JPH0551222A - 圧電磁器材料 - Google Patents
圧電磁器材料Info
- Publication number
- JPH0551222A JPH0551222A JP3065881A JP6588191A JPH0551222A JP H0551222 A JPH0551222 A JP H0551222A JP 3065881 A JP3065881 A JP 3065881A JP 6588191 A JP6588191 A JP 6588191A JP H0551222 A JPH0551222 A JP H0551222A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mol
- piezoelectric
- ultrasonic
- dielectric loss
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 組成式がａPbTiO3−ｂPbZrO3（ただしａ＋ｂ
＝１００、４３≦ａ≦５３）で表わされ、かつPbの１０
ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうちの１種以上で置換され
ている磁器組成物１００ｍｏｌに対し、MnO2が０．１〜
５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏｌ、Sb2O3 が０．０５
〜２．５ｍｏｌの割合で添加されている圧電磁器材料。 【効果】 圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、
電体損失が小さくなり、超音波振動子として使用した場
合には、少ない発熱量で大きな振動を得ることができ
る。従って、超音波振動子、超音波モータ等の材料とし
て幅広く利用することが可能となる。
＝１００、４３≦ａ≦５３）で表わされ、かつPbの１０
ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうちの１種以上で置換され
ている磁器組成物１００ｍｏｌに対し、MnO2が０．１〜
５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏｌ、Sb2O3 が０．０５
〜２．５ｍｏｌの割合で添加されている圧電磁器材料。 【効果】 圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、
電体損失が小さくなり、超音波振動子として使用した場
合には、少ない発熱量で大きな振動を得ることができ
る。従って、超音波振動子、超音波モータ等の材料とし
て幅広く利用することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電磁器材料、より詳細
には圧電振動子あるいはフィルタ用として使用され、特
に超音波振動子、超音波モータ用材料として適した圧電
磁器材料に関する。
には圧電振動子あるいはフィルタ用として使用され、特
に超音波振動子、超音波モータ用材料として適した圧電
磁器材料に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ジルコ
ン酸チタン酸鉛（Pb(Ti,Zr)O3 ）は従来より圧電磁器材
料として広く知られている磁器組成物である。この化合
物はPbを含むため、焼成の際にPbが蒸発する等の製造上
の問題はあるが、圧電性が大きいこと、使用可能温度が
高いこと、更には第３成分を置換あるいは添加すること
により変化に富んだ磁器が得られること等の利点があ
り、このことから圧電ブザー、周波数フィルタ、着火素
子等の材料に利用されてきた。
ン酸チタン酸鉛（Pb(Ti,Zr)O3 ）は従来より圧電磁器材
料として広く知られている磁器組成物である。この化合
物はPbを含むため、焼成の際にPbが蒸発する等の製造上
の問題はあるが、圧電性が大きいこと、使用可能温度が
高いこと、更には第３成分を置換あるいは添加すること
により変化に富んだ磁器が得られること等の利点があ
り、このことから圧電ブザー、周波数フィルタ、着火素
子等の材料に利用されてきた。
【０００３】またメカトロニクスの発展とともに、応答
性が良く、緻密な制御が可能な変位素子の必要性が高ま
っており、これに圧電歪を利用した駆動用素子の使用が
試みられている。
性が良く、緻密な制御が可能な変位素子の必要性が高ま
っており、これに圧電歪を利用した駆動用素子の使用が
試みられている。
【０００４】近年、エレクトロニクス等種々の分野で汚
染の低減に対する要求が増大しており、各製造工程にお
ける洗浄品質が生産性及び製品の品質を左右するように
なってきていることから、駆動用素子の一例である超音
波モータを使用した超音波洗浄器が製造設備の一つとし
て重要な役割を果たしている。これら超音波利用機器に
は、通常圧電磁器材料を利用した超音波振動子が用いら
れているが、超音波振動子としては一般に振動振幅が大
きく、発熱の小さいことが要求される。このような特性
を得るためには、圧電磁器材料として圧電定数、機械的
品質係数が大きく、誘電体損失が小さいことが必要とな
る。
染の低減に対する要求が増大しており、各製造工程にお
ける洗浄品質が生産性及び製品の品質を左右するように
なってきていることから、駆動用素子の一例である超音
波モータを使用した超音波洗浄器が製造設備の一つとし
て重要な役割を果たしている。これら超音波利用機器に
は、通常圧電磁器材料を利用した超音波振動子が用いら
れているが、超音波振動子としては一般に振動振幅が大
きく、発熱の小さいことが要求される。このような特性
を得るためには、圧電磁器材料として圧電定数、機械的
品質係数が大きく、誘電体損失が小さいことが必要とな
る。
【０００５】しかし、従来の材料のうち、例えば特公昭
４７−４３５１３号公報、特公昭４８−１２３５５号公
報によって知られているPb(Mn1/3Sb2/3)O3-PbTiO3-PbZr
O3は機械的品質係数、圧電定数を大きくすることが可能
であるが、誘電体損失が大きい。また、特公昭５５−１
８０５９号公報に示されたPb(SnaSb1-a)O3-PbTiO3-PbZr
O3は誘電体損失は小さいが圧電定数を大きくすることが
できない。従って、例えば上記した圧電磁器材料を超音
波洗浄器等の振動子として使用した場合、大きな振動が
得られず、また発熱も大きくなるというように、機械的
品質係数、圧電定数、誘電体損失のいづれかが所望の値
を得られないという課題があった。
４７−４３５１３号公報、特公昭４８−１２３５５号公
報によって知られているPb(Mn1/3Sb2/3)O3-PbTiO3-PbZr
O3は機械的品質係数、圧電定数を大きくすることが可能
であるが、誘電体損失が大きい。また、特公昭５５−１
８０５９号公報に示されたPb(SnaSb1-a)O3-PbTiO3-PbZr
O3は誘電体損失は小さいが圧電定数を大きくすることが
できない。従って、例えば上記した圧電磁器材料を超音
波洗浄器等の振動子として使用した場合、大きな振動が
得られず、また発熱も大きくなるというように、機械的
品質係数、圧電定数、誘電体損失のいづれかが所望の値
を得られないという課題があった。
【０００６】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、超音波振動子として使用した場合に、大
きな振動を得ることができ、しかも発熱の少ない圧電磁
器材料、すなわち、機械的品質係数、圧電定数及び誘電
体損失のすべてが一定の水準以上である圧電磁器材料を
提供することを目的としている。
ものであって、超音波振動子として使用した場合に、大
きな振動を得ることができ、しかも発熱の少ない圧電磁
器材料、すなわち、機械的品質係数、圧電定数及び誘電
体損失のすべてが一定の水準以上である圧電磁器材料を
提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧電磁器材料は、組成式がａPbTiO3−ｂ
PbZrO3（ただしａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表
わされ、かつPbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうち
の１種以上で置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに
対し、MnO2が０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏ
ｌ、Sb2O3 が０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加され
ていることを特徴としている。
に本発明に係る圧電磁器材料は、組成式がａPbTiO3−ｂ
PbZrO3（ただしａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表
わされ、かつPbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうち
の１種以上で置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに
対し、MnO2が０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏ
ｌ、Sb2O3 が０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加され
ていることを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記した構成によれば、組成式がａPbTiO3−ｂ
PbZrO3（ただしａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表
わされ、かつPbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうち
の１種以上で置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに
対し、MnO2が０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏ
ｌ、Sb2O3 が０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加され
ていることにより、圧電定数、機械的品質係数がともに
大きく、誘電体損失が小さくなり、超音波振動子として
使用した場合には少ない発熱量で大きな振動が得られ
る。
PbZrO3（ただしａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表
わされ、かつPbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうち
の１種以上で置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに
対し、MnO2が０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏ
ｌ、Sb2O3 が０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加され
ていることにより、圧電定数、機械的品質係数がともに
大きく、誘電体損失が小さくなり、超音波振動子として
使用した場合には少ない発熱量で大きな振動が得られ
る。
【０００９】なお、各成分の組成範囲を上記範囲に限定
したのは、Pbの１０ａｔｍ％以下をSr、Ca、Baで置換す
ると圧電定数を大きくすることができるが、１０ａｔｍ
％を越えると圧電定数はかえって小さくなるためであ
る。
したのは、Pbの１０ａｔｍ％以下をSr、Ca、Baで置換す
ると圧電定数を大きくすることができるが、１０ａｔｍ
％を越えると圧電定数はかえって小さくなるためであ
る。
【００１０】また、MnO2は機械的品質定数を高め、誘電
体損失を小さくするのに有効であるが、０．１〜５ｍｏ
ｌ％の範囲を越えると所望の効果が得られない。
体損失を小さくするのに有効であるが、０．１〜５ｍｏ
ｌ％の範囲を越えると所望の効果が得られない。
【００１１】さらに、NiO2は圧電定数を高める効果があ
るが、０．１ｍｏｌ％以下ではその効果が小さく、５ｍ
ｏｌ％を越えると圧電定数は高い値が得られるが誘電体
損失が大きくなってしまう。
るが、０．１ｍｏｌ％以下ではその効果が小さく、５ｍ
ｏｌ％を越えると圧電定数は高い値が得られるが誘電体
損失が大きくなってしまう。
【００１２】またSb2O3 は誘電体損失を小さくするのに
有効であるが、０．０５ｍｏｌ％以下ではその効果が得
られず、２．５ｍｏｌ％を越えると誘電体損失はかえっ
て大きくなる。
有効であるが、０．０５ｍｏｌ％以下ではその効果が得
られず、２．５ｍｏｌ％を越えると誘電体損失はかえっ
て大きくなる。
【００１３】
【実施例及び比較例】以下本発明に係る圧電磁器材料の
実施例及び比較例を説明する。原料としてPbO 、ZrO2、
TiO2、SrCO3 、CaCO3 、BaCO3 、MnO2、NiO 、Sb2O3を
用いた。なお原料はこれらに限られず最終的に上記の酸
化物になるものであれば他の化合物を使用することがで
きる。これら原料を表１に示した組成となるように秤量
し、ボールミルを用いて十分に混合した。混合した原料
を８００〜１１００℃の温度範囲で約２時間仮焼し、こ
の仮焼物を再びボールミルにて粉砕した。この粉末に適
量の有機バインダを加え、造粒した後、この造粒粉を約
１０００kg/cm2の圧力で直径２０mm、厚さ１．５mmの円
板形状にに成形し、これを１２００〜１３００℃の温度
範囲で約２時間焼成して焼結体を得た。そしてこの円板
状の焼結体の表裏面に銀電極を蒸着により作成し、１０
０℃のシリコンオイル中で２〜３ｋＶ／ｍｍの直流電圧
を印加して分極処理を行なった。このようにして得られ
た磁器の圧電特性を表１に示す。
実施例及び比較例を説明する。原料としてPbO 、ZrO2、
TiO2、SrCO3 、CaCO3 、BaCO3 、MnO2、NiO 、Sb2O3を
用いた。なお原料はこれらに限られず最終的に上記の酸
化物になるものであれば他の化合物を使用することがで
きる。これら原料を表１に示した組成となるように秤量
し、ボールミルを用いて十分に混合した。混合した原料
を８００〜１１００℃の温度範囲で約２時間仮焼し、こ
の仮焼物を再びボールミルにて粉砕した。この粉末に適
量の有機バインダを加え、造粒した後、この造粒粉を約
１０００kg/cm2の圧力で直径２０mm、厚さ１．５mmの円
板形状にに成形し、これを１２００〜１３００℃の温度
範囲で約２時間焼成して焼結体を得た。そしてこの円板
状の焼結体の表裏面に銀電極を蒸着により作成し、１０
０℃のシリコンオイル中で２〜３ｋＶ／ｍｍの直流電圧
を印加して分極処理を行なった。このようにして得られ
た磁器の圧電特性を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表１の２】
【００１６】なお、表１中＊印のものは本発明の範囲外
のものを示し、それ以外はすべて本発明の範囲内のもの
を示している。
のものを示し、それ以外はすべて本発明の範囲内のもの
を示している。
【００１７】表１より明らかなように、本発明の範囲内
のものはすべての特性において十分満足のできる結果が
得られた。一方比較例において、試料番号１及び５のも
のはPbTiO3の割合が低く、圧電定数が小さくなった。ま
た試料番号８及び１２のものはPbの置換量が大きく、圧
電定数、機械的品質定数及び誘電体損失のすべてにおい
て、満足の行く結果が得られなかった。また試料番号１
３のものはMnO2が全く含まれておらず、機械的品質定数
が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。また試料番
号１６のものはMnO2の含有量が多く、圧電定数、機械的
品質定数及び誘電体損失のすべてにおいて、満足の行く
結果が得られなかった。また試料番号１７のものはNiO
が全く含まれておらず、圧電定数が小さくなった。また
試料番号２０のものはNiO の含有量が多く、機械的品質
定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。また試
料番号２１のものはSb2O3 が全く含まれておらず、機械
的品質定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。
また試料番号２４のものはSb2O3 の含有量が大きく、機
械的品質定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなっ
た。このように、上記実施例に係る圧電磁器材料におい
ては、圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、誘電
体損失が小さいため、超音波振動子として使用した場合
には、少ない発熱量で大きな振動を得ることができる。
従って超音波振動子、超音波モータ等の材料として幅広
く利用することが可能となる。
のものはすべての特性において十分満足のできる結果が
得られた。一方比較例において、試料番号１及び５のも
のはPbTiO3の割合が低く、圧電定数が小さくなった。ま
た試料番号８及び１２のものはPbの置換量が大きく、圧
電定数、機械的品質定数及び誘電体損失のすべてにおい
て、満足の行く結果が得られなかった。また試料番号１
３のものはMnO2が全く含まれておらず、機械的品質定数
が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。また試料番
号１６のものはMnO2の含有量が多く、圧電定数、機械的
品質定数及び誘電体損失のすべてにおいて、満足の行く
結果が得られなかった。また試料番号１７のものはNiO
が全く含まれておらず、圧電定数が小さくなった。また
試料番号２０のものはNiO の含有量が多く、機械的品質
定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。また試
料番号２１のものはSb2O3 が全く含まれておらず、機械
的品質定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなった。
また試料番号２４のものはSb2O3 の含有量が大きく、機
械的品質定数が小さくなり、誘電体損失が大きくなっ
た。このように、上記実施例に係る圧電磁器材料におい
ては、圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、誘電
体損失が小さいため、超音波振動子として使用した場合
には、少ない発熱量で大きな振動を得ることができる。
従って超音波振動子、超音波モータ等の材料として幅広
く利用することが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る圧電磁
器材料にあっては、組成式がａPbTiO3−ｂPbZrO3（ただ
しａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表わされ、かつ
Pbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうちの１種以上で
置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに対し、MnO2が
０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏｌ、Sb2O3 が
０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加されているので、
圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、誘電体損失
が小さくなり、超音波振動子として使用した場合には、
少ない発熱量で大きな振動を得ることができる。従って
超音波振動子、超音波モータ等の材料として幅広く利用
することが可能となる。
器材料にあっては、組成式がａPbTiO3−ｂPbZrO3（ただ
しａ＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表わされ、かつ
Pbの１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうちの１種以上で
置換されている磁器組成物１００ｍｏｌに対し、MnO2が
０．１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏｌ、Sb2O3 が
０．０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加されているので、
圧電定数、機械的品質係数がともに大きく、誘電体損失
が小さくなり、超音波振動子として使用した場合には、
少ない発熱量で大きな振動を得ることができる。従って
超音波振動子、超音波モータ等の材料として幅広く利用
することが可能となる。
【００１９】
Claims (1)
- 【請求項１】 組成式がａPbTiO3−ｂPbZrO3（ただしａ
＋ｂ＝１００、４３≦ａ≦５３）で表わされ、かつPbの
１０ａｔｍ％以下がSr、Ca、Baのうちの１種以上で置換
されている磁器組成物１００ｍｏｌに対し、MnO2が０．
１〜５ｍｏｌ、NiO が０．１〜５ｍｏｌ、Sb2O3 が０．
０５〜２．５ｍｏｌの割合で添加されていることを特徴
とする％圧電磁器材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065881A JPH0551222A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 圧電磁器材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065881A JPH0551222A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 圧電磁器材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551222A true JPH0551222A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=13299766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065881A Pending JPH0551222A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 圧電磁器材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551222A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63175846A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線画像情報記録読取装置 |
| JPS63212931A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線画像情報記録読取装置 |
| EP2145697A2 (en) | 2008-05-19 | 2010-01-20 | Fujifilm Corporation | Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic endoscopic apparatus |
| CN102491750A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-13 | 佛山市亿强电子有限公司 | 一种用于挤压式点火器的压电陶瓷及其制备工艺 |
| CN111747743A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-09 | 广州凯立达电子股份有限公司 | 一种球面体压电陶瓷及其制备方法 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3065881A patent/JPH0551222A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63175846A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線画像情報記録読取装置 |
| JPS63212931A (ja) * | 1987-03-02 | 1988-09-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 放射線画像情報記録読取装置 |
| EP2145697A2 (en) | 2008-05-19 | 2010-01-20 | Fujifilm Corporation | Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic endoscopic apparatus |
| US8216142B2 (en) | 2008-05-19 | 2012-07-10 | Fujifilm Corporation | Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic endoscopic apparatus |
| CN102491750A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-13 | 佛山市亿强电子有限公司 | 一种用于挤压式点火器的压电陶瓷及其制备工艺 |
| CN111747743A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-09 | 广州凯立达电子股份有限公司 | 一种球面体压电陶瓷及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001181030A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 | |
| KR930002641B1 (ko) | 강유전성 세라믹스 | |
| JPH0551222A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH0788252B2 (ja) | 酸化物圧電材料 | |
| US3669887A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JPH09132456A (ja) | 圧電磁器 | |
| JPH06263535A (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3096918B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2737451B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP3257047B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3215013B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0687652A (ja) | 圧電材料 | |
| JP4479089B2 (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 | |
| JPH04260662A (ja) | 圧電セラミックス組成物 | |
| JP4788936B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| US3779925A (en) | Piezoelectric ceramic compositions | |
| JPH06252468A (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3117625B2 (ja) | 電界誘起歪み材料 | |
| JPH0469108B2 (ja) | ||
| JP3096917B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0788253B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0525831B2 (ja) | ||
| KR910007120B1 (ko) | 산화물 압전재료 | |
| JPH02137761A (ja) | 圧電材料 | |
| JPH0337158A (ja) | 圧電材料 |