JPS6022516B2 - 音響機器用圧電磁器 - Google Patents

音響機器用圧電磁器

Info

Publication number
JPS6022516B2
JPS6022516B2 JP56030687A JP3068781A JPS6022516B2 JP S6022516 B2 JPS6022516 B2 JP S6022516B2 JP 56030687 A JP56030687 A JP 56030687A JP 3068781 A JP3068781 A JP 3068781A JP S6022516 B2 JPS6022516 B2 JP S6022516B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
density
porcelain
piezoelectric
audio equipment
main component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56030687A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57145384A (en
Inventor
光裕 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
Priority to JP56030687A priority Critical patent/JPS6022516B2/ja
Publication of JPS57145384A publication Critical patent/JPS57145384A/ja
Publication of JPS6022516B2 publication Critical patent/JPS6022516B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853Ceramic compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、Pb(Ni,/3NQ/3)03・Pb(
Zn,/3NQ/3)03・pbTi03−PbZr0
3四成分団溶系のPb原子の一部をSrで置換すること
により比譲竃率を向上せしめ、さらに副成分として、L
i2C03を添加して、焼成密度を向上させることによ
り、高い圧電定数と高い比誘電率を有する音響機器用圧
電磁器を得ることにある。
チタン酸ジルコン酸鉛(PbTiZの3)を主成分とす
る圧電磁器は、近年とみにその応用範囲が拡がり、その
用途により圧電磁器に要求される特性もさまざまである
たとえば、音響機器に用いられるピックアップ、ブザー
、スピーカーには高い比誘電率と電気機械変換係数をも
つことが要求され、他方通信機器に用いられるメカニカ
ルフィルター、セラミックフィルターには高い電気機械
変換係数と温度、時間に対する安定性が要求され、比誘
電率は一般に4・さし、。このような用途により異なる
要求を満たすために圧電磁器に加えるべき操作としては
PbTi03一P舷の3の成分組成比を調整すること、
Pb(Ni,/がQ/3)03などのべロフスカィト型
の第3成分を加えること、さらに徴量添加物を加えるこ
となどの手段がとられている。
上述のフィルターに使用される圧電磁器いつし、ては、
第三成分の他にMの,Cr2QCo0等の添加物が有効
であることが分っている(特公昭49−4280特公昭
49−10236)。
然しながら、音響振動子に用いられるための比誘電率を
向上せしめる有効な手段は提案されていない。この発明
は、圧電式のピッタアップ、バィモルフ音響振動子(ブ
ザー)など、その用途からの制約により、比較的低い電
圧で動作させられる目的に通した音響機器用圧電磁器を
提供するものである。
即ち、圧電式の音響用素子は同様の働きのある磁式のも
のに比較して電力の消費が少くないという利点がある反
面インピーダンスが高く、駆動には高い電圧を必要とさ
れ、低電圧のバッテリーなどでは駆動が困難である欠点
があった。
この欠点を無くするために、一般には素子の厚さをたと
えば0.1脇程度に薄くして同じ比護電率をもつ厚い素
子に比較して、電気容量を大きくしてインピーダンスを
低くする手段がとられている。しかし、通常の粉末捨金
的手法を用いて製造された圧電磁器は、機械強度が十分
でなく、又薄片化するにも限度がある。したがって、圧
電磁器を高密度化することによって機械的強度を向上せ
しめると同時に、比誘電率、電気機械変換係数を大きく
できるならば、磁器の限界内近くまで薄くする必要がな
くなり、上記の圧電方式の欠点は軽減され、高感度のピ
ックアップ(センサー)や低電圧で大きな振幅のとれる
広帯域の音響振動子をつくることができる。
この発明は、これらの要求に対し、チタン酸、ジルコン
酸鉛系磁器の一部を他の元素で置換することにより比談
電率を向上せしめるとともに、孫結密度を向上せしめる
副成分を添加することにより、所期の目的を達成するこ
とに成功したものである。本出願人は、先に、基本組成
物をAPb (Ni,/3Nb2′3)03・BPb(Zn,/3N
Q/3)03・CPbTi03・DPbZr03と表わ
し、A+B+C+D=1としたとき、組成範囲を限定す
る記号A,B,C及びDが、0.01SAミ0.55 0.01SBミ0.70 0.10ミCS0.60 0.01SDSO.70 を満足する組成範囲にあるとき、すぐれた圧電特性を有
する圧電磁器が得られることを提案した(特光昭48一
8434号公報参照)。
この発明は、その磁器の主成分組成を構成するPb原子
の一部をSr原子で置換し、電気機械変換係数の著しい
低下を招くことなく比誘電率を高め、さらに副 成分と
してLi2C03を添加し、磁器の密度を高めることに
より同時に圧電定数をも高めたものである。
すなわち、この発明は、 基本組成式をAPb(Ni,′3Nら/3)03・BP
b(Zn,/3Nb/3)03・CPbTiQ・DPb
Zr03と表わし、A+B+C+D=1としたとき、組
成範囲を限定する記号A,B,C及びDが下記式を満足
し、かつPb原子の3モル%から15モル%までをSr
で置換した主成分組成に副成分としてLi2C03を主
成分に対し0.25〜1.5の重量%を含有することを
特徴とする音響機器用圧電磁器。
0.01SASO.55 0.01SBSO.70 0.10ミCS0.60 0.01SDSO.70 を要旨とする。
電気機械変換係数を著しく低下させることなく、比誘電
率を大きくするには、第1表に示したようにSr置換量
を増大することで実現できるが、Sr量の増加に伴って
磁器の焼結性は低下する。
このように焼溝性が低下し、磁器の密度が小さくなると
、Sr層換による誘電率の向上の効果が相殺され、音響
振動子としての圧電磁器の機能を十分に果さなくなる。
この発明は、LiC03を主成分に対し0.25〜1.
50重量%添加含有せしめることにより、Pbの1部が
Srに置換された磁器の密度を理論密度の約95%以上
に高めたのである。
このLi2C03の含有量は0.25重量%末満では理
論密度の約95%以上に高める効果がなく、又1.5の
重量%を越えて増量すれば密度を高める効果は逆に低下
するため、0.25〜1,5の重量%とした。この磁器
のもつ特性を音響機器素子として更に十分に発揮させる
ためにはホットプレス処理を通用することもできる。
ホットプレス処理して密度を理論値の約100%にすれ
ば圧電定数をさらに向上できるとともに、機械強度を向
上させることができ、薄片化した磁器特有の空孔欠陥が
消失し、分極処理時のりーク、電極をつけたときの薄通
現像を皆無にすることができる。しかし、ホットプレス
処理をすれば製造コストが著しく高くなり、粉末捨金製
造法の特徴とする低価格性が蟻性となる。
ところが、高温高圧の不活性ガス雰囲気中で熱間静水圧
プレスする成形方法(以下HIP法と称す)を用いれば
、量産性に富み低価格を維持できるとともに、より完全
な繊密性が得られる。しかしながら、このHIP法を適
用するには、予め焼結された磁器の密度は理論密度の9
5%以上あることが必要である。
したがって、上言己Sr置換体、特にその置換量が多い
場合には、磁器の繊密性が十分でないため、そのままH
IP法で処理すれば貫通孔を通して高圧ガスが磁器内部
に浸透し、高圧による繊密化が進行しない。しかし、上
記のごとくS中畳襖体にLi2C03を0.25〜1.
5の重量%含有せしめたものは、密度を理論密度の95
%以上にすることができるため、HIP法の適用により
繊密化することが可能となる。次に、この発明の具体的
実施例について説明する。
酸化鉛(POO)、酸化ジルコン(Zn02)、酸化チ
タン(Ti02)、酸化ニッケル(Ni0)、酸化ニオ
ブ(Nb203)、酸化亜鉛(Zn○)、炭酸ストロチ
ウム(SrC03)、炭酸リチウム(Lj2C02)の
原料酸化物の所定量をボールミルで湿式混合した後、乾
燥、粉砕して800〜90000で2時間仮競した。
そして、同じボールミルで湿式粉砕し乾燥の後、ポリビ
ニルアルコールを加えて造粒したものをlton/仇の
圧力を加えて、直径3仇舷、厚さ10帆に成形し、11
50〜1300ooの温度で焼結した。この暁結品から
直径25肌、厚さ0.5側の円板を機械加工により切出
し、両面に分極及び特性測定用の銀電極を焼き付け、次
の試験を行った。まず、Srの置換効果をみるため、A
=0.05 B=0.1ふ C=0.4、D;0.4と
固定して、Pbの置換量を0.03〜0.15として原
料を製造し、密度、径万向結合係数、比護電率を試験し
た。その結果を第1表に示す。第1表 第1表の結果より、Sて置換量の増加に伴って結合係数
は多少低下するが、誘電率の上昇は著しい。
なお、Srの置換量が15モル%を越えるとキュリー点
が室温付近となり実用性に乏しくくなる。又3モル%以
下になると、Li2CQを添加しても比誘電率の増大効
果が小さく、置換効果が認められないので、好ましくな
い。
結合係数の低下は密度の低下と関連があると考えられ、
このままでは音響振動子用の磁器としては不十分であり
、この系の磁器の焼縞密度の向上を図ることが必要であ
る。
密度の向上によりさらに比誘電率の上昇が期待できる。
競緒性向上の作用を有する添加元素について検討した結
果、Liの効果がきわめて著しいことが判明した。
今実験の一例として、Sr置換量が0.06のときのL
i添加量と糠給密度との関係を第1図に示す。この結果
よりLi添加量はLi2C03として0.25〜1.5
の重量%の範囲が効果のあることがわかる。Li2C0
3の添加含有量を0.25〜1.5の重量%に限定した
のは、0.25重量%未満又は1.50重量%以上では
、密度が約7.6夕/洲(理論密度比0.950)に蓬
せず、比誘電率、結合係数の向上が図れず機械的強度も
不十分で薄片化に不適当であり、HIP法処理による繊
密化も困難となるからである。又A=0.05、B=0
.1ふ C=0.385〜0.400、D=0.400
〜0.415の場合についてのSr置換、Lj2C03
の添加効果を第2表に示す。
第 2 表−− このように、Pbの一部をSてで置換した圧電磁器にお
いては、S「置換量の増大に伴って焼縞性が低下するが
、副成分としてLiを添加含有せしめた試料地.2,4
,6〜11は凝結性は著しく向上し、比護電率も高いも
のが得られ、SrとLiの相乗効果が明白である。
このようにして、得られた圧電磁器の特性は更に向上さ
せるためにホットプレスによる高密度化が有効である。
また、この高密度化のために量産性を考慮すると、HI
P法で処理するのが最適である。この場合、Li添加に
よってある程度繊密化された磁器は、高圧ガスを磁器内
部に浸透させることなく、mP法で処理することが可能
となる。次に、mP法で処理した実施例について説明す
る。用いた試料は、第3表に表した主成分組成により商
議電率を得るためにS苅萱換量を0.10(モル比)と
してLi2C03添加量を0.5重量%とした。そして
、予め貫通孔のないように1200〜1300℃の間で
十分繊密に凝結してからアルミナ製のルッボにP地の蒸
気圧を調整するための蒸発源とともに試料を挿入してm
P法により処理した。この際圧力1000舷r、温度1
10ぴ○とし、保持時間は1時間とした。
H押法により処理する前後での密度、圧電特性を比較し
て第3表に示す。第3表上記第3表より、密度、結合係
数、比誘電率ともHIP法による処理後に著しく向上し
ていることがわかる。
高密度化した磁器は加工性にすぐれており、0.1肋以
下の薄板に加工することが容易であり、音響振動子とし
て最適のものが作れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はLi2C03含有量と磁器の密度との関係を示
す図表である。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基本組成式をAPb(Ni_1/_3Nb_2/_
    3)O_3・BPb(Zn_1/_3Nb_2/_3)
    O_3・CpbTiO_3・DPbZrO_3と表わし
    、A+B+C+D=1としたとき、組成範囲を限定する
    記号A,B,C及びDが下記式を満足するものであり、
    かつPb原子の3モル%から15モル%までをSrで置
    換した主成分組成に副成分としてLi_2CO_3を主
    成分に対し0.25〜1.50重量%を含有することを
    特徴とする音響機器用圧電磁器。 0.01≦A≦0.55 0.01≦B≦0.70 0.10≦C≦0.60 0.01≦D≦0.70
JP56030687A 1981-03-03 1981-03-03 音響機器用圧電磁器 Expired JPS6022516B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56030687A JPS6022516B2 (ja) 1981-03-03 1981-03-03 音響機器用圧電磁器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56030687A JPS6022516B2 (ja) 1981-03-03 1981-03-03 音響機器用圧電磁器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57145384A JPS57145384A (en) 1982-09-08
JPS6022516B2 true JPS6022516B2 (ja) 1985-06-03

Family

ID=12310588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56030687A Expired JPS6022516B2 (ja) 1981-03-03 1981-03-03 音響機器用圧電磁器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6022516B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61276279A (ja) * 1985-05-30 1986-12-06 Nippon Denso Co Ltd 圧電磁器組成物
JP3119101B2 (ja) * 1994-11-28 2000-12-18 株式会社村田製作所 圧電磁器組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57145384A (en) 1982-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3259677B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3259678B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3282576B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3362473B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3654408B2 (ja) 圧電磁器組成物
JPH11246269A (ja) 圧電体磁器組成物
EP0012583B1 (en) Piezoelectric ceramic production
JP2884635B2 (ja) 圧電セラミックスおよびその製造方法
JPS6022516B2 (ja) 音響機器用圧電磁器
JPH11217262A (ja) 圧電磁器組成物
JP2009012997A (ja) 無鉛圧電磁器組成物
US3549536A (en) Lead zirconate-titanate containing manganese additive
JP4361990B2 (ja) 圧電体磁器組成物
JP2866986B2 (ja) 圧電磁器組成物
JPH0745882A (ja) 圧電素子
JP4052612B2 (ja) 圧電体磁器組成物
JP2011011923A (ja) 圧電磁器組成物
JP4141051B2 (ja) 圧電磁器組成物
JP3616967B2 (ja) 圧電性磁器
JP3221241B2 (ja) 圧電性磁器
JPS6132838B2 (ja)
JPH04298085A (ja) 圧電性磁器の製造方法
JPH0264015A (ja) 圧電素子材料及びその製造方法
JPS6167283A (ja) 圧電セラミツクス
SU893959A1 (ru) Пьезоэлектрический керамический материал