JPH11112050A - 圧電磁器 - Google Patents
圧電磁器Info
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- JPH11112050A JPH11112050A JP9266319A JP26631997A JPH11112050A JP H11112050 A JPH11112050 A JP H11112050A JP 9266319 A JP9266319 A JP 9266319A JP 26631997 A JP26631997 A JP 26631997A JP H11112050 A JPH11112050 A JP H11112050A
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- piezoelectric ceramic
- perovskite
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い圧電特性を有するとともに、機械的強度を
向上できる圧電磁器を提供する。 【解決手段】Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂ
を含むペロブスカイト型結晶粒子からなる圧電磁器であ
って、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が１．
５〜１５μｍであることを特徴とする。ペロブスカイト
型結晶粒子の粒界にＳｉとＰｂからなるガラス相が存在
するものである。
向上できる圧電磁器を提供する。 【解決手段】Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂ
を含むペロブスカイト型結晶粒子からなる圧電磁器であ
って、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が１．
５〜１５μｍであることを特徴とする。ペロブスカイト
型結晶粒子の粒界にＳｉとＰｂからなるガラス相が存在
するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器に係わり、
例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブ
ザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、
圧電アクチュエータおよび、加速度センサ、ノッキング
センサ、ＡＥセンサ等の圧電センサに適する圧電磁器に
関する。
例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブ
ザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、
圧電アクチュエータおよび、加速度センサ、ノッキング
センサ、ＡＥセンサ等の圧電センサに適する圧電磁器に
関する。
【０００２】
【従来技術】従来から、圧電磁器を利用した製品として
は、例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧
電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファ
ン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキ
ングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサがある。
は、例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧
電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファ
ン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキ
ングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサがある。
【０００３】ここで、圧電アクチュエータおよび各種セ
ンサーでは圧電現象を介して発生する変位量や電位差を
利用するものであり、圧電歪定数ｄ33の大きな圧電磁器
の研究開発が精力的に進められてきた。また、こうした
圧電磁器を利用した製品の用途の中には、車載用途など
広い温度範囲での使用を前提としたものがあり、キュリ
ー温度が高く、耐熱性の良好なものが要求されている。
ンサーでは圧電現象を介して発生する変位量や電位差を
利用するものであり、圧電歪定数ｄ33の大きな圧電磁器
の研究開発が精力的に進められてきた。また、こうした
圧電磁器を利用した製品の用途の中には、車載用途など
広い温度範囲での使用を前提としたものがあり、キュリ
ー温度が高く、耐熱性の良好なものが要求されている。
【０００４】このような目的に合致した圧電磁器組成物
として、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 にＰｂ（Ｚｎ
1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 、Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）Ｏ3 等
を複合して固溶させたＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 −Ｐｂ
（Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）
Ｏ3 系圧電磁器組成物が報告されている。そして、従来
の上記圧電磁器組成物では、磁器の結晶化度を高め、大
きな圧電歪定数ｄ33を得るために焼成温度を高くしてい
たため、磁器の平均粒径が１８μｍ以上となっていた。
として、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 にＰｂ（Ｚｎ
1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 、Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）Ｏ3 等
を複合して固溶させたＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 −Ｐｂ
（Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）
Ｏ3 系圧電磁器組成物が報告されている。そして、従来
の上記圧電磁器組成物では、磁器の結晶化度を高め、大
きな圧電歪定数ｄ33を得るために焼成温度を高くしてい
たため、磁器の平均粒径が１８μｍ以上となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】セラミックスの磁器粒
径と強度の関係については多くの研究が行われており、
セラミックスの場合、一般にそれを構成している結晶粒
子が大きくなると機械的強度が低下することが知られて
いる。上記Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｚｎ1/3 Ｓ
ｂ2/3 ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）Ｏ3 系圧電磁
器組成物では、大きな圧電歪定数ｄ33を得るために、磁
器の平均粒径が１８μｍ以上と大きくなっており、機械
的強度が低いという問題があった。
径と強度の関係については多くの研究が行われており、
セラミックスの場合、一般にそれを構成している結晶粒
子が大きくなると機械的強度が低下することが知られて
いる。上記Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｚｎ1/3 Ｓ
ｂ2/3 ）Ｏ3 −Ｐｂ（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）Ｏ3 系圧電磁
器組成物では、大きな圧電歪定数ｄ33を得るために、磁
器の平均粒径が１８μｍ以上と大きくなっており、機械
的強度が低いという問題があった。
【０００６】本発明は、高い圧電特性を有するととも
に、機械的強度を向上できる圧電磁器を提供することを
目的とする。
に、機械的強度を向上できる圧電磁器を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＰｂ、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含有し、さらにＳｉ
を含有する圧電磁器は、結晶粒界にＳｉとＰｂからなる
ガラス相が存在し、焼成温度を低下させても磁器の結晶
化度が高いため、磁器を構成するペロブスカイト型結晶
粒子の平均粒径を１．５〜１５μｍとすることができ、
キュリー温度、耐熱性、圧電歪定数を高く維持した状態
で、機械的強度を大きく向上できることを知見し、本発
明に至った。
ｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含有し、さらにＳｉ
を含有する圧電磁器は、結晶粒界にＳｉとＰｂからなる
ガラス相が存在し、焼成温度を低下させても磁器の結晶
化度が高いため、磁器を構成するペロブスカイト型結晶
粒子の平均粒径を１．５〜１５μｍとすることができ、
キュリー温度、耐熱性、圧電歪定数を高く維持した状態
で、機械的強度を大きく向上できることを知見し、本発
明に至った。
【０００８】即ち、本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ、
Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイ
ト型結晶粒子からなる圧電磁器であって、前記ペロブス
カイト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍのもの
である。ここで、ペロブスカイト型結晶粒子の粒界にＳ
ｉとＰｂからなるガラス相が存在することが望ましい。
Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイ
ト型結晶粒子からなる圧電磁器であって、前記ペロブス
カイト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍのもの
である。ここで、ペロブスカイト型結晶粒子の粒界にＳ
ｉとＰｂからなるガラス相が存在することが望ましい。
【０００９】また、本発明の圧電磁器は、Ｐｂ、Ｚｒ、
Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｂを含むペロブスカイト型複合酸化物か
らなり、その組成式を、Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｂａy （Ｚｎ
1/3Ｓｂ2/3 ）a （Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）b Ｚｒc Ｔｉ
1-a-b-c Ｏ3 と表した時、前記ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃ
が、０≦ｘ≦０．１２、０≦ｙ≦０．１２、０＜ｘ＋
ｙ、０．０５≦ａ≦０．１２、０≦ｂ≦０．０１５、
０．４３≦ｃ≦０．５８を満足する主成分と、該主成分
１００重量部に対して、等モル比のＰｂＯおよびＮｂ2
Ｏ5 を合量で０．２〜１．２重量部、およびＳｉＯ2 を
０．０１〜０．０８重量部含有するものである。
Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｂを含むペロブスカイト型複合酸化物か
らなり、その組成式を、Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｂａy （Ｚｎ
1/3Ｓｂ2/3 ）a （Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）b Ｚｒc Ｔｉ
1-a-b-c Ｏ3 と表した時、前記ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃ
が、０≦ｘ≦０．１２、０≦ｙ≦０．１２、０＜ｘ＋
ｙ、０．０５≦ａ≦０．１２、０≦ｂ≦０．０１５、
０．４３≦ｃ≦０．５８を満足する主成分と、該主成分
１００重量部に対して、等モル比のＰｂＯおよびＮｂ2
Ｏ5 を合量で０．２〜１．２重量部、およびＳｉＯ2 を
０．０１〜０．０８重量部含有するものである。
【００１０】
【作用】本発明の圧電磁器では、ＳｉがＰｂとともに選
択的にガラス相として結晶粒界に存在するために、焼成
温度を低下させても磁器の結晶化度を高くでき、圧電歪
定数、キュリー温度および耐熱性を高く維持することが
でき、高い圧電特性を有する。
択的にガラス相として結晶粒界に存在するために、焼成
温度を低下させても磁器の結晶化度を高くでき、圧電歪
定数、キュリー温度および耐熱性を高く維持することが
でき、高い圧電特性を有する。
【００１１】そして、結晶粒界に存在するＳｉとＰｂか
らなるガラス相が、焼成時の結晶粒成長を抑えた状態で
構成元素の結晶化を進行させるため、磁器の平均結晶粒
径がＳｉを含まない磁器に比べて小さくなり、機械的強
度を向上させることができるのである。
らなるガラス相が、焼成時の結晶粒成長を抑えた状態で
構成元素の結晶化を進行させるため、磁器の平均結晶粒
径がＳｉを含まない磁器に比べて小さくなり、機械的強
度を向上させることができるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の圧電磁器は、Ｐｂ、Ｚ
ｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト
型結晶粒子からなる圧電磁器であって、前記ペロブスカ
イト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍのもので
ある。ここで、圧電磁器を、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、
ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト型結晶粒子から構
成したのは、このような構成元素を有する圧電磁器は、
優れた圧電特性を有するからである。
ｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト
型結晶粒子からなる圧電磁器であって、前記ペロブスカ
イト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍのもので
ある。ここで、圧電磁器を、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、
ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト型結晶粒子から構
成したのは、このような構成元素を有する圧電磁器は、
優れた圧電特性を有するからである。
【００１３】そして、本発明の圧電磁器では、ペロブス
カイト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍである
ことを特徴とする。即ち、従来では、ペロブスカイト型
結晶粒子の平均結晶粒径は、大きな圧電歪定数ｄ33を得
るために１８μｍ以上とされ、機械的強度が小さかった
が、本発明では、焼成温度を低下させても磁器の結晶化
度を高く維持できるため、平均粒径を１．５〜１５μｍ
に小さく制御でき、圧電特性を高く維持した状態で機械
的強度を向上できるのである。
カイト型結晶粒子の平均粒径が１．５〜１５μｍである
ことを特徴とする。即ち、従来では、ペロブスカイト型
結晶粒子の平均結晶粒径は、大きな圧電歪定数ｄ33を得
るために１８μｍ以上とされ、機械的強度が小さかった
が、本発明では、焼成温度を低下させても磁器の結晶化
度を高く維持できるため、平均粒径を１．５〜１５μｍ
に小さく制御でき、圧電特性を高く維持した状態で機械
的強度を向上できるのである。
【００１４】ここで、ペロブスカイト型結晶粒子の平均
粒径を１．５〜１５μｍとしたのは、平均粒径が１．５
μｍよりも小さくなると圧電特性が劣化し、一方、１５
μｍよりも大きくなると機械的強度が低下するからであ
る。ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径は、圧電特性
の劣化を防止し、かつ機械的強度を向上するため、２〜
５μｍであることが望ましい。
粒径を１．５〜１５μｍとしたのは、平均粒径が１．５
μｍよりも小さくなると圧電特性が劣化し、一方、１５
μｍよりも大きくなると機械的強度が低下するからであ
る。ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径は、圧電特性
の劣化を防止し、かつ機械的強度を向上するため、２〜
５μｍであることが望ましい。
【００１５】本発明の圧電磁器では、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔ
ｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト型結晶
粒子からなり、このペロブスカイト型結晶粒子の粒界に
ＰｂとＳｉからなるガラス相が存在する。他の結晶相と
してパイロクロア相が少々存在していてもよい。また、
本発明の圧電磁器では、ペロブスカイト型結晶粒子のＡ
サイト原子とＢサイト原子のモル比（Ａ／Ｂ比）を０．
９８〜１．０２の間で変動させても特性上問題ない。
ｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含むペロブスカイト型結晶
粒子からなり、このペロブスカイト型結晶粒子の粒界に
ＰｂとＳｉからなるガラス相が存在する。他の結晶相と
してパイロクロア相が少々存在していてもよい。また、
本発明の圧電磁器では、ペロブスカイト型結晶粒子のＡ
サイト原子とＢサイト原子のモル比（Ａ／Ｂ比）を０．
９８〜１．０２の間で変動させても特性上問題ない。
【００１６】また、本発明の圧電磁器では、Ｐｂサイト
の一部を希土類金属とアルカリ土類金属を用い、単独も
しくは複合させて置換を行うことにより、さらに圧電特
性を向上できる。
の一部を希土類金属とアルカリ土類金属を用い、単独も
しくは複合させて置換を行うことにより、さらに圧電特
性を向上できる。
【００１７】さらに、本発明の圧電磁器では、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｓ、Ｃｌ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｋ、Ｐ、Ｃｕ、Ｍｇ
等が不可避不純物として混入する場合もあるが、特性上
問題ない。
ｅ、Ｓ、Ｃｌ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｔｂ、Ｋ、Ｐ、Ｃｕ、Ｍｇ
等が不可避不純物として混入する場合もあるが、特性上
問題ない。
【００１８】また、本発明の圧電磁器は、組成式を、Ｐ
ｂ1-x-y Ｓｒx Ｂａy （Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）a （Ｎｉ
1/2 Ｔｅ1/2 ）b Ｚｒc Ｔｉ1-a-b-c Ｏ3 と表した
時、ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃが、０≦ｘ≦０．１２、０
≦ｙ≦０．１２、０＜ｘ＋ｙ、０．０５≦ａ≦０．１
２、０≦ｂ≦０．０１５、０．４３≦ｃ≦０．５８を満
足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、等モ
ル比のＰｂＯおよびＮｂ2 Ｏ5 を合量で０．２〜１．２
重量部、およびＳｉＯ2 を０．０１〜０．０８重量部含
有するものである。
ｂ1-x-y Ｓｒx Ｂａy （Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）a （Ｎｉ
1/2 Ｔｅ1/2 ）b Ｚｒc Ｔｉ1-a-b-c Ｏ3 と表した
時、ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃが、０≦ｘ≦０．１２、０
≦ｙ≦０．１２、０＜ｘ＋ｙ、０．０５≦ａ≦０．１
２、０≦ｂ≦０．０１５、０．４３≦ｃ≦０．５８を満
足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、等モ
ル比のＰｂＯおよびＮｂ2 Ｏ5 を合量で０．２〜１．２
重量部、およびＳｉＯ2 を０．０１〜０．０８重量部含
有するものである。
【００１９】上記組成式において、ｘ、ｙ、ａ、ｂおよ
びｃを上記のように設定した理由について説明する。Ｓ
ｒによるＰｂサイトの置換量ｘを０≦ｘ≦０．１２とし
たのは、ＳｒによるＰｂサイトの置換は極めて大きな圧
電歪定数ｄ33を得るのに有効であるが、その置換量ｘが
０．１２より大きいとキュリー温度が低くなり耐熱性が
悪くなる傾向にあるからである。Ｓｒの置換量ｘは圧電
歪定数ｄ33を大きくし、耐熱性を向上するという点か
ら、０．０４≦ｘ≦０．１０であることが特に望まし
い。
びｃを上記のように設定した理由について説明する。Ｓ
ｒによるＰｂサイトの置換量ｘを０≦ｘ≦０．１２とし
たのは、ＳｒによるＰｂサイトの置換は極めて大きな圧
電歪定数ｄ33を得るのに有効であるが、その置換量ｘが
０．１２より大きいとキュリー温度が低くなり耐熱性が
悪くなる傾向にあるからである。Ｓｒの置換量ｘは圧電
歪定数ｄ33を大きくし、耐熱性を向上するという点か
ら、０．０４≦ｘ≦０．１０であることが特に望まし
い。
【００２０】また、ＢａによるＰｂサイトの置換量ｙを
０≦ｙ≦０．１２としたのはｘが０．１２より大きいと
キュリー温度が低くなり耐熱性が悪くなる傾向にあるか
らである。ＢａによるＰｂサイトの置換量ｙは、耐熱性
向上の観点から０．０２≦ｙ≦０．１２であることが特
に望ましい。
０≦ｙ≦０．１２としたのはｘが０．１２より大きいと
キュリー温度が低くなり耐熱性が悪くなる傾向にあるか
らである。ＢａによるＰｂサイトの置換量ｙは、耐熱性
向上の観点から０．０２≦ｙ≦０．１２であることが特
に望ましい。
【００２１】また、（Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）によるＴｉサ
イトの置換量ａを０．０５≦ａ≦０．１２としたのはａ
が０．０５より小さいと圧電歪定数ｄ33が小さくなり、
ａが０．１２より大きいとキュリー温度が低くなり耐熱
性が悪くなる傾向にあるからである。（Ｚｎ1/3 Ｓｂ
2/3 ）によるＴｉサイトの置換量ａは０．０７５≦ａ≦
０．１０であることが特に望ましい。
イトの置換量ａを０．０５≦ａ≦０．１２としたのはａ
が０．０５より小さいと圧電歪定数ｄ33が小さくなり、
ａが０．１２より大きいとキュリー温度が低くなり耐熱
性が悪くなる傾向にあるからである。（Ｚｎ1/3 Ｓｂ
2/3 ）によるＴｉサイトの置換量ａは０．０７５≦ａ≦
０．１０であることが特に望ましい。
【００２２】また、（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）によるＴｉサ
イトの置換量ｂを０≦ｂ≦０．０１５としたのはｂが
０．０１５より大きいと圧電歪定数ｄ33が小さくなる傾
向があるからである。（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）によるＴｉ
サイトの置換量ｂは０．００２≦ｂ≦０．００７である
ことが特に望ましい。
イトの置換量ｂを０≦ｂ≦０．０１５としたのはｂが
０．０１５より大きいと圧電歪定数ｄ33が小さくなる傾
向があるからである。（Ｎｉ1/2 Ｔｅ1/2 ）によるＴｉ
サイトの置換量ｂは０．００２≦ｂ≦０．００７である
ことが特に望ましい。
【００２３】また、Ｚｒ量ｃを０．４３≦ｃ≦０．５８
としたのはｃが０．４３より小さい場合、もしくはｃが
０．５８より大きい場合には組成相境界を捉えることが
出来ず圧電歪定数ｄ33が小さくなるからである。
としたのはｃが０．４３より小さい場合、もしくはｃが
０．５８より大きい場合には組成相境界を捉えることが
出来ず圧電歪定数ｄ33が小さくなるからである。
【００２４】さらに、上記組成式で表わされる主成分１
００重量部に対して、等モルのＰｂＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 を合
わせて０．２〜１．２重量部添加含有させる理由は、
０．２重量部より少ない場合には添加効果が殆ど得られ
ず、１．２重量部より多い場合には耐熱性が悪くなるか
らである。基本成分に対する等モル比のＰｂＯ、Ｎｂ2
Ｏ5 の添加含有量は合計０．３〜０．７重量部であるこ
とが特に望ましい。等モル比からなるＰｂＯおよびＮｂ
2 Ｏ5 を合計０．２〜１．２重量部含有するとは、Ｐｂ
ＯとＮｂ2 Ｏ5 がモル比で１：１の混合粉末を０．２〜
１．２重量部含有するという意味である。
００重量部に対して、等モルのＰｂＯ、Ｎｂ2 Ｏ5 を合
わせて０．２〜１．２重量部添加含有させる理由は、
０．２重量部より少ない場合には添加効果が殆ど得られ
ず、１．２重量部より多い場合には耐熱性が悪くなるか
らである。基本成分に対する等モル比のＰｂＯ、Ｎｂ2
Ｏ5 の添加含有量は合計０．３〜０．７重量部であるこ
とが特に望ましい。等モル比からなるＰｂＯおよびＮｂ
2 Ｏ5 を合計０．２〜１．２重量部含有するとは、Ｐｂ
ＯとＮｂ2 Ｏ5 がモル比で１：１の混合粉末を０．２〜
１．２重量部含有するという意味である。
【００２５】また、上記組成式で表わされる基本成分１
００重量部に対して、ＳｉＯ2 を０．０１〜０．０８重
量部添加含有させた理由は、０．０１重量部より少ない
場合には添加効果が殆どなく、０．０８重量部より多い
場合には圧電歪定数ｄ33が小さくなるからである。基本
成分に対するＳｉＯ2 の添加含有量は０．０１〜０．０
５重量部であることが特に望ましい。
００重量部に対して、ＳｉＯ2 を０．０１〜０．０８重
量部添加含有させた理由は、０．０１重量部より少ない
場合には添加効果が殆どなく、０．０８重量部より多い
場合には圧電歪定数ｄ33が小さくなるからである。基本
成分に対するＳｉＯ2 の添加含有量は０．０１〜０．０
５重量部であることが特に望ましい。
【００２６】そして、本発明の圧電磁器組成物は、例え
ば、原料粉末としてＰｂＯ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｓｒ
ＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＺｎＯ、Ｓｂ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、Ｔ
ｅＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＳｉＯ2 の各原料粉末を所定
量秤量し、ボールミル等で１０〜２４時間湿式混合し、
次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、５００〜１１
００℃で１〜３時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミ
ル等で湿式粉砕した後、この粉砕物に有機バインダーを
混合し、造粒する。得られた粉末を所定の圧力でプレス
成形を行い、１１００〜１２００℃で０．５〜５時間焼
成することにより得られる。
ば、原料粉末としてＰｂＯ、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｓｒ
ＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＺｎＯ、Ｓｂ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、Ｔ
ｅＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＳｉＯ2 の各原料粉末を所定
量秤量し、ボールミル等で１０〜２４時間湿式混合し、
次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、５００〜１１
００℃で１〜３時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミ
ル等で湿式粉砕した後、この粉砕物に有機バインダーを
混合し、造粒する。得られた粉末を所定の圧力でプレス
成形を行い、１１００〜１２００℃で０．５〜５時間焼
成することにより得られる。
【００２７】
【実施例】原料粉末として高純度のＰｂＯ、ＺｒＯ2 、
ＴｉＯ2 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＺｎＯ、Ｓｂ2 Ｏ
3 、ＮｉＯ、ＴｅＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＳｉＯ2 の各
原料粉末を、焼結体が表１となるように所定量秤量し、
ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルで１０時間湿式混合
し、次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、７００℃
で２時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで湿式粉
砕した。尚、表１におけるαとは、等モル比のＰｂＯと
Ｎｂ2 Ｏ5 の混合粉末の合計量を示し、βはＳｉＯ2 量
を示している。
ＴｉＯ2 、ＳｒＣＯ3 、ＢａＣＯ3 、ＺｎＯ、Ｓｂ2 Ｏ
3 、ＮｉＯ、ＴｅＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 およびＳｉＯ2 の各
原料粉末を、焼結体が表１となるように所定量秤量し、
ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルで１０時間湿式混合
し、次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、７００℃
で２時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミルで湿式粉
砕した。尚、表１におけるαとは、等モル比のＰｂＯと
Ｎｂ2 Ｏ5 の混合粉末の合計量を示し、βはＳｉＯ2 量
を示している。
【００２８】その後、この粉砕物に有機バインダーを混
合し、造粒した。得られた粉末を１．５ｔｏｎ／ｃｍ2
の圧力で所定の形状となるようにプレス成形を行い、表
１に示す温度で３時間焼成を行った。
合し、造粒した。得られた粉末を１．５ｔｏｎ／ｃｍ2
の圧力で所定の形状となるようにプレス成形を行い、表
１に示す温度で３時間焼成を行った。
【００２９】圧電歪定数ｄ33の評価試料は直径６ｍｍ、
厚さ１５ｍｍの円柱状となるよう焼結体を研磨加工を行
い、両面にそれぞれ銀電極を焼き付け、８０℃のシリコ
ンオイル中で１．５ｋＶ／ｍｍ以上の直流電界を印加す
ることで分極処理を行った。
厚さ１５ｍｍの円柱状となるよう焼結体を研磨加工を行
い、両面にそれぞれ銀電極を焼き付け、８０℃のシリコ
ンオイル中で１．５ｋＶ／ｍｍ以上の直流電界を印加す
ることで分極処理を行った。
【００３０】分極処理された円柱状試料をオーブン中で
１００℃、１時間の熱処理を加えた後、２４時間放置し
た。このようにして得られた磁器について電子材料工業
会（ＥＭＡＳ）の規格に基づき評価を行った。
１００℃、１時間の熱処理を加えた後、２４時間放置し
た。このようにして得られた磁器について電子材料工業
会（ＥＭＡＳ）の規格に基づき評価を行った。
【００３１】先ず、未分極磁器にて、高温側の常誘電相
から低温側へ相転移する時の比誘電率の極大値を示す温
度をキュリー温度として評価した。
から低温側へ相転移する時の比誘電率の極大値を示す温
度をキュリー温度として評価した。
【００３２】また、機械的強度の評価用試料はＪＩＳ
Ｒ １６０１に基づき、全長３７ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ
３ｍｍの寸法となるよう研磨加工、面取りを行って作製
し、３点曲げにて抗折強度を評価した。
Ｒ １６０１に基づき、全長３７ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ
３ｍｍの寸法となるよう研磨加工、面取りを行って作製
し、３点曲げにて抗折強度を評価した。
【００３３】また磁器の平均結晶粒径の評価は、鏡面研
磨の後、化学エッチング処理を施した磁器表面のＳＥＭ
写真を用いてインターセプト法にて行った。これらの結
果を表２に示す。
磨の後、化学エッチング処理を施した磁器表面のＳＥＭ
写真を用いてインターセプト法にて行った。これらの結
果を表２に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】尚、分極処理を施した円柱状の磁器を１５
０℃の恒温中で７０時間放置し、圧電歪定数ｄ33の保持
率を測定することで耐熱性を評価したところ、すべての
試料において、圧電歪定数ｄ33の保持率が９５％以上で
あった。
０℃の恒温中で７０時間放置し、圧電歪定数ｄ33の保持
率を測定することで耐熱性を評価したところ、すべての
試料において、圧電歪定数ｄ33の保持率が９５％以上で
あった。
【００３７】これらの表１、２から、本発明の圧電磁器
は全て圧電歪定数ｄ33が５００ｐＣ／Ｎ以上と大きいに
も関わらず、抗折強度が７０ＭＰａ以上であり、しかも
キュリー温度が１７０℃以上であり、耐熱性が良好であ
ることが判る。
は全て圧電歪定数ｄ33が５００ｐＣ／Ｎ以上と大きいに
も関わらず、抗折強度が７０ＭＰａ以上であり、しかも
キュリー温度が１７０℃以上であり、耐熱性が良好であ
ることが判る。
【００３８】即ち、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｂおよ
びＮｂを含有する圧電磁器では、試料Ｎo.１に示すよう
に、圧電歪定数ｄ33が高いものの、平均結晶粒径が２０
μｍより大きいため、抗折強度が６０ＭＰａより小さく
なることが判る。それに対して、本発明のＳｉＯ2 が所
定量添加含有された圧電磁器では、圧電歪定数ｄ33が５
００ｐＣ／Ｎ以上、特には６００ｐＣ／Ｎ以上であり、
磁器の平均結晶粒径を１５μｍ以下、特には、５μｍ以
下とすることができ、抗折強度は７０ＭＰａ以上、特に
は１００ＭＰａ以上の機械的強度となっていることが判
る。
びＮｂを含有する圧電磁器では、試料Ｎo.１に示すよう
に、圧電歪定数ｄ33が高いものの、平均結晶粒径が２０
μｍより大きいため、抗折強度が６０ＭＰａより小さく
なることが判る。それに対して、本発明のＳｉＯ2 が所
定量添加含有された圧電磁器では、圧電歪定数ｄ33が５
００ｐＣ／Ｎ以上、特には６００ｐＣ／Ｎ以上であり、
磁器の平均結晶粒径を１５μｍ以下、特には、５μｍ以
下とすることができ、抗折強度は７０ＭＰａ以上、特に
は１００ＭＰａ以上の機械的強度となっていることが判
る。
【００３９】また、本発明者等は、ＳｉＯ2 が添加含有
された圧電磁器を、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し
た結果、ＳｉとＰｂが結晶粒界にガラス相として存在す
ることを確認した。
された圧電磁器を、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し
た結果、ＳｉとＰｂが結晶粒界にガラス相として存在す
ることを確認した。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、Ｐ
ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含有する圧電
磁器の平均結晶粒径を調整することで、大きな圧電歪定
数および高い機械的強度を有し、さらに高いキュリー温
度と、優れた耐熱性をも有することができ、例えば車載
用の圧電アクチュエータの圧電磁器として好適に用いる
ことができる。
ｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂを含有する圧電
磁器の平均結晶粒径を調整することで、大きな圧電歪定
数および高い機械的強度を有し、さらに高いキュリー温
度と、優れた耐熱性をも有することができ、例えば車載
用の圧電アクチュエータの圧電磁器として好適に用いる
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＳｂおよびＮｂ
を含むペロブスカイト型結晶粒子からなる圧電磁器であ
って、前記ペロブスカイト型結晶粒子の平均粒径が１．
５〜１５μｍであることを特徴とする圧電磁器。 - 【請求項２】ペロブスカイト型結晶粒子の粒界にＳｉと
Ｐｂからなるガラス相が存在することを特徴とする請求
項１記載の圧電磁器。 - 【請求項３】Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、ＺｎおよびＳｂを含む
ペロブスカイト型複合酸化物からなり、その組成式を、 Ｐｂ1-x-y Ｓｒx Ｂａy （Ｚｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）a （Ｎｉ
1/2 Ｔｅ1/2 ）bＺｒc Ｔｉ1-a-b-c Ｏ3 と表した時、前記ｘ、ｙ、ａ、ｂおよびｃが、 ０ ≦ｘ≦ ０．１２ ０ ≦ｙ≦ ０．１２ ０ ＜ｘ＋ｙ ０．０５ ≦ａ≦ ０．１２ ０ ≦ｂ≦ ０．０１５ ０．４３ ≦ｃ≦ ０．５８ を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対して、
等モル比のＰｂＯおよびＮｂ2 Ｏ5 を合計で０．２〜
１．２重量部、およびＳｉＯ2 を０．０１〜０．０８重
量部含有することを特徴とする請求項１または２記載の
圧電磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26631997A JP3481832B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 圧電磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26631997A JP3481832B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 圧電磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112050A true JPH11112050A (ja) | 1999-04-23 |
| JP3481832B2 JP3481832B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17429278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26631997A Expired - Fee Related JP3481832B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 圧電磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481832B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278661A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2002220281A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-08-09 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2005142438A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Ricoh Co Ltd | 圧電発電素子 |
| JP2006169032A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| JP2014208562A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-11-06 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電磁器およびこれを用いた圧電素子 |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26631997A patent/JP3481832B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278661A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2002220281A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-08-09 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP4688301B2 (ja) * | 2001-01-23 | 2011-05-25 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器組成物及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド |
| JP2005142438A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Ricoh Co Ltd | 圧電発電素子 |
| JP2006169032A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| JP2014208562A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-11-06 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電磁器およびこれを用いた圧電素子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3481832B2 (ja) | 2003-12-22 |
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Legal Events
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