JPH03236291A - 圧電磁器組成物 - 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 本発明は圧電磁器組成物に関するものであり、特に低温
焼成が可能な圧電磁器組成物に関するものである。

従来の技術 圧電磁器組成物としては、Ｐｂ　（Ｓ口＋　ｚ３Ｎｂｚ
／：＋）　ＸＴｉｙＺｒ、０．系組成物（特公昭４５−
３７５０８号、特公昭４６−４２５４８号公報記載）　
、Ｐｂ（Ｓｎ＠Ｓｂｌ−ｊｘＴＩｙＺｒｇ０３系組成物
（特公昭５４−３２５１６号、特公昭５４−３６７５７
号公報記載）　、Ｐｂ（Ｚｎ＋ｚ３Ｎｂｚｚ３）ｓ（Ｓ
ｎ＋ｚ３Ｎｂｚ７：＋）＋Ｔｉ　ｃＺｒＤ０３系組成物
（特公昭５２−１７２３９号、特公昭５１−７３１８号
公報記載）等がある。これらの組成物は、圧電性が優れ
ていると共に結晶粒径が小さいこと、機械的強度が大き
いことなどの特徴を有する圧電材料であり、高周波用に
対応できる優れた圧電磁器材料である。また、これらの
組成物では成分の組成比を選ぶことにより用途に応じた
種々の特性の圧電磁器を得ることができる。これらの圧
電磁器組成物はセラミックフィルタ、圧電ブザー、圧電
点火栓、超音波振動子等に用いられている。

発明が解決しようとする課題 しかし、これらの圧電磁器組成物は製造時の焼成温度が
通常１２００〜１３００°Ｃと高い。原料に微細な粉体
を使用したとしても、焼成温度は１１００°Ｃ以上の高
温が必要である。このため、焼成時に酸化鉛の蒸発が著
しく、組成の変動やばらつきを生じる。このような蒸発
を防ぐため、酸化鉛との反応性が低い材質よりなる焼成
容器、マグネシアやアルミナを主成分とする焼成容器で
密閉したり、酸化鉛雰囲気制御用に酸化鉛粉末やジルコ
ン酸鉛粉末などを焼成容器に充填したりして焼成するが
、それでもなお酸化鉛の蒸発による組成ずれや組成のば
らつきを十分には防止できない。

課題を解決するだめの手段 本発明の圧電磁器組成物は、Ｐｂ（Ｓｎ＋ｚｘＮｂｚ／
ｓ）ｘＴｉｙＺｒｇ０３　、Ｐｂ（ＳｎｓＳｂｔ−ｓ）
ｘＴｔｙＺｒｇｏｚ、またはｐｂ（Ｚｎ＋ｚ３Ｎｂｚ７
ｓ）　Ａ　（Ｓｎｔｚ３Ｎｂｚ／３）＋ＴｉｃＺｒｏ０
３で示される基本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．
０２〜２重置％添加含有せしめるか、またばＭｇＯを０
．０２〜２重量％とＭｎ島を０．０５〜５重量％添に、
副成分としてＭｇＯを特徴とする。

作用 基本組成物に副成分として少量のＭｇ０１または少量の
阿ｇｏとＭｎＯ□を添加することにより、組成物の焼成
温度を著しく低下させることができる。これにより焼成
中の酸化鉛の蒸発量が少なくなり、圧電磁器の組成変動
やばらつきを少なくできると共に、焼成に要するエネル
ギーを少なくできる。同時にまた、ＭｇＯの添加により
誘電率、電気機械結合係数が向上し、ＭｇＯとＭｎＯｔ
を添加することにより誘電率、電気機械結合係数と機械
的Ｑが向上する。

実施例 以下、本発明の実施例を示す。

実施例１ 原料としてＰｂ、０４　、ＳｎＯ，、Ｎｂｚ０５、Ｔｉ
１ｔＸＺｒＯ□を使用し、Ｐｂ（Ｓｎ＋／ｚＮｂ２ｚｉ
）ｏ、　Ｉ　ｚｓＴｆｏ、　４ｚｓＺｒｏ、　４４０、
なる基本組成物を得た。次に副成分としてＭｇ０１Ｍｎ
０□を使用し、これらを基本組成物に対し第１表に示す
組成比に秤量した後、ボールミルで混合したものを８５
０°Ｃで２時間仮焼した。その後ボールミルで粉砕し、
得られた粉体（平均粒子径約１μＩＩ＋）で直径１３１
１１１１、厚さトｌ程度の円板状の成形体を作製し、こ
れを第１表に示す温度で２時間焼成した。焼成後、この
磁器を厚さ０．３ｍ＠程度に研磨したのち、その両面に
Ｃｒ　−Ａｕの蒸着電極を付与した。その後この素子に
、１６０℃のシリコンオイル中で、両電極間に３ｋＶ／
ｍｍの直流電界を３０分間印加し分極処理した。

この試料（ＮＯ，１〜１１）について誘電率、結合係数
、機械的Ｑを測定した。なお、焼成温度は密度が最大に
なる温度である。測定結果を第１表に示す。

実施例２ 原料としてＰｂ３０．　、ＳｎＯ□、５ｂｚＯ３、Ｔｉ
０ｚ、ＺｒＯ□を使用し、Ｐｂ（Ｓｎ＋ｚｘＳｂｚ７ｘ
）ｏ、　ｏ６Ｔｉｏ、　ａ５Ｚｒａ、　ａｑＯｌなる基
本組成物を得た。次に副成分としてＫｇＯ，ＭｎＯ□を
使用し、これらを基本組成物に対し第２表の組成比に秤
量した後、ボールミルで混第　２　表　　＊印は比較例 合したものを８５０°Ｃで２時間仮焼した。その後ボー
ルミルで粉砕し、得られた粉体（平均粒子径約１μｍ）
で直径１３ｍｍ　、厚さ１１ＩＩｌｌ程度の円板状の成
形体を作製し、これを第２表に示す温度で２時間焼成し
た。焼成後、この磁器を厚さ０゜３＋ａ＋ｉ程度に研磨
した後、その両面にＣｒ　−Ａｕの蒸着電極を付与した
。その後この素子に、１６０°Ｃのシリコンオイル中で
、両電極間に３　ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加
し分極処理した。この試料（ＮＯ，１２〜２２）につい
て誘電率、結合係数、機械的Ｑを測定した。なお、焼成
温度は密度が最大になる温度である。測定結果を第２表
に示す。

実施例３ 原料としてＰｂ＋０４、Ｚｎ　Ｏ、、Ｓｎｏｗ、Ｎｂ２
Ｏ５、ＴｉＯ□、ＺｒＯ，を使用し、Ｐｂ（Ｚｎ＋ｚ３
Ｎｂｚｚ＋）ｏ、　ｏｑｃｓｎｌｙ３Ｎｂｚ７ｓ）ｏ、
　ｏ、Ｔｉｏ、　４２ｚｒＯ，４０ｏ３なる基本組成物
を得た。次に副成分としてＭｇ０１Ｍｎ０□を使用し、
これらを基本組成物に対し第３表の組成比に秤量した後
、ボールミルで混合したものを１１５０″Ｃで２時間仮
焼した。その後、媒体攪拌ミルで微粉砕し、得られた粉
体（平均粒子径約０．２μｍ）で直径１３＋＋ｖ、厚さ
１ｍｍ程度の円板状の成形体を作製し、これを第３表に
示す温度で２時間焼成し第　３　表　　＊印は比較例 た。焼成後、この磁器を厚さ０．３ｍｍ程度に研磨した
後、その両面にＣｒ　−Ａｕの蒸着電極を付与した。そ
の後この素子に、１６０”Ｃのシリコンオイル中で、両
電極間に３　ｋＶ／ｍｍの直流電界を３０分間印加し分
極処理した。この試料（ＮＯ，２３〜３３）について誘
電率、結合係数、機械的Ｑを測定した。なお、焼成温度
は密度が最大になる温度である。測定結果を第３表に示
す。

上記の実施例から明らかなように、ＫｇＯを少量添加含
有せしめた本発明の組成物は、これを添加しないものに
比べて焼成温度が著しく低下する。ＭｇＯの添加量が０
．１〜０．５重量％の範囲の組成では、焼成温度の低下
が特に著しいと共に、誘電率や結合係数が増加すること
が認められた。また基本組成物にＭｎＯ□を添加した組
成物では、ＭｇＯの添加による焼成温度の低下と共に、
機械的Ｑが増加した。

なお、ＭｇＯの添加は仮焼後でも焼成温度の低下の効果
は同じであった。ＭｇＯは炭酸塩、水酸化物など加熱に
よりＭｇ成分の得られるものであればよく、本発明の範
囲に含まれる。また本発明の基本組成に、Ｃｏｏ　、　
Ｎｉ　Ｏ、ＣｒｚＯａ　、ＡＩＺ０３等の種々の添加物
を添加含有せしめてもよい。

また、ｐｂの一部をＳｒ、　Ｂａ、　Ｃａ、　Ｌａ等で
置換してもよい。

なお、Ｐｂ（Ｓｎ＋ｚＪｂｚｚｓ）ｘＴ１ｙＺｒｔ０３
系では、０．０１≦Ｘ≦０．２５．０≦ｙ≦０．２５、
０≦ｙ≦０．８７５でで示される範囲内の組成物が、比
較的大きな圧電性（結合係数（Ｋｐ）と誘電率とが共に
大きい。

）を示し、圧電磁器材料として望ましい。

また、Ｐｂ（ＳｎｍＳｂ＋−ａ）＋ｃＴ１ｙＺｒｔＯ＋
系では、１／４≦ａ≦３／４．０．０１≦Ｘ≦０．２５
．０≦ｙ≦０．２５、０≦ｙ≦０．８７５で示される範
囲内の組成物が、比較的大きな圧電性を示し、圧電磁器
材料として好ましい。

さらにＰｂ（Ｚｎ＋ｚ３Ｎｂｚｚ＋）Ａ（Ｓｒ＋＋ｚＪ
ｂｚ７ｚ）ｉＴｉｃＺｒｎＯ８系では、０．０１≦Ａ≦
０．５０．０．０１≦Ｂ≦０．２５．０≦Ｃ≦０．２５
、０≦Ｄ≦０．８７５で示される範囲内の組成物が、比
較的大きな圧電性を示し、圧電磁器材料として好ましい
。

従ってここに挙げた範囲の組成を有する材料は、特に工
業的に有用である。

また、ＭｎＯ，の添加量が５重量％を越える範囲の組成
物では圧電性の低下が著しくなる。

ＭｎＯ□は炭酸塩、水酸化物、硝酸塩など加熱によりＭ
ｎ成分の得られるものであればよく、本発明の範囲に含
まれる。

ＭｇＯの添加量は０．０２重量％未満の組成では、焼成
温度の低下が少なく、また２重量％を越える範囲の組成
では、誘電性もしくは結合係数（Ｋｐ）などが大きく低
下し、即ち圧電性の低下が著しくなるため、ＭｇＯの添
加量は０．０２重量％以上２重量％以下の範囲が工業的
には好ましい。

発明の効果 以上のように、基本組成物に添加含有せしめた少量のＭ
ｇＯにより、従来の組成物と比較して焼成温度が著しく
低下し、焼成中の酸化鉛の蒸発が少なくなって圧電磁器
の特性のばらつきを少なくすることができると共に、焼
成に要するエネルギーを著しく少なくでき、焼成用電気
炉の材質なども安価なものを使用することができるので
、工業的に極めて有益である。更にまた！４ｇｏの添加
、またはＭｇＯとＭｎＯ□との添加により誘電率、電気
機械結合係数や機械的Ｑを向上させることができ、圧電
素子の使用価値を著しく高めることができる。

手続補正書泪発）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐｂ（Ｓｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿ｘ
   Ｔｉ＿ｙＺｒ＿ｚＯ＿３（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示さ
   れる基本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．０２〜２
   重量％添加含有せしめてなることを特徴とする圧電磁器
   組成物。
2. （２）Ｐｂ（Ｓｎ＿ａＳｂ＿１＿−＿ａ）＿ｘＴｉ＿ｙ
   Ｚｒ＿ｚＯ＿３（但し１／４≦ａ≦３／４、ｘ＋ｙ＋ｚ
   ＝１）で示される基本組成物に、副成分としてＭｇＯを
   ０．０２〜２重量％添加含有せしめてなることを特徴と
   する圧電磁器組成物。
3. （３）ｘ、ｙ、ｚがそれぞれ、０．０１≦ｘ≦０．２５
   、０≦ｙ≦０．７５、０≦ｚ≦０．８７５の範囲の基本
   組成物であることを特徴とする請求項１または２記載の
   圧電磁器組成物。
4. （４）Ｐｂ（Ｚｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿Ａ
   （Ｓｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿ＢＴｉ＿ＣＺ
   ｒ＿ＤＯ＿３（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１）で示される基
   本組成物に、副成分としてＭｇＯを０．０２〜２重量％
   添加含有せしめてなることを特徴とする圧電磁器組成物
   。
5. （５）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれ、０．０１≦Ａ≦０．
   ５０、０．０１≦Ｂ≦０．２５、０≦Ｃ≦０．７５、０
   ≦Ｄ≦０．８７５の範囲の基本組成物であることを特徴
   とする請求項４記載の圧電磁器組成物。
6. （６）第２の副成分としてＭｎＯ＿２を０．０５〜５重
   量％添加含有せしめてなることを特徴とする請求項１、
   ２または４記載の圧電磁器組成物。