JPS6191062A - セラミツク圧電材料 - Google Patents
セラミツク圧電材料Info
- Publication number
- JPS6191062A JPS6191062A JP59212238A JP21223884A JPS6191062A JP S6191062 A JPS6191062 A JP S6191062A JP 59212238 A JP59212238 A JP 59212238A JP 21223884 A JP21223884 A JP 21223884A JP S6191062 A JPS6191062 A JP S6191062A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric material
- amount
- ceramic piezoelectric
- solid solution
- mol
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＰｂＴｉ、Ｏｉ −ＰｂＺｒＯｓ 二成分固
溶体よシなり、各種アクチュエータに使用して好適なセ
ラミック圧電材料に関するものである。
溶体よシなり、各種アクチュエータに使用して好適なセ
ラミック圧電材料に関するものである。
ＰｂＴｉＯｓ −ＰｂＺｒＯｓ 二成分固溶体よプなる
七フミツク圧１民材料は、キュリ一温度が高く、かつ高
荷重、高周波数駆動に対する耐性が大きい等の優れた特
性を有している。一方、アクチュエータ用圧電材料とし
ては、電界印加時の変位量、すなわち圧電定数が大きい
ことが望まれており、従来はこれを増大せしめるために
、上記固溶体中のｐｂをＳｒ％Ｂａ％Ｏａ等で置換した
り、あるいは固溶体にＮ ｂｓ Ｏｓ 、 ＷＯｓ等を
添加した圧電材料が提案されているが、これらの圧電定
数ではない。
七フミツク圧１民材料は、キュリ一温度が高く、かつ高
荷重、高周波数駆動に対する耐性が大きい等の優れた特
性を有している。一方、アクチュエータ用圧電材料とし
ては、電界印加時の変位量、すなわち圧電定数が大きい
ことが望まれており、従来はこれを増大せしめるために
、上記固溶体中のｐｂをＳｒ％Ｂａ％Ｏａ等で置換した
り、あるいは固溶体にＮ ｂｓ Ｏｓ 、 ＷＯｓ等を
添加した圧電材料が提案されているが、これらの圧電定
数ではない。
そこで、本発明は、ＰｂＴｉＯｓ −ＰｂＺｒＯｓ ｔ
−主成分とする二成分固溶体よりなるセラミック圧電材
料において、充分に大きな圧電定数を有するセツミック
圧電材料を提供することにより、上記問題点を解消する
ことを目的とする。
−主成分とする二成分固溶体よりなるセラミック圧電材
料において、充分に大きな圧電定数を有するセツミック
圧電材料を提供することにより、上記問題点を解消する
ことを目的とする。
本発明のセラミック圧電材料は、基本組成をＰ ｂＴｉ
ｏｓ ４２〜５２ モＩＶ ９６、Ｐ ｂＺｒ Ｏｓ
５８〜４８モ／Ｌ／％とする二成分固溶体であり、上記
組成中のｐｂの一部をＳｒで２．５〜１０．０モル％置
換するとともに、５ｂｚＯｓ、Ｂ’ｘ、 Ｏｓ、Ｌａ＊
Ｏｓ から選ばれた少なくとも１種を０．２〜２．０重
量％含有せしめである。
ｏｓ ４２〜５２ モＩＶ ９６、Ｐ ｂＺｒ Ｏｓ
５８〜４８モ／Ｌ／％とする二成分固溶体であり、上記
組成中のｐｂの一部をＳｒで２．５〜１０．０モル％置
換するとともに、５ｂｚＯｓ、Ｂ’ｘ、 Ｏｓ、Ｌａ＊
Ｏｓ から選ばれた少なくとも１種を０．２〜２．０重
量％含有せしめである。
と高い値を示し、電界印加時に大きな変位量を得ること
ができる。
ができる。
本発明のセラミック圧電材料は例えば粉末冶金法により
製造する。すなわち、 ｐｂｏ％Ｔｉｅ、、ＺｒＯ，，
５ｒＣＯｓ、Ｓｌｈ Ｏｓ、Ｂ ｉ ｚ Ｏａ、Ｌａｊ
Ｏ，等の原料を所定の割合で秤量し、これを湿式ボーμ
ミル等によって混合する。この混合物を乾燥後、７００
〜９００ ’Ｃで３〜１０時間仮焼し、これを再びボー
ルミｐで混合した後乾燥して調整粉末を得る。調整粉末
に水あるいはポリビニμアルコーμ等の粘着剤を添加し
て３００〜１０００ｋｐ ／ ｃ＋＋ｆの圧力で加圧成
形後、１２００〜１３００°Ｃで１〜３時間焼成を行な
い、直径５鴎、長さ８龍の円柱体とする。
製造する。すなわち、 ｐｂｏ％Ｔｉｅ、、ＺｒＯ，，
５ｒＣＯｓ、Ｓｌｈ Ｏｓ、Ｂ ｉ ｚ Ｏａ、Ｌａｊ
Ｏ，等の原料を所定の割合で秤量し、これを湿式ボーμ
ミル等によって混合する。この混合物を乾燥後、７００
〜９００ ’Ｃで３〜１０時間仮焼し、これを再びボー
ルミｐで混合した後乾燥して調整粉末を得る。調整粉末
に水あるいはポリビニμアルコーμ等の粘着剤を添加し
て３００〜１０００ｋｐ ／ ｃ＋＋ｆの圧力で加圧成
形後、１２００〜１３００°Ｃで１〜３時間焼成を行な
い、直径５鴎、長さ８龍の円柱体とする。
上記円柱体は外形を研摩した後、両端面に周知の方法で
電極を形成する。これを２０〜１００°Ｃのシリコンオ
イＩｖ等の絶縁オイル中に置いて、上記電極間に直流電
場２０〜３０ ＫＶ／１１ｎ を１０〜６０分間印加
することにより分極せしめる。
電極を形成する。これを２０〜１００°Ｃのシリコンオ
イＩｖ等の絶縁オイル中に置いて、上記電極間に直流電
場２０〜３０ ＫＶ／１１ｎ を１０〜６０分間印加
することにより分極せしめる。
その後、１２０°Ｃで２時間エイジングし、常温に戻し
て測定試料を得る。
て測定試料を得る。
上記試料の圧電定数ｄｌｌは次式（１）より求められ、
かつ式（１）中のに■、ｔｓｓ 、ｓｓｓは次式（２）
、（３）、（４）よシ求める。
かつ式（１）中のに■、ｔｓｓ 、ｓｓｓは次式（２）
、（３）、（４）よシ求める。
ここで、ｅは試料の長さくｍ）、Ｓは試料の端面面積（
♂）、ＣはＬＣＲメータにより測定した１ＫＨｚ 時の
静電容量（Ｆ）、ρは輩度（ｌｃ９／ｆｆｉ”）、ｆｅ
Ｌ、ｆ’ｒ／ｄそレソレ反共ｅ、５ｐｘｏ：共振周波数
（Ｈｚ） であり、これらはいずれも周知の方法で測
定される。なお、ｋｓ３は屯気機械結合係数である。
♂）、ＣはＬＣＲメータにより測定した１ＫＨｚ 時の
静電容量（Ｆ）、ρは輩度（ｌｃ９／ｆｆｉ”）、ｆｅ
Ｌ、ｆ’ｒ／ｄそレソレ反共ｅ、５ｐｘｏ：共振周波数
（Ｈｚ） であり、これらはいずれも周知の方法で測
定される。なお、ｋｓ３は屯気機械結合係数である。
７１１１定結果より計算した圧電定数を別紙の表に示す
。
。
表において、実施例１〜５、参考例１〜３はＰｂＴｌ０
ｇ、ＰｂＺｒ０ｊ（０割合およびＳｒ置換量を一定にし
て、一定量の添加物の種類を変えたものである。実施例
１〜５に示す如く、Ｓｂ！Ｏｎ。
ｇ、ＰｂＺｒ０ｊ（０割合およびＳｒ置換量を一定にし
て、一定量の添加物の種類を変えたものである。実施例
１〜５に示す如く、Ｓｂ！Ｏｎ。
Ｂ１１ Ｏ，、Ｌａ雪Ｏｓ およびこれらの混合物を
添加に対して、参考例１〜３の如く、ＮｔｈＯｓ、ｗｏ
ｎ、Ｔ ａ Ｏｓを添加物として使用した場合には圧電
定数ｄａｍは３４０ Ｘ Ｉ Ｏ〜３６０ Ｘ Ｉ Ｏ
ｍ／Ｖと小さい。これは上記実施例１〜５ではＳｒと８
１）ｇｏｓ、Ｂｉｇｏｔ、Ｌａ＊Ｏｓ Ｏ相互作用カ
アッテ、これＫより圧電定数ｄｓｘが増大せしめられる
ものと推定される。
添加に対して、参考例１〜３の如く、ＮｔｈＯｓ、ｗｏ
ｎ、Ｔ ａ Ｏｓを添加物として使用した場合には圧電
定数ｄａｍは３４０ Ｘ Ｉ Ｏ〜３６０ Ｘ Ｉ Ｏ
ｍ／Ｖと小さい。これは上記実施例１〜５ではＳｒと８
１）ｇｏｓ、Ｂｉｇｏｔ、Ｌａ＊Ｏｓ Ｏ相互作用カ
アッテ、これＫより圧電定数ｄｓｘが増大せしめられる
ものと推定される。
実施例６〜９、参考側番、５は、Ｓｒ置換量およびＳｌ
）１０ｍ の添加量を一定にしてＰｂＴｉ○。
）１０ｍ の添加量を一定にしてＰｂＴｉ○。
とＰ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓの割合を変えたものである。Ｐ
’ｂＴ１−Ｏｓ４２〜５２モ＃％かツＰ ｂＺｒ Ｏｓ
５ Ｂ 〜４８ モ／Ｌ’５１１ｉ（実施例６〜９）
ではいずれも圧電定数（ｉｓｓは４００ＸＩＯｖｔ／Ｖ
以上を示す。これに対して、Ｐ ｂ Ｔ １０ ｓとＰ
ｂＺｒＯｘ （Ｄ割合カ上記範囲外（参考例４．５）
では圧電定数（ｉｓｓは小さくなる。
’ｂＴ１−Ｏｓ４２〜５２モ＃％かツＰ ｂＺｒ Ｏｓ
５ Ｂ 〜４８ モ／Ｌ’５１１ｉ（実施例６〜９）
ではいずれも圧電定数（ｉｓｓは４００ＸＩＯｖｔ／Ｖ
以上を示す。これに対して、Ｐ ｂ Ｔ １０ ｓとＰ
ｂＺｒＯｘ （Ｄ割合カ上記範囲外（参考例４．５）
では圧電定数（ｉｓｓは小さくなる。
実施例１０〜１２、参考例６．７はＰ ｂ Ｔ １０
ｓとＰ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓの割合およびＳｌｈ ０１
の添加量を一定にしてＳｒ置換址を変えたものである
。これによれば、圧電定数ｄＳＳを４００ Ｘ Ｉ Ｏ
−”ｍ／Ｖ以上にするためにはＳｒ ［換量は２．５モ
ル％以上が良い。一方、表より知られる如く、キュリ一
温度はＳｒ置換量を増すと急速に低下する傾向があるか
ら、キュリ一温度が高いというＰｂＴｉ、０ｓ−ＰｂＺ
ｒＯｘ 二成分固溶体の特徴を生かすＫは上記置換量
の上限は１０．０モｆｉ／９７）である。
ｓとＰ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓの割合およびＳｌｈ ０１
の添加量を一定にしてＳｒ置換址を変えたものである
。これによれば、圧電定数ｄＳＳを４００ Ｘ Ｉ Ｏ
−”ｍ／Ｖ以上にするためにはＳｒ ［換量は２．５モ
ル％以上が良い。一方、表より知られる如く、キュリ一
温度はＳｒ置換量を増すと急速に低下する傾向があるか
ら、キュリ一温度が高いというＰｂＴｉ、０ｓ−ＰｂＺ
ｒＯｘ 二成分固溶体の特徴を生かすＫは上記置換量
の上限は１０．０モｆｉ／９７）である。
実施例１３〜１６、参考例８．９はＰ’ｂＴ’１０ｓと
Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓの割合およびＳｒ置換量を一定に
してＳｂ＊Ｏｍ の添加量を変えたものである。この
場合には圧電定数ｄｌｌはいずれの場合にも４００ＸＩ
Ｏｍ／Ｖを越えるが、添加量が０．２重量％未満である
と焼結性が悪くなって機械的強度が低下する（参考例８
）。また、添加量を２．０重量％よりも多くすると、添
加物が均一に固溶せず一部析出するためにやはり強度が
低下して好ましくない（参考例９）。したがって、５ｂ
１０１の添加量は０．２〜２．０重量％が良い。
Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓの割合およびＳｒ置換量を一定に
してＳｂ＊Ｏｍ の添加量を変えたものである。この
場合には圧電定数ｄｌｌはいずれの場合にも４００ＸＩ
Ｏｍ／Ｖを越えるが、添加量が０．２重量％未満である
と焼結性が悪くなって機械的強度が低下する（参考例８
）。また、添加量を２．０重量％よりも多くすると、添
加物が均一に固溶せず一部析出するためにやはり強度が
低下して好ましくない（参考例９）。したがって、５ｂ
１０１の添加量は０．２〜２．０重量％が良い。
以上の如く、本発明は、キュリ一温度が高く、かつ高負
荷、高周波数駆動に対する耐性が大きいＰ ｂ Ｔ １
０ ｍ Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓ二成分固溶体よりなる
セラミック圧電材料において、上記固溶体の組成をＰｂ
Ｔｉｅｓ ４２〜５２ モｌｖ’Ａ、ＰｂｚｒＯ１５８
〜４８モ／Ｌ／ｑ６とするとともに、上記組成中のｐｂ
の一部をＳｒで２．５〜１０．０モル％置換し、かッＳ
ｂ＊０８、Ｂｉ、＊ Ｏｎ 、 Ｌａｇ Ｏｘ カら
選ばれた少なＸＸＯ〜５００ＸＩＯｍ／Ｖと大きな値を
示すセラミック圧電材料を実現したものである。
荷、高周波数駆動に対する耐性が大きいＰ ｂ Ｔ １
０ ｍ Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏｓ二成分固溶体よりなる
セラミック圧電材料において、上記固溶体の組成をＰｂ
Ｔｉｅｓ ４２〜５２ モｌｖ’Ａ、ＰｂｚｒＯ１５８
〜４８モ／Ｌ／ｑ６とするとともに、上記組成中のｐｂ
の一部をＳｒで２．５〜１０．０モル％置換し、かッＳ
ｂ＊０８、Ｂｉ、＊ Ｏｎ 、 Ｌａｇ Ｏｘ カら
選ばれた少なＸＸＯ〜５００ＸＩＯｍ／Ｖと大きな値を
示すセラミック圧電材料を実現したものである。
Claims (1)
- 基本組成がＰｂＴｉＯ＿３４２〜５２モル％、ＰｂＺ
ｒＯ＿３５８〜４８モル％からなる二成分固溶体であつ
て、その組成中のＰｂの一部をＳｒで２．５〜１０．０
モル％置換するとともに、Ｓｂ＿２Ｏ＿３、Ｂｉ＿２Ｏ
＿２、Ｌａ＿２Ｏ＿３から選ばれた少なくとも一種を０
．２〜２．０重量％含むことを特徴とするセラミツク圧
電材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59212238A JPS6191062A (ja) | 1984-10-09 | 1984-10-09 | セラミツク圧電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59212238A JPS6191062A (ja) | 1984-10-09 | 1984-10-09 | セラミツク圧電材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6191062A true JPS6191062A (ja) | 1986-05-09 |
Family
ID=16619252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59212238A Pending JPS6191062A (ja) | 1984-10-09 | 1984-10-09 | セラミツク圧電材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6191062A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62298191A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-25 | Hitachi Metals Ltd | 圧電磁器組成物 |
| JPS63266706A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Hitachi Metals Ltd | 圧電磁器組成物 |
| WO1991004586A1 (en) * | 1989-09-18 | 1991-04-04 | Mitsubishi Kasei Corporation | Piezoelectric ceramic composition for actuator |
| US5378382A (en) * | 1993-12-09 | 1995-01-03 | Mitsubishi Kasei Corporation | Piezoelectric ceramic composition for actuator |
-
1984
- 1984-10-09 JP JP59212238A patent/JPS6191062A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62298191A (ja) * | 1986-06-18 | 1987-12-25 | Hitachi Metals Ltd | 圧電磁器組成物 |
| JPS63266706A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Hitachi Metals Ltd | 圧電磁器組成物 |
| WO1991004586A1 (en) * | 1989-09-18 | 1991-04-04 | Mitsubishi Kasei Corporation | Piezoelectric ceramic composition for actuator |
| US5378382A (en) * | 1993-12-09 | 1995-01-03 | Mitsubishi Kasei Corporation | Piezoelectric ceramic composition for actuator |
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