JPH03190176A - チタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物、特に
酸化マンガンと第Ｖａ族金属酸化物を、理論量より過剰
に含有させることにより、機械的強度を大きくして、フ
ィルター等に利用できる圧電体用組成物に関する。

〈従来の技術〉 最近、圧電体の大出力化に伴い、本発明の主成分である
ＰｂＭｘＴｉｙＺｒｚＯ＋　（ここで台は金属元素を２
種以上を配合して平均原子価を４価にしたもの、であり
、ｘ、ｙ及び２は原子比でｘ＋ｙ＋ｚ　＝　１．０．１
≦ｘ≦０．５．０．３≦ｙ≦０．６．０．１≦ｚ≦０．
６を満足する）で表される組成物に対し、周期律表第Ｖ
ａ族金属元素を過剰含有させたものが知られている（特
開昭６３−１６９７８０号公報）、シかしながら、上記
機械的特性が改善された圧電体では、電気特性の関係上
利用が発音体やアクチュエータ等に限られ、フィルター
等の分野で使用することはできない。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のように、従来技術による圧電体では利用範囲に限
界があるため、フィルター等の用途に使用でき、且つ充
分な強度を有する圧電体組成物は得られていなかった。

本発明者らはこれを解決することを目的としチタン酸ジ
ルコン酸鉛系についてその組成を鋭意検討した結果、圧
電体組成の主成分であるＰｂＭｘＴｉｙＺｒｚＯ３に、
特定量の酸化マンガン及び周期律表第Ｖａ族金属酸化物
を含有させれば、フィルター等の用途に対しても充分な
強度を有するチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物が
得られることを見出し、本発明を完成させるに到った。

〈課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は以下を要旨とするものである。

ＰｂＭｘＴｉｙＺｒｚＯ３（ここでＨは金属元素を２種
以上を配合して平均原子価を４価にしたものであり、ｘ
、ｙ及びＺは原子比でｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０．１≦ｘ≦０
．５．０．３≦ｙ≦０．６．０．１≦ｚ≦０．６を満足
する）で表される組成物（以下しばしば「主成分」とい
う）１００重量部に対し、酸化マンガン又は焼成するこ
とによって、酸化マンガンとなる物質をＭｎＯ２として
０．０５〜５重量部及び周期律表第Ｖａ族金属酸化物、
又は焼成することによって、第Ｖａ族金属酸化物となる
物質をＶａ２０５として０．５〜２．５重量部含有させ
てなることを特徴とするチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体
用組成物。

以下、更に本発明について詳しく説明する。

本発明の主構成元素は鉛、Ｍ、チタン、ジルコニウム及
び酸素であり、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電体の主成分
原料となるものである。ここで・、Ｍは金属元素を２種
以上配合して平均原子価を４価にしたものである。

本発明で用いられる鉛、Ｍ、チタン及びジルコニウムは
金属単体、合金または化合物であるが、化合物としては
酸化物、炭酸化物あるいは水酸化物などが用いられる。

Ｍとしては使用される金属元素の組合せは、（Ｂ”Ｉ／
ｌ　Ｂ”ｚｚ：＋）、（Ｂ”Ｉ／□Ｂ”ｌ／□）、（Ｂ
”ｌ／４　Ｂ”３／４）、（Ｂ”ｚ７＊　Ｂ”ｌ／３）
などがある。

ただしＢｌ＋はＬｉまたはＣｕであり、８２″″はＭｇ
、、Ｎｉ。

ＺｎＳＭｎ、　Ｃｏ、　Ｓｎ、、Ｆｅ、　ＣｄまたはＣ
ａであり、Ｂ３−　はＭｎ、　Ｓｂ、　Ａｊ！ＳＹｂ、
　Ｉｎ、　ＦｅＸＣｏ、、ＳｅまたはＹであり、ＢＳ−
はＮｂＸＳｂ、　ＴａまたはＢｉであり、そしてＢ６゛
　は讐、ＴｅまたはＲｅである。

本発明において、酸化マンガンとは通常Ｍｎ０ｚがもっ
とも好ましいが、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｎｚＯ＋、Ｍ
ｎ２０ｔなどであっても使用できる。更には炭酸マンガ
ン、硝酸マンガン、硫酸マンガン、ハロゲン化マンガン
、有機酸マンガンあるいは種々のマンガン化合物で酸化
雰囲気中で焼成することによ、って酸化マンガンになる
ものも使用できる。これらの焼成によって、酸化マンガ
ンとするマンガン化合物はあらかじめ仮焼して使用する
が、最初から原料として配合しておくこともできる。

その含有量は、主成分１００重量部に対し、ＭｎＯ，。

に換算して、０．０５〜５重量部である。

また、周期律表第Ｖａ族金属の酸化物とは、通常ｖ２０
５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴａＪ５がもっとも好ましいが、その
他ｖＯ１ｖ２０３、ＶＯｚ　、ＮｂＯ、ＮｂｚＯｚ　、
Ｎｂ０ｚ。

ＴａＯ、Ｔａｎ□などの酸化物であってもよい。更には
、第Ｖａ族金属のハロゲン化物、硫酸化物あるいは各種
の有機酸化物など酸化雰囲気中で焼成することによって
第Ｖａ族金属の酸化物になるものち使用できる。これら
の焼成によって第Ｖａ族金属酸化物とする第Ｖａ族金属
化合物はあらかじめ仮焼して使用するが、最初から原料
として配合することもできる。

その含有量はＶａｚＯｓ（但しＶａは第Ｖａ族金属、■
、Ｎｂ及びＴａを示す）に換算して、主成分１００重量
部に対し０．０５〜５重量部である。

本発明において、含有量を以上のように限定した理由は
以下の通りである。酸化マンガン量がＭｎＯ２として０
．０５重量部より少ないと希望する電気特性を有する圧
電体用の組成が得られず、５重量部より多いと焼結させ
ることが困難となり実用に用いることができない。また
、周期律で第Ｖａ族金属酸化物の量がＶａｚＯｓとして
０．５重量部より少ないと充分な機械的強度を有する圧
電体用の組成物が得られず、また２、５重量部より多く
しても充分な機械的強度を有する組成物を得ることはで
きない。

このような組成物から圧電体を製造するには、従来のよ
うに、焼結によるか又は仮焼粉末を有機物と含有させる
方法がある。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

〈実施例〉 （実施例１〜１７、比較例１〜１０） 出発原料として、Ｐｂ、０．　、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２，
ＺｎＯ１Ｎｂｚ０５　、ＭｇＯ、ＮｔＯ、Ｔａｘｅｓ　
％　ＷＯｚ及びＭｎＯ，の特級試薬粉末を表１に示した
組成になるように秤量し、ボールミルで３６時間混合す
ることにより、混合粉末を作製した０表中ｘ、ｙ及び２
はそれぞれ主成分であるＭ　ＳＴｉおよびＺｒの成分割
合を示し、ａはＰｂＭｘＴｉｙＺｒｚＯ３を１００重量
部に対して添加する酸化マンガンの重量部、ｂは周期律
表第Ｖａ族金属酸化物の重量部を示す。

この混合粉末をマツフル炉で７００〜８５０　”Ｃで１
時間仮焼し、ボールミルで３時間粉砕し、平均粒径１μ
ｍの仮焼粉末を得た。仮焼粉末を適量の有機バインダー
と混合し、１０００ｋｇ／ｄの加圧力で２４ｍｍ　Ｘ　
２４ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍの大きさのブロックに成形し、
１１００〜１２００℃で、マツフル炉中で焼成した。

上記焼結体を研磨後、電極焼付け、分極処理を施し、そ
の後２０ｍｎ＋Ｘ５　ｍｍＸ０．３　ｍｍの薄片にスラ
イスし、強度試験機（株式会社今田製作所製５ＶＤａ型
）を用いて、スパン１０ｍｍで３点曲げ試験を行って抗
折強度を測定した。

これらの結果を表１に示す。表１から酸化マンガンの含
有量ａがＭｎＯ，とじて０．０５〜５重量部、且つ周期
律表第Ｖａ族金属酸化物の含有量すが■″ａ２０５とし
て０．５〜２．５重量部のものは抗折強度が特に高い値
を示している。

（実施例１８〜２０） 実施例１〜３に対応して、ＭｎＣ０ｚをＭｎ０ｔに換算
して、Ｎｂ（ＨＣｚ０４）ｓをＮｂｚＯｓに換算して、
配合し原料粉末を作製し、同様の工程と条件を経て、実
施例１８〜２０の焼結体を得た。これらの焼結体の抗折
強度を実施例１と同じ方法で測定した。その結果を表２
に示す。比較例１〜１０の従来のものと比べ、十分高い
抗折強度を示した。

表２ 〈発明の効果〉 本発明のチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物を用い
て製造された圧電体はその機械的強度が特に高いので、
フィルター等の用途に好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＰｂＭ＿ｘＴｉ＿ｙＺｒ＿ｚＯ＿３（ここでＭは金属
   元素を２種以上配合して平均原子価を４価にしたもので
   あり、ｘ、ｙおよびｚは原子比でｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．
   １≦ｘ≦０．５、０．３≦ｙ≦０．６、０．１≦ｚ≦０
   ．６を満足する）で表される組成物１００重量部に対し
   、酸化マンガン、又は焼成することによって、酸化マン
   ガンとなる物質をＭｎＯ＿ｚに換算して０．０５〜５重
   量部及び周期律表第Ｖａ族金属酸化物、又は焼成するこ
   とによって、第Ｖａ族金属酸化物となる物質をＶａ＿ｚ
   Ｏ＿ｓに換算して０．５〜２．５重量部含有させてなる
   ことを特徴とするチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成
   物。