JPH0558645A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0558645A JPH0558645A JP3222796A JP22279691A JPH0558645A JP H0558645 A JPH0558645 A JP H0558645A JP 3222796 A JP3222796 A JP 3222796A JP 22279691 A JP22279691 A JP 22279691A JP H0558645 A JPH0558645 A JP H0558645A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 低温で焼結可能で比抵抗が大きく、かつ、圧
電歪定数が大きいアクチュエータ、特に積層型圧電素子
用材料の提供する。 【構成】 一般式(1-w)｛xＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−yＰｂＴｉＯ3−zＰｂＺｒＯ3｝-wＰｂ（Ｍｅ
1/2Ｗ1/2）Ｏ3(x+y+z=1)で示され、配合比x,y,zが、こ
の３成分組成図において、以下の組成点Ａ：（X=0.74,y
=0.25,z=.001） Ｂ：（x=0.40,y=0.59,z=0.01） Ｃ：
（x=0.40,y=0.25,z=0.35）Ｄ：（x=0.06,y=0.59,z=0.3
5）を結ぶ線上およびこの線に囲まれる範囲にあり、か
つwが、0.001≦w≦0.2の範囲にあり、ＭｅがＮｉ，Ｍ
ｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種であり、かつＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なくとも一種をそれぞれＭｎＯ2，
Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００５〜１．０重
量％含有し、さらに主成分中のＰｂの一部を０．００１
〜０．２のＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置
換。
電歪定数が大きいアクチュエータ、特に積層型圧電素子
用材料の提供する。 【構成】 一般式(1-w)｛xＰｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3
−yＰｂＴｉＯ3−zＰｂＺｒＯ3｝-wＰｂ（Ｍｅ
1/2Ｗ1/2）Ｏ3(x+y+z=1)で示され、配合比x,y,zが、こ
の３成分組成図において、以下の組成点Ａ：（X=0.74,y
=0.25,z=.001） Ｂ：（x=0.40,y=0.59,z=0.01） Ｃ：
（x=0.40,y=0.25,z=0.35）Ｄ：（x=0.06,y=0.59,z=0.3
5）を結ぶ線上およびこの線に囲まれる範囲にあり、か
つwが、0.001≦w≦0.2の範囲にあり、ＭｅがＮｉ，Ｍ
ｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種であり、かつＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｆｅの少なくとも一種をそれぞれＭｎＯ2，
Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００５〜１．０重
量％含有し、さらに主成分中のＰｂの一部を０．００１
〜０．２のＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置
換。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸ジルコン酸鉛を
主成分とする圧電磁器組成物に関するものであり、特に
圧電特性が大であると共に、焼結温度が１１００℃程度
と低く、かつ、絶縁性能に優れた圧電磁器組成物に関す
るものである。
主成分とする圧電磁器組成物に関するものであり、特に
圧電特性が大であると共に、焼結温度が１１００℃程度
と低く、かつ、絶縁性能に優れた圧電磁器組成物に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来圧電磁器組成物としては、チタン酸
ジルコン酸鉛を主成分とするものが圧電定数が大である
ために、圧電振動子を初めとしてアクチュエータ用の材
料として広く利用されている。しかしながらこの系の材
料は、焼成時における酸化鉛の蒸発に起因して緻密な焼
結体が得にくいこと、モルフォトピック相境界（ＭＰ
Ｂ）近傍において圧電性がチタニウムとジルコニウム組
成に依存するため、特性の再現性と均一性を保証しにく
いという欠点がある。このような欠点を改良するため、
例えばＰｂの一部を適量のＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ等で
置換する手段、若しくはＬａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｔｈ，Ｗ等の酸化物を添加する手段がある。
前者によれば圧電特性を低下させずに誘電率を大とする
ことができ、後者によれば分極が容易となり圧電定数が
増大し、経時変化が小さくなるという利点がある。
ジルコン酸鉛を主成分とするものが圧電定数が大である
ために、圧電振動子を初めとしてアクチュエータ用の材
料として広く利用されている。しかしながらこの系の材
料は、焼成時における酸化鉛の蒸発に起因して緻密な焼
結体が得にくいこと、モルフォトピック相境界（ＭＰ
Ｂ）近傍において圧電性がチタニウムとジルコニウム組
成に依存するため、特性の再現性と均一性を保証しにく
いという欠点がある。このような欠点を改良するため、
例えばＰｂの一部を適量のＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ等で
置換する手段、若しくはＬａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｔｈ，Ｗ等の酸化物を添加する手段がある。
前者によれば圧電特性を低下させずに誘電率を大とする
ことができ、後者によれば分極が容易となり圧電定数が
増大し、経時変化が小さくなるという利点がある。
【０００３】一方、上記チタン酸ジルコン酸鉛の改良と
平行してＡＢＯ3型の強誘電体としてＡ若しくはＢの位
置に原子価の異なる複数のイオンを持つ複合ペロブスカ
イト型化合物が数多く発見された。以後、この複合ペロ
ブスカイト型化合物との三成分の組成に対する研究開発
が精力的に進められている。前記三成分系の圧電磁器組
成物として、例えばＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴ
ｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3なる組成のものがある。このような
三成分系の圧電磁器組成物の特徴は、前記の成分系の例
えばＰｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3と比較して、酸化鉛の蒸発が
少なく、焼成が容易であると共に、モルフォトピック相
境界（ＭＰＢ）が点から線に拡大し、より広い用途に適
合する特性を持つ材料が得られることである。
平行してＡＢＯ3型の強誘電体としてＡ若しくはＢの位
置に原子価の異なる複数のイオンを持つ複合ペロブスカ
イト型化合物が数多く発見された。以後、この複合ペロ
ブスカイト型化合物との三成分の組成に対する研究開発
が精力的に進められている。前記三成分系の圧電磁器組
成物として、例えばＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴ
ｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3なる組成のものがある。このような
三成分系の圧電磁器組成物の特徴は、前記の成分系の例
えばＰｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ3と比較して、酸化鉛の蒸発が
少なく、焼成が容易であると共に、モルフォトピック相
境界（ＭＰＢ）が点から線に拡大し、より広い用途に適
合する特性を持つ材料が得られることである。
【０００４】前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉ
Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成物は圧電歪定数（ｄ
定数）が極めて大きいことから、アクチュエータ素子用
の圧電磁器に適している。
Ｏ3−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成物は圧電歪定数（ｄ
定数）が極めて大きいことから、アクチュエータ素子用
の圧電磁器に適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｐ
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系
の圧電磁器組成物の焼結温度は１２００〜１３００℃と
高温である。このため、この圧電磁器組成物で積層型圧
電素子を作成する場合には、内部電極としてこの焼結温
度に耐え得る白金やパラジウムを利用せねばならず、製
造コストが高いという問題があった。焼結温度を低くす
ることができれば、安価な銀・パラジウム合金等が利用
可能となる。銀・パラジウム合金を内部電極として用い
る場合、パラジウムのコストが高いこと及びパラジウム
の含有量が多い場合にはパラジウムが焼結中に酸化還元
反応を起こし、積層型圧電素子中に亀裂や剥離を生じさ
せることから、パラジウムの割合が３０％以下であるこ
とが要求される。
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系
の圧電磁器組成物の焼結温度は１２００〜１３００℃と
高温である。このため、この圧電磁器組成物で積層型圧
電素子を作成する場合には、内部電極としてこの焼結温
度に耐え得る白金やパラジウムを利用せねばならず、製
造コストが高いという問題があった。焼結温度を低くす
ることができれば、安価な銀・パラジウム合金等が利用
可能となる。銀・パラジウム合金を内部電極として用い
る場合、パラジウムのコストが高いこと及びパラジウム
の含有量が多い場合にはパラジウムが焼結中に酸化還元
反応を起こし、積層型圧電素子中に亀裂や剥離を生じさ
せることから、パラジウムの割合が３０％以下であるこ
とが要求される。
【０００６】パラジウムの比率を３０％以下にするに
は、Ａｇ−Ｐｄ系相図より、焼結温度を１１５０℃以
下、望ましくは１１２０℃以下とすることが必要であ
る。このため、Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成物で内部電極に銀・パ
ラジウムを用いた積層型圧電素子を作成するには仮焼粉
を微粉砕したり、あるいはＨＩＰ処理するといった煩雑
な操作を必要とした。さらに、前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ
2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成
物は、比抵抗が比較的小さく、このため例えば、積層型
圧電素子のように一層の厚みが１００μｍ前後の素子に
前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3系の圧電磁器組成物が使用された場合、印加できる
電圧が小さく充分な性能が引き出せない、あるいは使用
中に絶縁破壊してしまう等、信頼性が低いという問題が
あった。
は、Ａｇ−Ｐｄ系相図より、焼結温度を１１５０℃以
下、望ましくは１１２０℃以下とすることが必要であ
る。このため、Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3
−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成物で内部電極に銀・パ
ラジウムを用いた積層型圧電素子を作成するには仮焼粉
を微粉砕したり、あるいはＨＩＰ処理するといった煩雑
な操作を必要とした。さらに、前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ
2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3系の圧電磁器組成
物は、比抵抗が比較的小さく、このため例えば、積層型
圧電素子のように一層の厚みが１００μｍ前後の素子に
前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒ
Ｏ3系の圧電磁器組成物が使用された場合、印加できる
電圧が小さく充分な性能が引き出せない、あるいは使用
中に絶縁破壊してしまう等、信頼性が低いという問題が
あった。
【０００７】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、圧電特性が大であると共に、焼結温度が１１
００℃程度と低温であり、かつ、比抵抗が大でアクチュ
エータ用材料、特に積層型圧電素子用材料に適した圧電
磁器組成物を提供することを目的とする。
を解決し、圧電特性が大であると共に、焼結温度が１１
００℃程度と低温であり、かつ、比抵抗が大でアクチュ
エータ用材料、特に積層型圧電素子用材料に適した圧電
磁器組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【問題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明においては、一般式(1-w)｛xＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎ
ｂ2/3)Ｏ3−yＰｂＴｉＯ3−zＰｂＺｒＯ3｝−wＰｂ(Ｍ
ｅ1/2Ｗ1/2)Ｏ3(x+y+z=1)で示され、配合比x，y，zが、
この３成分組成図において、以下の組成点Ａ：（X=0.7
4，y=0.25，z=.001） Ｂ：（x=0.40，y=0.59，z=0.0
1） Ｃ：（x=0.40，y=0.25，z=0.35）Ｄ：（x=0.06，y
=0.59，z=0.35）を結ぶ線上およびこの線に囲まれる組
成範囲にあり、かつwが、0.001≦w≦0.2の範囲にあり、
ＭｅがＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、かつＭｎ，Ｃｒ,Ｆｅの少なくとも一種をそれぞ
れＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００
５〜１． ０重量％含有し、さらに主成分中のＰｂの一
部が０．００１〜０．２のＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なく
とも一種で置換するという技術的手段を採用した。
に、本発明においては、一般式(1-w)｛xＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎ
ｂ2/3)Ｏ3−yＰｂＴｉＯ3−zＰｂＺｒＯ3｝−wＰｂ(Ｍ
ｅ1/2Ｗ1/2)Ｏ3(x+y+z=1)で示され、配合比x，y，zが、
この３成分組成図において、以下の組成点Ａ：（X=0.7
4，y=0.25，z=.001） Ｂ：（x=0.40，y=0.59，z=0.0
1） Ｃ：（x=0.40，y=0.25，z=0.35）Ｄ：（x=0.06，y
=0.59，z=0.35）を結ぶ線上およびこの線に囲まれる組
成範囲にあり、かつwが、0.001≦w≦0.2の範囲にあり、
ＭｅがＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、かつＭｎ，Ｃｒ,Ｆｅの少なくとも一種をそれぞ
れＭｎＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００
５〜１． ０重量％含有し、さらに主成分中のＰｂの一
部が０．００１〜０．２のＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なく
とも一種で置換するという技術的手段を採用した。
【０００９】
【作用】主成分であるＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−Ｐｂ
ＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3を上記範囲に限定した理由は、上
記範囲以外の組成では電気機械結合係数Ｋｐもしくは比
誘電率εT33著しく低下するからである。積層型圧電素
子としたときに発生す る歪量は圧電磁器組成物の材料
特性のひとつである圧電歪定数に比例する。この圧電歪
定数（ｄ31）は数１により算出される。
ＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3を上記範囲に限定した理由は、上
記範囲以外の組成では電気機械結合係数Ｋｐもしくは比
誘電率εT33著しく低下するからである。積層型圧電素
子としたときに発生す る歪量は圧電磁器組成物の材料
特性のひとつである圧電歪定数に比例する。この圧電歪
定数（ｄ31）は数１により算出される。
【数１】 ｄ31＝〔（１−σ）Ｓ11E・εT33・ε0／２〕1/2・Ｋｐ （σ：ポアソン比、Ｓ11E：弾性コンプライアンス、
ε0：真空の誘電率） 数１の内σ、Ｓ11EはＰＺＴ系の圧電材料では、たかだ
かσ＝０．２５〜０．３５、Ｓ11E＝１１〜１６×１０
-12m2/Nの範囲にあるため、ｄ31はＫｐとεT33の平方根
の積にほぼ比例する。このため、上記限定範囲外では圧
電歪定数（ｄ定数）は著しく低下する。
ε0：真空の誘電率） 数１の内σ、Ｓ11EはＰＺＴ系の圧電材料では、たかだ
かσ＝０．２５〜０．３５、Ｓ11E＝１１〜１６×１０
-12m2/Nの範囲にあるため、ｄ31はＫｐとεT33の平方根
の積にほぼ比例する。このため、上記限定範囲外では圧
電歪定数（ｄ定数）は著しく低下する。
【００１０】Ｐｂ（Ｍｅ1/2Ｗ1/2）Ｏ3（ＭｅはＮｉ，
Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種）を０．００１
≦w≦０．２含有させると、ＫｐとεT33を低下させるこ
となく、焼結温度を大幅に低下させることが可能とな
る。w＜０．００１では焼結温度を１１２０℃以下とす
ることができない。w＞０．２ではＫｐの低下が著し
い。Ｍｎ，Ｃｒ,Ｆｅの少なくとも一種をそれぞれＭｎ
Ｏ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００５〜
１．０重量％添加するとＫｐとεT33を低下させること
なく、比抵抗を大幅に向上することができる。添加量が
０．００５重量％未満では比抵抗が大きくならず、添加
量が１．０重量％を越えるとＫｐの低下が著しい。主成
分中のＰｂをＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置
換するとεT33が増加する。置換量が０．００１未満で
は置換の効果が不十分で、０．２を越えるとＫｐの低下
が著しく、かつ焼結温度が１１２０℃を越える。
Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種）を０．００１
≦w≦０．２含有させると、ＫｐとεT33を低下させるこ
となく、焼結温度を大幅に低下させることが可能とな
る。w＜０．００１では焼結温度を１１２０℃以下とす
ることができない。w＞０．２ではＫｐの低下が著し
い。Ｍｎ，Ｃｒ,Ｆｅの少なくとも一種をそれぞれＭｎ
Ｏ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００５〜
１．０重量％添加するとＫｐとεT33を低下させること
なく、比抵抗を大幅に向上することができる。添加量が
０．００５重量％未満では比抵抗が大きくならず、添加
量が１．０重量％を越えるとＫｐの低下が著しい。主成
分中のＰｂをＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置
換するとεT33が増加する。置換量が０．００１未満で
は置換の効果が不十分で、０．２を越えるとＫｐの低下
が著しく、かつ焼結温度が１１２０℃を越える。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により、本発明の効果を具体的
に説明する。酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニッケル
（ＮｉＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化マンガン
（ＭｎＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ2
Ｏ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、 酸化マグネシウ
ム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、炭酸ストロンチウム
（ＳｒCＯ3）の原料を表１および表２に示した組成とな
るように秤量し、これをボールミルで２時間混合した。
得られた混合物を仮成形後、空気中において８５０℃で
２時間仮焼し、更にボールミルで２時間粉砕した。これ
を造粒後プレス成形により直径２０ｍｍ長さ１５ｍｍの
成形体を作成した。この成形体をアルミナ若しくはマグ
ネシアからなる容器内に密閉した状態で酸素中２時間の
焼結を行った。得られた焼結体を切断、研磨加工によ
り、直径１６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの素子にし、両端面
にＣｒ−Ａｕからなる電極を形成し、シリコンオイル中
において３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１５分間印加して分
極処理を行った。
に説明する。酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニッケル
（ＮｉＯ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化マンガン
（ＭｎＯ2）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ2
Ｏ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、 酸化マグネシウ
ム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、炭酸ストロンチウム
（ＳｒCＯ3）の原料を表１および表２に示した組成とな
るように秤量し、これをボールミルで２時間混合した。
得られた混合物を仮成形後、空気中において８５０℃で
２時間仮焼し、更にボールミルで２時間粉砕した。これ
を造粒後プレス成形により直径２０ｍｍ長さ１５ｍｍの
成形体を作成した。この成形体をアルミナ若しくはマグ
ネシアからなる容器内に密閉した状態で酸素中２時間の
焼結を行った。得られた焼結体を切断、研磨加工によ
り、直径１６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍの素子にし、両端面
にＣｒ−Ａｕからなる電極を形成し、シリコンオイル中
において３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１５分間印加して分
極処理を行った。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】表３および表４に各組成で得られた特性を
示す。組成No.の１、２、３、４はそれぞれ図１のＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの組成でｗ＝０の時の組成に対応する。主成
分であるＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ
ＺｒＯ3がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた組成範囲内ではＫ
ｐ、εT33が大きく積層型圧電素子とした際に大きな変
位量が得られる。組成No.５はNo.１の組成にＰｂ(Ｎｉ
1/2Ｗ1/2)Ｏ3を添加した組成であるが、焼結温度が低下
することが明らかである。組成No.６から１１の結果よ
りＭｎＯ2を添加することで比抵抗が大幅に向上するこ
とがわかる。No.１１の結果よりＭｎＯ2の添加量が１重
量％を越えるとＫｐの低下が著しくアクチュエータ用の
材料としては不適となることがわかる。No.１２から１
７の結果からＰｂ(Ｎｉ1/2Ｗ1/2)Ｏ3の添加量が増える
にしたがって焼結温度は低下するが、wが０．２を越え
るとＫｐが著しく低下することからwは０．２以下に限
定した。組成No.１８から３３はＰｂ(Ｍｅ1/2Ｗ1/2)Ｏ3
のＭｅをそれぞれＭｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏとした時の特
性を示す。いずれの場合もＭｅがＮｉの場合と同様の効
果を示している。組成No.３４から３８の結果からＰｂ
の一部をＳｒに置換することによりεT33がさらに大き
くなるが、置換量が０．２を越えるとＫｐの低下が著し
くアクチュエータ用材料として好ましくない。
示す。組成No.の１、２、３、４はそれぞれ図１のＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの組成でｗ＝０の時の組成に対応する。主成
分であるＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ
ＺｒＯ3がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた組成範囲内ではＫ
ｐ、εT33が大きく積層型圧電素子とした際に大きな変
位量が得られる。組成No.５はNo.１の組成にＰｂ(Ｎｉ
1/2Ｗ1/2)Ｏ3を添加した組成であるが、焼結温度が低下
することが明らかである。組成No.６から１１の結果よ
りＭｎＯ2を添加することで比抵抗が大幅に向上するこ
とがわかる。No.１１の結果よりＭｎＯ2の添加量が１重
量％を越えるとＫｐの低下が著しくアクチュエータ用の
材料としては不適となることがわかる。No.１２から１
７の結果からＰｂ(Ｎｉ1/2Ｗ1/2)Ｏ3の添加量が増える
にしたがって焼結温度は低下するが、wが０．２を越え
るとＫｐが著しく低下することからwは０．２以下に限
定した。組成No.１８から３３はＰｂ(Ｍｅ1/2Ｗ1/2)Ｏ3
のＭｅをそれぞれＭｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏとした時の特
性を示す。いずれの場合もＭｅがＮｉの場合と同様の効
果を示している。組成No.３４から３８の結果からＰｂ
の一部をＳｒに置換することによりεT33がさらに大き
くなるが、置換量が０．２を越えるとＫｐの低下が著し
くアクチュエータ用材料として好ましくない。
【００１５】表５および表６にはＭｎＯ2の代わりにＣ
ｒ2Ｏ3を添加した場合、表７および表８にはＭｎＯ2の
代わりにＦｅ2Ｏ3を添加した場合について、それぞれ組
成および得られた特性を示す。いずれの場合もＭｎＯ2
を添加した場合と同様の効果が得られることがわかる。
ｒ2Ｏ3を添加した場合、表７および表８にはＭｎＯ2の
代わりにＦｅ2Ｏ3を添加した場合について、それぞれ組
成および得られた特性を示す。いずれの場合もＭｎＯ2
を添加した場合と同様の効果が得られることがわかる。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【表７】
【００２１】
【表８】
【００２２】以上の結果から明らかなように、本発明の
圧電磁器組成物は最適焼結温度が１１２０℃以下であ
り、比抵抗が大きく、かつＫｐ、εＴ３３が大きい。な
お、Ｓｒに代えてＣａ，Ｂａを用いた場合も表１とほぼ
同様の結果が得られた。
圧電磁器組成物は最適焼結温度が１１２０℃以下であ
り、比抵抗が大きく、かつＫｐ、εＴ３３が大きい。な
お、Ｓｒに代えてＣａ，Ｂａを用いた場合も表１とほぼ
同様の結果が得られた。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、焼結温
度が１１２０℃以下であることから、積層型圧電素子と
して利用する場合、安価な銀・パラジウム電極の使用が
可能であり、しかも圧電歪定数が大きく、かつ、比抵抗
も大きいことから、アクチュエータ、特に積層型圧電素
子用材料として極めて有用である。
度が１１２０℃以下であることから、積層型圧電素子と
して利用する場合、安価な銀・パラジウム電極の使用が
可能であり、しかも圧電歪定数が大きく、かつ、比抵抗
も大きいことから、アクチュエータ、特に積層型圧電素
子用材料として極めて有用である。
【図１】本発明における主成分（Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎ
ｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）の組成範囲を
示す。
ｂ2/3)Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）の組成範囲を
示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/187
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式(1-w)｛xＰｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ
3−yＰｂＴｉＯ3−zＰｂＺｒＯ3｝−wＰｂ(Ｍｅ1/2Ｗ
1/2)Ｏ3(x+y+z=1)で示され、配合比x，y，zが、この３
成分組成図において、以下の組成点Ａ：（X=0.74，y=0.
25，z=.001）Ｂ：（x=0.40，y=0.59，z=0.01） Ｃ：
（x=0.40，y=0.25，z=0.35） Ｄ：（x=0.06，y=0.59，
z=0.35）を結ぶ線上およびこの線に囲まれる組成範囲に
あり、かつwが、0.001≦w≦0.2の範囲にあり、ＭｅがＮ
ｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種であり、か
つＭｎ，Ｃｒ,Ｆｅの少なくとも一種をそれぞれＭｎ
Ｏ2，Ｃｒ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3に換算して、０．００５〜
１．０重量％含有することを特徴とする圧電磁器組成
物。 - 【請求項２】 Ｐｂの一部が０．００１〜０．２のＣ
ａ，Ｂａ，Ｓｒの内の少なくとも一種で置換されている
ことを特徴とする請求項１記載の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222796A JPH0558645A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222796A JPH0558645A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558645A true JPH0558645A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16788031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3222796A Pending JPH0558645A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0558645A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841310A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition |
| JP2003063865A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及び圧電共振子並びに積層型圧電素子 |
| JP2003063866A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器組成物の製造方法 |
| KR100426722B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2004-04-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| US6844661B2 (en) | 2002-07-29 | 2005-01-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator for ink-jet head based on use of the same |
| US7897921B2 (en) | 2006-04-28 | 2011-03-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pyroelectric ceramic composition, and infrared element, and infrared detector |
| JP2016034889A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-17 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 圧電セラミック組成物及びこれを含む圧電素子並びに圧電振動モジュール |
| CN114213121A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-22 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电、高介电、高居里压电陶瓷片 |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP3222796A patent/JPH0558645A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0841310A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition |
| US5905049A (en) * | 1996-11-12 | 1999-05-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition |
| KR100426722B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2004-04-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| JP2003063866A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器組成物の製造方法 |
| JP2003063865A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Kyocera Corp | 圧電磁器組成物及び圧電共振子並びに積層型圧電素子 |
| US6844661B2 (en) | 2002-07-29 | 2005-01-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator for ink-jet head based on use of the same |
| US7897921B2 (en) | 2006-04-28 | 2011-03-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pyroelectric ceramic composition, and infrared element, and infrared detector |
| JP2016034889A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-17 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 圧電セラミック組成物及びこれを含む圧電素子並びに圧電振動モジュール |
| CN114213121A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-22 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电、高介电、高居里压电陶瓷片 |
| CN114213121B (zh) * | 2021-12-06 | 2026-03-24 | 中国振华(集团)新云电子元器件有限责任公司(国营第四三二六厂) | 高压电、高介电、高居里压电陶瓷片 |
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