JPH0812430A - 圧電性磁器及びその製造方法 - Google Patents
圧電性磁器及びその製造方法Info
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- JPH0812430A JPH0812430A JP6173644A JP17364494A JPH0812430A JP H0812430 A JPH0812430 A JP H0812430A JP 6173644 A JP6173644 A JP 6173644A JP 17364494 A JP17364494 A JP 17364494A JP H0812430 A JPH0812430 A JP H0812430A
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- zro
- tetragonal zro
- tetragonal
- piezoelectric ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的性質（特に破壊靱性）に優れ、かつ、
従来の圧電性磁器と同等の電気的性質を有する圧電性磁
器及びその製造方法を提供する。 【構成】 チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正
方晶ＺｒＯ2ファイバーを添加して焼成する。正方晶Ｚ
ｒＯ2ファイバーの添加量を、２〜２０vol％の割合とす
る。さらに、正方晶ＺｒＯ2ファイバーとして、その繊
維径が２〜１００μm、繊維長が０．０１〜３０mmの範
囲にあるものを用いる。
従来の圧電性磁器と同等の電気的性質を有する圧電性磁
器及びその製造方法を提供する。 【構成】 チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正
方晶ＺｒＯ2ファイバーを添加して焼成する。正方晶Ｚ
ｒＯ2ファイバーの添加量を、２〜２０vol％の割合とす
る。さらに、正方晶ＺｒＯ2ファイバーとして、その繊
維径が２〜１００μm、繊維長が０．０１〜３０mmの範
囲にあるものを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電性磁器に関し、詳
しくは、セラミックフィルタ、圧電ブザー、圧電アクチ
ュエータなどに用いられるチタン酸ジルコン酸鉛系圧電
性磁器に関する。
しくは、セラミックフィルタ、圧電ブザー、圧電アクチ
ュエータなどに用いられるチタン酸ジルコン酸鉛系圧電
性磁器に関する。
【０００２】
【関連技術及び発明が解決しようとする課題】チタン酸
ジルコン酸鉛系（以下ＰＺＴ系と略称する）圧電性磁器
は、優れた圧電特性を有しており、セラミックフィル
タ、圧電ブザー、圧電アクチュエータなどの種々の電子
部品に広く用いられている。
ジルコン酸鉛系（以下ＰＺＴ系と略称する）圧電性磁器
は、優れた圧電特性を有しており、セラミックフィル
タ、圧電ブザー、圧電アクチュエータなどの種々の電子
部品に広く用いられている。
【０００３】ところが、このＰＺＴ系圧電性磁器は、優
れた圧電特性を有している半面、機械的性質は必ずしも
十分ではなく、特に、破壊靱性値は０．８ＭＰａ・ｍ
1/2程度と小さい。
れた圧電特性を有している半面、機械的性質は必ずしも
十分ではなく、特に、破壊靱性値は０．８ＭＰａ・ｍ
1/2程度と小さい。
【０００４】そのため、従来のＰＺＴ系圧電性磁器で
は、苛酷な機械加工条件や使用環境条件に耐えることが
できない場合が生じ、さらに破壊靱性などの機械的性質
に優れたＰＺＴ系圧電性磁器が要求されるに至ってい
る。
は、苛酷な機械加工条件や使用環境条件に耐えることが
できない場合が生じ、さらに破壊靱性などの機械的性質
に優れたＰＺＴ系圧電性磁器が要求されるに至ってい
る。
【０００５】そこで、上記の要求に応えるべく、本願の
出願人は、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーが添加されたＰＺ
Ｔ系圧電性磁器材料の焼結体からなる圧電性磁器を提案
している（特願平５−３３１６６５号）。この圧電性磁
器は、ＰＺＴ系圧電性磁器材料に単斜晶ＺｒＯ2ファイ
バーを添加して焼成することにより、ＰＺＴ系圧電性磁
器と単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの複合体（コンポジッ
ト）を形成することにより、破壊靱性を向上させたもの
であり、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーを５vol％添加するこ
とにより、破壊靱性値を最大値１．４ＭＰａ・ｍ1/2に
まで向上させた実施例などが示されている。
出願人は、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーが添加されたＰＺ
Ｔ系圧電性磁器材料の焼結体からなる圧電性磁器を提案
している（特願平５−３３１６６５号）。この圧電性磁
器は、ＰＺＴ系圧電性磁器材料に単斜晶ＺｒＯ2ファイ
バーを添加して焼成することにより、ＰＺＴ系圧電性磁
器と単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの複合体（コンポジッ
ト）を形成することにより、破壊靱性を向上させたもの
であり、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーを５vol％添加するこ
とにより、破壊靱性値を最大値１．４ＭＰａ・ｍ1/2に
まで向上させた実施例などが示されている。
【０００６】ところが、上記のＰＺＴ系圧電性磁器にお
いては、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量を１０vol％
以上にすると、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーを添加しない
場合よりも破壊靱性値が小さくなってしまうため、単斜
晶ＺｒＯ2ファイバーを添加することにより機械的性質
を向上させるにも限界があり、また、単斜晶ＺｒＯ2フ
ァイバーの添加量が増加するにともない電気的性質が劣
化するため、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加が制約さ
れるという問題点がある。
いては、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量を１０vol％
以上にすると、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーを添加しない
場合よりも破壊靱性値が小さくなってしまうため、単斜
晶ＺｒＯ2ファイバーを添加することにより機械的性質
を向上させるにも限界があり、また、単斜晶ＺｒＯ2フ
ァイバーの添加量が増加するにともない電気的性質が劣
化するため、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加が制約さ
れるという問題点がある。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するもので
あり、機械的性質（特に破壊靱性）に優れ、かつ、従来
の圧電性磁器と同等の電気的性質を有する圧電性磁器及
びその製造方法を提供することを目的とする。
あり、機械的性質（特に破壊靱性）に優れ、かつ、従来
の圧電性磁器と同等の電気的性質を有する圧電性磁器及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧電性磁器は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー
が添加されたチタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料の
焼結体からなることを特徴としている。
に、本発明の圧電性磁器は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー
が添加されたチタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料の
焼結体からなることを特徴としている。
【０００９】また、前記正方晶ＺｒＯ2ファイバーが、
２〜２０vol％の割合で添加されていることを特徴とし
ている。
２〜２０vol％の割合で添加されていることを特徴とし
ている。
【００１０】さらに、前記正方晶ＺｒＯ2ファイバーの
繊維径、及び繊維長が、それぞれ、繊維径：２〜１００
μm、繊維長：０．０１〜３０mmの範囲にあることを特
徴としている。
繊維径、及び繊維長が、それぞれ、繊維径：２〜１００
μm、繊維長：０．０１〜３０mmの範囲にあることを特
徴としている。
【００１１】また、本願発明の圧電性磁器は、チタン酸
ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ2ファイ
バーを添加、混合した後、所定の形状に成形して焼成す
ることを特徴としている。
ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ2ファイ
バーを添加、混合した後、所定の形状に成形して焼成す
ることを特徴としている。
【００１２】
【作用】ＰＺＴ系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ2ファ
イバーを添加して焼成することにより、ＰＺＴ系圧電性
磁器と正方晶ＺｒＯ2ファイバーの複合体（コンポジッ
ト）が形成される。そして、この複合体の形成により、
破壊靱性が向上する。
イバーを添加して焼成することにより、ＰＺＴ系圧電性
磁器と正方晶ＺｒＯ2ファイバーの複合体（コンポジッ
ト）が形成される。そして、この複合体の形成により、
破壊靱性が向上する。
【００１３】本発明のＰＺＴ系圧電性磁器においては、
破面のＸＲＤプロファイルからはｔ→ｍ変態は認められ
ず、応力誘起変態による強靭化が特に認められないこと
から、本発明のＰＺＴ系圧電性磁器における機械的性質
改善の主たる機構は、前述の関連技術の、単斜晶ＺｒＯ
2ファイバーを添加したＰＺＴ系圧電性磁器（単斜晶Ｚ
ｒＯ2ファイバー／ＰＺＴ系）のように、機械的破壊モ
ードが脆性的なものから延性的なものに変化することに
よるものではなく、複合体化による強度の向上ならびに
高靱性繊維による荷重分担によるものと考えられる。
破面のＸＲＤプロファイルからはｔ→ｍ変態は認められ
ず、応力誘起変態による強靭化が特に認められないこと
から、本発明のＰＺＴ系圧電性磁器における機械的性質
改善の主たる機構は、前述の関連技術の、単斜晶ＺｒＯ
2ファイバーを添加したＰＺＴ系圧電性磁器（単斜晶Ｚ
ｒＯ2ファイバー／ＰＺＴ系）のように、機械的破壊モ
ードが脆性的なものから延性的なものに変化することに
よるものではなく、複合体化による強度の向上ならびに
高靱性繊維による荷重分担によるものと考えられる。
【００１４】また、正方晶ＺｒＯ2ファイバーとして
は、繊維径が２〜１００μm、繊維長が０．０１〜３０m
mの範囲のものを用いることが好ましいが、これは、繊
維径が２μm未満のものを用いると破壊靱性などの特性
改善の効果が不十分となり、１００μmを越えるものを
用いると焼結性が低下してしまうからであり、また、繊
維長が０．０１mm未満のものを用いると破壊靱性などの
特性改善の効果が不十分となり、３０mmを越えるものを
用いてもスラリーの分散混合時に粉砕され、繊維長が短
くなってしまうからである。
は、繊維径が２〜１００μm、繊維長が０．０１〜３０m
mの範囲のものを用いることが好ましいが、これは、繊
維径が２μm未満のものを用いると破壊靱性などの特性
改善の効果が不十分となり、１００μmを越えるものを
用いると焼結性が低下してしまうからであり、また、繊
維長が０．０１mm未満のものを用いると破壊靱性などの
特性改善の効果が不十分となり、３０mmを越えるものを
用いてもスラリーの分散混合時に粉砕され、繊維長が短
くなってしまうからである。
【００１５】また、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量
は、２〜２０vol％の割合とすることが好ましいが、こ
れは、添加量が２vol％未満になると破壊靱性などの特
性改善の効果が不十分になり、２０vol％を越えると電
気的性質の劣化などが発生することによる。
は、２〜２０vol％の割合とすることが好ましいが、こ
れは、添加量が２vol％未満になると破壊靱性などの特
性改善の効果が不十分になり、２０vol％を越えると電
気的性質の劣化などが発生することによる。
【００１６】したがって、正方晶ＺｒＯ2ファイバーと
して、繊維径、繊維長が上記範囲のものを用い、その添
加量を２〜２０vol％の割合とすることにより、正方晶
ＺｒＯ2ファイバーとＰＺＴ系圧電性磁器の複合化を確
実なものとし、各種の電気的性質や機械的性質のバラン
スのとれた良好な圧電性磁器を得ることが可能になる。
して、繊維径、繊維長が上記範囲のものを用い、その添
加量を２〜２０vol％の割合とすることにより、正方晶
ＺｒＯ2ファイバーとＰＺＴ系圧電性磁器の複合化を確
実なものとし、各種の電気的性質や機械的性質のバラン
スのとれた良好な圧電性磁器を得ることが可能になる。
【００１７】また、本発明の圧電性磁器は、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ2ファイバ
ーを添加、混合した後、これを所定の形状に成形して焼
成する方法によって容易かつ確実に製造することができ
る。
ルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ2ファイバ
ーを添加、混合した後、これを所定の形状に成形して焼
成する方法によって容易かつ確実に製造することができ
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を示して、その特徴と
するところをさらに具体的に説明する。この実施例で
は、ＰＺＴ系圧電性磁器材料として、ＰｂＯ，Ｚｒ
Ｏ2、ＴｉＯ2、及びＳｒＣＯ3の粉末を準備し、これら
の粉末を、汎用ｋＨｚ帯セラミックフィルタに用いられ
る（Ｐｂ0.92Ｓｒ0.08）（Ｔｉ0.48Ｚｒ0.52）Ｏ3の組
成になるように配合したものを用いた。なお、このＰＺ
Ｔ系圧電性磁器材料（配合粉末）の平均粒径は１．１６
μm、真密度は７７４０ｋｇ／ｍ3である。
するところをさらに具体的に説明する。この実施例で
は、ＰＺＴ系圧電性磁器材料として、ＰｂＯ，Ｚｒ
Ｏ2、ＴｉＯ2、及びＳｒＣＯ3の粉末を準備し、これら
の粉末を、汎用ｋＨｚ帯セラミックフィルタに用いられ
る（Ｐｂ0.92Ｓｒ0.08）（Ｔｉ0.48Ｚｒ0.52）Ｏ3の組
成になるように配合したものを用いた。なお、このＰＺ
Ｔ系圧電性磁器材料（配合粉末）の平均粒径は１．１６
μm、真密度は７７４０ｋｇ／ｍ3である。
【００１９】また、添加する正方晶ＺｒＯ2ファイバー
としては、繊維径が約５μm、繊維長が約２０〜３０mm
で、Ｙ2Ｏ3を７重量％含有するものを用いた。なお、こ
の正方晶ＺｒＯ2ファイバーの真密度は５８００ｋｇ／
ｍ3である。
としては、繊維径が約５μm、繊維長が約２０〜３０mm
で、Ｙ2Ｏ3を７重量％含有するものを用いた。なお、こ
の正方晶ＺｒＯ2ファイバーの真密度は５８００ｋｇ／
ｍ3である。
【００２０】そして、水に上記正方晶ＺｒＯ2ファイバ
ーを加えてＺｒＯ2ボールとともにポリエチレンポット
に入れ、１時間予備分散した後、上記ＰＺＴ系圧電性磁
器材料（配合粉末）を投入して３時間分散混合した。そ
れから、これをさらに均一に分散させるため、アンモニ
アとＬアスコルビン酸でｐＨを９．０に調整した後、ホ
モジナイザーで５分間分散して成形用のスラリーを得
た。なお、この実施例においては、スラリーとして、固
体濃度が３５vol％で、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加
量が０〜３０vol％の範囲の種々のスラリーを調製し
た。
ーを加えてＺｒＯ2ボールとともにポリエチレンポット
に入れ、１時間予備分散した後、上記ＰＺＴ系圧電性磁
器材料（配合粉末）を投入して３時間分散混合した。そ
れから、これをさらに均一に分散させるため、アンモニ
アとＬアスコルビン酸でｐＨを９．０に調整した後、ホ
モジナイザーで５分間分散して成形用のスラリーを得
た。なお、この実施例においては、スラリーとして、固
体濃度が３５vol％で、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加
量が０〜３０vol％の範囲の種々のスラリーを調製し
た。
【００２１】そして、これらのスラリーを真空脱泡した
後、石膏型に鋳込み、成形体（７０mm×１０mm×５mm）
を得た。
後、石膏型に鋳込み、成形体（７０mm×１０mm×５mm）
を得た。
【００２２】得られた成形体を１１０℃で乾燥した後、
６００℃で１時間脱脂し、所定の鉛雰囲気に調節したア
ルミナ質の気密性匣内で、１２５０℃、２時間の条件で
焼成を行った。
６００℃で１時間脱脂し、所定の鉛雰囲気に調節したア
ルミナ質の気密性匣内で、１２５０℃、２時間の条件で
焼成を行った。
【００２３】焼成後の成形体（焼結体）について、種々
の試験及び測定を行った。その結果を以下に説明する。
の試験及び測定を行った。その結果を以下に説明する。
【００２４】図１は、上記のようにして得られた成形体
についての、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量と、成形
密度（焼成前の密度）ならびに焼成密度（焼成後の密度
（対理論密度））の関係を示す図である。なお、図１に
おいて、成形密度は乾燥成形体の寸法と重量から求めた
値であり、焼成密度はアルキメデス法により求めた値で
ある。
についての、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量と、成形
密度（焼成前の密度）ならびに焼成密度（焼成後の密度
（対理論密度））の関係を示す図である。なお、図１に
おいて、成形密度は乾燥成形体の寸法と重量から求めた
値であり、焼成密度はアルキメデス法により求めた値で
ある。
【００２５】図１より、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添
加量が増すと成形密度が増加し、添加量が２０vol％に
なると、無添加の場合の５７％から６３％に増加してい
ることがわかる。
加量が増すと成形密度が増加し、添加量が２０vol％に
なると、無添加の場合の５７％から６３％に増加してい
ることがわかる。
【００２６】一方、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量
が増すと焼成密度が減少し、添加量が２０vol％では無
添加の場合の９８％から８９．５％に低下していること
がわかる。
が増すと焼成密度が減少し、添加量が２０vol％では無
添加の場合の９８％から８９．５％に低下していること
がわかる。
【００２７】また、表１に正方晶ＺｒＯ2ファイバー添
加量と焼成体の気孔率の関係を示す。
加量と焼成体の気孔率の関係を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１より、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添
加量が１０vol％を越えると全気孔率の増加が顕著にな
ることがわかる。そして、そのほとんどが開気孔による
ものであることがわかる。
加量が１０vol％を越えると全気孔率の増加が顕著にな
ることがわかる。そして、そのほとんどが開気孔による
ものであることがわかる。
【００３０】図２は、成形体の長さＬ、幅Ｗ、厚みＤ方
向の線収縮率を示す線図である。
向の線収縮率を示す線図である。
【００３１】図２より、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加
量の増加が収縮率の減少をもたらすことがわかる。これ
は、焼成密度の減少に対応するものである。
量の増加が収縮率の減少をもたらすことがわかる。これ
は、焼成密度の減少に対応するものである。
【００３２】ただし、収縮率は、異方性を示しており、
Ｄ方向及びＷ方向よりもＬ方向の収縮率は小さく、Ｄ及
びＷ方向の収縮率はほぼ同じである。また、正方晶Ｚｒ
Ｏ2ファイバーの添加量の増加は、異方性を強めること
がわかる。すなわち、Ｗ方向とＬ方向の間の収縮率の差
異は、無添加の場合が約１％であるのに対して、添加量
が２０vol％の場合には４％になっている。
Ｄ方向及びＷ方向よりもＬ方向の収縮率は小さく、Ｄ及
びＷ方向の収縮率はほぼ同じである。また、正方晶Ｚｒ
Ｏ2ファイバーの添加量の増加は、異方性を強めること
がわかる。すなわち、Ｗ方向とＬ方向の間の収縮率の差
異は、無添加の場合が約１％であるのに対して、添加量
が２０vol％の場合には４％になっている。
【００３３】図３は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量
と焼結体の３点曲げ強度ならびに破壊靱性値の関係を示
す線図である。３点曲げ強度は、下部スパン２０mm、ク
ロスヘッド速度０．５mm／minで測定した。また、破壊
靱性値は、下部スパン２０mm、クロスヘッド速度０．０
０５mm／minの条件による３点曲げ下のシェブロンノッ
チ法により求めた値である。なお、３点曲げ強度及び破
壊靱性値はそれぞれ１０以上の試料について測定した値
の平均値である。
と焼結体の３点曲げ強度ならびに破壊靱性値の関係を示
す線図である。３点曲げ強度は、下部スパン２０mm、ク
ロスヘッド速度０．５mm／minで測定した。また、破壊
靱性値は、下部スパン２０mm、クロスヘッド速度０．０
０５mm／minの条件による３点曲げ下のシェブロンノッ
チ法により求めた値である。なお、３点曲げ強度及び破
壊靱性値はそれぞれ１０以上の試料について測定した値
の平均値である。
【００３４】図３に示すように、正方晶ＺｒＯ2ファイ
バー添加量に対して、３点曲げ強度はほぼ一定値を示し
た。一方、破壊靱性値は、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの
添加量が１０vol％になるまでは添加量の増加にともな
って増加し、無添加の場合よりも約４０％増加したが、
添加量が１０〜２０vol％の範囲では、その増加割合は
わずかである。
バー添加量に対して、３点曲げ強度はほぼ一定値を示し
た。一方、破壊靱性値は、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの
添加量が１０vol％になるまでは添加量の増加にともな
って増加し、無添加の場合よりも約４０％増加したが、
添加量が１０〜２０vol％の範囲では、その増加割合は
わずかである。
【００３５】図４は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー／ＰＺ
Ｔ系の熱膨張収縮曲線を示す線図である。この系におい
ては、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量が２０vol％の
場合にも、前述の関連技術の単斜晶ＺｒＯ2ファイバー
／ＰＺＴ系で生じるような、１回目昇降温時の０．１％
にも及ぶ大きな膨張歪は観測されなかった。また、２回
目以降の測定においても１回目と同様の熱膨張収縮曲線
を示した。
Ｔ系の熱膨張収縮曲線を示す線図である。この系におい
ては、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量が２０vol％の
場合にも、前述の関連技術の単斜晶ＺｒＯ2ファイバー
／ＰＺＴ系で生じるような、１回目昇降温時の０．１％
にも及ぶ大きな膨張歪は観測されなかった。また、２回
目以降の測定においても１回目と同様の熱膨張収縮曲線
を示した。
【００３６】図５は、比誘電率と正方晶ＺｒＯ2ファイ
バー添加量の関係を示す線図である。なお、図５には、
比較のため、単斜晶ＺｒＯ2ファイバー／ＰＺＴ系につ
いての比誘電率と単斜晶ＺｒＯ2ファイバー添加量の関
係を併せて示している。
バー添加量の関係を示す線図である。なお、図５には、
比較のため、単斜晶ＺｒＯ2ファイバー／ＰＺＴ系につ
いての比誘電率と単斜晶ＺｒＯ2ファイバー添加量の関
係を併せて示している。
【００３７】図５に示すように、正方晶ＺｒＯ2ファイ
バーの添加量の増加にともなって、比誘電率は指数的に
減少し、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量が２０vol％で
は、無添加の場合に比べて、比誘電率が半減することが
わかった。なお、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加によ
り比誘電率が減少する傾向は、単斜晶ＺｒＯ2ファイバ
ーを添加した場合と同様であり、また、その減少割合の
正方晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度についても、単斜
晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度とほとんど差がなかっ
た。
バーの添加量の増加にともなって、比誘電率は指数的に
減少し、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量が２０vol％で
は、無添加の場合に比べて、比誘電率が半減することが
わかった。なお、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加によ
り比誘電率が減少する傾向は、単斜晶ＺｒＯ2ファイバ
ーを添加した場合と同様であり、また、その減少割合の
正方晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度についても、単斜
晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度とほとんど差がなかっ
た。
【００３８】また、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量と
電気機械結合係数ｋ31の関係について調べたところ、電
気機械結合係数ｋ31は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加
量に対して直線的に減少することがわかった。
電気機械結合係数ｋ31の関係について調べたところ、電
気機械結合係数ｋ31は、正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加
量に対して直線的に減少することがわかった。
【００３９】なお、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの添加に
より電気機械結合係数ｋ31が減少する傾向は、単斜晶Ｚ
ｒＯ2ファイバーを添加した場合と同様であり、また、
その減少割合の正方晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度に
ついても、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度とほと
んど差がなかった。
より電気機械結合係数ｋ31が減少する傾向は、単斜晶Ｚ
ｒＯ2ファイバーを添加した場合と同様であり、また、
その減少割合の正方晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度に
ついても、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーへの依存度とほと
んど差がなかった。
【００４０】また、表２に、正方晶ＺｒＯ2ファイバー
を添加していないＰＺＴ系圧電性磁器と正方晶ＺｒＯ2
ファイバーを２０vol％添加したＰＺＴ系圧電性磁器の
焼成密度（対理論密度）、気孔率、３点曲げ強度、及び
破壊靱性値をまとめて示す。
を添加していないＰＺＴ系圧電性磁器と正方晶ＺｒＯ2
ファイバーを２０vol％添加したＰＺＴ系圧電性磁器の
焼成密度（対理論密度）、気孔率、３点曲げ強度、及び
破壊靱性値をまとめて示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２に示すように、正方晶ＺｒＯ2ファイ
バーを２０vol％添加したＰＺＴ系圧電性磁器は、焼成
密度が低下し、気孔率が増大しているにもかかわらず、
３点曲げ強度は無添加の場合と同等であり、破壊靱性値
は４４％増加していることがわかる。
バーを２０vol％添加したＰＺＴ系圧電性磁器は、焼成
密度が低下し、気孔率が増大しているにもかかわらず、
３点曲げ強度は無添加の場合と同等であり、破壊靱性値
は４４％増加していることがわかる。
【００４３】なお、酸素雰囲気焼成や、ホットプレス焼
成などの方法を適用することにより、正方晶ＺｒＯ2フ
ァイバーの添加による焼成密度の低下や、気孔率の増
大、電気的性質などの劣化が少なく、破壊靱性値のさら
に大きい強靭なＰＺＴ系圧電性磁器を得ることができ
る。
成などの方法を適用することにより、正方晶ＺｒＯ2フ
ァイバーの添加による焼成密度の低下や、気孔率の増
大、電気的性質などの劣化が少なく、破壊靱性値のさら
に大きい強靭なＰＺＴ系圧電性磁器を得ることができ
る。
【００４４】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの繊維径及び
繊維長、正方晶ＺｒＯ2ファイバー中の微量含有成分の
有無や含有割合、ＰＺＴ系圧電性磁器材料の具体的な組
成、圧電性磁器の製造方法の細部の具体的な条件などに
関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形
を加えることが可能である。
ものではなく、正方晶ＺｒＯ2ファイバーの繊維径及び
繊維長、正方晶ＺｒＯ2ファイバー中の微量含有成分の
有無や含有割合、ＰＺＴ系圧電性磁器材料の具体的な組
成、圧電性磁器の製造方法の細部の具体的な条件などに
関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形
を加えることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】上述のように、本発明の圧電性磁器は、
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ
2ファイバーを添加して焼成することにより得られる焼
結体であり、ＰＺＴ系圧電性磁器と正方晶ＺｒＯ2ファ
イバーが複合体（コンポジット）化した組織構造を有し
ているため、機械的性質が向上し、破壊靱性値が増大す
るという効果が得られる。
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料に正方晶ＺｒＯ
2ファイバーを添加して焼成することにより得られる焼
結体であり、ＰＺＴ系圧電性磁器と正方晶ＺｒＯ2ファ
イバーが複合体（コンポジット）化した組織構造を有し
ているため、機械的性質が向上し、破壊靱性値が増大す
るという効果が得られる。
【００４６】なお、正方晶ＺｒＯ2ファイバーとして、
繊維径：２〜１００μm、繊維長：０．０１〜３０mmの
ものを用い、これを、２〜２０vol％の割合で添加する
ことにより、各種の電気的性質や機械的性質のバランス
のとれた良好な圧電性磁器を得ることができる。
繊維径：２〜１００μm、繊維長：０．０１〜３０mmの
ものを用い、これを、２〜２０vol％の割合で添加する
ことにより、各種の電気的性質や機械的性質のバランス
のとれた良好な圧電性磁器を得ることができる。
【００４７】また、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器
材料に正方晶ＺｒＯ2ファイバーを添加、混合した後、
これを所定の形状に成形して焼成する方法により、本発
明の圧電性磁器を容易かつ確実に製造することができ
る。
材料に正方晶ＺｒＯ2ファイバーを添加、混合した後、
これを所定の形状に成形して焼成する方法により、本発
明の圧電性磁器を容易かつ確実に製造することができ
る。
【図１】正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量と、成形密度
（焼成前の密度）ならびに焼成密度（焼成後の密度）の
関係を示す線図である。
（焼成前の密度）ならびに焼成密度（焼成後の密度）の
関係を示す線図である。
【図２】成形体の長さＬ、幅Ｗ、厚みＤ方向の線収縮率
を示す線図である。
を示す線図である。
【図３】正方晶ＺｒＯ2ファイバー添加量と焼結体の３
点曲げ強度ならびに破壊靱性値の関係を示す線図であ
る。
点曲げ強度ならびに破壊靱性値の関係を示す線図であ
る。
【図４】正方晶ＺｒＯ2ファイバー／ＰＺＴ系の熱膨張
収縮曲線を示す図である。
収縮曲線を示す図である。
【図５】ＰＺＴ系圧電性磁器の比誘電率と正方晶ＺｒＯ
2ファイバー、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量の関係
を示す線図である。
2ファイバー、単斜晶ＺｒＯ2ファイバーの添加量の関係
を示す線図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 正方晶ＺｒＯ2ファイバーが添加された
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料の焼結体からな
ることを特徴とする圧電性磁器。 - 【請求項２】 前記正方晶ＺｒＯ2ファイバーが、２〜
２０vol％の割合で添加されていることを特徴とする請
求項１記載の圧電性磁器。 - 【請求項３】 前記正方晶ＺｒＯ2ファイバーの繊維
径、及び繊維長が、それぞれ、 繊維径 ： ２〜１００μm 繊維長 ： ０．０１〜３０mm の範囲にあることを特徴とする請求項２記載の圧電性磁
器。 - 【請求項４】 チタン酸ジルコン酸鉛系圧電性磁器材料
に正方晶ＺｒＯ2ファイバーを添加、混合した後、所定
の形状に成形して焼成することを特徴とする圧電性磁器
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173644A JPH0812430A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 圧電性磁器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6173644A JPH0812430A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 圧電性磁器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0812430A true JPH0812430A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15964439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6173644A Pending JPH0812430A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 圧電性磁器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8685543B2 (en) | 2002-03-15 | 2014-04-01 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Material for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices made by using the same |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6173644A patent/JPH0812430A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8685543B2 (en) | 2002-03-15 | 2014-04-01 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Material for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices made by using the same |
| US8911886B2 (en) | 2002-03-15 | 2014-12-16 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Material for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices made by using the same |
| USRE46368E1 (en) | 2002-03-15 | 2017-04-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Material for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices made by using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020326 |