KR910009892B1 - 강유전성 세라믹재 - Google Patents

강유전성 세라믹재 Download PDF

Info

Publication number
KR910009892B1
KR910009892B1 KR1019890007123A KR890007123A KR910009892B1 KR 910009892 B1 KR910009892 B1 KR 910009892B1 KR 1019890007123 A KR1019890007123 A KR 1019890007123A KR 890007123 A KR890007123 A KR 890007123A KR 910009892 B1 KR910009892 B1 KR 910009892B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid solution
ceramic material
ferroelectric ceramic
group
present
Prior art date
Application number
KR1019890007123A
Other languages
English (en)
Other versions
KR900017955A (ko
Inventor
요시히사 유시다
노부끼 히라이
히로시 마세
Original Assignee
미쓰이세끼유 가가꾸고오교오 가부시끼가이샤
다께바야시 쇼오고
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
Priority claimed from JP63129798A external-priority patent/JP2567914B2/ja
Priority claimed from JP63129797A external-priority patent/JP2567913B2/ja
Application filed by 미쓰이세끼유 가가꾸고오교오 가부시끼가이샤, 다께바야시 쇼오고 filed Critical 미쓰이세끼유 가가꾸고오교오 가부시끼가이샤
Publication of KR900017955A publication Critical patent/KR900017955A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR910009892B1 publication Critical patent/KR910009892B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • C04B35/491Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT
    • C04B35/493Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates based on lead zirconates and lead titanates, e.g. PZT containing also other lead compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • 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
    • 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
    • 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
    • H10N30/8548Lead based oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

강유전성 세라믹재
본 발명은 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3계의 강유전성 세라믹재에 관한 것이며, 좀더 구체적으로는 대압전 정수 d와 우수한 기계적 품질계수 Qm을 갖는 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3PbZrO3계의 강유전성 세라믹재에 관한 것이다.
강유전성 세라믹재를 포함하는 압전재료는 압전필터, 압전트랜스, 초음파 진동자 및 압전부져등의 여러가지 용도에 이용된다. 그러한 용도에 이용되는 가장 대표적인 강유전성 세라믹으로서는 PbTiO3-PbZrO3계 고용체가 알려져 있다. 또한 더욱 압전특성을 개량시킨 것으로 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3계 고용체(일본 특공소 42-9716)와 BaTiO3, SrTiO3및/또는 CaTiO3를 더 함유하는 것들이 알려져 있다.
한편, 최근에 압전재료를 작동자(actuater)로서 사용하는 것이 검토되고 있다. 이 경우에 압전세라믹에 의해 전기에너지를 기계적 에너지로 변환하고 이 기계적 에너지에 의해 압전세라믹 자체를 변위시킬 필요가 있으므로 압전세라믹의 압전정수 d가 커야한다.
일반적으로 압전정수 d와 전기기계 결합계수 k 및 비유전율 ε과의 간에는 다음과 같은 관계
Figure kpo00001
가 성립되므로 압전정수 d가 크기 위해서는 전기기계 결합계수 k 및/또는 비유전율 ε가 커야한다.
또한 압전세라믹의 기계적 공진을 이용한 작동자, 예를들어 초음파 모터등의 용도에 있어서는 압전정수 d와 기계적 품질계수 Qm가 모두 큰것이 좋다. 초음파 모터에 압전 세라믹재가 사용될 때 만일 그의 기계적 품질계수 Qm이 작으면 구동주파수에 고주파가 내포되기 때문에 열이 발생되어 자발분극이 감소되고, 압전정수가 변화되어 좋지 못하다. 따라서, 그 재료를 초음파 모터에 사용하면 압전세라믹재의 기계적 품질계수 Qm이 커지게 된다.
PbTiO3-PbZrO3계 또는 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3계의 고용체의 기계적 품질계수 Qm은 MnO2의 첨가에 의해 개선될 수 있긴 하지만 MnO2의 첨가량이 증가할수록 압전정수 d가 급격히 감소되는 문제점이 있었다. 따라서 MnO2를 첨가하기 전에 기재로 하는 고용체로는 압전정수 d가 충분히 큰것이 좋다.
지금까지 고용체의 전기기계 결합계수 k 및/또는 비유전율 ε를 증가시킬 목적으로 BaTiO3, SrTiO3및/또는 CaTiO3을 임의로 함유하는 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3PbTiO3-PbZrO3계의 고용체에 각종 산화물을 첨가하여 줌으로서 압전정수 d를 증가시키려는 여러 시도가 있었지만 압전정수 d의 크기가 만족스럽지 못했다.
예를들어 BaTiO3, SrTiO3및/또는 CaTiO3를 임의로 함유하는 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3계의 고용체에 NiO를 첨가할 때 압전정수 d는 NiO 첨가량이 증가할수록 증가한다. 그러나, NiO의 첨가량이 일정한계를 초과하면 압전정수 d는 오히려 감소된다. 이는 Ni이온이 ABO3로 나타낸 페로브스카이트(Perovskike)형 결정의 B부위(site)로 선택적으로 들어오기 때문에 페로브스카이트형 결정과 혼합되는 NiO의 양이 일정한도를 초과할 경우 A부위의 이온이 부족하게 되므로 결국 일부의 NiO가 페로브스카이트 결정의 B부위로 더 이상 들어가지 않는다.
페로브스카이트 결정에 Ni이온과 같은 결정의 B부위로 들어가는 금속이온들 이외에 결정의 A부위에 들어가는 금속이온을 첨가할 경우 페로브스카이트 결정에 B부위로만 들어가는 금속이온이 첨가될 경우에 비해 더 큰 압전정수 d를 갖는 강유전성 세라믹재료가 얻어질 수 있음이 밝혀졌다. 또한 그렇게 얻은 큰 압전정수 d를 갖는 강유전성 세라믹 고용체에 MnO2를 더 첨가하면 압전정수 d와 기계적 품질계수 Qm이 큰 강유전성 재료가 얻어진다.
본 발명의 상술한 고찰에 근거하여 압전정수 d가 크고 또한 기계적 품질계수 Qm이 우수하며 결국 압전특성이 우수하고 또한 작동자로 사용적합한 강유전성 세라믹재료를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 제1의 강유전성 세라믹 재료는 다음 구조식
Figure kpo00002
식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1이고, a는 0∼0.10이고 x는 0.05∼0.70, y는 0.25∼0.50, 그리고 z는 0.05∼0.70임으로 나타내며 또한 아래에 나타낸 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물과 아래에 나타낸 그룹 B로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 함유하는 고용체를 포함하는 페로브스카이트 고용체이다.
Figure kpo00003
그룹 A로부터 선택된 산화물의 금속이온과 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속이온이 ABO3형 페로브스카이트 결정의 A와 B부위에 첨가된 본 발명에 의한 강유전성 세라믹재료는 공지된 강유전 세라믹재료에 비하여 크게 개선된 압전정수 d를 갖고있다. 따라서 본 발명에 의한 제1강유전성 세라믹재료는 작동자와 같은 용도에 사용될 때 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명에 의한 제2강유전성 세라믹재료는 다음 구조식
Figure kpo00004
식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1이고, a는 0∼0.10이고 x는 0.05∼0.70, y는 0.25∼0.50, 그리고 z는 0.05∼0.70임으로 나타내며 또한 아래에 나타낸 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물과 아래에 나타낸 그룹 B로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 함유하는 고용체를 포함하는 페로브스카이트 고용체이다.
Figure kpo00005
그룹 A로부터 선택된 산화물의 금속이온과 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속이온이 페로브스카이트 결정의 A와 B부위들에 각각 혼합되고 또한 MnO2가 더 혼합되는 본 발명에 의한 제2강유전성 세라믹재료는 종래의 것과 비교할 때 개선된 압전정수 d를 갖고있을 뿐만 아니라 버금가는 기계적 품질계수 Qm을 갖고 있다. 따라서 본 발명에 의한 제2강유전성 세라믹재는 재료의 기계적 공진을 사용하는 초음파 모터와 같은 작동자의 구동부로서 사용될 때 우수한 특성을 나타낸다.
이제 본 발명에 의한 강유전성 세라믹재를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 제1강유전성 세라믹재료는 다음 일반식
Figure kpo00006
식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1
a는 0∼0.10, 바람직하게는 0.01∼0.07
x는 0.05∼0.70, 바람직하게는 0.10∼0.60
y는 0.25∼0.50, 바람직하게는 0.30∼0.45
z는 0.05∼0.70, 바람직하게는 0.10∼0.60
으로 나타내며 또한 아래에 나타낸 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물과 그룹 B로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 함유하며 단, NiO 또는 Fe2O3은 필수적으로 함유하는 고용체를 포함하는 페로브스카이트 고용체이다.
Figure kpo00007
본 발명에 의한 제1강유전성 세라믹재료를 구성하는 페로브스카이트 결정이 ABO3으로 나타날 때 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속을 아래에 나타낸 바와 같이 금속이온형으로 결정의 A부위에 존재하며 또한 그룹 B로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속을 아래에 나타낸 바와 같이 금속이온형으로 결정의 B부위에 존재한다.
단, NiO 또는 Fe2O3는 필수적으로 함유한다.
Figure kpo00008
다음 구조식으로 나타낸 고용체내에서
Figure kpo00009
식중 M은 Ba 또는 Sr, 그룹 A의 금속이온들은 고용체내에 존재하는 Pb와 M의 합의 100원자당량을 기준으로 0.5∼5.0원자당량의 양이 존재하는 것이 좋다. 그룹 A의 금속이온의 양을 그러한 양으로 하면 특히 개선된 압전정수 d가 성취될 수 있다. 그룹 B의 금속이온들은 0.5
Figure kpo00010
N
Figure kpo00011
5.0의 관계가 만족될 수 있는 양으로 페로브스카이트내에 존재하는 것이 좋다. 여기서 N은 다음식으로 정의된다.
Figure kpo00012
식중, nAi및 nBj는 각각 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자가이며, XAi및 XBj는 각각 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 금속이온의 원자당량이다. 그룹 B의 금속이온의 양을 그러한 양으로 하면, 특히 개선된 압전정수 d가 얻어질 수 있다.
본 발명에 의한 제2강유전성 세라믹재는 다음 구조식
Figure kpo00013
식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1
a는 0∼0.10, 바람직하게는 0.01∼0.07
x는 0.05∼0.70, 바람직하게는 0.10∼0.60
y는 0.25∼0.50, 바람직하게는 0.30∼0.45
z는 0.05∼0.70, 바람직하게는 0.10∼0.60
으로 나타내며 또한 아래에 나타낸 그룹 A와 B
Figure kpo00014
로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물 각각을 함유하며, 단, NiO, Fe2O3또는 Ta2O5는 필수적으로 함유하며 MnO2를 더 함유하는 고용체를 포함하는 페로브스카이트 고용체이다.
본 발명에 의한 제2강유전 세라믹재를 구성하는 페로브스카이트 결정이 ABO3로 나타낼 때 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속은 결정의 A부위내에 아래에 나타낸 금속이온형으로 존재하고 또한 그룹 B로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속은 결정의 B부위내에 아래에 나타낸 금속이온형으로 존재하며 단, NiO, Fe2O3또는 Ta2O5는 필수적으로 함유한다.
Figure kpo00015
다음 구조식으로 나타낸 고용체내에서
Figure kpo00016
식중 M은 Ba 또는 Sr, 그룹 A의 금속이온들은 고용체내에 존재하는 Pb와 M의 합의 100원자 당량을 기준으로 0.5∼5.0원자 당량의 양이 존재하는 것이 좋다. 그룹 A의 금속이온의 양을 그러한 양으로 하면 특히 개선된 압전정수 d가 성취될 수 있다. 그룹 B의 금속이온들은 0.5
Figure kpo00017
N
Figure kpo00018
5.0의 관계가 만족될 수 있는 양으로 페로브스카이트내에 존재하는 것이 좋다. 여기서 N은 다음식으로 정의된다.
Figure kpo00019
식중, nAi및 nBj는 각각 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자가이며, XAi및 XBj는 각각 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 금속이온의 원자당량이다. 그룹 B의 금속이온의 양을 그러한 양으로 하면, 특히 개선된 압전정수 d가 얻어질 수 있다.
본 발명에 의한 제2강유전성 세라믹내에 함유되는 MnO2의 양은 0.1∼2.0중량%가 좋다. 그러한 MnO2의 양이 함유되면 개선된 기계적 품질계수 Qm이 성취되면서도 압전정수 d를 만족스러운 고 레벨로 유지할 수 있다.
본 발명에 의한 강유전 세라믹재료는 소성할시에 소망하는 조성물을 제공하는 그러한 비율로 산화물 및 염과 같은 분말상의 금속화합물을 혼합한 다음 소성시킴으로써 제조될 수 있다. 분말상의 원료 금속화합물을 제조하기 위한 방법은 특별히 제한되지 않는다.
그들은 침전, 공침전, 알콕사이드 및 솔-겔 방법들과 같은 액상법과 수산염의 분해와 산화물의 혼합에 근거한 것과 같은 고상법을 포함하는 공지된 각종 방법으로 제조될 수 있다. 분말상의 금속화합물의 적당한 비율로 된 혼합물을 800∼1000℃의 온도에서 예비 소성한 다음, 볼밀로 분쇄하고 500∼1500㎏/㎠의 압력으로 쉬트로 압축하고 마지막으로 1000∼1300℃의 온도에서 소성하여 원하는 강유전성 세라믹재료가 얻어질 수 있다.
[실시예]
다음에 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 다음 실시예들은 단지 설명을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
반경방향 진동의 전기기계 결합계수 Kp, 비윤전율 ε및 압전중수 d31, 그리고 강유전 세라믹재료의 기계적 품질계수 Qm의 측정은 일본전자재료 공업회 표준규격(EMAS)에서 정해진 방법에 따라 행했다.
[실시예 1∼6, 비교예 1과 2]
PbO, ZrO2, TiO2, MaCO3, Nb2O5, SrCO3, La2O3, NiO 및 SinO2를 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 중량비로 하여 볼밀로 분쇄 혼합했다. 분쇄된 혼합물을 1∼2시간동안 800∼1000℃의 온도에서 예비 소성한 다음, 볼밀로 분쇄하여 건조시켰다. 그 다음 그 혼합물을 약 1000㎏/㎠의 압력으로 25㎜의 직경을 갖는 디스크로 압축하고 마지막으로 1∼2시간동안 1050∼1250℃의 온도로 소성시켰다.
그렇게 제조된 소성디스크를 0.5㎜ 두께로 연마한 다음 양면상에 은전극을 도포하여 소결시켰다. 그 다음 실리콘오일 중에 20∼40KV/㎝의 직류전계를 걸어서 분극처리를 행한 후 12시간동안 예정시킨 시료를 각종 전기특성에 대해 측정했다.
그 결과는 표 1에 나타낸다. 표 1에서 a,x,y, 및 z는 다음 구조식으로 나타낸다.
Figure kpo00020
식중, p,q 및 r은 Pb와 Sr의 합의 100 원자당량을 기준하여 동일 표내에 나타내는 각 금속이온의 원자당량이며 N은 다음식으로 정의된 값이다.
Figure kpo00021
식중 nAi및 nBj은 그룹 A와 B 각각의 금속이온들의 원자가 XAi및 XBj는 원자당량이다.
[표 1]
Figure kpo00022
표 1로부터 다음 구조식:
Figure kpo00023
의 조성물을 갖는 비교예 1의 강유전 세라믹재료[Ⅰ]와 그리고 B부위에서 Ni2+와만 혼합된 강유전재료[Ⅰ]를 포함하는 비교예 2의 강유전재료와 비교할 때 A부위에서 La3+와 혼합되고 또한 B부위에서 Ni2+, 또는 Ni2-및 Sn4+와 혼합된 강유전재료[Ⅰ]를 포함하는 본 발명에 의한 실시예 1∼6의 강유전 세라믹재료는 더 큰 압전정수 d31을 갖고 있음을 알 수 있다.
[실시예 7∼14]
PbO, ZrO2, TiO2, MaCO3, Nb2O5, SrCO3와 La2O3, Bi2O3및 Nd2O3으로 구성되는 그룹 A로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물, 그리고 Nio, Fe2O3, SnO2및 Ta2O5로 구성되는 그룹 B로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 표 2에 나타낸 바와 같은 각 조성을 제공하는 중량비로 하여 볼밀속에서 분쇄 혼합한 다음, 분쇄된 혼합물을 실시예 1에서와 같이 처리하여 강유전 세라믹재료를 제조한 다음 전기특성을 테스트했다.
그 결과는 표 2에 나타냈다.
[표 2]
Figure kpo00024
표 2로부터 강유전성 세라믹재료[Ⅰ]내에 그룹 A와 B의 금속이온들이 결합된 결과 압전정수 d31이 개선됨을 알 수 있다.
[실시예 15∼17, 비교예 3∼5]
다음식의 강유전 세라믹재료 각각을
Figure kpo00025
식중, a,x,y 및 z는 실시예 1∼14에 사용된 강유전성 세라믹재료의 것들과 다름.
표 3에 나타낸 바와 같이 표에 표시된 양으로 La3+, Ni2+및 Sn4을 혼합하여 제조(실시예 15∼17)하거나 또는 혼합하지 않고 제조(비교예 3∼5)한 다음 실시예 1에 나타낸 바와 같은 방식으로 전기특성을 테스트했다.
그 결과는 표 3에 나타냈다.
[실시예 18 및 비교예 6]
SrCO3을 등몰량의 BaCO3으로 교체한 것을 제외하고 실시예 1과 비교예 1과 동일한 방식으로 강유전 세라믹재료를 제조하여 테스트했다.
그 결과는 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure kpo00026
[실시예 19∼21 및 비교예 7∼8]
PbO, ZrO2, TiO2, MgCO3, Nb2O5, SrCO3, La2O3, NiO, SnO2및 MnO2를 표 4에 나타낸 바와 같은 조성물을 제공하는 중량비로 하여 볼밀로 분쇄 혼합했다. 그 다음 분쇄된 혼합물을 실시예 1에서와 같이 처리하여 강유전 세라믹재료를 제조한 다음 각종 전기특성을 테스트했다.
그 결과는 표 4에 나타냈다.
[표 4]
Figure kpo00027
표 4로부터 A부위에서 La3+와 혼합되고, 또한 B부위에서 Ni2+및 Sn4+와 혼합되는 다음 구조식
Figure kpo00028
을 갖는 조성물을 갖는 강유전 세라믹재료[Ⅰ]내에서, MnO2의 혼합량을 증가시킬수록 그 재료의 압전정수 d31은 감소되면서도 기계적 품질계수 Qm이 증가됨을 알 수 있다. 그러나, MnO2와 혼합된 강유전 세라믹재료[Ⅰ]와 비교할 때 비교예 7과 8에 의하면 본 발명에 의한 기계적 품질계수 Qm이 MnO2의 첨가에 의해 비교예 7과 8의 재료의 것에 버금가는 레벨로 증가되면서도 강유전 세라믹재료는 여전히 큰 압전정수 d31을 갖고있음이 확인됐다.
[실시예 22∼28]
PbO, ZrO2, TiO2, MgCO3, Nb2O5, SrCO3, 그리고 La2O3, Bi2O3및 Nd2O3으로 구성되는 그룹 A로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물, NiO, Fe2O3, SnO2및 Ta2O5로 구성되는 그룹 B로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물, 단 NiO, Fe2O3또는 Ta2O5는 필수적으로 사용되며 그리고 MnO2를 표 5에 나타낸 바와 같은 조성을 제공하는 중량비로 혼합하여 볼밀로 분쇄 혼합했다. 분쇄된 혼합물을 실시예 1에서와 같이 처리하여, 강유전 세라믹재를 제조한 후 전기특성을 테스트했다.
그 결과는 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure kpo00029
표 5로부터 MnO2와 함께 그룹 A와 B의 금속이온들과 혼합되는 강유전 세라믹재료는 증가된 기계적 품질계수 Qm과 큰 압전정수 d31을 갖는 재료임이 확인될 수 있다.
[실시예 29∼31 및 비교예 9∼11]
다음 식의 강유전 세라믹재료를
Figure kpo00030
식중 a,x,y 및 z는 실시예 19∼28에 사용된 강유전 세라믹재료의 것들과 다름.
표 6에 나타낸 바와 같이 표에 표시된 양으로 La3+, Ni2+및 Sn4+을 혼합하거나(실시예 29∼31) 또는 혼합하지 않고(비교예 9∼11) 또한 MnO2를 0.5중량% 함유하여 제조한 다음 실시예 1에 나타낸 바와 같은 방식으로 전기특성을 테스트했다.
그 결과는 표 6에 나타냈다.
[실시예 32 및 비교예 12]
SrCO3을 등몰량이 BaCO3으로 교체하는 것을 제외하고 실시예 20과 비교예 7에서 기재된 동일한 방식으로 제조하여 테스트했다.
그 결과는 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure kpo00031

Claims (11)

  1. 다음 구조식으로 나타내며
    Figure kpo00032
    식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1, a는 0∼0.10이고 x는 0.05∼0.70, y는 0.25∼0.50, z는 0.05∼0.70 아래에 나타낸 그룹 A와 B;
    Figure kpo00033
    로부터 선택된 적어도 하나의 산화물 각각을 함유하며, 단 NiO 또는 Fe2O3을 필수적으로 함유하는 고용체를 포함하는 페로브스카이트 고용체인 것이 특징인 강유전 세라믹재료.
  2. 제1항에서, 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속의 La3+, Bi3+또는 Nd3+의 형으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  3. 제2항에서, 그룹 A로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 금속이온은 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 Pb 및 M의 합의 100원자당량을 기준으로 0.5∼5.0원자당량의 양으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  4. 제1항에서, 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속은 Ni2+, Fe3+, Sn4+또는 Ta5+의 형으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  5. 제4항에서, 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속이온은 0.5
    Figure kpo00034
    N
    Figure kpo00035
    5.0의 관계가 만족되는 양으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하며 여기서 N은 다음 식에 의해 정의되는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
    Figure kpo00036
    식중, nAi및 nBj는 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자가이고 XAi및 XBj는 각각 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자당량임.
  6. 다음 구조식으로 나타내며
    Figure kpo00037
    식중 M은 Ba 또는 Sr, x+y+z는 1, a는 0∼0.10, x는 0.05∼0.70, y는 0.25∼0.50, z는 0.05∼0.70, 아래에 나타낸 그룹 A와 B:
    Figure kpo00038
    로부터 선택된 적어도 하나의 산화물 각각을 함유하며 단, NiO, Fe2O3또는 Ta2O5를 필수적으로 함유하며 MnO2를 더 함유하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  7. 제6항에서, 그룹 A로부터 선택된 산화물의 금속은 La3+, Bi3+또는 Nd3+의 형으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  8. 제7항에서, 그룹 A로부터 선택된 산화물의 금속이온은 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 Pb와 M의 합의 100원자당량을 기준으로 0.5∼5.0원자당량의 양으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  9. 제6항에서, 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속은 Ni2+, Zn2+, Fe3+, Sn4+또는 Ta5+의 형으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
  10. 제9항에서, 그룹 B로부터 선택된 산화물의 금속이온은 0.5
    Figure kpo00039
    N
    Figure kpo00040
    5.0 관계가 만족되는 양으로 페로브스카이트 고용체중에 존재하며 여기서 N은 다음 식에 의해 정의되는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
    Figure kpo00041
    식중, nAi및 nBj는 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자가이고 XAi및 XBj는 고용체중에 존재하는 그룹 A와 B의 산화물의 금속이온의 원자당량임.
  11. 제6항에서, MnO2는 0.1∼2.0중량%의 양으로 고용체중에 존재하는 것이 특징인 강유전성 세라믹재.
KR1019890007123A 1988-05-27 1989-05-27 강유전성 세라믹재 KR910009892B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63-129798 1988-05-27
JP63129798A JP2567914B2 (ja) 1988-05-27 1988-05-27 強誘電性セラミックス
JP63-129797 1988-05-27
JP63129797A JP2567913B2 (ja) 1988-05-27 1988-05-27 強誘電性セラミックス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR900017955A KR900017955A (ko) 1990-12-20
KR910009892B1 true KR910009892B1 (ko) 1991-12-03

Family

ID=26465081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019890007123A KR910009892B1 (ko) 1988-05-27 1989-05-27 강유전성 세라믹재

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4940681A (ko)
EP (1) EP0344978B1 (ko)
KR (1) KR910009892B1 (ko)
CN (1) CN1018225B (ko)
CA (1) CA1335933C (ko)
DE (1) DE68903997T2 (ko)
MY (1) MY104019A (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1025703C (zh) * 1990-10-29 1994-08-17 湖北大学 一种大功率压电陶瓷材料
US5345139A (en) * 1993-08-27 1994-09-06 Hewlett-Packard Company Electrostrictive ultrasonic probe having expanded operating temperature range
JP3296640B2 (ja) * 1993-11-04 2002-07-02 三井化学株式会社 圧電セラミックス
JP3161261B2 (ja) * 1994-11-28 2001-04-25 株式会社村田製作所 圧電磁器組成物
US5668071A (en) * 1995-02-22 1997-09-16 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric porcelain
US6140746A (en) * 1995-04-03 2000-10-31 Seiko Epson Corporation Piezoelectric thin film, method for producing the same, and ink jet recording head using the thin film
CN1059185C (zh) * 1995-08-04 2000-12-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 掺镧铌镁酸铅基电致伸缩陶瓷材料
CN1055910C (zh) * 1995-08-21 2000-08-30 清华大学 电容器弛豫铁电陶瓷材料的制备工艺
CN1069615C (zh) * 1996-04-04 2001-08-15 西安交通大学 温度稳定复相铁电陶瓷及其制备工艺
JP2001057449A (ja) * 1999-06-08 2001-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄板圧電素子並びにそれを用いた圧電振動子及び圧電発音体
JP3953806B2 (ja) * 2001-12-20 2007-08-08 日本碍子株式会社 圧電素子、及びその製造方法
US6731049B2 (en) 2000-09-20 2004-05-04 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric element and process for production thereof
JP3512379B2 (ja) * 2000-09-20 2004-03-29 日本碍子株式会社 圧電体素子、及びその製造方法
JP3868285B2 (ja) * 2001-12-20 2007-01-17 日本碍子株式会社 圧電素子、及びその製造方法
US7303692B2 (en) * 2003-10-15 2007-12-04 Piezotech, Llc Compositions for high power piezoelectric ceramics
US7132057B2 (en) * 2003-10-15 2006-11-07 Piezotech, Llc Compositions for high power piezoelectric ceramics
DE102004002204A1 (de) 2004-01-15 2005-08-11 Epcos Ag Keramikmaterial
CN1740113A (zh) * 2004-08-25 2006-03-01 日本碍子株式会社 电子发射元件
US7494602B2 (en) 2005-04-11 2009-02-24 Piezotech, Llc Compositions for high power piezoelectric ceramics
CN100345799C (zh) * 2006-06-22 2007-10-31 西安交通大学 铋锌铌-钛酸锶钡复合介电可调厚膜的制备方法
US20130165313A1 (en) * 2010-07-12 2013-06-27 Takeshi Kijima Ferroelectric film, sol-gel solution, film forming method and method for manufacturing ferroelectric film
US8959734B2 (en) 2010-12-16 2015-02-24 Palo Alto Research Center Incorporated Method of fabricating a card with piezo-powered indicator by printed electronics processes
US8976093B2 (en) 2010-12-16 2015-03-10 Palo Alto Research Center Incorporated Printed interactive card with piezo-powered indicator
CN109824357A (zh) * 2018-12-21 2019-05-31 贵州振华红云电子有限公司 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法
CN110885247B (zh) * 2019-12-19 2021-12-24 天津师范大学 一种杂化非本征铁电体Ca3Ti2O7及其掺杂化合物的应用
CN112174663B (zh) * 2020-09-21 2022-10-18 李茂洪 一种高性能压电陶瓷及其制备方法
CN115536393B (zh) * 2022-09-15 2024-03-19 青岛国林健康技术有限公司 一种压电陶瓷材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1066752A (en) * 1964-04-28 1967-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric ceramic compositions
FR1604356A (en) * 1968-06-07 1971-11-08 Ceramic piezoelectric transducers - of perovskites with manganese and nickel additions
JPS5528436B2 (ko) * 1973-11-24 1980-07-28

Also Published As

Publication number Publication date
DE68903997T2 (de) 1993-06-24
CN1018225B (zh) 1992-09-09
EP0344978A2 (en) 1989-12-06
CA1335933C (en) 1995-06-20
EP0344978A3 (en) 1991-04-10
EP0344978B1 (en) 1992-12-23
DE68903997D1 (de) 1993-02-04
CN1039330A (zh) 1990-01-31
US4940681A (en) 1990-07-10
MY104019A (en) 1993-10-30
KR900017955A (ko) 1990-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR910009892B1 (ko) 강유전성 세라믹재
US6426018B1 (en) Piezoelectric ceramic compositions
JP4929522B2 (ja) 圧電磁器組成物
KR910009893B1 (ko) 강유전성 세라믹재
EP0652189B1 (en) Piezoelectric ceramics
DE69923635T2 (de) Piezoelektrische Keramiken
JPS6320790B2 (ko)
JP2613671B2 (ja) 強誘電性セラミックス
EP0299759B1 (en) Ferroelectric ceramics
DE112005001951T5 (de) Piezoelektrische Keramikzusammensetzung und piezoelekrisches Element
EP0012583B1 (en) Piezoelectric ceramic production
JPH0566896B2 (ko)
JP2567913B2 (ja) 強誘電性セラミックス
JP2567914B2 (ja) 強誘電性セラミックス
JP2580258B2 (ja) 強誘電性セラミックス
JPH0687652A (ja) 圧電材料
JP2580257B2 (ja) 強誘電性セラミックス
US3654160A (en) Piezoelectric ceramics
DE2001290A1 (de) Piezoelektrische keramische Zusammensetzung
KR910007119B1 (ko) 산화물 압전재료 및 그 제조방법
JPH0624841A (ja) アクチュエータ用圧電セラミック組成物
JPH0350156A (ja) 圧電材料
Takahashi et al. Piezoelectric Properties of Ternary Ceramic Compounds Consisting Either of Pb (Mn 2+ 1/3Nb 2/3) O 3 or Pb (Mn 3+ 1/2Nb 1/2) O 3 with PbTiO3-PbZrO3
Gupta et al. Development of high electrically induced strain and low hysteric loss compositions for actuators
JPH10273362A (ja) 圧電磁器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20011128

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee