JPH09124366A - 圧電セラミックス - Google Patents
圧電セラミックスInfo
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- JPH09124366A JPH09124366A JP7281322A JP28132295A JPH09124366A JP H09124366 A JPH09124366 A JP H09124366A JP 7281322 A JP7281322 A JP 7281322A JP 28132295 A JP28132295 A JP 28132295A JP H09124366 A JPH09124366 A JP H09124366A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】基本成分の一部を他の金属で置換し、主成分に
酸化物を添加することにより、圧電特性及び温度特性に
優れたＰＺＴ系圧電セラミックスを提供する。 【解決手段】ＰＺＴ系圧電セラミックスのＰｂの一部を
ＢａまたはＳｒで置換し、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，
ＳｂまたはＮｂで置換した主成分に、Ｓｂ2 Ｏ3，Ｎｂ
2 Ｏ5 を添加する。該主成分はＢａまたはＳｒをＭ1 と
し、Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂをＭ2 として、（Ｐｂ(1-x)
Ｍ1 x ）（Ｚｒa(1-1.5x) Ｔｉ
(1-a)(1-1. 5x) Ｍ2 1.5x）Ｏ3 と表される。ａは０．５
１〜０．５４、ｘは０．００５〜０．０２の範囲であ
る。Ｓｂ2 Ｏ3 は前記主成分に対して３０ｘ〜６０ｘ重
量％、Ｎｂ2 Ｏ5 は１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲で添加
される。前記主成分に対して、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ
3 を６．６７ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲で添加する。
酸化物を添加することにより、圧電特性及び温度特性に
優れたＰＺＴ系圧電セラミックスを提供する。 【解決手段】ＰＺＴ系圧電セラミックスのＰｂの一部を
ＢａまたはＳｒで置換し、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，
ＳｂまたはＮｂで置換した主成分に、Ｓｂ2 Ｏ3，Ｎｂ
2 Ｏ5 を添加する。該主成分はＢａまたはＳｒをＭ1 と
し、Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂをＭ2 として、（Ｐｂ(1-x)
Ｍ1 x ）（Ｚｒa(1-1.5x) Ｔｉ
(1-a)(1-1. 5x) Ｍ2 1.5x）Ｏ3 と表される。ａは０．５
１〜０．５４、ｘは０．００５〜０．０２の範囲であ
る。Ｓｂ2 Ｏ3 は前記主成分に対して３０ｘ〜６０ｘ重
量％、Ｎｂ2 Ｏ5 は１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲で添加
される。前記主成分に対して、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ
3 を６．６７ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲で添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰｂＺｒＯ3 及び
ＰｂＴｉＯ3 を基本成分とし、圧電特性（特に、圧電定
数）及び温度特性（特に、電荷出力の温度変化率）に優
れたＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電セラミックスに関する
ものである。
ＰｂＴｉＯ3 を基本成分とし、圧電特性（特に、圧電定
数）及び温度特性（特に、電荷出力の温度変化率）に優
れたＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電セラミックスに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、引張力や圧縮力、剪断力等の応力
を加えた時に該応力に応じて電気出力を生じ、逆に電圧
を印加した時には該電圧に応じて歪みを生じる圧電性を
有する物質が知られている。このような圧電性を有する
物質としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、ロ
ッシェル塩等の強誘電体からなる単結晶体、圧電セラミ
ックスからなる多結晶体等があり、その圧電変換特性を
利用して、加速度、荷重等の物理量を検出するための検
出器の検出素子や、超音波振動子等の圧電素子として使
用されている。
を加えた時に該応力に応じて電気出力を生じ、逆に電圧
を印加した時には該電圧に応じて歪みを生じる圧電性を
有する物質が知られている。このような圧電性を有する
物質としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、ロ
ッシェル塩等の強誘電体からなる単結晶体、圧電セラミ
ックスからなる多結晶体等があり、その圧電変換特性を
利用して、加速度、荷重等の物理量を検出するための検
出器の検出素子や、超音波振動子等の圧電素子として使
用されている。
【０００３】前記圧電セラミックスを前記加速度センサ
等に使用するときには、キュリー温度が３００℃以上、
縦効果による圧電定数ｄ33が３５０×１０-12 （Ｃ／
Ｎ）以上、厚みすべり効果による圧電定数ｄ15が３５０
×１０-12 （Ｃ／Ｎ）以上であって、かつ電荷出力の温
度変化が２０％以内であるものが求められる。
等に使用するときには、キュリー温度が３００℃以上、
縦効果による圧電定数ｄ33が３５０×１０-12 （Ｃ／
Ｎ）以上、厚みすべり効果による圧電定数ｄ15が３５０
×１０-12 （Ｃ／Ｎ）以上であって、かつ電荷出力の温
度変化が２０％以内であるものが求められる。
【０００４】前記圧電セラミックスとしては、ＰｂＺｒ
Ｏ3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分とするＰｂ（ＺｒＴ
ｉ）Ｏ3 系、所謂ＰＺＴ系の圧電セラミックスがよく知
られており、前記特性を得るために、その圧電特性及び
温度特性を改良する方法についても種々提案されてい
る。例えば、前記ＰＺＴ系の圧電セラミックスでは、基
本成分のＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比を結晶
構造が変わる境界である０．５２：０．４８付近とする
ことにより、その圧電定数が最も高くなることが知られ
ている。
Ｏ3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分とするＰｂ（ＺｒＴ
ｉ）Ｏ3 系、所謂ＰＺＴ系の圧電セラミックスがよく知
られており、前記特性を得るために、その圧電特性及び
温度特性を改良する方法についても種々提案されてい
る。例えば、前記ＰＺＴ系の圧電セラミックスでは、基
本成分のＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比を結晶
構造が変わる境界である０．５２：０．４８付近とする
ことにより、その圧電定数が最も高くなることが知られ
ている。
【０００５】また、前記ＰＺＴ系の圧電セラミックスで
は、基本成分のＰｂＺｒＯ3 及びＰｂＴｉＯ3 のＰｂの
一部をＢａまたはＳｒで置換することにより、材料の焼
結性を改善して、得られるセラミックスの比誘電率を大
きくできること、前記基本成分のＺｒ及びＴｉの一部を
Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂで置換することにより、材料の焼
結性を改善できることが知られている。また、前記基本
成分の構成金属の一部を他の金属で置換したものを主成
分とし、該主成分にＳｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物
を含有させることにより、圧電定数を向上できることが
知られている。さらに、前記主成分にＭｎＯ2 またはＭ
ｎＣＯ3 等のＭｎ化合物を含有させることにより、硬度
を高くし、エネルギー損失を低減できることが知られて
いる。
は、基本成分のＰｂＺｒＯ3 及びＰｂＴｉＯ3 のＰｂの
一部をＢａまたはＳｒで置換することにより、材料の焼
結性を改善して、得られるセラミックスの比誘電率を大
きくできること、前記基本成分のＺｒ及びＴｉの一部を
Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂで置換することにより、材料の焼
結性を改善できることが知られている。また、前記基本
成分の構成金属の一部を他の金属で置換したものを主成
分とし、該主成分にＳｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物
を含有させることにより、圧電定数を向上できることが
知られている。さらに、前記主成分にＭｎＯ2 またはＭ
ｎＣＯ3 等のＭｎ化合物を含有させることにより、硬度
を高くし、エネルギー損失を低減できることが知られて
いる。
【０００６】しかしながら、前記ＰＺＴ系の圧電セラミ
ックスの基本成分を構成する金属の一部をＢａ，Ｓｒ，
Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂで置換したり、主成分にＳｂ2 Ｏ
3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物を添加すると、前記効果が得
られる一方でキュリー点温度が低下して使用温度範囲が
狭められるので、優れた圧電特性及び温度特性を備える
圧電セラミックスを得ることが難しいとの不都合があ
る。また、前記主成分にＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 等の
Ｍｎ化合物を添加すると圧電定数が低減されるので、優
れた圧電特性を備える圧電セラミックスを得ることが難
しいとの不都合がある。
ックスの基本成分を構成する金属の一部をＢａ，Ｓｒ，
Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂで置換したり、主成分にＳｂ2 Ｏ
3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物を添加すると、前記効果が得
られる一方でキュリー点温度が低下して使用温度範囲が
狭められるので、優れた圧電特性及び温度特性を備える
圧電セラミックスを得ることが難しいとの不都合があ
る。また、前記主成分にＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 等の
Ｍｎ化合物を添加すると圧電定数が低減されるので、優
れた圧電特性を備える圧電セラミックスを得ることが難
しいとの不都合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、ＰＺＴ系の圧電セラミックスの基本成分
の一部を他の金属で置換すると共に、主成分に酸化物を
添加することにより、圧電特性及び温度特性に優れた圧
電セラミックスを提供することを目的とする。
合を解消して、ＰＺＴ系の圧電セラミックスの基本成分
の一部を他の金属で置換すると共に、主成分に酸化物を
添加することにより、圧電特性及び温度特性に優れた圧
電セラミックス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】かかる目的を達成するた
めに、本発明の圧電セラミックスは、ＰｂＺｒＯ3 及び
ＰｂＴｉＯ3 からなる基本成分のＰｂの一部をＢａまた
はＳｒで置換すると共に、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，
ＳｂまたはＮｂで置換したものを主成分とする圧電セラ
ミックスにおいて、ＢａまたはＳｒをＭ1 とし、Ｓｎ，
ＳｂまたはＮｂをＭ2 として下記式（１）で表される主
成分に対して、３０ｘ〜６０ｘ重量％の範囲のＳｂ2 Ｏ
3 及び１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲のＮｂ2 Ｏ5 を添加
することを特徴とする。
めに、本発明の圧電セラミックスは、ＰｂＺｒＯ3 及び
ＰｂＴｉＯ3 からなる基本成分のＰｂの一部をＢａまた
はＳｒで置換すると共に、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，
ＳｂまたはＮｂで置換したものを主成分とする圧電セラ
ミックスにおいて、ＢａまたはＳｒをＭ1 とし、Ｓｎ，
ＳｂまたはＮｂをＭ2 として下記式（１）で表される主
成分に対して、３０ｘ〜６０ｘ重量％の範囲のＳｂ2 Ｏ
3 及び１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲のＮｂ2 Ｏ5 を添加
することを特徴とする。
【０００９】 （Ｐｂ(1-x) Ｍ1 x ）（Ｚｒa(1-1.5x) Ｔｉ(1-a)(1-1.5x) Ｍ2 1.5x）Ｏ3 …（１） （式（１）においてａは０．５１〜０．５４、ｘは０．
００５〜０．０２の範囲である） 本発明の圧電セラミックスは、式（１）においてａを前
記０．５１〜０．５４の範囲とすることにより、ＰｂＺ
ｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比が、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）
Ｏ3 系圧電セラミックスにおいてその結晶系が菱面晶系
から正方晶系に変わる相境界付近の値となり、高い圧電
定数を得ることができる。
００５〜０．０２の範囲である） 本発明の圧電セラミックスは、式（１）においてａを前
記０．５１〜０．５４の範囲とすることにより、ＰｂＺ
ｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比が、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）
Ｏ3 系圧電セラミックスにおいてその結晶系が菱面晶系
から正方晶系に変わる相境界付近の値となり、高い圧電
定数を得ることができる。
【００１０】本発明の圧電セラミックスは、ａが前記
０．５１〜０．５４の範囲にあるＰｂ（Ｚｒa Ｔｉ
(1-a) ）Ｏ3 を基本組成として、該基本組成のＰｂを、
式（１）においてｘが前記０．００５〜０．０２の範囲
になるように、Ｍ1 すなわちＢａまたはＳｒで置換する
と共に、該基本組成のＺｒ及びＴｉを、式（１）におい
て、ｘが前記０．００５〜０．０２の範囲になるよう
に、Ｍ2 すなわちＳｎ，ＳｂまたはＮｂで置換する。こ
のとき、Ｍ1 とＭ2 とは式（１）から明らかなように
１：１．５のモル比となっている。このようにすること
により、Ｍ1 すなわちＢａまたはＳｒにより、材料の焼
結性を改善することができ、Ｍ2 すなわちＳｎ，Ｓｂま
たはＮｂにより圧電セラミックスの比誘電率を大きくす
ることができると共に、キュリー点温度の低下を抑制す
ることができる。
０．５１〜０．５４の範囲にあるＰｂ（Ｚｒa Ｔｉ
(1-a) ）Ｏ3 を基本組成として、該基本組成のＰｂを、
式（１）においてｘが前記０．００５〜０．０２の範囲
になるように、Ｍ1 すなわちＢａまたはＳｒで置換する
と共に、該基本組成のＺｒ及びＴｉを、式（１）におい
て、ｘが前記０．００５〜０．０２の範囲になるよう
に、Ｍ2 すなわちＳｎ，ＳｂまたはＮｂで置換する。こ
のとき、Ｍ1 とＭ2 とは式（１）から明らかなように
１：１．５のモル比となっている。このようにすること
により、Ｍ1 すなわちＢａまたはＳｒにより、材料の焼
結性を改善することができ、Ｍ2 すなわちＳｎ，Ｓｂま
たはＮｂにより圧電セラミックスの比誘電率を大きくす
ることができると共に、キュリー点温度の低下を抑制す
ることができる。
【００１１】さらに、本発明の圧電セラミックスは、前
記式（１）で表される主成分に対して、Ｓｂ2 Ｏ3 及び
Ｎｂ2 Ｏ5 を、それぞれ前記範囲で添加する。このと
き、Ｓｂ2 Ｏ3 とＮｂ2 Ｏ5 とは、３：１の重量比とな
っている。このようにすることにより、圧電定数を向上
することができると共に、キュリー点温度の低下を抑制
することができる。
記式（１）で表される主成分に対して、Ｓｂ2 Ｏ3 及び
Ｎｂ2 Ｏ5 を、それぞれ前記範囲で添加する。このと
き、Ｓｂ2 Ｏ3 とＮｂ2 Ｏ5 とは、３：１の重量比とな
っている。このようにすることにより、圧電定数を向上
することができると共に、キュリー点温度の低下を抑制
することができる。
【００１２】また、本発明の圧電セラミックスは、式
（１）において、ａが０．５２であることを特徴とす
る。ａを０．５２とすることにより、ＰｂＺｒＯ3 とＰ
ｂＴｉＯ 3 との組成比が、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電
セラミックスにおいてその結晶系が菱面晶系から正方晶
系に変わる相境界の値となり、最も高い圧電定数を得る
ことができる。尚、このとき、前記基本組成はＰｂ（Ｚ
ｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 となる。
（１）において、ａが０．５２であることを特徴とす
る。ａを０．５２とすることにより、ＰｂＺｒＯ3 とＰ
ｂＴｉＯ 3 との組成比が、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電
セラミックスにおいてその結晶系が菱面晶系から正方晶
系に変わる相境界の値となり、最も高い圧電定数を得る
ことができる。尚、このとき、前記基本組成はＰｂ（Ｚ
ｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 となる。
【００１３】また、本発明の圧電セラミックスは、前記
主成分に対して、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 を６．６７
ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲で添加することを特徴とす
る。本発明の圧電セラミックスは、前記式（１）で表さ
れる主成分に対して、ＭｎＯ 2 またはＭｎＣＯ3 を前記
範囲で添加することにより、圧電セラミックスのエネル
ギー損失を低減することができると共に、圧電定数を向
上することができる。
主成分に対して、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 を６．６７
ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲で添加することを特徴とす
る。本発明の圧電セラミックスは、前記式（１）で表さ
れる主成分に対して、ＭｎＯ 2 またはＭｎＣＯ3 を前記
範囲で添加することにより、圧電セラミックスのエネル
ギー損失を低減することができると共に、圧電定数を向
上することができる。
【００１４】さらに、本発明の圧電セラミックスによれ
ば、前記式（１）においてｘを前記０．００５〜０．０
２の範囲で選択することにより、前記基本組成のＰｂを
置換するＭ1 すなわちＢａのモル比、前記基本組成のＺ
ｒ及びＴｉを置換するＭ2 すなわちＳｎ，ＳｂまたはＮ
ｂのモル比及び前記主成分に添加する酸化物及びＭｎ化
合物の量を、前記ｘに一義的に対応する値として決定す
ることができる。
ば、前記式（１）においてｘを前記０．００５〜０．０
２の範囲で選択することにより、前記基本組成のＰｂを
置換するＭ1 すなわちＢａのモル比、前記基本組成のＺ
ｒ及びＴｉを置換するＭ2 すなわちＳｎ，ＳｂまたはＮ
ｂのモル比及び前記主成分に添加する酸化物及びＭｎ化
合物の量を、前記ｘに一義的に対応する値として決定す
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いてさらに詳しく説明する。
いてさらに詳しく説明する。
【００１６】本発明の圧電セラミックスは、ＰｂＺｒＯ
3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分とするＰｂ（ＺｒＴｉ）
Ｏ3 系圧電セラミックスであり、その第１の態様は、前
記基本成分のＰｂの一部をＢａまたはＳｒで置換すると
共に、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，ＳｂまたはＮｂで置
換したものを主成分とし、該主成分にＳｂ2 Ｏ3 及びＮ
ｂ2 Ｏ5 を添加したものである。
3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分とするＰｂ（ＺｒＴｉ）
Ｏ3 系圧電セラミックスであり、その第１の態様は、前
記基本成分のＰｂの一部をＢａまたはＳｒで置換すると
共に、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，ＳｂまたはＮｂで置
換したものを主成分とし、該主成分にＳｂ2 Ｏ3 及びＮ
ｂ2 Ｏ5 を添加したものである。
【００１７】前記主成分は、ＢａまたはＳｒをＭ1 と
し、Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂをＭ2 とするときに下記式
（１）で表される。
し、Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂをＭ2 とするときに下記式
（１）で表される。
【００１８】 （Ｐｂ(1-x) Ｍ1 x ）（Ｚｒa(1-1.5x) Ｔｉ(1-a)(1-1.5x) Ｍ2 1.5x）Ｏ3 （式（１）においてａは０．５１〜０．５４、ｘは０．００５〜０．０２の範囲 である） …（１） 本実施形態では、まず、式（１）において、ａを０．５
１〜０．５４の範囲で選定することにより、前記主成分
の基本組成Ｐｂ（Ｚｒa Ｔｉ(1-a) ）Ｏ3 が定められ
る。
１〜０．５４の範囲で選定することにより、前記主成分
の基本組成Ｐｂ（Ｚｒa Ｔｉ(1-a) ）Ｏ3 が定められ
る。
【００１９】本実施形態の圧電セラミックスは、式
（１）においてａを０．５１〜０．５４の範囲とするこ
とにより、ＰｂＺｒＯ3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分と
するＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電セラミックスにおい
て、ＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比が０．５
２：０．４８付近になる。前記Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系
圧電セラミックスの結晶系は、ＰｂＺｒＯ3 が多いとき
には菱面晶系であるがＰｂＴｉＯ3 が多くなると正方晶
系となり、その相境界付近で圧電定数が高くなることが
知られている。
（１）においてａを０．５１〜０．５４の範囲とするこ
とにより、ＰｂＺｒＯ3 及びＰｂＴｉＯ3 を基本成分と
するＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系圧電セラミックスにおい
て、ＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 との組成比が０．５
２：０．４８付近になる。前記Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 系
圧電セラミックスの結晶系は、ＰｂＺｒＯ3 が多いとき
には菱面晶系であるがＰｂＴｉＯ3 が多くなると正方晶
系となり、その相境界付近で圧電定数が高くなることが
知られている。
【００２０】前記相境界における前記主成分の基本組成
はＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 であるが、式（１）に
おいてａを前記範囲とすることにより、前記基本組成が
Ｐｂ（Ｚｒ0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 乃至Ｐｂ（Ｚｒ0.54Ｔｉ
0.46）Ｏ3 となり、高い圧電定数を得ることができる。
また、式（１）においてａを０．５２とすることによ
り、前記基本組成が前記相境界における組成となり、最
も高い圧電定数を得ることができる。式（１）におい
て、ａが０．５１未満または０．５４より大きいときに
は、圧電定数の向上が望めない。
はＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 であるが、式（１）に
おいてａを前記範囲とすることにより、前記基本組成が
Ｐｂ（Ｚｒ0.51Ｔｉ0.49）Ｏ3 乃至Ｐｂ（Ｚｒ0.54Ｔｉ
0.46）Ｏ3 となり、高い圧電定数を得ることができる。
また、式（１）においてａを０．５２とすることによ
り、前記基本組成が前記相境界における組成となり、最
も高い圧電定数を得ることができる。式（１）におい
て、ａが０．５１未満または０．５４より大きいときに
は、圧電定数の向上が望めない。
【００２１】次に、本実施形態の圧電セラミックスは、
式（１）においてａが前記０．５１〜０．５４の範囲に
あるときに、ｘを前記０．００５〜０．０２の範囲で選
択することにより、前記基本組成のＰｂの一部を置換す
るＢａまたはＳｒの割合が前記ｘに一義的に対応する値
として定まり、０．００５〜０．０２の範囲となる。前
記基本組成のＰｂに対するＢａまたはＳｒの割合が０．
００５未満であるときには、材料の焼結性を改善する効
果が得られず、得られる圧電セラミックスの比誘電率を
大きくする効果も得られない。また、前記基本組成のＰ
ｂに対するＢａまたはＳｒの割合が０．０２を超えると
きには、キュリー点温度が過度に低くなり、使用温度範
囲が狭くなる。
式（１）においてａが前記０．５１〜０．５４の範囲に
あるときに、ｘを前記０．００５〜０．０２の範囲で選
択することにより、前記基本組成のＰｂの一部を置換す
るＢａまたはＳｒの割合が前記ｘに一義的に対応する値
として定まり、０．００５〜０．０２の範囲となる。前
記基本組成のＰｂに対するＢａまたはＳｒの割合が０．
００５未満であるときには、材料の焼結性を改善する効
果が得られず、得られる圧電セラミックスの比誘電率を
大きくする効果も得られない。また、前記基本組成のＰ
ｂに対するＢａまたはＳｒの割合が０．０２を超えると
きには、キュリー点温度が過度に低くなり、使用温度範
囲が狭くなる。
【００２２】また、本実施形態の圧電セラミックスは、
式（１）においてａが前記０．５１〜０．５４の範囲に
あるときに、ｘを前記０．００５〜０．０２の範囲で選
択することにより、前記基本組成のＺｒ及びＴｉの一部
を置換するＳｎ，ＳｂまたはＮｂの割合が前記ｘに一義
的に対応する値として定まり、０．００７５〜０．０３
の範囲となる。前記基本組成のＺｒ及びＴｉに対するＳ
ｎ，ＳｂまたはＮｂの割合が０．００７５未満であると
きには、材料の焼結性を改善する効果が得られず、０．
０３を超えるときには、キュリー点温度が過度に低くな
り、使用温度範囲が狭くなる。
式（１）においてａが前記０．５１〜０．５４の範囲に
あるときに、ｘを前記０．００５〜０．０２の範囲で選
択することにより、前記基本組成のＺｒ及びＴｉの一部
を置換するＳｎ，ＳｂまたはＮｂの割合が前記ｘに一義
的に対応する値として定まり、０．００７５〜０．０３
の範囲となる。前記基本組成のＺｒ及びＴｉに対するＳ
ｎ，ＳｂまたはＮｂの割合が０．００７５未満であると
きには、材料の焼結性を改善する効果が得られず、０．
０３を超えるときには、キュリー点温度が過度に低くな
り、使用温度範囲が狭くなる。
【００２３】次に、本実施形態の圧電セラミックスは、
式（１）で表される前記主成分に対して添加されるＳｂ
2 Ｏ3 の添加量を３０ｘ〜６０ｘ重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 の
添加量を１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲とし、前記０．０
０５〜０．０２の範囲で選択されたｘを乗算する。この
結果、式（１）で表される前記主成分に対して添加され
るＳｂ2 Ｏ3 及びＮｂ2 Ｏ5 の添加量が前記ｘに一義的
に対応する値として定まり、Ｓｂ2 Ｏ3 の添加量は０．
１５〜１．２重量％の範囲となり、Ｎｂ2 Ｏ5の添加量
は０．０５〜０．４重量％の範囲となる。
式（１）で表される前記主成分に対して添加されるＳｂ
2 Ｏ3 の添加量を３０ｘ〜６０ｘ重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 の
添加量を１０ｘ〜２０ｘ重量％の範囲とし、前記０．０
０５〜０．０２の範囲で選択されたｘを乗算する。この
結果、式（１）で表される前記主成分に対して添加され
るＳｂ2 Ｏ3 及びＮｂ2 Ｏ5 の添加量が前記ｘに一義的
に対応する値として定まり、Ｓｂ2 Ｏ3 の添加量は０．
１５〜１．２重量％の範囲となり、Ｎｂ2 Ｏ5の添加量
は０．０５〜０．４重量％の範囲となる。
【００２４】前記主成分に対するＳｂ2 Ｏ3 の添加量が
０．１５重量％未満かつＮｂ2 Ｏ5の添加量が０．０５
重量％未満であるときには、圧電定数を向上させる効果
が得られない。また、前記主成分に対するＳｂ2 Ｏ3 の
添加量が１．２重量％より多く、かつ、Ｎｂ2 Ｏ5 の添
加量が０．４重量％より多いときには、キュリー点温度
が過度に低くなり、使用温度範囲が狭くなる。
０．１５重量％未満かつＮｂ2 Ｏ5の添加量が０．０５
重量％未満であるときには、圧電定数を向上させる効果
が得られない。また、前記主成分に対するＳｂ2 Ｏ3 の
添加量が１．２重量％より多く、かつ、Ｎｂ2 Ｏ5 の添
加量が０．４重量％より多いときには、キュリー点温度
が過度に低くなり、使用温度範囲が狭くなる。
【００２５】本実施形態の圧電セラミックスは、前記組
成に従って調合された原料を、混合、焼成した後、分極
処理することにより製造することができる。本実施形態
では、前記主成分を構成する原料としては、ＰｂＯ，Ｚ
ｒＯ2 ，ＴｉＯ2 が用いられる。また、前記主成分のＰ
ｂの一部を置換するＢａ，Ｓｒの原料としてはＢａＣＯ
3 ，ＳｒＣＯ3 等が用いられ、前記主成分のＺｒ及びＴ
ｉの一部を置換するＳｎ，ＳｂまたはＮｂの原料として
ＳｎＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等が用いられる。前
記主成分に添加される酸化物としては、Ｓｂ2 Ｏ3 及び
Ｎｂ2 Ｏ5 がそのまま用いられる。前記混合、焼成、分
極処理は、それ自体従来公知の方法を用いることができ
る。
成に従って調合された原料を、混合、焼成した後、分極
処理することにより製造することができる。本実施形態
では、前記主成分を構成する原料としては、ＰｂＯ，Ｚ
ｒＯ2 ，ＴｉＯ2 が用いられる。また、前記主成分のＰ
ｂの一部を置換するＢａ，Ｓｒの原料としてはＢａＣＯ
3 ，ＳｒＣＯ3 等が用いられ、前記主成分のＺｒ及びＴ
ｉの一部を置換するＳｎ，ＳｂまたはＮｂの原料として
ＳｎＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等が用いられる。前
記主成分に添加される酸化物としては、Ｓｂ2 Ｏ3 及び
Ｎｂ2 Ｏ5 がそのまま用いられる。前記混合、焼成、分
極処理は、それ自体従来公知の方法を用いることができ
る。
【００２６】また、本発明の圧電セラミックスの第２の
態様は、前記第１の態様の圧電セラミックスにさらにＭ
ｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 が添加されたものである。本実
施形態の圧電セラミックスは、式（１）で表される前記
主成分に対するＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 の添加量を
６．６７ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲とし、前記０．０
０５〜０．０２の範囲で選択されたｘを乗算する。この
結果、式（１）で表される前記主成分に対して添加され
るＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 の添加量が前記ｘに一義的
に対応する値として定まり、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3
の添加量は０．０３３〜０．２６７重量％の範囲とな
る。
態様は、前記第１の態様の圧電セラミックスにさらにＭ
ｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 が添加されたものである。本実
施形態の圧電セラミックスは、式（１）で表される前記
主成分に対するＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 の添加量を
６．６７ｘ〜１３．３ｘ重量％の範囲とし、前記０．０
０５〜０．０２の範囲で選択されたｘを乗算する。この
結果、式（１）で表される前記主成分に対して添加され
るＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 の添加量が前記ｘに一義的
に対応する値として定まり、ＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3
の添加量は０．０３３〜０．２６７重量％の範囲とな
る。
【００２７】前記主成分に対するＭｎＯ2 またはＭｎＣ
Ｏ3 の添加量が０．０３３重量％未満であるときには、
エネルギー損失を低減する効果が得られず、０．２６７
重量％を超えるときには、圧電定数が低くなる。
Ｏ3 の添加量が０．０３３重量％未満であるときには、
エネルギー損失を低減する効果が得られず、０．２６７
重量％を超えるときには、圧電定数が低くなる。
【００２８】
【実施例１】次に、添付の図面を参照しながら本発明の
実施例について説明する。図１は、本発明の圧電セラミ
ックスの製造工程を示す説明図である。
実施例について説明する。図１は、本発明の圧電セラミ
ックスの製造工程を示す説明図である。
【００２９】本実施例の圧電セラミックスは、式（１）
においてａを０．５２としたものを主成分とし、該主成
分のＰｂの一部をＳｒで、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎで
置換すると共に、該主成分に対して４５ｘ重量％のＳｂ
2 Ｏ3 及び１５ｘ重量％のＮｂ2 Ｏ5 を添加したもので
ある。前記主成分は、下記式（２）で表される。
においてａを０．５２としたものを主成分とし、該主成
分のＰｂの一部をＳｒで、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎで
置換すると共に、該主成分に対して４５ｘ重量％のＳｂ
2 Ｏ3 及び１５ｘ重量％のＮｂ2 Ｏ5 を添加したもので
ある。前記主成分は、下記式（２）で表される。
【００３０】 （Ｐｂ(1-x) Ｓｒx ）（Ｚｒ0.52(1-1.5x)Ｔｉ0.52(1-1.5x)Ｓｎ1.5x）Ｏ3 …（２） （式（２）においてｘは０．００５〜０．０２の範囲で
ある） 本実施例では、式（２）においてｘを０．００８，０．
０１，０．０１２，０．０２として、４種の圧電セラミ
ックスを製造した。
ある） 本実施例では、式（２）においてｘを０．００８，０．
０１，０．０１２，０．０２として、４種の圧電セラミ
ックスを製造した。
【００３１】前記圧電セラミックスは、図１示のように
して製造することができる。まず、原料のＰｂＯ，Ｚｒ
Ｏ2 ，ＴｉＯ2 ，ＳｒＣＯ3 ，ＳｎＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，
Ｎｂ 2 Ｏ5 を表１に従って秤量した。
して製造することができる。まず、原料のＰｂＯ，Ｚｒ
Ｏ2 ，ＴｉＯ2 ，ＳｒＣＯ3 ，ＳｎＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，
Ｎｂ 2 Ｏ5 を表１に従って秤量した。
【００３２】
【表１】
【００３３】次に、各原料をボールミルで混合し、得ら
れた混合物を７００〜９００℃で仮焼する。次に、それ
をスタンプミル、擂潰機で粉砕し粉砕物を水に溶かして
スラリーを作成し、ボールミルで混合した。このスラリ
ーからスプレードライヤーを用いて、平均粒子径３０〜
５０μｍに造粒して圧電セラミックスの原料を作成し
た。次に、この圧電セラミックスの原料を、油圧プレス
を用いて成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上で所定の形
状に成形したのち、得られた成形体を電気炉中、１１０
０〜１３００℃の範囲の温度に１時間保持して焼成す
る。
れた混合物を７００〜９００℃で仮焼する。次に、それ
をスタンプミル、擂潰機で粉砕し粉砕物を水に溶かして
スラリーを作成し、ボールミルで混合した。このスラリ
ーからスプレードライヤーを用いて、平均粒子径３０〜
５０μｍに造粒して圧電セラミックスの原料を作成し
た。次に、この圧電セラミックスの原料を、油圧プレス
を用いて成形圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2 以上で所定の形
状に成形したのち、得られた成形体を電気炉中、１１０
０〜１３００℃の範囲の温度に１時間保持して焼成す
る。
【００３４】そして、得られた焼成物を両面研磨機で所
定の寸法まで研磨し、銀電極を焼き付けたのち、シリコ
ーン油に浸漬し、１００〜２００℃に加熱して、該焼成
物の厚さ１．８ｍｍに対して３０００〜５０００Ｖの電
圧を印加して分極処理を行うことにより圧電セラミック
スが得られる。
定の寸法まで研磨し、銀電極を焼き付けたのち、シリコ
ーン油に浸漬し、１００〜２００℃に加熱して、該焼成
物の厚さ１．８ｍｍに対して３０００〜５０００Ｖの電
圧を印加して分極処理を行うことにより圧電セラミック
スが得られる。
【００３５】前記のようにして得られた４種の圧電セラ
ミックスのそれぞれについて、圧電特性及び温度特性を
測定した。結果を下記表２に示す。
ミックスのそれぞれについて、圧電特性及び温度特性を
測定した。結果を下記表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２から明らかなように、本実施例では、
式（１）においてａを前記のように０．５２に選定した
ときに、ｘを０．００５〜０．０２の範囲で選定するこ
とにより、いずれも優れた圧電特性を備え、特にキュリ
ー点温度が３００℃以上と高い上に、温度変化率が１．
０に近い優れた温度特性を備えている圧電セラミックス
が得られる。尚、前記電荷出力の温度変化率は、５０℃
の値と、１５０℃の値との比である。
式（１）においてａを前記のように０．５２に選定した
ときに、ｘを０．００５〜０．０２の範囲で選定するこ
とにより、いずれも優れた圧電特性を備え、特にキュリ
ー点温度が３００℃以上と高い上に、温度変化率が１．
０に近い優れた温度特性を備えている圧電セラミックス
が得られる。尚、前記電荷出力の温度変化率は、５０℃
の値と、１５０℃の値との比である。
【００３８】
【実施例２】本実施例の圧電セラミックスは、実施例１
でｘを０．０２としたときに、その主成分に対してさら
に１０ｘ重量％、すなわち０．２重量％のＭｎＣＯ3 を
添加したものである。
でｘを０．０２としたときに、その主成分に対してさら
に１０ｘ重量％、すなわち０．２重量％のＭｎＣＯ3 を
添加したものである。
【００３９】前記圧電セラミックスは、表１示のｘが
０．０２のときの各原料にさらにＭｎＣＯ3 を７．０ｇ
加える以外は実施例１と全く同一の製造方法により製造
した。得られた圧電セラミックスについて、圧電特性及
び温度特性を測定した。結果を下記表３に示す。尚、表
３には、参考のために実施例１でｘを０．０２として得
られる圧電セラミックスの圧電特性及び温度特性を再掲
する。
０．０２のときの各原料にさらにＭｎＣＯ3 を７．０ｇ
加える以外は実施例１と全く同一の製造方法により製造
した。得られた圧電セラミックスについて、圧電特性及
び温度特性を測定した。結果を下記表３に示す。尚、表
３には、参考のために実施例１でｘを０．０２として得
られる圧電セラミックスの圧電特性及び温度特性を再掲
する。
【００４０】
【表３】
【００４１】表３から明らかなように、本実施例では、
前記実施例１の圧電セラミックスにさらにＭｎＣＯ3 を
添加することにより、キュリー点温度、圧電特性及び温
度特性が実施例１と同等であって、しかもメカニカルＱ
m が実施例１に比較して格段に高くなり、エネルギー損
失の少ない圧電セラミックスが得られる。
前記実施例１の圧電セラミックスにさらにＭｎＣＯ3 を
添加することにより、キュリー点温度、圧電特性及び温
度特性が実施例１と同等であって、しかもメカニカルＱ
m が実施例１に比較して格段に高くなり、エネルギー損
失の少ない圧電セラミックスが得られる。
【００４２】前記各実施例の主成分は、Ｐｂの一部をＳ
ｒで置換し、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎで置換している
が、Ｓｒに変えてＢａを用いてもよく、Ｓｎに変えてＳ
ｂまたはＮｂを用いてもよい。また、前記実施例２即ち
本実施例では、前記主成分にＭｎＣＯ3 を添加するよう
にしているが、ＭｎＣＯ3 に変えてＭｎＯ2 を用いても
よい。
ｒで置換し、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎで置換している
が、Ｓｒに変えてＢａを用いてもよく、Ｓｎに変えてＳ
ｂまたはＮｂを用いてもよい。また、前記実施例２即ち
本実施例では、前記主成分にＭｎＣＯ3 を添加するよう
にしているが、ＭｎＣＯ3 に変えてＭｎＯ2 を用いても
よい。
【００４３】本発明の圧電セラミックスは、その優れた
圧電特性及び温度特性により、加速度センサ、超音波振
動子等の用途がある。
圧電特性及び温度特性により、加速度センサ、超音波振
動子等の用途がある。
【図１】本発明の圧電セラミックスの製造工程を示す説
明図。
明図。
符号なし。
Claims (3)
- 【請求項１】ＰｂＺｒＯ3 及びＰｂＴｉＯ3 からなる基
本成分のＰｂの一部をＢａまたはＳｒで置換すると共
に、Ｚｒ及びＴｉの一部をＳｎ，ＳｂまたはＮｂで置換
したものを主成分とする圧電セラミックスにおいて、 ＢａまたはＳｒをＭ1 とし、Ｓｎ，ＳｂまたはＮｂをＭ
2 として下記式（１）で表される主成分に対して、３０
ｘ〜６０ｘ重量％の範囲のＳｂ2 Ｏ3 及び１０ｘ〜２０
ｘ重量％の範囲のＮｂ2 Ｏ5 を添加することを特徴とす
る圧電セラミックス。 （Ｐｂ(1-x) Ｍ1 x ）（Ｚｒa(1-1.5x) Ｔｉ(1-a)(1-1.5x) Ｍ2 1.5x）Ｏ3 …（１） （式（１）においてａは０．５１〜０．５４、ｘは０．
００５〜０．０２の範囲である） - 【請求項２】前記式（１）において、ａは０．５２であ
ることを特徴とする請求項１記載の圧電セラミックス。 - 【請求項３】前記主成分に対して、６．６７ｘ〜１３．
３ｘ重量％の範囲のＭｎＯ2 またはＭｎＣＯ3 を添加す
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電
セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281322A JPH09124366A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 圧電セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7281322A JPH09124366A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 圧電セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09124366A true JPH09124366A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17637497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7281322A Pending JPH09124366A (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | 圧電セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09124366A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2338031A (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-08 | Daimler Chrysler Ag | An fuel injection valve, for an I.C. engine, with a piezoelectric actuator and injection orifices of different opening cross section |
| JP2003098559A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Fujitsu Ltd | 光偏向素子及び光スイッチ |
| US7339623B2 (en) | 2002-05-27 | 2008-03-04 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera and image pickup device unit which reduce influence of dust image quality |
| CN101525233A (zh) * | 2008-03-05 | 2009-09-09 | 日本特殊陶业株式会社 | 压电陶瓷材料、压电元件以及非共振型爆震传感器 |
| US7589780B2 (en) | 2002-04-26 | 2009-09-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera and image pick-up device unit used therefor having a sealing structure between a dust-proofing member and an image pick-up device |
| US7591598B2 (en) | 2002-07-30 | 2009-09-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera having a dust-proofing member that is vibrated to remove dust, the dust-proofing member being pressed by a spring pressing member toward a sealing part that seals a space between the dust-proofing member and an image pickup-device |
| JP2011085426A (ja) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 非共振型ノッキングセンサ |
| US8040024B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-10-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Piezoceramic material, piezoelectric element and non-resonance knock sensor |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP7281322A patent/JPH09124366A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2338031A (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-08 | Daimler Chrysler Ag | An fuel injection valve, for an I.C. engine, with a piezoelectric actuator and injection orifices of different opening cross section |
| GB2338031B (en) * | 1998-06-04 | 2000-04-26 | Daimler Chrysler Ag | Injection valve |
| JP2003098559A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Fujitsu Ltd | 光偏向素子及び光スイッチ |
| US7589780B2 (en) | 2002-04-26 | 2009-09-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera and image pick-up device unit used therefor having a sealing structure between a dust-proofing member and an image pick-up device |
| US7339623B2 (en) | 2002-05-27 | 2008-03-04 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera and image pickup device unit which reduce influence of dust image quality |
| US7591598B2 (en) | 2002-07-30 | 2009-09-22 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera having a dust-proofing member that is vibrated to remove dust, the dust-proofing member being pressed by a spring pressing member toward a sealing part that seals a space between the dust-proofing member and an image pickup-device |
| US7686524B2 (en) | 2002-07-30 | 2010-03-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image pick-up device unit having a dust-proofing member that is vibrated to remove dust, the dust-proofing member being pressed by a spring pressing member toward a sealing structure that seals an interval between the dust-proofing member and an image pick-up device |
| CN101525233A (zh) * | 2008-03-05 | 2009-09-09 | 日本特殊陶业株式会社 | 压电陶瓷材料、压电元件以及非共振型爆震传感器 |
| JP2009234904A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-10-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電磁器組成物、それを用いた圧電素子、及び非共振型ノッキングセンサ |
| US8040024B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-10-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Piezoceramic material, piezoelectric element and non-resonance knock sensor |
| JP2011085426A (ja) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 非共振型ノッキングセンサ |
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