JPH02265286A - 繊維強化圧電性セラミックス - Google Patents
繊維強化圧電性セラミックスInfo
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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、超音波モータ、リレーやプリンタの印字ヘッ
ドに利用される圧電アクチュエータなどに使用される繊
維強化圧電性セラミックスに関するものである。
ドに利用される圧電アクチュエータなどに使用される繊
維強化圧電性セラミックスに関するものである。
「従来の技術」
一般にＢ ａＴ ｉｏ ３、Ｐ ｂ（Ｚ ｒＳＴ ｉ）
０３などの圧電性セラミックスは、圧電性を有すること
から、これらを用いることにより電気的な信号やエネル
ギーを機械的な信号やエネルギーに効率よく変換するこ
とが可能であり、またその逆変換ら可１指なので、機械
的振動や超音波の何する優れた性質をエレクト〔１ニク
スの分野に用いることができる。
０３などの圧電性セラミックスは、圧電性を有すること
から、これらを用いることにより電気的な信号やエネル
ギーを機械的な信号やエネルギーに効率よく変換するこ
とが可能であり、またその逆変換ら可１指なので、機械
的振動や超音波の何する優れた性質をエレクト〔１ニク
スの分野に用いることができる。
圧電性セラミックスを用いて作製した圧電振動子や圧電
体基板は広く周波数フィルタ、超音波機器、音響機器な
どのデバイスやシステムに用いられている。
体基板は広く周波数フィルタ、超音波機器、音響機器な
どのデバイスやシステムに用いられている。
［発明が解決しようとする課題」
しかしながら、このような従来の圧電性セラミックスに
あっては、構造材料と比較して強度が低い。
あっては、構造材料と比較して強度が低い。
よってこの圧電性セラミックスを用いて構成されたちの
は、使用方法によっては破損してしまうことがある。
は、使用方法によっては破損してしまうことがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたしので、強度の高い
繊維強化圧電性セラミックスを提供することを目的とす
る。
繊維強化圧電性セラミックスを提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段ｊ
圧電性セラミックスに、ムライト相を含むアルミナ繊准
および／またはヂタン酸カリウム繊ＫＧを分散して強化
することを問題解決の手段とした４、「作用 」 圧電性セラミックスに、ムライト相を含むアルミナ♀哉
椎および／またはチタン酸カリウム繊（′仔を分散して
強化することにより、ｌいライト相を含むアルミナ繊維
、チタン酸カリウム繊維は共に機械的強１隻が圧電性セ
ラミックスに比較して高いので１１：、主材料としての
特性を１０なうことなしに機械的強度の高い圧電性セラ
ミックスを得ることができろ。
および／またはヂタン酸カリウム繊ＫＧを分散して強化
することを問題解決の手段とした４、「作用 」 圧電性セラミックスに、ムライト相を含むアルミナ♀哉
椎および／またはチタン酸カリウム繊（′仔を分散して
強化することにより、ｌいライト相を含むアルミナ繊維
、チタン酸カリウム繊維は共に機械的強１隻が圧電性セ
ラミックスに比較して高いので１１：、主材料としての
特性を１０なうことなしに機械的強度の高い圧電性セラ
ミックスを得ることができろ。
以Ｆ、本発明について詳しく説明するう圧’＋ＩＸ性セ
ラミックスとしてはＢａＴｉ０系、Ｐｂ（Ｚ「、′Ｉ″
１）０３系、複合ペロブスカイト系などが知られている
が、これらの圧電性セラミックスの基地こ０＆ Ｈ状セ
ラミックスを分散させて補強する。本発明の繊維強化圧
電性セラミックスは、この分散させろセラミックスとし
てムライト相を含むアルミナ繊イイｔまたはチタン酸カ
リウムの繊維、あるいはその両方を用いろ。また、これ
らの繊維は、長さ１０〜２０μｍ１径の大きさ０．２〜
０．５μｍのらのを用いろ。
ラミックスとしてはＢａＴｉ０系、Ｐｂ（Ｚ「、′Ｉ″
１）０３系、複合ペロブスカイト系などが知られている
が、これらの圧電性セラミックスの基地こ０＆ Ｈ状セ
ラミックスを分散させて補強する。本発明の繊維強化圧
電性セラミックスは、この分散させろセラミックスとし
てムライト相を含むアルミナ繊イイｔまたはチタン酸カ
リウムの繊維、あるいはその両方を用いろ。また、これ
らの繊維は、長さ１０〜２０μｍ１径の大きさ０．２〜
０．５μｍのらのを用いろ。
ムライト相を含むアルミナ繊１イｔは、３Ａ１２０３・
２ＳｉＯ，の組成からなり、３Ａ１２０３・２ＳｉＯ７
はＡ １２０３と５ｉＯｚの二成分系における唯一の安
定な化合物である。機械的性質も熱的性質ら他のセラミ
ックスより優れている点が多く、また成分的に天然原料
であろカオリン（ＡｌＯ２・２Ｓ１０２・２■］２０が
代表的組成式）を主体として、これに少（１のアルミナ
を配合してつくることができろことから製造が容易で安
価である。チタン酸カリウム繊維ら機械的強度が高＜Ｓ
ｉＣやＡｌ２Ｏ３の繊９イ１：と比較して安価である。
２ＳｉＯ，の組成からなり、３Ａ１２０３・２ＳｉＯ７
はＡ １２０３と５ｉＯｚの二成分系における唯一の安
定な化合物である。機械的性質も熱的性質ら他のセラミ
ックスより優れている点が多く、また成分的に天然原料
であろカオリン（ＡｌＯ２・２Ｓ１０２・２■］２０が
代表的組成式）を主体として、これに少（１のアルミナ
を配合してつくることができろことから製造が容易で安
価である。チタン酸カリウム繊維ら機械的強度が高＜Ｓ
ｉＣやＡｌ２Ｏ３の繊９イ１：と比較して安価である。
本発明の繊維強化圧電性セラミックスを製造するには、
まず、これらの原料を混合する。圧電性セラミックスを
分散状態にしてムライト相を含むアルミ繊維またはチタ
ン酸カリウム繊維あるいはその両方を機成的混合や攪拌
混合によって混合する。混合するための装置としては例
えばホールミル装置がある。次いでこの混合物を乾燥さ
Ｕ“るが、二の乾燥さｔ！−ろ方法としては加熱法、噴
霧乾燥法なとかある。次いでこの乾燥した混合物を成形
した後に焼結を行う。成形方法としては泥漿鋳込、固ｊ
［ヨ鋳込、押出し成形、湿式プレス、乾式プレス、う・
ぐ−プレスなどがある。また焼結は、真空中や種々の酸
素分圧の雰囲気を使用したり、窒素やアルゴンなどの雰
囲気中で行うが、成形および焼結を同時に行うことので
きるホットプレス法やさらにこの場合に、成形体内の均
一・化をはかるため等圧ホットプレス法、熱間静水圧加
圧法などを用いる。
まず、これらの原料を混合する。圧電性セラミックスを
分散状態にしてムライト相を含むアルミ繊維またはチタ
ン酸カリウム繊維あるいはその両方を機成的混合や攪拌
混合によって混合する。混合するための装置としては例
えばホールミル装置がある。次いでこの混合物を乾燥さ
Ｕ“るが、二の乾燥さｔ！−ろ方法としては加熱法、噴
霧乾燥法なとかある。次いでこの乾燥した混合物を成形
した後に焼結を行う。成形方法としては泥漿鋳込、固ｊ
［ヨ鋳込、押出し成形、湿式プレス、乾式プレス、う・
ぐ−プレスなどがある。また焼結は、真空中や種々の酸
素分圧の雰囲気を使用したり、窒素やアルゴンなどの雰
囲気中で行うが、成形および焼結を同時に行うことので
きるホットプレス法やさらにこの場合に、成形体内の均
一・化をはかるため等圧ホットプレス法、熱間静水圧加
圧法などを用いる。
［実施例 ＩＪ
圧電性セラミックスとしてＰ Ｍ Ｎ系のＰｂ（Ｍｇｌ
／３Ｎ ｂ２／３） Ｐ ｂＴ ｉｏ ３ Ｐ ｂ
Ｚ ｒｏ ３を用いて、ムライト相を含むアルミナの短
繊維を後に記載する第１表に示す重量パーセントとなる
ように秤量して、ボールミル装置にて湿式混合を行った
。次いで前記混合物を脱水して乾燥した後、ラバープレ
ス法によって成型して、常圧にて１２７０°Ｇにおいて
１２０分間で焼成を行った。
／３Ｎ ｂ２／３） Ｐ ｂＴ ｉｏ ３ Ｐ ｂ
Ｚ ｒｏ ３を用いて、ムライト相を含むアルミナの短
繊維を後に記載する第１表に示す重量パーセントとなる
ように秤量して、ボールミル装置にて湿式混合を行った
。次いで前記混合物を脱水して乾燥した後、ラバープレ
ス法によって成型して、常圧にて１２７０°Ｇにおいて
１２０分間で焼成を行った。
以−Ｌの工程により製造された各ｔａ ９（１：強化セ
ラミックスについて、ｈ試料の表面波結合係数（Ｋｒ）
、機成的品質係数（Ｑｍ）、ビッカース硬度（１■ｖ）
のｈ値を測定した。なお、測定は２５°Ｃにおいて行つ
ｌコ。その結果を第１表に示す。
ラミックスについて、ｈ試料の表面波結合係数（Ｋｒ）
、機成的品質係数（Ｑｍ）、ビッカース硬度（１■ｖ）
のｈ値を測定した。なお、測定は２５°Ｃにおいて行つ
ｌコ。その結果を第１表に示す。
第１表
第１表から明らかなように、ムライト相を含むアルミナ
の短繊維を添加したものは、いずれも添加したもののビ
ッカース硬度の値が、添加量が０％のらのと比較して大
きくなっている。しかしながら径方向の電気−機械結合
係数（Ｋｒ）、機械的品質係数（Ｑｍ）は、いずれら添
加したものの方が添加量０％のものと比較４−ろと低下
しているが、使用上はさしつかえのない範囲である。さ
らに、添加量が３％よりも大きくなるとＫｒが極端に減
少することから、添加量は０．１〜３重量％が適切であ
ることが判明した。
の短繊維を添加したものは、いずれも添加したもののビ
ッカース硬度の値が、添加量が０％のらのと比較して大
きくなっている。しかしながら径方向の電気−機械結合
係数（Ｋｒ）、機械的品質係数（Ｑｍ）は、いずれら添
加したものの方が添加量０％のものと比較４−ろと低下
しているが、使用上はさしつかえのない範囲である。さ
らに、添加量が３％よりも大きくなるとＫｒが極端に減
少することから、添加量は０．１〜３重量％が適切であ
ることが判明した。
「実施例２」
圧電性セラミックスとしてｐ ｂ（Ｍ ｇｌ／３Ｎ ｂ
２／３）Ｐ ｂＴ １０３ Ｐ ｂＺ ｒｏ ３をら
ちいて、チタン酸カリウムの短繊維を後に記載する第２
表に示す重量パーセントとなるように秤量して、ボール
ミル装置にて湿式混合を行った。次いで前記混合物を脱
水して乾燥した後、ラバープレス法によって成形して９
００°Ｃにおいて６０分間で焼結を行った。
２／３）Ｐ ｂＴ １０３ Ｐ ｂＺ ｒｏ ３をら
ちいて、チタン酸カリウムの短繊維を後に記載する第２
表に示す重量パーセントとなるように秤量して、ボール
ミル装置にて湿式混合を行った。次いで前記混合物を脱
水して乾燥した後、ラバープレス法によって成形して９
００°Ｃにおいて６０分間で焼結を行った。
以上の工程により製造された各繊維強化圧電性セラミッ
クスについて、ビッカース硬度（Ｈｖ）の値を測定した
。なお、測定は２５°Ｃにおいて行った。
クスについて、ビッカース硬度（Ｈｖ）の値を測定した
。なお、測定は２５°Ｃにおいて行った。
その結果を第２表に示す。
第２表
「発明の効果」
以ト説明したように、本発明の繊維強化圧電性セラミッ
クスは圧電性セラミックスにムライトを目を含むアルミ
ナ繊維および／またはチタン酸カリウム繊維を分散して
強化したしのであるので、この圧電性セラミックスは機
械的強度が高いものとなる。また、ムライト相を含むア
ルミナ繊１イｔ、チタン酸カリウムはいずれら安価であ
るので、低コストで繊維強化圧電性セラミックスを得ろ
ことができる。さらに、これらの繊維強化圧電性セラミ
ックスを圧電振動子や圧電体基板に使用することにより
、破損をおこしにくく、信頼性の高い周波数フィルタ、
超音波機器、音響機器などのデバイスやンステムを提供
することができろ。
クスは圧電性セラミックスにムライトを目を含むアルミ
ナ繊維および／またはチタン酸カリウム繊維を分散して
強化したしのであるので、この圧電性セラミックスは機
械的強度が高いものとなる。また、ムライト相を含むア
ルミナ繊１イｔ、チタン酸カリウムはいずれら安価であ
るので、低コストで繊維強化圧電性セラミックスを得ろ
ことができる。さらに、これらの繊維強化圧電性セラミ
ックスを圧電振動子や圧電体基板に使用することにより
、破損をおこしにくく、信頼性の高い周波数フィルタ、
超音波機器、音響機器などのデバイスやンステムを提供
することができろ。
Claims (2)
- （１）圧電性セラミックスにムライト相を含むアルミナ
繊維および／またはチタン酸カリウム繊維を分散して強
化したことを特徴とする繊維強化圧電性セラミックス。 - （２）上記繊維の添加量が０．１〜３重量％である請求
項１の繊維強化圧電性セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087289A JPH02265286A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 繊維強化圧電性セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087289A JPH02265286A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 繊維強化圧電性セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02265286A true JPH02265286A (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=13910644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087289A Pending JPH02265286A (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 繊維強化圧電性セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02265286A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06316467A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-11-15 | Taiyo Chem Kk | 不燃性成形体の製造方法 |
| US6362558B1 (en) * | 1999-12-24 | 2002-03-26 | Kansai Research Institute | Piezoelectric element, process for producing the same and ink jet recording head |
| CN101891495A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-11-24 | 昆山攀特电陶科技有限公司 | 一种压电陶瓷的增韧方法及增韧的压电陶瓷 |
| CN108129139A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 常州市好利莱光电科技有限公司 | 一种高强度氧化铝陶瓷基片的制备方法 |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP1087289A patent/JPH02265286A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06316467A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-11-15 | Taiyo Chem Kk | 不燃性成形体の製造方法 |
| US6362558B1 (en) * | 1999-12-24 | 2002-03-26 | Kansai Research Institute | Piezoelectric element, process for producing the same and ink jet recording head |
| CN101891495A (zh) * | 2010-07-21 | 2010-11-24 | 昆山攀特电陶科技有限公司 | 一种压电陶瓷的增韧方法及增韧的压电陶瓷 |
| CN108129139A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 常州市好利莱光电科技有限公司 | 一种高强度氧化铝陶瓷基片的制备方法 |
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