JPH11209177A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH11209177A JPH11209177A JP10300773A JP30077398A JPH11209177A JP H11209177 A JPH11209177 A JP H11209177A JP 10300773 A JP10300773 A JP 10300773A JP 30077398 A JP30077398 A JP 30077398A JP H11209177 A JPH11209177 A JP H11209177A
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来よりも低温焼成が可能で，かつ，結晶粒
径が小さく，疲労強度特性に優れた圧電磁器組成物を提
供すること。 【解決手段】 一般式ＰｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂ
ｅＭｎｆ）Ｏ３により表され，かつ正方晶のペロブスカ
イト構造を有する圧電磁器組成物であって，Ｐｂ，Ｓｒ
をＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみな
した場合に，ＡサイトとＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋
ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が，１．０＜Ｍ≦１．０３で
ある。
径が小さく，疲労強度特性に優れた圧電磁器組成物を提
供すること。 【解決手段】 一般式ＰｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂ
ｅＭｎｆ）Ｏ３により表され，かつ正方晶のペロブスカ
イト構造を有する圧電磁器組成物であって，Ｐｂ，Ｓｒ
をＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみな
した場合に，ＡサイトとＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋
ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が，１．０＜Ｍ≦１．０３で
ある。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，超音波モータ，圧電トランス等
に用いる圧電磁器組成物に関する。
に用いる圧電磁器組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，超音波モータ，超音波振動子，
圧電トランス，点火栓等に用いられる圧電磁器組成物に
ついては，例えば，特公昭３９−６２７７号公報（第１
従来例），特開平８−１１９７３３号公報（第２従来
例）等に示されたチタン酸ジルコン酸鉛を主体とした組
成物が知られている。
圧電トランス，点火栓等に用いられる圧電磁器組成物に
ついては，例えば，特公昭３９−６２７７号公報（第１
従来例），特開平８−１１９７３３号公報（第２従来
例）等に示されたチタン酸ジルコン酸鉛を主体とした組
成物が知られている。
【０００３】上記第１従来例に示された組成物は，Ｐｂ
（ＺｒｘＴｉｙ）Ｏ３，（ｘ＋ｙ＝１）におけるＰｂの
一部をＳｒにより置換した化学量論組成のチタン酸ジル
コン酸鉛に対して，Ｓｂ２Ｏ３とＭｎＯ２を外添加した
組成物である。また，第２従来例に示された組成物は，
Ｐｂ（（Ｍｎ１／３Ｓｂ2/３）ｘＺｒ ｙＴｉｚ）Ｏ３，
（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）におけるＰｂをＳｒにより置換し，
かつ，ＰｂとＳｒの合計原子量を１未満としたものであ
る。これら従来の圧電磁器組成物は，例えば超音波モー
タ等に適用した場合には，初期状態において非常に良好
な電気特性を示すことが知られている。
（ＺｒｘＴｉｙ）Ｏ３，（ｘ＋ｙ＝１）におけるＰｂの
一部をＳｒにより置換した化学量論組成のチタン酸ジル
コン酸鉛に対して，Ｓｂ２Ｏ３とＭｎＯ２を外添加した
組成物である。また，第２従来例に示された組成物は，
Ｐｂ（（Ｍｎ１／３Ｓｂ2/３）ｘＺｒ ｙＴｉｚ）Ｏ３，
（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）におけるＰｂをＳｒにより置換し，
かつ，ＰｂとＳｒの合計原子量を１未満としたものであ
る。これら従来の圧電磁器組成物は，例えば超音波モー
タ等に適用した場合には，初期状態において非常に良好
な電気特性を示すことが知られている。
【０００４】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の圧
電磁器組成物においては，次の問題がある。即ち，従来
の圧電磁器組成物は，上記のごとく初期の電気特性が良
好であっても，疲労強度特性が悪く，信頼性に欠けると
いう問題があった。この原因は，従来の圧電磁器組成物
を緻密に焼成するには約１２５０℃以上という高温焼成
を行うことが必要とされるので結晶粒径が比較的大きく
なること，及び，粒界にＺｒＯ２微粒子が析出した微構
造となることにあると考えられる。
電磁器組成物においては，次の問題がある。即ち，従来
の圧電磁器組成物は，上記のごとく初期の電気特性が良
好であっても，疲労強度特性が悪く，信頼性に欠けると
いう問題があった。この原因は，従来の圧電磁器組成物
を緻密に焼成するには約１２５０℃以上という高温焼成
を行うことが必要とされるので結晶粒径が比較的大きく
なること，及び，粒界にＺｒＯ２微粒子が析出した微構
造となることにあると考えられる。
【０００５】また，高温焼成が必要であることにより，
工業的製造の安定化があまり容易でなく，製品ばらつき
を招いてしまう。そのため，電気特性の良好性を維持し
つつ，信頼性にも優れ，かつ工業生産しやすい圧電磁器
組成物の開発が望まれていた。
工業的製造の安定化があまり容易でなく，製品ばらつき
を招いてしまう。そのため，電気特性の良好性を維持し
つつ，信頼性にも優れ，かつ工業生産しやすい圧電磁器
組成物の開発が望まれていた。
【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，従来よりも低温焼成が可能で，かつ，結
晶粒径が小さく，疲労強度特性に優れた圧電磁器組成物
を提供しようとするものである。
されたもので，従来よりも低温焼成が可能で，かつ，結
晶粒径が小さく，疲労強度特性に優れた圧電磁器組成物
を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，一般式ＰｂａＳ
ｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３により表され，
かつ正方晶のペロブスカイト構造を有する圧電磁器組成
物であって， Ｐｂ，ＳｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍ
ｎ，ＳｂをＢサイトとみなした場合に，ＡサイトとＢサ
イトのモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が，
１．０＜Ｍ≦１．０３であることを特徴とする圧電磁器
組成物にある。
ｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３により表され，
かつ正方晶のペロブスカイト構造を有する圧電磁器組成
物であって， Ｐｂ，ＳｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍ
ｎ，ＳｂをＢサイトとみなした場合に，ＡサイトとＢサ
イトのモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が，
１．０＜Ｍ≦１．０３であることを特徴とする圧電磁器
組成物にある。
【０００８】本発明において最も注目すべきことは，正
方晶のペロブスカイト構造を有すると共に，上記一般式
におけるＡサイトとＢサイトのモル比が上記特定の範囲
内にあることである。
方晶のペロブスカイト構造を有すると共に，上記一般式
におけるＡサイトとＢサイトのモル比が上記特定の範囲
内にあることである。
【０００９】上記ＡサイトとＢサイトは，上記ペロブス
カイト構造における原子の配置によって原子を分類した
概念である。本発明においては上記のごとく，Ｐｂ，Ｓ
ｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみ
なす。そして，ＡサイトとＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋
ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）は１．０＜Ｍ≦１．０３とす
る。
カイト構造における原子の配置によって原子を分類した
概念である。本発明においては上記のごとく，Ｐｂ，Ｓ
ｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみ
なす。そして，ＡサイトとＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋
ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）は１．０＜Ｍ≦１．０３とす
る。
【００１０】上記モル比が１．０以下の場合には，Ｂサ
イトの原子が過剰となり，従来と同様にＺｒＯ２微粒子
の析出を招くと共に高温焼成が必要となるという問題が
ある。そのため，上記Ｍは好ましくは１．０１以上がよ
い。一方，１．０３を超える場合には，Ｐｂが過剰とな
って焼成時の初期焼結が進みすぎ，組織の緻密化が阻害
されるという問題がある。
イトの原子が過剰となり，従来と同様にＺｒＯ２微粒子
の析出を招くと共に高温焼成が必要となるという問題が
ある。そのため，上記Ｍは好ましくは１．０１以上がよ
い。一方，１．０３を超える場合には，Ｐｂが過剰とな
って焼成時の初期焼結が進みすぎ，組織の緻密化が阻害
されるという問題がある。
【００１１】また，上記一般式におけるａ〜ｆについて
は，ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とした場合の各々の成分比を示
している。
は，ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とした場合の各々の成分比を示
している。
【００１２】次に，ｃ＋ｄ≧０．９２，０．４５≦ｃ≦
０．５５，０．４５≦ｄ≦０．５５であることが好まし
い。これにより，Ｚｒ／Ｔｉ比を最適な範囲に制限する
ことができ，圧電磁器組成物の電気的特性を良好に維持
することができる。一方，上記範囲を一つでも超える場
合には，Ｚｒ／Ｔｉ比が最適範囲から外れて圧電磁器組
成物の電気的特性が低下するという問題がある。
０．５５，０．４５≦ｄ≦０．５５であることが好まし
い。これにより，Ｚｒ／Ｔｉ比を最適な範囲に制限する
ことができ，圧電磁器組成物の電気的特性を良好に維持
することができる。一方，上記範囲を一つでも超える場
合には，Ｚｒ／Ｔｉ比が最適範囲から外れて圧電磁器組
成物の電気的特性が低下するという問題がある。
【００１３】また，０．００５≦ｅ≦０．０５であるこ
とが好ましい。ｅが０．００５未満の場合には圧電定数
−ｄ３１が低下するという問題があり，一方，０．０５
を超える場合には圧電定数−ｄ３１がやはり低下すると
いう問題がある。
とが好ましい。ｅが０．００５未満の場合には圧電定数
−ｄ３１が低下するという問題があり，一方，０．０５
を超える場合には圧電定数−ｄ３１がやはり低下すると
いう問題がある。
【００１４】また，０．００５≦ｆ≦０．０３であるこ
とが好ましい。ｆが０．００５未満の場合には機械的品
質係数Ｑｍが低下するという問題があり，一方，０．０
５を超える場合には圧電定数−ｄ３１が低下するという
問題がある。
とが好ましい。ｆが０．００５未満の場合には機械的品
質係数Ｑｍが低下するという問題があり，一方，０．０
５を超える場合には圧電定数−ｄ３１が低下するという
問題がある。
【００１５】また，ｂ≦０．１であることが好ましい。
ｂが０．１を超える場合にはキュリー温度が低下するた
め，使用温度が低くなるという問題がある。なお，ｂの
下限値は圧電定数−ｄ３１を低下させないために０．０
３以上であることが好ましい。
ｂが０．１を超える場合にはキュリー温度が低下するた
め，使用温度が低くなるという問題がある。なお，ｂの
下限値は圧電定数−ｄ３１を低下させないために０．０
３以上であることが好ましい。
【００１６】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の圧電磁器組成物は，正方晶のペロブスカイト構
造を有すると共に，一般式ＰｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄ
ＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３における，上記ＡサイトとＢサイト
のモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）を１．０
＜Ｍ≦１．０３という特定の範囲に制限している。その
ため，本発明の圧電磁器組成物は，従来よりも低温にお
いて緻密に焼成させることができ，かつ，ＺｒＯ２微粒
子の粒界析出を回避することができる。
本発明の圧電磁器組成物は，正方晶のペロブスカイト構
造を有すると共に，一般式ＰｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄ
ＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３における，上記ＡサイトとＢサイト
のモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）を１．０
＜Ｍ≦１．０３という特定の範囲に制限している。その
ため，本発明の圧電磁器組成物は，従来よりも低温にお
いて緻密に焼成させることができ，かつ，ＺｒＯ２微粒
子の粒界析出を回避することができる。
【００１７】この理由は次のように考えられる。即ち，
本発明においては，上記ＡサイトとＢサイトのモル比を
上記特定範囲に限定している。そのため，少なくともＢ
サイトがＡサイトより過剰となることはない。それ故，
焼成時においてＺｒの過剰化が妨げられ，ＺｒＯ２の粒
界析出を回避することができる。また，このＺｒＯ２析
出は焼結を阻害する要因となっていたため，その析出を
回避することによって，従来よりも低温の焼成によって
緻密な焼結を行うことができる。
本発明においては，上記ＡサイトとＢサイトのモル比を
上記特定範囲に限定している。そのため，少なくともＢ
サイトがＡサイトより過剰となることはない。それ故，
焼成時においてＺｒの過剰化が妨げられ，ＺｒＯ２の粒
界析出を回避することができる。また，このＺｒＯ２析
出は焼結を阻害する要因となっていたため，その析出を
回避することによって，従来よりも低温の焼成によって
緻密な焼結を行うことができる。
【００１８】これに対し，従来の圧電磁器組成物は，上
記ＡサイトとＢサイトという概念において検討するとＢ
サイトが過剰気味に構成されている。そのため，Ｚｒの
過剰化によってＺｒＯ２の生成が促進され，上記種々の
不具合が生じていたと考えられる。
記ＡサイトとＢサイトという概念において検討するとＢ
サイトが過剰気味に構成されている。そのため，Ｚｒの
過剰化によってＺｒＯ２の生成が促進され，上記種々の
不具合が生じていたと考えられる。
【００１９】このように，本発明においては，従来より
も低温において緻密に焼成させることができ，かつ，Ｚ
ｒＯ２微粒子の粒界析出を回避することができる。その
ため，焼成温度の低下による結晶粒径の微細化を図るこ
とができ，これにより疲労強度特性を従来よりも向上さ
せることができる。それ故，本発明の圧電磁器組成物
は，従来よりも信頼性の高いものとなる。また，焼成温
度の低下によって工業生産性の向上をも図ることができ
る。
も低温において緻密に焼成させることができ，かつ，Ｚ
ｒＯ２微粒子の粒界析出を回避することができる。その
ため，焼成温度の低下による結晶粒径の微細化を図るこ
とができ，これにより疲労強度特性を従来よりも向上さ
せることができる。それ故，本発明の圧電磁器組成物
は，従来よりも信頼性の高いものとなる。また，焼成温
度の低下によって工業生産性の向上をも図ることができ
る。
【００２０】したがって，本発明によれば，従来よりも
低温焼成が可能で，かつ，結晶粒径が小さく，疲労強度
特性に優れた圧電磁器組成物を提供することができる。
低温焼成が可能で，かつ，結晶粒径が小さく，疲労強度
特性に優れた圧電磁器組成物を提供することができる。
【００２１】次に，請求項２の発明のように，上記圧電
磁器組成物は，その平均結晶粒径が１〜３μｍ，平均曲
げ強度が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。平均
結晶粒径が１μｍ未満の場合には圧電定数−ｄ３１が低
下するという問題があり，一方，３μｍを超える場合に
は強度が低下するという問題がある。また，平均曲げ強
度が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。これによ
り，例えば超音波モータの使用に適した圧電磁器組成物
を得ることができる。
磁器組成物は，その平均結晶粒径が１〜３μｍ，平均曲
げ強度が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。平均
結晶粒径が１μｍ未満の場合には圧電定数−ｄ３１が低
下するという問題があり，一方，３μｍを超える場合に
は強度が低下するという問題がある。また，平均曲げ強
度が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。これによ
り，例えば超音波モータの使用に適した圧電磁器組成物
を得ることができる。
【００２２】また，請求項３の発明のように，上記圧電
磁器組成物は，圧電定数−ｄ３１が１４０ｐｍ／Ｖ以上
であり，かつ，機械的品質係数Ｑｍが５００以上である
ことが好ましい。ここで，上記圧電定数−ｄ３１及び上
記機械的品質係数Ｑｍは，下式（１），（２）により算
出される。また，式（１）中のｋｒ，Ｅ33 Ｔ，Ｓ11 Ｅは
式（３），（４），（５）により示される。
磁器組成物は，圧電定数−ｄ３１が１４０ｐｍ／Ｖ以上
であり，かつ，機械的品質係数Ｑｍが５００以上である
ことが好ましい。ここで，上記圧電定数−ｄ３１及び上
記機械的品質係数Ｑｍは，下式（１），（２）により算
出される。また，式（１）中のｋｒ，Ｅ33 Ｔ，Ｓ11 Ｅは
式（３），（４），（５）により示される。
【００２３】 圧電定数−ｄ３１〔ｐｍ／Ｖ〕＝ｋｒ｛〔（１−σ）／２〕・Ｅ33 Ｔ・Ｓ11 Ｅ｝ 1/2 ・・・・・（１） 機械的品質係数Ｑｍ＝１／｛２π・ｆｒ・Ｚｒ・Ｃ〔１−（ｆｒ／ｆａ）２〕｝ ・・・・・（２） １／ｋｒ２＝０．３９５ｆｒ／（ｆａ−ｆｒ）＋０．５７４ ・・・・・（３） Ｅ33 Ｔ〔Ｆ／ｍ〕＝Ｃ・ｔ／Ｓ ・・・・・（４） １／Ｓ11 Ｅ〔ｍ２／Ｎ〕＝ρ｛〔２π（１−σ２）1/2／η〕・ｒ・ｆｒ｝２ ・・・・・（５）
【００２４】ここで，上式中のσ＝０．３０，η＝２．
０５である。また上式中のｔは試料の厚さ（ｍ），Ｓは
試料の端面面積（ｍ２），ＣはＬＣＲメータ（ＹＨＰ−
４１９４Ａ）により測定した１ｋＨｚ時の静電容量
（Ｆ），ρは密度（ｇ／ｃｍ３），ｆａ，ｆｒはそれぞ
れ反共振及び共振周波数（Ｈｚ），Ｚｒは共振インピー
ダンスであり，これらはいずれも周知の方法で測定され
る。
０５である。また上式中のｔは試料の厚さ（ｍ），Ｓは
試料の端面面積（ｍ２），ＣはＬＣＲメータ（ＹＨＰ−
４１９４Ａ）により測定した１ｋＨｚ時の静電容量
（Ｆ），ρは密度（ｇ／ｃｍ３），ｆａ，ｆｒはそれぞ
れ反共振及び共振周波数（Ｈｚ），Ｚｒは共振インピー
ダンスであり，これらはいずれも周知の方法で測定され
る。
【００２５】上式（１）により得られる圧電定数−ｄ３
１が１４０ｐｍ／Ｖ未満の場合には，超音波モータに適
用した場合にモータトルクが低下するという問題があ
る。また，上式（２）により得られる機械的品質係数Ｑ
ｍが５００未満の場合には超音波モータに適用した場合
にモータ回転数が低下するという問題がある。
１が１４０ｐｍ／Ｖ未満の場合には，超音波モータに適
用した場合にモータトルクが低下するという問題があ
る。また，上式（２）により得られる機械的品質係数Ｑ
ｍが５００未満の場合には超音波モータに適用した場合
にモータ回転数が低下するという問題がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる圧電磁器組成物につき，図
１，図２を用いて説明する。本例においては，一般式Ｐ
ｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３により表
され，かつ正方晶のペロブスカイト構造を有する圧電磁
器組成物であって，Ｐｂ，ＳｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみなした場合に，Ａサイト
とＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋
ｆ）が，１．０＜Ｍ≦１．０３である圧電磁器組成物を
実際に製造し，その特性を比較品と共に評価した。
１，図２を用いて説明する。本例においては，一般式Ｐ
ｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３により表
され，かつ正方晶のペロブスカイト構造を有する圧電磁
器組成物であって，Ｐｂ，ＳｒをＡサイト，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみなした場合に，Ａサイト
とＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋
ｆ）が，１．０＜Ｍ≦１．０３である圧電磁器組成物を
実際に製造し，その特性を比較品と共に評価した。
【００２７】以下，本例の圧電磁器組成物の製造方法及
び評価結果を詳説する。まず，圧電磁器組成物の原料と
して，酸化鉛（ＰｂＯ），炭酸ストロンチウム（ＳｒＣ
Ｏ３），酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ２），酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３），炭酸マ
ンガン（ＭｎＣＯ３）を準備し，化学式ＰｂａＳｒ
ｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３の所望のａ〜ｆ
（表１）が得られるように秤量する。
び評価結果を詳説する。まず，圧電磁器組成物の原料と
して，酸化鉛（ＰｂＯ），炭酸ストロンチウム（ＳｒＣ
Ｏ３），酸化チタン（ＴｉＯ２），酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ２），酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３），炭酸マ
ンガン（ＭｎＣＯ３）を準備し，化学式ＰｂａＳｒ
ｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂｅＭｎｆ）Ｏ３の所望のａ〜ｆ
（表１）が得られるように秤量する。
【００２８】次いで，上記原料に水を媒体として加え，
これをボールミルで２０時間混合した。得られた混合物
を１４０℃で４８時間乾燥し，らいかい後，８５０℃で
２時間仮焼し，さらに，水を媒体としてボールミルで４
８時間粉砕した。得られたスラリーにバインダとしてＰ
ＶＡを０．５％加えた後，スプレードライヤで造粒し，
１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形し，直径２４．５
ｍｍ，厚さ２ｍｍの成形体を作製した。
これをボールミルで２０時間混合した。得られた混合物
を１４０℃で４８時間乾燥し，らいかい後，８５０℃で
２時間仮焼し，さらに，水を媒体としてボールミルで４
８時間粉砕した。得られたスラリーにバインダとしてＰ
ＶＡを０．５％加えた後，スプレードライヤで造粒し，
１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形し，直径２４．５
ｍｍ，厚さ２ｍｍの成形体を作製した。
【００２９】この成形体を７００℃の大気中において２
時間の脱脂を行った後，アルミナの容器内に挿入して密
閉し，大気中１１４０〜１３５０℃で２時間の焼成を行
った。次いで，得られた焼結体を厚さ１ｍｍにラップ
後，両面にＡｇ電極を形成し，さらに，直径を１６ｍｍ
に研削加工した。
時間の脱脂を行った後，アルミナの容器内に挿入して密
閉し，大気中１１４０〜１３５０℃で２時間の焼成を行
った。次いで，得られた焼結体を厚さ１ｍｍにラップ
後，両面にＡｇ電極を形成し，さらに，直径を１６ｍｍ
に研削加工した。
【００３０】次に１００℃のシリコンオイル中で２ｋＶ
／ｍｍの直流電圧を２０分間印加して分極処理を行っ
た。これにより，種々の組成の圧電磁器組成物を得た。
各試料ごとの具体的な組成は，表１に上記ａ〜ｆの値を
用いて示した。なお，本例においては，比較のために本
発明範囲外の比較品も作製した。そして，試料Ｎｏ．の
最初に，本発明品はＥ，比較品はＣの符号をつけて示し
た。
／ｍｍの直流電圧を２０分間印加して分極処理を行っ
た。これにより，種々の組成の圧電磁器組成物を得た。
各試料ごとの具体的な組成は，表１に上記ａ〜ｆの値を
用いて示した。なお，本例においては，比較のために本
発明範囲外の比較品も作製した。そして，試料Ｎｏ．の
最初に，本発明品はＥ，比較品はＣの符号をつけて示し
た。
【００３１】次に，本例においては，圧電磁器組成物の
特性を評価するため，１２９０℃の温度で２時間焼成し
た各組成物の平均粒径，圧電定数−ｄ３１及び結晶相を
求めた。これを表１に示す。
特性を評価するため，１２９０℃の温度で２時間焼成し
た各組成物の平均粒径，圧電定数−ｄ３１及び結晶相を
求めた。これを表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】また，図１には，本発明品の代表として試
料Ｅ４，Ｅ８を，比較品の代表として試料Ｃ１，Ｃ１
０，Ｃ１２を選択し，これらを１２００〜１２９０℃の
温度で２時間焼成した時の比重の測定結果を示す。同図
は，横軸に焼成温度を，縦軸に焼成比重をとったもので
ある。また，図２には，本発明品の代表として試料Ｅ４
を，比較品の代表として試料Ｃ１３を選択し，これらを
温度１１４０〜１３５０℃で２時間焼成した時の比重の
測定結果を示す。同図も，横軸は焼成温度，縦軸は焼成
比重である。
料Ｅ４，Ｅ８を，比較品の代表として試料Ｃ１，Ｃ１
０，Ｃ１２を選択し，これらを１２００〜１２９０℃の
温度で２時間焼成した時の比重の測定結果を示す。同図
は，横軸に焼成温度を，縦軸に焼成比重をとったもので
ある。また，図２には，本発明品の代表として試料Ｅ４
を，比較品の代表として試料Ｃ１３を選択し，これらを
温度１１４０〜１３５０℃で２時間焼成した時の比重の
測定結果を示す。同図も，横軸は焼成温度，縦軸は焼成
比重である。
【００３４】上記表１から知られるように，組成式にお
ける（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１より大きく，
かつ正方晶である試料は，平均粒径が３μｍ以下，圧電
定数−ｄ３１が１４０ｐｍ／Ｖ以上という特性が得られ
た。また，機械的品質係数Ｑｍは，全ての試料において
５００以上という良好な結果となった。
ける（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１より大きく，
かつ正方晶である試料は，平均粒径が３μｍ以下，圧電
定数−ｄ３１が１４０ｐｍ／Ｖ以上という特性が得られ
た。また，機械的品質係数Ｑｍは，全ての試料において
５００以上という良好な結果となった。
【００３５】また，図１における焼成比重は，比重が高
いほど焼結が緻密に行われていることを示している。し
たがって，同図から知られるように，（ａ＋ｂ）／（ｃ
＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１より大きい本発明品（Ｅ４，Ｅ８）
は１２００℃で十分に緻密化するが，（ａ＋ｂ）／（ｃ
＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１以下の比較品（Ｃ１０，Ｃ１２）は
１２９０℃まで焼成温度を上げないと緻密化しない。
いほど焼結が緻密に行われていることを示している。し
たがって，同図から知られるように，（ａ＋ｂ）／（ｃ
＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１より大きい本発明品（Ｅ４，Ｅ８）
は１２００℃で十分に緻密化するが，（ａ＋ｂ）／（ｃ
＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が１以下の比較品（Ｃ１０，Ｃ１２）は
１２９０℃まで焼成温度を上げないと緻密化しない。
【００３６】ただし，（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）
が１．０４の試料Ｃ１の場合には，到達する比重が低下
する傾向を示した。このことから，（ａ＋ｂ）／（ｃ＋
ｄ＋ｅ＋ｆ）は１．０４未満である必要があることがわ
かる。また，図２からは，本発明品（Ｅ４）は１１４０
℃以下の低温でも十分な緻密化が可能であることがわか
る。これに対し，比較品（Ｃ１３）は，本発明品に適し
た焼成温度（１１４０〜１２００℃）では，非常に低い
緻密化しかなされないことがわかる。
が１．０４の試料Ｃ１の場合には，到達する比重が低下
する傾向を示した。このことから，（ａ＋ｂ）／（ｃ＋
ｄ＋ｅ＋ｆ）は１．０４未満である必要があることがわ
かる。また，図２からは，本発明品（Ｅ４）は１１４０
℃以下の低温でも十分な緻密化が可能であることがわか
る。これに対し，比較品（Ｃ１３）は，本発明品に適し
た焼成温度（１１４０〜１２００℃）では，非常に低い
緻密化しかなされないことがわかる。
【００３７】実施形態例２ 本例においては，実施形態例１における本発明品Ｅ４
（表１）と同じ組成物を実施形態例１と同じ工程で造粒
品とした後，１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形し，
外径φ８０ｍｍ，内径φ５０ｍｍ，厚さ２０ｍｍの成形
体を得た。次いで，この成形体を大気中７００℃で２時
間の脱脂を行った後，アルミナの容器に入れて密閉し，
１２００℃で２時間の焼成を行った。
（表１）と同じ組成物を実施形態例１と同じ工程で造粒
品とした後，１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形し，
外径φ８０ｍｍ，内径φ５０ｍｍ，厚さ２０ｍｍの成形
体を得た。次いで，この成形体を大気中７００℃で２時
間の脱脂を行った後，アルミナの容器に入れて密閉し，
１２００℃で２時間の焼成を行った。
【００３８】得られた焼結体の内周を研削加工した後，
スライス，ラップ加工し，外径φ６０ｍｍ，内径φ４５
ｍｍ，厚さ０．５ｍｍのリングを作製した。さらに，こ
のリングを長さ１５ｍｍに切断し強度測定用試料とし
た。また，同様に表１に示す比較品Ｃ１２の組成物を１
２９０℃で２時間の焼成を行い，上記と同様のサイズの
強度測定用試料を作製した。
スライス，ラップ加工し，外径φ６０ｍｍ，内径φ４５
ｍｍ，厚さ０．５ｍｍのリングを作製した。さらに，こ
のリングを長さ１５ｍｍに切断し強度測定用試料とし
た。また，同様に表１に示す比較品Ｃ１２の組成物を１
２９０℃で２時間の焼成を行い，上記と同様のサイズの
強度測定用試料を作製した。
【００３９】次に，これらの試料を各々１５個用い（ｎ
＝１５），支点間距離１０ｍｍの３点曲げ破壊試験を実
施した。その結果，本発明品Ｅ４は平均強度１３１ＭＰ
ａ，比較品Ｃ８は１２７ＭＰａであり，両者とも超音波
モータとして好ましい１００ＭＰａ以上の値となった。
従って，本発明品は従来品と同等の初期強度を有するこ
とがわかる。
＝１５），支点間距離１０ｍｍの３点曲げ破壊試験を実
施した。その結果，本発明品Ｅ４は平均強度１３１ＭＰ
ａ，比較品Ｃ８は１２７ＭＰａであり，両者とも超音波
モータとして好ましい１００ＭＰａ以上の値となった。
従って，本発明品は従来品と同等の初期強度を有するこ
とがわかる。
【図１】実施形態例１における，圧電磁器組成物の焼成
温度と焼成比重との関係を示す説明図。
温度と焼成比重との関係を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，圧電磁器組成物の焼成
温度と焼成比重との関係を示す説明図。
温度と焼成比重との関係を示す説明図。
Ｅ４，Ｅ８．．．本発明品， Ｃ１，Ｃ１０，Ｃ１２，Ｃ１３．．．比較品，
フロントページの続き (72)発明者 向井 寛克 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 山本 孝史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 牧野 浩明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 神谷 信雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式ＰｂａＳｒｂ（ＺｒｃＴｉｄＳｂ
ｅＭｎｆ）Ｏ３により表され，かつ正方晶のペロブスカ
イト構造を有する圧電磁器組成物であって，Ｐｂ，Ｓｒ
をＡサイト，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，ＳｂをＢサイトとみな
した場合に，ＡサイトとＢサイトのモル比Ｍ＝（ａ＋
ｂ）／（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）が，１．０＜Ｍ≦１．０３で
あることを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 請求項１において，上記圧電磁器組成物
は，その平均結晶粒径が１〜３μｍ，平均曲げ強度が１
００ＭＰａ以上であることを特徴とする圧電磁器組成
物。 - 【請求項３】 請求項１又は２において，上記圧電磁器
組成物は，圧電定数−ｄ３１が１４０ｐｍ／Ｖ以上であ
り，かつ，機械的品質係数Ｑｍが５００以上であること
を特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30077398A JP3597400B2 (ja) | 1997-11-18 | 1998-10-22 | 圧電磁器組成物 |
| US09/627,330 US6278225B1 (en) | 1997-11-18 | 2000-07-27 | Piezoelectric ceramic composition for use in an ultrasonic wave motor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-335129 | 1997-11-18 | ||
| JP33512997 | 1997-11-18 | ||
| JP30077398A JP3597400B2 (ja) | 1997-11-18 | 1998-10-22 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209177A true JPH11209177A (ja) | 1999-08-03 |
| JP3597400B2 JP3597400B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=26562453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30077398A Expired - Fee Related JP3597400B2 (ja) | 1997-11-18 | 1998-10-22 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6278225B1 (ja) |
| JP (1) | JP3597400B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813075A1 (fr) * | 2000-08-18 | 2002-02-22 | Murata Manufacturing Co | Materiau en ceramique piezoelectrique, compact en ceramique piezoelectrique fritte et dispositif en ceramique piezoelectrique |
| JP2002299711A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子及び圧電トランス |
| JP2005219992A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| KR100696140B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2007-03-21 | 주식회사 진성피에조텍 | 세라믹 진동자를 이용한 액체연료분무용 초음파 분무기 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001178159A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-06-29 | Denso Corp | 超音波モータとその製造方法 |
| US6731049B2 (en) * | 2000-09-20 | 2004-05-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric element and process for production thereof |
| JP5555072B2 (ja) * | 2010-06-25 | 2014-07-23 | 富士フイルム株式会社 | 圧電体膜、圧電素子および液体吐出装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751209A (en) * | 1985-10-11 | 1988-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic compositions |
| JPH01111725A (ja) | 1987-10-26 | 1989-04-28 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 凝３成分系鉛ペロブスカイト固溶体粉末および凝３成分系鉛ペロブスカイトセラミックスの製造方法 |
| DE4041993A1 (de) * | 1990-12-27 | 1992-07-02 | Gesemann Hans Juergen Dr | Heterogener dielektrischer keramischer werkstoff |
| DE4327993C1 (de) * | 1993-08-20 | 1994-11-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung von PZT-Werkstoffen mit hoher Depolarisationsfestigkeit und niedriger Sintertemperatur |
| JPH08119733A (ja) | 1994-10-24 | 1996-05-14 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| JPH08325058A (ja) | 1995-05-29 | 1996-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電磁器組成物の製造方法 |
| JPH11191968A (ja) | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Asmo Co Ltd | 超音波モータのステータ |
-
1998
- 1998-10-22 JP JP30077398A patent/JP3597400B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-07-27 US US09/627,330 patent/US6278225B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813075A1 (fr) * | 2000-08-18 | 2002-02-22 | Murata Manufacturing Co | Materiau en ceramique piezoelectrique, compact en ceramique piezoelectrique fritte et dispositif en ceramique piezoelectrique |
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| KR100696140B1 (ko) * | 2001-04-17 | 2007-03-21 | 주식회사 진성피에조텍 | 세라믹 진동자를 이용한 액체연료분무용 초음파 분무기 |
| JP2005219992A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| JP4506187B2 (ja) * | 2004-02-09 | 2010-07-21 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6278225B1 (en) | 2001-08-21 |
| JP3597400B2 (ja) | 2004-12-08 |
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