JPH1192217A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH1192217A JPH1192217A JP9254520A JP25452097A JPH1192217A JP H1192217 A JPH1192217 A JP H1192217A JP 9254520 A JP9254520 A JP 9254520A JP 25452097 A JP25452097 A JP 25452097A JP H1192217 A JPH1192217 A JP H1192217A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成物にお
いて、比誘電率が高く、電気機械結合係数が大きく、し
かも低温焼結が可能な圧電磁器組成物を提供することを
目的とする。 【解決手段】 錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成
に、更にニッケル、亜鉛、ビスマス、鉛の群から選ばれ
た少なくとも一つの元素を酸化物、又はその他の化合物
の状態で規定量添加する。
いて、比誘電率が高く、電気機械結合係数が大きく、し
かも低温焼結が可能な圧電磁器組成物を提供することを
目的とする。 【解決手段】 錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成
に、更にニッケル、亜鉛、ビスマス、鉛の群から選ばれ
た少なくとも一つの元素を酸化物、又はその他の化合物
の状態で規定量添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器組成物に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】錫ニオブ酸、チタン酸、ジルコン酸鉛系
組成からなる圧電磁器は、電気機械結合係数が大きいこ
とは知られており、その最適焼結温度は１２００℃以上
の温度を必要としていた。
組成からなる圧電磁器は、電気機械結合係数が大きいこ
とは知られており、その最適焼結温度は１２００℃以上
の温度を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】錫ニオブ酸、チタン
酸、ジルコン酸鉛系圧電磁器は１２００℃以上の温度で
焼成すると、主成分の酸化鉛の蒸発が激しく、これを防
止するためには密閉度の高い高品質のサヤ内で、酸化鉛
雰囲気を制御しながら焼成する必要がある。このため製
造工程が複雑になると共に、焼成に用いるサヤの寿命が
短く製造コストがアップするという問題点があった。
又、焼結体内に内部電極が形成された積層型圧電磁器を
前記組成物で作製する場合、その焼結温度が高いため、
内部電極材料に高融点の貴金属を用いる必要もあった。
酸、ジルコン酸鉛系圧電磁器は１２００℃以上の温度で
焼成すると、主成分の酸化鉛の蒸発が激しく、これを防
止するためには密閉度の高い高品質のサヤ内で、酸化鉛
雰囲気を制御しながら焼成する必要がある。このため製
造工程が複雑になると共に、焼成に用いるサヤの寿命が
短く製造コストがアップするという問題点があった。
又、焼結体内に内部電極が形成された積層型圧電磁器を
前記組成物で作製する場合、その焼結温度が高いため、
内部電極材料に高融点の貴金属を用いる必要もあった。
【０００４】本発明は、比較的低い温度での焼成におい
ても十分に焼結反応が行われ、緻密で圧電特性の優れた
錫ニオブ酸、チタン酸、ジルコン酸鉛系圧電磁器を提供
することを目的とするものである。
ても十分に焼結反応が行われ、緻密で圧電特性の優れた
錫ニオブ酸、チタン酸、ジルコン酸鉛系圧電磁器を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、錫ニオブ酸鉛を含む圧電磁器組成に、更に
ニッケル、亜鉛、ビスマス、鉛からなる群から選ばれた
少なくとも一つの元素を添加することにより所期の目的
を達成することができるものである。
に本発明は、錫ニオブ酸鉛を含む圧電磁器組成に、更に
ニッケル、亜鉛、ビスマス、鉛からなる群から選ばれた
少なくとも一つの元素を添加することにより所期の目的
を達成することができるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成に、更にニッ
ケル、亜鉛、ビスマス、鉛の群から選ばれた少なくとも
一つの元素を酸化物、又はその他の化合物の状態で、添
加することを特徴とする圧電磁器組成物であり、圧電磁
器の焼結助材として効果の大きいニッケル、亜鉛、ビス
マス、鉛を添加することにより、錫ニオブ酸鉛を含む鉛
系圧電磁器の焼結温度を大幅に低下することができる。
は、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成に、更にニッ
ケル、亜鉛、ビスマス、鉛の群から選ばれた少なくとも
一つの元素を酸化物、又はその他の化合物の状態で、添
加することを特徴とする圧電磁器組成物であり、圧電磁
器の焼結助材として効果の大きいニッケル、亜鉛、ビス
マス、鉛を添加することにより、錫ニオブ酸鉛を含む鉛
系圧電磁器の焼結温度を大幅に低下することができる。
【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、錫ニオ
ブ酸鉛の含有量を０．０１〜０．１５モルの範囲とする
請求項１に記載の圧電磁器組成物であり、鉛系圧電磁器
において大きな電気機械結合係数が得られる錫ニオブ酸
鉛の適量範囲を規定したものである。
ブ酸鉛の含有量を０．０１〜０．１５モルの範囲とする
請求項１に記載の圧電磁器組成物であり、鉛系圧電磁器
において大きな電気機械結合係数が得られる錫ニオブ酸
鉛の適量範囲を規定したものである。
【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、ニッケ
ル、又は亜鉛の添加量を、酸化物に換算して夫々０．０
５〜２重量％の範囲とする請求項１、請求項２の何れか
一つに記載の圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含
む鉛系圧電磁器組成に対し、効果的に作用し焼結温度を
低下させる、ニッケル、亜鉛の最適添加量の範囲を規定
したものである。
ル、又は亜鉛の添加量を、酸化物に換算して夫々０．０
５〜２重量％の範囲とする請求項１、請求項２の何れか
一つに記載の圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含
む鉛系圧電磁器組成に対し、効果的に作用し焼結温度を
低下させる、ニッケル、亜鉛の最適添加量の範囲を規定
したものである。
【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、ビスマ
スの添加量を三酸化ビスマスに換算して１〜５重量％の
範囲とする請求項１から請求項３の何れか一つに記載の
圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁
器組成に対し、効果的に作用し焼結温度を低下させる、
ビスマスの最適添加量の範囲を規定したものである。
スの添加量を三酸化ビスマスに換算して１〜５重量％の
範囲とする請求項１から請求項３の何れか一つに記載の
圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁
器組成に対し、効果的に作用し焼結温度を低下させる、
ビスマスの最適添加量の範囲を規定したものである。
【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、鉛を酸
化鉛に換算して、全組成化学量論量より更に２〜１０重
量％過剰に添加する請求項１から請求項４の何れか一つ
に記載の圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛
系圧電磁器組成に対しさらに鉛を酸化物の状態で添加す
ることにより、焼結温度を効果的に低下させることので
きる、鉛の最適添加量を規定したものである。
化鉛に換算して、全組成化学量論量より更に２〜１０重
量％過剰に添加する請求項１から請求項４の何れか一つ
に記載の圧電磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛
系圧電磁器組成に対しさらに鉛を酸化物の状態で添加す
ることにより、焼結温度を効果的に低下させることので
きる、鉛の最適添加量を規定したものである。
【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、ニッケ
ル、又は亜鉛を酸化物に換算して、全組成化学量論量よ
り更に０．０５〜２重量％過剰に添加する請求項１、請
求項２、請求項４、請求項５の何れか一つに記載の圧電
磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組
成中に、基本組成としてニッケルニオブ酸鉛、又は亜鉛
ニオブ酸鉛等を含む圧電磁器組成の場合においても、さ
らにニッケル、又は亜鉛を酸化物の形で添加することに
より、焼結温度を効果的に低下させることのできるニッ
ケル、又は亜鉛の最適添加量を規定したものである。
ル、又は亜鉛を酸化物に換算して、全組成化学量論量よ
り更に０．０５〜２重量％過剰に添加する請求項１、請
求項２、請求項４、請求項５の何れか一つに記載の圧電
磁器組成物であり、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組
成中に、基本組成としてニッケルニオブ酸鉛、又は亜鉛
ニオブ酸鉛等を含む圧電磁器組成の場合においても、さ
らにニッケル、又は亜鉛を酸化物の形で添加することに
より、焼結温度を効果的に低下させることのできるニッ
ケル、又は亜鉛の最適添加量を規定したものである。
【００１２】以下、本発明の一実施形態について説明す
る。 （実施の形態１）出発原料として、高純度のＰｂＯ，Ｔ
ｉＯ2，ＺｒＯ2，ＭｇＯ，Ｎｂ2Ｏ5，ＮｉＯ，ＺｎＯ，
ＳｎＯ2、及びＢｉ2Ｏ3を用い（表１）に示す組成とな
るように秤量、混合、脱水乾燥後、９００℃の温度で２
時間仮焼を行い、次に湿式粉砕し圧電磁器粉末とした。
この圧電磁器粉末にバインダーとして５％溶液のポリビ
ニールアルコールを７％加え造粒した後、１０００kg／
cm2の成形圧力で直径２０mm、厚さ１．６mmの円板を成
形し、次いで９００〜１３００℃の範囲の温度で焼成を
行い、夫々の組成において、焼結密度が最大となった焼
成温度、及びその密度を（表１）に示した。更に焼結密
度が最大になった試料を、各々１mmの厚さに研磨後、そ
の表面に電極を付与した後、１００℃のシリコンオイル
中で３ｋＶ／mmの電圧を３０分印加して分極を行い圧電
磁器を作製した。得られた圧電磁器の比誘電率、電気機
械結合係数を測定し、その結果を併せて（表１）に示し
た。
る。 （実施の形態１）出発原料として、高純度のＰｂＯ，Ｔ
ｉＯ2，ＺｒＯ2，ＭｇＯ，Ｎｂ2Ｏ5，ＮｉＯ，ＺｎＯ，
ＳｎＯ2、及びＢｉ2Ｏ3を用い（表１）に示す組成とな
るように秤量、混合、脱水乾燥後、９００℃の温度で２
時間仮焼を行い、次に湿式粉砕し圧電磁器粉末とした。
この圧電磁器粉末にバインダーとして５％溶液のポリビ
ニールアルコールを７％加え造粒した後、１０００kg／
cm2の成形圧力で直径２０mm、厚さ１．６mmの円板を成
形し、次いで９００〜１３００℃の範囲の温度で焼成を
行い、夫々の組成において、焼結密度が最大となった焼
成温度、及びその密度を（表１）に示した。更に焼結密
度が最大になった試料を、各々１mmの厚さに研磨後、そ
の表面に電極を付与した後、１００℃のシリコンオイル
中で３ｋＶ／mmの電圧を３０分印加して分極を行い圧電
磁器を作製した。得られた圧電磁器の比誘電率、電気機
械結合係数を測定し、その結果を併せて（表１）に示し
た。
【００１３】尚、（表１）中のＰＴはチタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ3）を、ＰＺはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）を、
ＰＭＮはマグネシュウムニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/ 3）Ｏ3）を、ＰＮＮはニッケルニオブ酸鉛（Ｐｂ
（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）を、ＰＺＮは亜鉛ニオブ酸鉛
（Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）を、ＰＳＮは錫ニオブ
酸鉛（Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）をそれぞれ省略記
号で示したものである。
ＴｉＯ3）を、ＰＺはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）を、
ＰＭＮはマグネシュウムニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/ 3）Ｏ3）を、ＰＮＮはニッケルニオブ酸鉛（Ｐｂ
（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）を、ＰＺＮは亜鉛ニオブ酸鉛
（Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）を、ＰＳＮは錫ニオブ
酸鉛（Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）をそれぞれ省略記
号で示したものである。
【００１４】
【表１】
【００１５】（表１）より明らかなように、錫ニオブ酸
鉛が０．０１〜０．１５モルの範囲で、本発明の添加物
を含まない組成の圧電磁器、No１，１４，１６，１８，
２８、及び３１は高い焼結密度、電気機械結合係数を得
るためには何れも１２００℃以上の温度での焼成が必要
であるのに対し、本発明の添加物を規定量添加した圧電
磁器、No２〜１１，１５，１７，１９，２２，２３，２
５，２６，２９，３１，３２、及び３５は１１００〜１
１５０℃の比較的低い温度の焼成で焼結が可能となり、
しかも比誘電率、電気機械結合係数共優れたものとな
る。一方錫、ニオブ酸鉛の量が０．０１重量％より少な
いNo１２，１３は基本組成そのものが焼結温度が低く、
電気機械結合係数が小さい。この組成に本発明の添加物
を適量添加しても電気機械結合係数の向上が認められな
い。又錫ニオブ酸鉛が０．１５重量％より多いNo２０，
２１の場合、本発明の添加物を加えても、その焼結には
１３００℃以上の高温での焼成が必要となる。又、更に
錫ニオブ酸鉛の量が０．０１〜０．１５モルの範囲内に
おいて、本発明の添加物を規定量より多く加えたNo２
４，２７，３３、及び３５の場合には焼結温度を大幅に
低下させることができるが、添加量が多くなるに従って
電気機械結合係数も急激に低下することが分かる。
鉛が０．０１〜０．１５モルの範囲で、本発明の添加物
を含まない組成の圧電磁器、No１，１４，１６，１８，
２８、及び３１は高い焼結密度、電気機械結合係数を得
るためには何れも１２００℃以上の温度での焼成が必要
であるのに対し、本発明の添加物を規定量添加した圧電
磁器、No２〜１１，１５，１７，１９，２２，２３，２
５，２６，２９，３１，３２、及び３５は１１００〜１
１５０℃の比較的低い温度の焼成で焼結が可能となり、
しかも比誘電率、電気機械結合係数共優れたものとな
る。一方錫、ニオブ酸鉛の量が０．０１重量％より少な
いNo１２，１３は基本組成そのものが焼結温度が低く、
電気機械結合係数が小さい。この組成に本発明の添加物
を適量添加しても電気機械結合係数の向上が認められな
い。又錫ニオブ酸鉛が０．１５重量％より多いNo２０，
２１の場合、本発明の添加物を加えても、その焼結には
１３００℃以上の高温での焼成が必要となる。又、更に
錫ニオブ酸鉛の量が０．０１〜０．１５モルの範囲内に
おいて、本発明の添加物を規定量より多く加えたNo２
４，２７，３３、及び３５の場合には焼結温度を大幅に
低下させることができるが、添加量が多くなるに従って
電気機械結合係数も急激に低下することが分かる。
【００１６】従って、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器
組成物を比較的低い温度で焼成し、しかも優れた圧電特
性を有する圧電磁器を得るには、錫ニオブ酸鉛の含有量
を０．０１〜０．１５モルの範囲とし、更にニッケルを
酸化物に換算し０．０５〜２重量％、亜鉛を酸化物に換
算し０．０５〜２重量％、ビスマスを酸化物に換算し１
〜５重量％、鉛を酸化物に換算し２〜１０重量％の各々
の範囲内で、少なくとも一つ以上を基本圧電磁器組成物
に対し添加することが有効となる。
組成物を比較的低い温度で焼成し、しかも優れた圧電特
性を有する圧電磁器を得るには、錫ニオブ酸鉛の含有量
を０．０１〜０．１５モルの範囲とし、更にニッケルを
酸化物に換算し０．０５〜２重量％、亜鉛を酸化物に換
算し０．０５〜２重量％、ビスマスを酸化物に換算し１
〜５重量％、鉛を酸化物に換算し２〜１０重量％の各々
の範囲内で、少なくとも一つ以上を基本圧電磁器組成物
に対し添加することが有効となる。
【００１７】
【発明の効果】以上、錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器
組成物において、本発明の錫、ニオブ酸鉛の含有量を
０．０１〜０．１５モルの範囲とし、更にニッケルを酸
化物に換算し０．０５〜２重量％、亜鉛を酸化物に換算
し０．０５〜２重量％、ビスマスを酸化物に換算し１〜
５重量％、鉛を酸化物に換算し２〜１０重量％範囲内
で、少なくとも一つ以上を基本組成物に対し添加するこ
とにより、比較的低い温度での焼成が可能となる。これ
により酸化鉛の蒸発を制御すると共に、焼成サヤ寿命の
低下を防止することが可能となる。
組成物において、本発明の錫、ニオブ酸鉛の含有量を
０．０１〜０．１５モルの範囲とし、更にニッケルを酸
化物に換算し０．０５〜２重量％、亜鉛を酸化物に換算
し０．０５〜２重量％、ビスマスを酸化物に換算し１〜
５重量％、鉛を酸化物に換算し２〜１０重量％範囲内
で、少なくとも一つ以上を基本組成物に対し添加するこ
とにより、比較的低い温度での焼成が可能となる。これ
により酸化鉛の蒸発を制御すると共に、焼成サヤ寿命の
低下を防止することが可能となる。
【００１８】更に電極と素体の一体焼結を行う積層型圧
電磁器の場合に、電極成分を卑金属化することが可能に
なり、しかも比誘電率、電気機械結合係数の優れた圧電
磁器を作製することができる。
電磁器の場合に、電極成分を卑金属化することが可能に
なり、しかも比誘電率、電気機械結合係数の優れた圧電
磁器を作製することができる。
Claims (6)
- 【請求項１】 錫ニオブ酸鉛を含む鉛系圧電磁器組成
に、更にニッケル、亜鉛、ビスマス、鉛の群から選ばれ
た少なくとも一つの元素を酸化物、又はその他の化合物
の状態で、添加したことを特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 錫ニオブ酸鉛の含有量を０．０１〜０．
１５モルの範囲とする請求項１に記載の圧電磁器組成
物。 - 【請求項３】 ニッケル、又は亜鉛の添加量を、夫々酸
化物に換算して各０．０５〜２重量％の範囲とする請求
項１、請求項２の何れか一つに記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項４】 ビスマスの添加量を三酸化ビスマスに換
算して１〜５重量％の範囲とする請求項１から請求項３
の何れか一つに記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項５】 鉛を酸化鉛に換算して、全組成化学量論
量より更に２〜１０重量％過剰に添加する請求項１から
請求項４の何れか一つに記載の圧電磁器組成物。 - 【請求項６】 ニッケル、又は亜鉛を酸化物に換算し
て、全組成化学量論量より更に０．０５〜２重量％過剰
に添加する請求項１、請求項２、請求項４、請求項５の
何れか一つに記載の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254520A JPH1192217A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254520A JPH1192217A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192217A true JPH1192217A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=17266192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9254520A Pending JPH1192217A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1192217A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081404A1 (fr) * | 2001-03-30 | 2002-10-17 | Tdk Corporation | Ceramique piezo-electrique et son procede de preparation, et element piezo-electrique |
| EP1580180A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-28 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device |
| JP2006523602A (ja) * | 2003-04-15 | 2006-10-19 | ニッコー株式会社 | 高周波用低温焼成磁器組成物、その製造方法及び電子部品 |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP9254520A patent/JPH1192217A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081404A1 (fr) * | 2001-03-30 | 2002-10-17 | Tdk Corporation | Ceramique piezo-electrique et son procede de preparation, et element piezo-electrique |
| US6979410B2 (en) | 2001-03-30 | 2005-12-27 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic, method of manufacturing the same and piezoelectric device |
| JP2006523602A (ja) * | 2003-04-15 | 2006-10-19 | ニッコー株式会社 | 高周波用低温焼成磁器組成物、その製造方法及び電子部品 |
| EP1580180A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-28 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device |
| US7264744B2 (en) | 2004-03-26 | 2007-09-04 | Tdk Corporation | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device |
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