JPH0226794B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0226794B2 JPH0226794B2 JP56158141A JP15814181A JPH0226794B2 JP H0226794 B2 JPH0226794 B2 JP H0226794B2 JP 56158141 A JP56158141 A JP 56158141A JP 15814181 A JP15814181 A JP 15814181A JP H0226794 B2 JPH0226794 B2 JP H0226794B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porcelain
- piezoelectric
- polarization
- uniform
- constant
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic 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】
本発明は、電気機械結合係数が大きく、誘電率
が小さく周波数定数が大きく、さらに結晶粒子径
が小さくて均一で微細な磁器組織を持ち、かつ圧
電性を得るのに必要な分極処理が容易である、高
周波での電気機械変換素子として有用な圧電性磁
器に関する。 従来、圧電性磁器としてチタン酸バリウム系磁
器ジルコン・チタン酸鉛系磁器が知られている。
特にジルコン・チタン酸鉛系磁器は電気機械結合
係数（Ｋ）、誘電率（ε）が大きく、電気機械変
換素子として多方面で実用されている。 ところで最近電子回路の発達から高周波域特に
数ＭHz以上で使用できる電気機械変換素子の出現
が強く要望されている。従来のチタン酸バリウム
系磁器、ジルコン・チタン酸鉛系磁器では誘電率
が大きい為にかかる高周波域では損失が大きくな
る。又、周波数定数が小さい為にかかる高周波域
で実用する場合、素子の厚味を極く薄くする等非
常な小寸法の素子とすることが必要となり、実用
上良好な結果を得ていない。 これらの点を解決する組成物としてNaNbO3
−LiNbO3系固溶体が見出されている。これらの
組成物は誘電率が小さく、周波数定数が大きい特
徴を有している。しかし、これらの組成物は磁器
組織として微細で均一なものが得難い。すなわ
ち、焼結に適する温度範囲が狭く、かつ異状粒成
長が起きやすく、結晶粒子径が大きくかつ不均一
となりさらに気孔を多く残存させる。 ところで高周波域では、これらの磁器組織の不
均一性は電気機械変換素子としての性能を著るし
く低下させ、さらに結晶粒子径が大きいことが素
子としての強度、特にかかる高周波用として必要
な小寸法での強度を極めて低下させ、これらのこ
とが実用上大きな障害となつている。 これらの点を解決する方法として特殊な製造方
法、例えばホツトプレス法による焼結等が見い出
されているが、それでも焼結温度等の条件範囲は
狭くて充分な結果は得られず、かつ製造方法を複
雑にすることから実用上好ましくない。 又、NaNbO3−LiNbO3系磁器は、圧電性を得
るのに必要な分極処理において、従来のチタン酸
バリウム系磁器およびジルコン・チタン酸鉛系磁
器と比較して２倍又はそれ以上の高い印加電圧を
必要とする為、分極処理中にかかる磁器が絶縁破
壊の為、破損する確率が大きく、実用上大きな障
害となつていた。 本発明は上記の様な従来のものの欠点を除去
し、高周波用電気機械変換子として利用できる全
く新しい圧電性磁器を提供するものである。即
ち、本発明は一般式 （Na1-x、Lix）z（Nb1-y、Sby）O3 〔１〕 で示され、ｘ、ｙの値が0.03ｘ0.14、0.001
ｙ0.03 0.980ｚ＜１の範囲の組成を有する圧
電性磁器である。 本発明による圧電性磁器は、通常の焼成方法に
よつて結晶粒子径の小さい、均一微細な磁器組織
が得られかつ、分極処理における破損が少くさら
に電気機械結合係数が大きく、誘電率が小さく周
波数定数が大きい特徴を有し、高周波域特に数Ｍ
Hz以上での電気機械変換素子として実用するに好
適な材料である。 本発明における組成限定の理由はｘ＜0.03では
分極処理に要する印加電圧が極めて大きくなり、
実用に供することは難しい。他方ｘ＞0.14では単
一相からなる焼結体が得られず混相となり、所定
の圧電特性を示さない。又、ｙ＜0.001では焼結
が極めて進みやすく焼結過程において結晶粒の成
長が進展して結晶粒子径が10μを超えて、さらに
異常粒成長を起す為通常の焼成方法では均一な磁
器組成が得られない。他方ｙ＞0.03では、ｙ＜
0.001と同様に均一な磁器組織が得られない。ｚ
＝１では、十分な密度の焼結体を得る為に、高い
焼結温度が必要で、かつ分極処理において、高電
圧印加中に磁器が絶縁破壊によつて破損すること
が多い。 0.98ｚ＜１では十分な密度の焼結体を得るの
に必要な焼結温度がｚ＝１に比較して10〜70℃程
度低く、かつ、分極処理における磁器の破損が少
ない。ｚ＜0.98では十分な密度を得るのに必要な
焼結温度がさらに低いが均一な磁器組織が得られ
ない。 本発明の圧電性磁器を製造するには、例えば
Na2CO3、Li2CO3、Nb2O5、Sb2O3の様な成分原
料を所定量、秤量、混合しその混合物を800〜
1000℃で２〜８時間仮焼する。仮焼物を粉砕後、
成形し、次いで成形物を1130〜1300℃で焼結して
磁器を得る。この磁器に所定の方法で分極処理を
施し、圧電特性を持たせる。 実施例 出発原料粉末としてNa2CO3、Li2CO3、
Nb2O5、Sb2O3を用いた。純度は炭酸塩で99.5％
以上Nb2O5、Sb2O3は共に99.9％以上である。 これらの原料を所定量、秤量し、エタノールに
よるボールミルで湿式混合した後混合物を乾燥し
た。得られた混合粉末を850〜900℃で４時間空気
中で仮焼した。得られた仮焼物を粉砕後厚さ２
mm、直径25mmの円板に500〜600Kg／cm2の圧力で加
圧成形した。この円板試料を1150℃ないし1280℃
のある温度で空気中で焼結させた。得られた磁器
の嵩比重、真比重を測定し、又磁器組織の観察に
よつて結晶粒子径の測定を行つた。磁器組織の観
察は、まず得られた円板磁器の円面を鏡面研磨
し、次にこの面は1050℃で15分間程度空気中加熱
することにより熱エツチさせ、この面を顕微鏡観
察する方法によつて行つた。 次に圧電特性については、得られた円板磁器を
厚さ１mm、直径18mmの円板に成形研磨し、この円
板の両面にAg電極を焼きつけて100℃のシリコン
オイル中に入れて両電極間に５ないし6KV／mm
のある直流電圧を20分間印加して分極処理を施し
た。このとき、分極処理を施した磁器の全数と、
その内、分極処理中に絶縁破壊による破損が起き
なかつた磁器の数とを計数し、いわゆる分極成功
率を測定した。 分極した試料を24時間放置した後、圧電特性を
評価する為、径方向振動における電気機械結合係
数（Kp）及び周波数定数（NP：共振周波数×直
径）を測定した。測定はI.R.E.の標準回路の方法
に従い、Kpの算出は共振及び反共振周波数から
算出した。さらに、誘電率（ε／ε0）を1KHzの
周波数で測定した。第１表に、この様にして得ら
れた種々の組成の試料における特性を一般式
（Na1-x、Lix）z（Nb1-y、Sby）O3におけるｘ、ｙ
及びｚの値と共に示した。 なお、分極成功率は、分数の形で表わし、分母
に分極処理を施した磁器の数、分子には、その内
絶縁破壊による破損が起きなかつた磁器の数を示
した。 又、誘電率、電気機械結合係数は、これら分極
処理において破損が起きなかつた磁器内での平均
値で示した。 表１で＊印で示したものは、比較例である。第
１表に示した試料は全て比重は真比重の97％以上
であり、又周波数定数は3.55−3.77（ＫHz・ｍ）
の範囲にある。 第１表及び上記の特性から明らかな様に、本発
明による圧電性磁器は結晶子径が小さく均一であ
り、かつ分極処理における破損が少く、さらに大
きい電気機械結合係数（Kp）を有し、誘電率
（ε／ε0）が小さいという特徴を有し、さらに周
波数定数が大きいので高周波での電気機械変換素
子用の圧電性磁器として好適である。 【表】
が小さく周波数定数が大きく、さらに結晶粒子径
が小さくて均一で微細な磁器組織を持ち、かつ圧
電性を得るのに必要な分極処理が容易である、高
周波での電気機械変換素子として有用な圧電性磁
器に関する。 従来、圧電性磁器としてチタン酸バリウム系磁
器ジルコン・チタン酸鉛系磁器が知られている。
特にジルコン・チタン酸鉛系磁器は電気機械結合
係数（Ｋ）、誘電率（ε）が大きく、電気機械変
換素子として多方面で実用されている。 ところで最近電子回路の発達から高周波域特に
数ＭHz以上で使用できる電気機械変換素子の出現
が強く要望されている。従来のチタン酸バリウム
系磁器、ジルコン・チタン酸鉛系磁器では誘電率
が大きい為にかかる高周波域では損失が大きくな
る。又、周波数定数が小さい為にかかる高周波域
で実用する場合、素子の厚味を極く薄くする等非
常な小寸法の素子とすることが必要となり、実用
上良好な結果を得ていない。 これらの点を解決する組成物としてNaNbO3
−LiNbO3系固溶体が見出されている。これらの
組成物は誘電率が小さく、周波数定数が大きい特
徴を有している。しかし、これらの組成物は磁器
組織として微細で均一なものが得難い。すなわ
ち、焼結に適する温度範囲が狭く、かつ異状粒成
長が起きやすく、結晶粒子径が大きくかつ不均一
となりさらに気孔を多く残存させる。 ところで高周波域では、これらの磁器組織の不
均一性は電気機械変換素子としての性能を著るし
く低下させ、さらに結晶粒子径が大きいことが素
子としての強度、特にかかる高周波用として必要
な小寸法での強度を極めて低下させ、これらのこ
とが実用上大きな障害となつている。 これらの点を解決する方法として特殊な製造方
法、例えばホツトプレス法による焼結等が見い出
されているが、それでも焼結温度等の条件範囲は
狭くて充分な結果は得られず、かつ製造方法を複
雑にすることから実用上好ましくない。 又、NaNbO3−LiNbO3系磁器は、圧電性を得
るのに必要な分極処理において、従来のチタン酸
バリウム系磁器およびジルコン・チタン酸鉛系磁
器と比較して２倍又はそれ以上の高い印加電圧を
必要とする為、分極処理中にかかる磁器が絶縁破
壊の為、破損する確率が大きく、実用上大きな障
害となつていた。 本発明は上記の様な従来のものの欠点を除去
し、高周波用電気機械変換子として利用できる全
く新しい圧電性磁器を提供するものである。即
ち、本発明は一般式 （Na1-x、Lix）z（Nb1-y、Sby）O3 〔１〕 で示され、ｘ、ｙの値が0.03ｘ0.14、0.001
ｙ0.03 0.980ｚ＜１の範囲の組成を有する圧
電性磁器である。 本発明による圧電性磁器は、通常の焼成方法に
よつて結晶粒子径の小さい、均一微細な磁器組織
が得られかつ、分極処理における破損が少くさら
に電気機械結合係数が大きく、誘電率が小さく周
波数定数が大きい特徴を有し、高周波域特に数Ｍ
Hz以上での電気機械変換素子として実用するに好
適な材料である。 本発明における組成限定の理由はｘ＜0.03では
分極処理に要する印加電圧が極めて大きくなり、
実用に供することは難しい。他方ｘ＞0.14では単
一相からなる焼結体が得られず混相となり、所定
の圧電特性を示さない。又、ｙ＜0.001では焼結
が極めて進みやすく焼結過程において結晶粒の成
長が進展して結晶粒子径が10μを超えて、さらに
異常粒成長を起す為通常の焼成方法では均一な磁
器組成が得られない。他方ｙ＞0.03では、ｙ＜
0.001と同様に均一な磁器組織が得られない。ｚ
＝１では、十分な密度の焼結体を得る為に、高い
焼結温度が必要で、かつ分極処理において、高電
圧印加中に磁器が絶縁破壊によつて破損すること
が多い。 0.98ｚ＜１では十分な密度の焼結体を得るの
に必要な焼結温度がｚ＝１に比較して10〜70℃程
度低く、かつ、分極処理における磁器の破損が少
ない。ｚ＜0.98では十分な密度を得るのに必要な
焼結温度がさらに低いが均一な磁器組織が得られ
ない。 本発明の圧電性磁器を製造するには、例えば
Na2CO3、Li2CO3、Nb2O5、Sb2O3の様な成分原
料を所定量、秤量、混合しその混合物を800〜
1000℃で２〜８時間仮焼する。仮焼物を粉砕後、
成形し、次いで成形物を1130〜1300℃で焼結して
磁器を得る。この磁器に所定の方法で分極処理を
施し、圧電特性を持たせる。 実施例 出発原料粉末としてNa2CO3、Li2CO3、
Nb2O5、Sb2O3を用いた。純度は炭酸塩で99.5％
以上Nb2O5、Sb2O3は共に99.9％以上である。 これらの原料を所定量、秤量し、エタノールに
よるボールミルで湿式混合した後混合物を乾燥し
た。得られた混合粉末を850〜900℃で４時間空気
中で仮焼した。得られた仮焼物を粉砕後厚さ２
mm、直径25mmの円板に500〜600Kg／cm2の圧力で加
圧成形した。この円板試料を1150℃ないし1280℃
のある温度で空気中で焼結させた。得られた磁器
の嵩比重、真比重を測定し、又磁器組織の観察に
よつて結晶粒子径の測定を行つた。磁器組織の観
察は、まず得られた円板磁器の円面を鏡面研磨
し、次にこの面は1050℃で15分間程度空気中加熱
することにより熱エツチさせ、この面を顕微鏡観
察する方法によつて行つた。 次に圧電特性については、得られた円板磁器を
厚さ１mm、直径18mmの円板に成形研磨し、この円
板の両面にAg電極を焼きつけて100℃のシリコン
オイル中に入れて両電極間に５ないし6KV／mm
のある直流電圧を20分間印加して分極処理を施し
た。このとき、分極処理を施した磁器の全数と、
その内、分極処理中に絶縁破壊による破損が起き
なかつた磁器の数とを計数し、いわゆる分極成功
率を測定した。 分極した試料を24時間放置した後、圧電特性を
評価する為、径方向振動における電気機械結合係
数（Kp）及び周波数定数（NP：共振周波数×直
径）を測定した。測定はI.R.E.の標準回路の方法
に従い、Kpの算出は共振及び反共振周波数から
算出した。さらに、誘電率（ε／ε0）を1KHzの
周波数で測定した。第１表に、この様にして得ら
れた種々の組成の試料における特性を一般式
（Na1-x、Lix）z（Nb1-y、Sby）O3におけるｘ、ｙ
及びｚの値と共に示した。 なお、分極成功率は、分数の形で表わし、分母
に分極処理を施した磁器の数、分子には、その内
絶縁破壊による破損が起きなかつた磁器の数を示
した。 又、誘電率、電気機械結合係数は、これら分極
処理において破損が起きなかつた磁器内での平均
値で示した。 表１で＊印で示したものは、比較例である。第
１表に示した試料は全て比重は真比重の97％以上
であり、又周波数定数は3.55−3.77（ＫHz・ｍ）
の範囲にある。 第１表及び上記の特性から明らかな様に、本発
明による圧電性磁器は結晶子径が小さく均一であ
り、かつ分極処理における破損が少く、さらに大
きい電気機械結合係数（Kp）を有し、誘電率
（ε／ε0）が小さいという特徴を有し、さらに周
波数定数が大きいので高周波での電気機械変換素
子用の圧電性磁器として好適である。 【表】
Claims (1)
- １ （Na1-x、Lix）z（Nb1-y、Sby）O3で示され
る組成で構成され、0.03ｘ0.14、0.001ｙ
0.03 0.980ｚ＜１の範囲内の組成を有する圧電
性磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56158141A JPS5860582A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 圧電性磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56158141A JPS5860582A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 圧電性磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5860582A JPS5860582A (ja) | 1983-04-11 |
| JPH0226794B2 true JPH0226794B2 (ja) | 1990-06-12 |
Family
ID=15665158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56158141A Granted JPS5860582A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 圧電性磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5860582A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4686883B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2011-05-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電磁器および圧電素子 |
| JP4631246B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2011-02-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 圧電磁器組成物及びその製造方法並びに圧電素子及び誘電素子 |
| US7101491B2 (en) | 2002-07-16 | 2006-09-05 | Denso Corporation | Piezoelectric ceramic composition and method of production of same, piezoelectric element, and dielectric element |
| JP2004155601A (ja) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Nippon Ceramic Co Ltd | 圧電磁器組成物 |
| EP1457471B1 (en) | 2003-03-14 | 2014-02-26 | Denso Corporation | Crystal oriented ceramics and production method of same |
| JP4995412B2 (ja) * | 2003-05-29 | 2012-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | 圧電磁器組成物及びこれを用いた圧電素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH637432A5 (en) * | 1978-10-19 | 1983-07-29 | Ciba Geigy Ag | Dyeing assistant suitable for use in the dyeing of synthetic fibre materials |
-
1981
- 1981-10-06 JP JP56158141A patent/JPS5860582A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5860582A (ja) | 1983-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100282598B1 (ko) | 압전 세라믹 조성물 | |
| JPS62202576A (ja) | 圧電体セラミクス及びその製法 | |
| JP3259678B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3282576B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3654408B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3362473B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0226794B2 (ja) | ||
| US3963631A (en) | Method of preparing ferroelectric ceramics | |
| JPS6022513B2 (ja) | 圧電性磁器 | |
| JP2884635B2 (ja) | 圧電セラミックスおよびその製造方法 | |
| US3424686A (en) | Piezoelectric ceramic materials | |
| JP2884631B2 (ja) | 圧電セラミックスとその製造方法 | |
| JPS6358782B2 (ja) | ||
| JP3587557B2 (ja) | 高周波用圧電フィルタ磁器組成物 | |
| JP3508244B2 (ja) | 圧電磁器組成物およびその製造方法 | |
| JPH0745882A (ja) | 圧電素子 | |
| JPS6132838B2 (ja) | ||
| JP3117247B2 (ja) | 圧電磁器の製造方法 | |
| JPH0580764B2 (ja) | ||
| JP3228648B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPS6141864B2 (ja) | ||
| JPH0891927A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0383859A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH07187775A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPS6023513B2 (ja) | 酸化物圧電材料 |