒径は１μｍ程度であり、ＢＥＴ比表
面積は１．０〜１．５ｍ2 ／ｇであった。
スを用いて脱水し、９００℃で約２時間仮焼し、この仮
焼物を再びボールミルに入れて粉砕した。前記粉砕工程
を経た仮焼粉末の粒径は１μｍ程度であり、ＢＥＴ比表
面積は１．０〜１．５ｍ2 ／ｇであった。
【００２４】次に、仮焼、粉砕された粉末に有機バイン
ダを添加して混練し、押し出し機によりその厚さが５０
μｍのテープを形成した。
ダを添加して混練し、押し出し機によりその厚さが５０
μｍのテープを形成した。
【００２５】次に、このテープを直径１５ｍｍの円板状
成形体になるように打ち抜き、２０枚ずつ重ねて、大気
雰囲気下に１１５０〜１２００℃で１〜２時間焼成し、
圧電磁器組成物の製造を完了した。
成形体になるように打ち抜き、２０枚ずつ重ねて、大気
雰囲気下に１１５０〜１２００℃で１〜２時間焼成し、
圧電磁器組成物の製造を完了した。
【００２６】次に、前記方法により得られた圧電磁器組
成物を、水を張った超音波洗浄機中に投入し、前記超音
波洗浄器を１０分間作動させ、２０枚づつ積み重ねられ
た焼結体がこの操作によりどの程度剥離するかを調べ
た。表１及び表２中の剥離率は超音波洗浄機で剥離した
圧電素子枚数を投入枚数で割ったものである。
成物を、水を張った超音波洗浄機中に投入し、前記超音
波洗浄器を１０分間作動させ、２０枚づつ積み重ねられ
た焼結体がこの操作によりどの程度剥離するかを調べ
た。表１及び表２中の剥離率は超音波洗浄機で剥離した
圧電素子枚数を投入枚数で割ったものである。
【００２７】次に、剥離した焼結体の両面に銀電極の塗
布、焼き付けを行った後、約３ｋＶ／ｍｍの電圧を印加
する分極処理を行い、ベクトルインピーダンスアナライ
ザにて電気的特性を測定した。原料粉末の組成、得られ
た焼結体の電気的特性及び焼結特性（剥離率）を下記の
表１〜２に示している。
布、焼き付けを行った後、約３ｋＶ／ｍｍの電圧を印加
する分極処理を行い、ベクトルインピーダンスアナライ
ザにて電気的特性を測定した。原料粉末の組成、得られ
た焼結体の電気的特性及び焼結特性（剥離率）を下記の
表１〜２に示している。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】上記表１〜２に示した実施例１〜１４及び
比較例１〜９は、ａ（Ｐｂ1-x-y-zＳｒx Ｂａy Ｃａ
z ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰ
ｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される誘電体磁器組成物
のｄの値、すなわち過剰に添加するＮｂ2 Ｏ5 の量を一
定に保ち、３成分のモル比ａ、ｂ、ｃを変化させたもの
である。なお、ｘ、ｙ、ｚが０の場合は、ａＰｂ（Ｍｇ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3
・ｄＮｂ2 Ｏ5 の組成と同じになる。
比較例１〜９は、ａ（Ｐｂ1-x-y-zＳｒx Ｂａy Ｃａ
z ）（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰ
ｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 で表される誘電体磁器組成物
のｄの値、すなわち過剰に添加するＮｂ2 Ｏ5 の量を一
定に保ち、３成分のモル比ａ、ｂ、ｃを変化させたもの
である。なお、ｘ、ｙ、ｚが０の場合は、ａＰｂ（Ｍｇ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3
・ｄＮｂ2 Ｏ5 の組成と同じになる。
【００３１】表１〜２から明らかなように、ａの値が
０．０５〜０．２５、ｂの値が０．３０〜０．５５、ｃ
の値が０．３０〜０．６０の範囲内にある場合、すなわ
ち実施例１〜１４に係る圧電磁器組成物の場合には、径
方向電気機械結合定数が３７以上、比誘電率が７２０以
上、横効果圧電定数が１００×１０-12 ｍ／Ｖ以上と優
れた電気的特性を示すのに対し、ａ、ｂ、ｃのいずれか
一つが前記の範囲を外れた場合、すなわち比較例１〜９
に係る圧電磁器組成物の場合には、電気的特性が悪化す
るか、又は焼結体の剥離率が悪化している。特にａの値
が０．０５より小さい場合は、電気的特性は優れている
にも拘らず、剥離率が大きく低下している。
０．０５〜０．２５、ｂの値が０．３０〜０．５５、ｃ
の値が０．３０〜０．６０の範囲内にある場合、すなわ
ち実施例１〜１４に係る圧電磁器組成物の場合には、径
方向電気機械結合定数が３７以上、比誘電率が７２０以
上、横効果圧電定数が１００×１０-12 ｍ／Ｖ以上と優
れた電気的特性を示すのに対し、ａ、ｂ、ｃのいずれか
一つが前記の範囲を外れた場合、すなわち比較例１〜９
に係る圧電磁器組成物の場合には、電気的特性が悪化す
るか、又は焼結体の剥離率が悪化している。特にａの値
が０．０５より小さい場合は、電気的特性は優れている
にも拘らず、剥離率が大きく低下している。
【００３２】また実施例１５〜１８及び比較例１０、１
１は、ａ、ｂ、ｃの値、すなわち３成分の割合を一定に
し、ｄの値、すなわち過剰に添加するＮｂ2 Ｏ5 の量を
変化させたものである。
１は、ａ、ｂ、ｃの値、すなわち３成分の割合を一定に
し、ｄの値、すなわち過剰に添加するＮｂ2 Ｏ5 の量を
変化させたものである。
【００３３】実施例１５〜１８に係る圧電磁器組成物
（ｄが０．０００５〜０．０２５）の場合には、電気的
特性に優れ、剥離率も高いのに対し、比較例１０に係る
圧電磁器組成物の場合のようにｄが小さ過ぎると、電気
的特性は優れるが、剥離率が大きく低下し、他方比較例
１１に係る圧電磁器組成物の場合のように、ｄの値が大
き過ぎると、横効果圧電定数が低下する。
（ｄが０．０００５〜０．０２５）の場合には、電気的
特性に優れ、剥離率も高いのに対し、比較例１０に係る
圧電磁器組成物の場合のようにｄが小さ過ぎると、電気
的特性は優れるが、剥離率が大きく低下し、他方比較例
１１に係る圧電磁器組成物の場合のように、ｄの値が大
き過ぎると、横効果圧電定数が低下する。
【００３４】さらに、実施例１９〜２５、比較例１２〜
１４は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの値を一定にし、ｘ、ｙ、ｚの
値、すなわちＳｒ、Ｂａ、Ｃａの添加量を変化させたも
のである。
１４は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの値を一定にし、ｘ、ｙ、ｚの
値、すなわちＳｒ、Ｂａ、Ｃａの添加量を変化させたも
のである。
【００３５】実施例１９〜２５に係る圧電磁器組成物の
場合（ｘ、ｙ、ｚ≦０．１００）には、電気的特性に優
れ、剥離率も高いのに対し、比較例１２〜１４に係る圧
電磁器組成物の場合（ｘ、ｙ、ｚ＜０．１００）には、
径方向電気機械結合定数や横効果圧電定数が悪化する。
場合（ｘ、ｙ、ｚ≦０．１００）には、電気的特性に優
れ、剥離率も高いのに対し、比較例１２〜１４に係る圧
電磁器組成物の場合（ｘ、ｙ、ｚ＜０．１００）には、
径方向電気機械結合定数や横効果圧電定数が悪化する。
【００３６】なお、実施例１〜２５に係る圧電磁器組成
物には、反りは認められなかった以上の結果よりわかる
ように、実施例に係る圧電磁器組成物、すなわちａ、
ｂ、ｃがそれぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０
≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあ
り、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値であり、か
つｄ、ｘ、ｙ、ｚがそれぞれ０．０００５≦ｄ≦０．０
２５、ｘ≦０．１、ｙ≦０．１、ｚ≦０．１の範囲の値
を示す圧電磁器組成物では、電気的特性に優れ、圧電素
子の剥離性も良好である。一方、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘ、
ｙ、又はｚが前記範囲を外れた比較例に係る圧電磁器組
成物の場合には、電気的特性が劣るか、又は圧電素子の
剥離性が低下する。
物には、反りは認められなかった以上の結果よりわかる
ように、実施例に係る圧電磁器組成物、すなわちａ、
ｂ、ｃがそれぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０
≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあ
り、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値であり、か
つｄ、ｘ、ｙ、ｚがそれぞれ０．０００５≦ｄ≦０．０
２５、ｘ≦０．１、ｙ≦０．１、ｚ≦０．１の範囲の値
を示す圧電磁器組成物では、電気的特性に優れ、圧電素
子の剥離性も良好である。一方、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘ、
ｙ、又はｚが前記範囲を外れた比較例に係る圧電磁器組
成物の場合には、電気的特性が劣るか、又は圧電素子の
剥離性が低下する。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る圧電磁
器組成物（１）にあっては、ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ
2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦
０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄは０．０００５≦ｄ≦０．０２５の
範囲の値を示す）で表される組成を有するので、緻密で
異常粒成長のない焼結体となり、成形体を重ね焼きした
際に得られる圧電素子同士の剥離不良や圧電素子の反り
を低減することができる。また、電気機械結合係数、比
誘電率、圧電定数などの特性にも優れ、組成の調整の他
に仮焼粉末を細かい粒度に粉砕するなど余分の製造工程
を含まず、敷き粉なども用いないので、圧電体磁器組成
物を安価に提供することができる。
器組成物（１）にあっては、ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ
2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ
2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦
０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦
０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満
足する値を示し、ｄは０．０００５≦ｄ≦０．０２５の
範囲の値を示す）で表される組成を有するので、緻密で
異常粒成長のない焼結体となり、成形体を重ね焼きした
際に得られる圧電素子同士の剥離不良や圧電素子の反り
を低減することができる。また、電気機械結合係数、比
誘電率、圧電定数などの特性にも優れ、組成の調整の他
に仮焼粉末を細かい粒度に粉砕するなど余分の製造工程
を含まず、敷き粉なども用いないので、圧電体磁器組成
物を安価に提供することができる。
【００３８】また本発明に係る圧電磁器組成物（２）に
あっては、ａ（Ｐｂ1-x-y-z ＳｒxＢａy Ｃａz ）（Ｍ
ｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ
3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．
０５≦ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３
０≦ｃ≦０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の
条件を満足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ
０．０００５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜
ｙ≦０．１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表さ
れる組成を有するので、緻密で異常粒成長のない焼結体
となり、成形体を重ね焼きした際に得られる圧電素子同
士の剥離不良や圧電素子の反りを低減することができ
る。また、電気機械結合係数、比誘電率、圧電定数など
の特性にも一層優れ、組成の調整の他に仮焼粉末を細か
い粒度に粉砕するなど余分の製造工程を含まず、敷き粉
なども用いないので、圧電体磁器組成物を安価に提供す
ることができる。
あっては、ａ（Ｐｂ1-x-y-z ＳｒxＢａy Ｃａz ）（Ｍ
ｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ
3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．
０５≦ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、０．３
０≦ｃ≦０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の
条件を満足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ
０．０００５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、０＜
ｙ≦０．１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で表さ
れる組成を有するので、緻密で異常粒成長のない焼結体
となり、成形体を重ね焼きした際に得られる圧電素子同
士の剥離不良や圧電素子の反りを低減することができ
る。また、電気機械結合係数、比誘電率、圧電定数など
の特性にも一層優れ、組成の調整の他に仮焼粉末を細か
い粒度に粉砕するなど余分の製造工程を含まず、敷き粉
なども用いないので、圧電体磁器組成物を安価に提供す
ることができる。
【００３９】従って、これらの圧電磁器組成物は圧電ブ
ザーや圧電アクチェータなどの用途に好適な材料とな
る。
ザーや圧電アクチェータなどの用途に好適な材料とな
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 ａＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 ・ｂＰ
ｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、
ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、０．０５≦ａ≦０．２５、０．
３０≦ｂ≦０．５５、０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲に
あり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１の条件を満足する値を示し、
ｄは０．０００５≦ｄ≦０．０２５の範囲の値を示す）
で表される組成を有することを特徴とする圧電磁器組成
物。 - 【請求項２】 ａ（Ｐｂ1-x-y-z Ｓｒx Ｂａy Ｃａz ）
（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3）Ｏ3 ・ｂＰｂＴｉＯ3 ・ｃＰｂＺ
ｒＯ3 ・ｄＮｂ2 Ｏ5 （式中、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、
０．０５≦ａ≦０．２５、０．３０≦ｂ≦０．５５、
０．３０≦ｃ≦０．６０の範囲にあり、かつａ＋ｂ＋ｃ
＝１の条件を満足する値を示し、ｄ、ｘ、ｙ、ｚはそれ
ぞれ０．０００５≦ｄ≦０．０２５、０＜ｘ≦０．１、
０＜ｙ≦０．１、０＜ｚ≦０．１の範囲の値を示す）で
表される組成を有することを特徴とする圧電磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067275A JPH07277820A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067275A JPH07277820A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07277820A true JPH07277820A (ja) | 1995-10-24 |
Family
ID=13340262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6067275A Pending JPH07277820A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07277820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5753136A (en) * | 1996-05-28 | 1998-05-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Piezoelectric ceramic composition |
-
1994
- 1994-04-05 JP JP6067275A patent/JPH07277820A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5753136A (en) * | 1996-05-28 | 1998-05-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Piezoelectric ceramic composition |
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