JPH052624B2 - - Google Patents
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- JPH052624B2 JPH052624B2 JP59130160A JP13016084A JPH052624B2 JP H052624 B2 JPH052624 B2 JP H052624B2 JP 59130160 A JP59130160 A JP 59130160A JP 13016084 A JP13016084 A JP 13016084A JP H052624 B2 JPH052624 B2 JP H052624B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電磁器組成物に係り、特に電圧印加
により、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動
型圧電変位素子に好適な圧電磁器組成物に関す
る。 〔従来技術〕 近年電磁方式に代わる新方式の駆動源として、
圧電磁器の電気歪効果を利用し、電気的エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換する、いわゆる電圧
駆動型圧電変位素子（以下変位素子と称す）の実
用化がリレー、スイツチ、微小位置制御機器等、
他方面にわたつて進められてきている。この種の
変位素子としては例えば第１図に示す如く、金属
製弾性板１に両面から挾む様に、電極を付与した
圧電磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構
造を成すものが知られている。そしてこの変位素
子に直流或は交流電圧を印加すると電気歪効果
（この場合、圧電横効果）に伴なう機械的変位
dS1或はdS2が生ずる。この機械的変位は用途或
は搭載された際の機構にもよるが一般的に変位素
子としての機能上、できるだけ大きい事が望まし
く、従つてより大きな電気歪効果を有する圧電磁
器組成物が有利とされている。従来より、この目
的に合致する圧電磁器組成物としては、例えば比
較的圧電定数d31の大きいPb（Ni1/3Nb2/3）O3−
PbZrO3−PbTiO3等の３成分系のものがある。し
かしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用
が極めて狭い範囲に限定されていた。従つて変位
素子として広範囲の用途に適応する上、でより大
きな機械的変位をもたらす圧電磁器材料が望まれ
ていた。 〔発明の目的〕 本発明はかかる要求に対し十分応え得るもので
あり、電圧印加による電気歪効果が大きく、その
結果大きな機械的変位が発生し、変位素子として
広範囲な用途に応用できる圧電磁器組成物を提供
する事を目的とする。 〔発明の構成〕 すなわち本発明の圧電磁器組成物は一般式 Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Zn1/2Nb2/3）B（Sb1/2Nb1/2）C
ZrDTiE〕O3 で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.005≦Ｂ≦0.100 0.002≦Ｃ≦0.050 0.070≦Ｄ≦0.288 0.230≦Ｅ≦0.405 を満足する基本組成に対して副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする。 以下本発明の実施例について、参考例と比較し
ながら詳細に説明する。 〔実施例〕 出発原料として化学的純度99％以上のPbO，
NiO，Nb2O5，ZnO，Sb2O3，ZrO2，TiO2及び
所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様
に精秤した。次にこれら原料をボールミルで混合
した後、乾燥し、850℃で仮焼成した。 次いでボールミルによつて粉砕して得られた粉
末に、有機バインダを適量加えて造粒した後、
1ton／cm2の圧力で加圧成形し、1200〜1250℃の温
度で数時間焼成した。得られた焼結体を所定の形
状に切断、研磨した後、電極を付与し、シリコー
ン油中で温度60〜100℃の条件下で直流電場35〜
50kV／cmを30分間印加し、分極処理を施して圧
電的に活性化せしめた。次に所定の測定方法によ
り圧電的諸定数を求めた後、実質的な効果を確認
するために、更に研磨加工を施して２種類の形状
の矩形状圧電素子、すなわち 長さ10mm、幅２mm、厚さ１mm、 長さ35mm、幅10mm、厚さ0.15mmを得た。 この２種類の圧電素子のうち形状のものに、
分極方向と同方向に500Vの直流電圧を印加し、
その時に生ずる電気歪量（収縮歪）を測定しΔ
／値で評価した（Δ…縮み量、素子長
さ）。一方、形状の圧電素子については、更に
金属製弾性板に両面からサンドイツチして第１図
に示す様なバイモルフ型変位素子を作製し、これ
に30Vの直流電圧を印加して、一端固定、他端自
由状態での先端に発生する機械的変位（第１図に
おいてdS1に相当する変位）を測定した。
により、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動
型圧電変位素子に好適な圧電磁器組成物に関す
る。 〔従来技術〕 近年電磁方式に代わる新方式の駆動源として、
圧電磁器の電気歪効果を利用し、電気的エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換する、いわゆる電圧
駆動型圧電変位素子（以下変位素子と称す）の実
用化がリレー、スイツチ、微小位置制御機器等、
他方面にわたつて進められてきている。この種の
変位素子としては例えば第１図に示す如く、金属
製弾性板１に両面から挾む様に、電極を付与した
圧電磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構
造を成すものが知られている。そしてこの変位素
子に直流或は交流電圧を印加すると電気歪効果
（この場合、圧電横効果）に伴なう機械的変位
dS1或はdS2が生ずる。この機械的変位は用途或
は搭載された際の機構にもよるが一般的に変位素
子としての機能上、できるだけ大きい事が望まし
く、従つてより大きな電気歪効果を有する圧電磁
器組成物が有利とされている。従来より、この目
的に合致する圧電磁器組成物としては、例えば比
較的圧電定数d31の大きいPb（Ni1/3Nb2/3）O3−
PbZrO3−PbTiO3等の３成分系のものがある。し
かしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用
が極めて狭い範囲に限定されていた。従つて変位
素子として広範囲の用途に適応する上、でより大
きな機械的変位をもたらす圧電磁器材料が望まれ
ていた。 〔発明の目的〕 本発明はかかる要求に対し十分応え得るもので
あり、電圧印加による電気歪効果が大きく、その
結果大きな機械的変位が発生し、変位素子として
広範囲な用途に応用できる圧電磁器組成物を提供
する事を目的とする。 〔発明の構成〕 すなわち本発明の圧電磁器組成物は一般式 Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Zn1/2Nb2/3）B（Sb1/2Nb1/2）C
ZrDTiE〕O3 で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.005≦Ｂ≦0.100 0.002≦Ｃ≦0.050 0.070≦Ｄ≦0.288 0.230≦Ｅ≦0.405 を満足する基本組成に対して副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする。 以下本発明の実施例について、参考例と比較し
ながら詳細に説明する。 〔実施例〕 出発原料として化学的純度99％以上のPbO，
NiO，Nb2O5，ZnO，Sb2O3，ZrO2，TiO2及び
所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様
に精秤した。次にこれら原料をボールミルで混合
した後、乾燥し、850℃で仮焼成した。 次いでボールミルによつて粉砕して得られた粉
末に、有機バインダを適量加えて造粒した後、
1ton／cm2の圧力で加圧成形し、1200〜1250℃の温
度で数時間焼成した。得られた焼結体を所定の形
状に切断、研磨した後、電極を付与し、シリコー
ン油中で温度60〜100℃の条件下で直流電場35〜
50kV／cmを30分間印加し、分極処理を施して圧
電的に活性化せしめた。次に所定の測定方法によ
り圧電的諸定数を求めた後、実質的な効果を確認
するために、更に研磨加工を施して２種類の形状
の矩形状圧電素子、すなわち 長さ10mm、幅２mm、厚さ１mm、 長さ35mm、幅10mm、厚さ0.15mmを得た。 この２種類の圧電素子のうち形状のものに、
分極方向と同方向に500Vの直流電圧を印加し、
その時に生ずる電気歪量（収縮歪）を測定しΔ
／値で評価した（Δ…縮み量、素子長
さ）。一方、形状の圧電素子については、更に
金属製弾性板に両面からサンドイツチして第１図
に示す様なバイモルフ型変位素子を作製し、これ
に30Vの直流電圧を印加して、一端固定、他端自
由状態での先端に発生する機械的変位（第１図に
おいてdS1に相当する変位）を測定した。
【表】
【表】
この様に本発明は、
Pb〔Ni1/3Nb2/3）A（Zn1/3Nb2/3）B（Sb1/2Nb1/2）CZrD
TiE〕O3を基本組成とし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを
各々適度な範囲を設定し、且つ副成分として
NiO，Fe2O3，Bi2O3の一種を適度な範囲で添加
含有したものであり、特に基本組成におけるPb
（Zn1/3Nb2/3）O3，Pb（Sb1/2Nb1/2）成分及び副成
分との相乗効果により、従来組成物では成し得な
かつたより大きな電気歪量、機械的変位が実現し
たものである。 又本発明においては、副成分であるNiO，Fe2
O3，Bi2O3のうち２種以上添加しても総添含含有
量が0.02〜１重量％の範囲であれば同様な効果が
得られる。 尚、0.300＞Ａ，Ａ＞0.550，Ｂ＞0.100，Ｃ＞
0.050，0.070＞Ｄ，Ｄ＞0.288，0.230＞Ｅ，Ｅ＞
0.405から成る基本組成物及び副成分の選ばれた
１種が１重量％より多い組成物のものでは、電気
歪量、機械的変位が低下し、目的とする変位素子
としては好ましくなく、又0.05＞Ｂ，0.002＞Ｃ
及び副成分の選ばれた１種が0.02重量％より少な
い組成物では、大幅な改善効果が認められないた
め本発明の範囲から除外した。 本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる
用途への適用が期待できる。 (1) 大きな機械的変位を発生するので、小型、軽
量化及び低電圧駆動が可能であり、省エネルギ
時代にマツチした新しい変位素子分野に適用で
きる。 (2) 比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とす
る変位素子への応用が可能である。 (3) 片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械
的変位を必要とする変位素子に適用できる。尚
この場合、印加電圧の大きさは用途に応じて自
由に選択できる。 (4) 比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を
有しているので、高圧電定数を必要とする各種
圧電製品への適用が可能である。 尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴
なう電気歪量、機械的変位について特にバイモル
フ型圧電変位素子に関連して説明したが同組成物
を用い圧電縦効果についても調べその改善効果が
確認されており、従つて例えば積層型圧電変位素
子への適用も十分可能である。以上詳述した様
に、本発明の圧電磁器組成物は広範囲な用途に利
用できる変位素子に好適なものであり、産業上極
めて価値大なるものである。
TiE〕O3を基本組成とし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを
各々適度な範囲を設定し、且つ副成分として
NiO，Fe2O3，Bi2O3の一種を適度な範囲で添加
含有したものであり、特に基本組成におけるPb
（Zn1/3Nb2/3）O3，Pb（Sb1/2Nb1/2）成分及び副成
分との相乗効果により、従来組成物では成し得な
かつたより大きな電気歪量、機械的変位が実現し
たものである。 又本発明においては、副成分であるNiO，Fe2
O3，Bi2O3のうち２種以上添加しても総添含含有
量が0.02〜１重量％の範囲であれば同様な効果が
得られる。 尚、0.300＞Ａ，Ａ＞0.550，Ｂ＞0.100，Ｃ＞
0.050，0.070＞Ｄ，Ｄ＞0.288，0.230＞Ｅ，Ｅ＞
0.405から成る基本組成物及び副成分の選ばれた
１種が１重量％より多い組成物のものでは、電気
歪量、機械的変位が低下し、目的とする変位素子
としては好ましくなく、又0.05＞Ｂ，0.002＞Ｃ
及び副成分の選ばれた１種が0.02重量％より少な
い組成物では、大幅な改善効果が認められないた
め本発明の範囲から除外した。 本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる
用途への適用が期待できる。 (1) 大きな機械的変位を発生するので、小型、軽
量化及び低電圧駆動が可能であり、省エネルギ
時代にマツチした新しい変位素子分野に適用で
きる。 (2) 比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とす
る変位素子への応用が可能である。 (3) 片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械
的変位を必要とする変位素子に適用できる。尚
この場合、印加電圧の大きさは用途に応じて自
由に選択できる。 (4) 比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を
有しているので、高圧電定数を必要とする各種
圧電製品への適用が可能である。 尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴
なう電気歪量、機械的変位について特にバイモル
フ型圧電変位素子に関連して説明したが同組成物
を用い圧電縦効果についても調べその改善効果が
確認されており、従つて例えば積層型圧電変位素
子への適用も十分可能である。以上詳述した様
に、本発明の圧電磁器組成物は広範囲な用途に利
用できる変位素子に好適なものであり、産業上極
めて価値大なるものである。
第１図はバイモルフ型圧電変位素子の一例を示
す図、第２図ａ〜第２図ｄは本発明圧電磁器組成
物の変位素子特性における効果の一例を示すグラ
フである。 １……金属製弾性板、２，２′……圧電磁器板。
す図、第２図ａ〜第２図ｄは本発明圧電磁器組成
物の変位素子特性における効果の一例を示すグラ
フである。 １……金属製弾性板、２，２′……圧電磁器板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一般式 Pb〔（Ni1/3Nb2/3）A（Zn1/3Nb2/3）B（Sb1/2Nb1/2）
C
ZrDTiE〕O3 で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） 0.300≦Ａ≦0.550 0.005≦Ｂ≦0.100 0.002≦Ｃ≦0.050 0.070≦Ｄ≦0.288 0.230≦Ｅ≦0.405 を満足する基本組成に対し、副成分としてNiO，
Fe2O3，Bi2O3から選ばれた１種を0.02〜１重量
％添加含有して成る事を特徴とする圧電磁器組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130160A JPS6110066A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130160A JPS6110066A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110066A JPS6110066A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH052624B2 true JPH052624B2 (ja) | 1993-01-12 |
Family
ID=15027432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130160A Granted JPS6110066A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110066A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59130160A patent/JPS6110066A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110066A (ja) | 1986-01-17 |
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