JPH0558729A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0558729A JPH0558729A JP3244298A JP24429891A JPH0558729A JP H0558729 A JPH0558729 A JP H0558729A JP 3244298 A JP3244298 A JP 3244298A JP 24429891 A JP24429891 A JP 24429891A JP H0558729 A JPH0558729 A JP H0558729A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】
【構成】 特定の組成を持つチタン酸鉛−ジルコン
酸鉛−ニッケル・ニオブ酸鉛−亜鉛・ニオブ酸鉛組成物
に対して、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｓｎ
Ｏ２、およびＣｏＯから選ばれる金属酸化物を０．０１
−３ｍｏｌ％含有してなる圧電磁器組成物。 【効果】 圧電定数ｄが大きく、高いキュリ−温度
を有しているため、大きな変位量と、温度安定性が要求
されるアクチュエ−タ−の材料として極めて有用であ
る。
酸鉛−ニッケル・ニオブ酸鉛−亜鉛・ニオブ酸鉛組成物
に対して、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｓｎ
Ｏ２、およびＣｏＯから選ばれる金属酸化物を０．０１
−３ｍｏｌ％含有してなる圧電磁器組成物。 【効果】 圧電定数ｄが大きく、高いキュリ−温度
を有しているため、大きな変位量と、温度安定性が要求
されるアクチュエ−タ−の材料として極めて有用であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電磁器、より詳しくは
アクチュエ−タ−材料として好適な圧電磁器組成物に関
するものである。
アクチュエ−タ−材料として好適な圧電磁器組成物に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧電磁器の圧電効果を利用した圧
電アクチュエ−タ−は、精密位置決め、リレ−、ファン
等、様々な分野で実用化されつつある。圧電アクチュエ
−タ−の圧電効果による機械的変位の大きさは、圧電磁
器の圧電定数ｄの大きさに依存し、ｄの値が大きいほど
変位量は大きくなる。
電アクチュエ−タ−は、精密位置決め、リレ−、ファン
等、様々な分野で実用化されつつある。圧電アクチュエ
−タ−の圧電効果による機械的変位の大きさは、圧電磁
器の圧電定数ｄの大きさに依存し、ｄの値が大きいほど
変位量は大きくなる。
【０００３】ｄの大きな圧電磁器組成物として、ＰｂＴ
ｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）
Ｏ３−Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系組成物が用
いられており（例えば、特公昭４９−４２８０号公報
等）、各種の用途に合わせて改良がなされている。また
特開平２−２５８６６２号公報には、組成の検討により
比較的キュリ−温度が高く、ｄの大きな圧電磁器組成物
が開示されている。
ｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）
Ｏ３−Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系組成物が用
いられており（例えば、特公昭４９−４２８０号公報
等）、各種の用途に合わせて改良がなされている。また
特開平２−２５８６６２号公報には、組成の検討により
比較的キュリ−温度が高く、ｄの大きな圧電磁器組成物
が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧電磁器をアクチュエ
−タ−に用いる場合、その変位量を大きくするため圧電
定数ｄが大きいという特性が要求される。また同時に温
度変化に対する変位量の安定性が重要である。一般に圧
電磁器の圧電定数、比誘電率等の圧電諸定数は温度の上
昇に伴い増大し、キュリ−温度で極大値を示す。このた
め、圧電アクチュエ−タ−として使用するために常温付
近での温度特性を平坦なものにするには、圧電磁器のキ
ュリ−温度をより高くすることが重要である。従って、
圧電アクチュエ−タ−材料としてより大きなｄ定数を有
し、かつキュリ−温度が高い圧電磁器組成物が望まれて
いる。
−タ−に用いる場合、その変位量を大きくするため圧電
定数ｄが大きいという特性が要求される。また同時に温
度変化に対する変位量の安定性が重要である。一般に圧
電磁器の圧電定数、比誘電率等の圧電諸定数は温度の上
昇に伴い増大し、キュリ−温度で極大値を示す。このた
め、圧電アクチュエ−タ−として使用するために常温付
近での温度特性を平坦なものにするには、圧電磁器のキ
ュリ−温度をより高くすることが重要である。従って、
圧電アクチュエ−タ−材料としてより大きなｄ定数を有
し、かつキュリ−温度が高い圧電磁器組成物が望まれて
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＰｂＴｉＯ
３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３
−Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系圧電磁器に加え
る添加物について種々の検討を行った結果、その組成、
添加物の種類、添加量により前記の課題が解決されるこ
とを見出だした。
３−ＰｂＺｒＯ３−Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３
−Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系圧電磁器に加え
る添加物について種々の検討を行った結果、その組成、
添加物の種類、添加量により前記の課題が解決されるこ
とを見出だした。
【０００６】即ち、本発明は、チタン酸鉛［ＰｂＴｉＯ
３］、ジルコン酸鉛［ＰｂＺｒＯ３］、ニッケル・ニオ
ブ酸鉛［Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］、および
亜鉛・ニオブ酸鉛［Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）
Ｏ３］からなる組成物を、ａＰｂＴｉＯ３−ｂＰｂＺｒ
Ｏ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）１／３Ｎ
ｂ２／３］Ｏ３（但し、ａ，ｂ，ｃはモル分率を示し、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１である）で表したとき、その三成分系組
成図において、組成が （ｉ）０．１５≦Ｘ≦０．５０のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの３点に囲まれる範囲
内、 Ａ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｂ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｃ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） （ｉｉ）０．５０＜Ｘ≦０．８５のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの４点に囲まれる範囲
内、 Ｄ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｅ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｆ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） Ｇ（ａ＝０．２８６，ｂ＝０．１３４，ｃ＝０．５８０） にある組成物に、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｗ
Ｏ３、ＳｎＯ２、およびＣｏＯからなる群から選ばれた
一種類以上の金属酸化物を０．０１−３ｍｏｌ％含有し
てなる圧電磁器組成物を提供するものである。
３］、ジルコン酸鉛［ＰｂＺｒＯ３］、ニッケル・ニオ
ブ酸鉛［Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］、および
亜鉛・ニオブ酸鉛［Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）
Ｏ３］からなる組成物を、ａＰｂＴｉＯ３−ｂＰｂＺｒ
Ｏ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）１／３Ｎ
ｂ２／３］Ｏ３（但し、ａ，ｂ，ｃはモル分率を示し、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１である）で表したとき、その三成分系組
成図において、組成が （ｉ）０．１５≦Ｘ≦０．５０のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの３点に囲まれる範囲
内、 Ａ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｂ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｃ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） （ｉｉ）０．５０＜Ｘ≦０．８５のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの４点に囲まれる範囲
内、 Ｄ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｅ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｆ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） Ｇ（ａ＝０．２８６，ｂ＝０．１３４，ｃ＝０．５８０） にある組成物に、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｗ
Ｏ３、ＳｎＯ２、およびＣｏＯからなる群から選ばれた
一種類以上の金属酸化物を０．０１−３ｍｏｌ％含有し
てなる圧電磁器組成物を提供するものである。
【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】本発明における添加物としてはＮｉＯ、Ｃ
ｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｎＯ２、ＣｏＯからなる
金属酸化物であり、これらは上記した組成物に対して、
０．０１−３ｍｏｌ％添加される。添加量が０．０１ｍ
ｏｌ％未満と少ない場合は特性の向上に対する効果が顕
著でなく、３ｍｏｌ％を越える場合はさらなる特性の向
上が認められずキュリ−点が低下して有用性が失われる
ためである。これら添加物は単独で添加しても良く、二
種以上混合して用いても良い。
ｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｎＯ２、ＣｏＯからなる
金属酸化物であり、これらは上記した組成物に対して、
０．０１−３ｍｏｌ％添加される。添加量が０．０１ｍ
ｏｌ％未満と少ない場合は特性の向上に対する効果が顕
著でなく、３ｍｏｌ％を越える場合はさらなる特性の向
上が認められずキュリ−点が低下して有用性が失われる
ためである。これら添加物は単独で添加しても良く、二
種以上混合して用いても良い。
【０００９】本発明の圧電磁器組成物を製造する際に用
いる原料粉末としては、得られる組成物を構成する各金
属元素を含む化合物、例えば酸化物、炭酸塩等を用いれ
ばよい。これらの化合物を目的の組成となるよう調製
し、例えば、ボ−ルミル等を用いて混合し、混合物を加
熱処理する。この際の加熱処理は仮焼成を行わず比較的
高い温度で焼結処理することもできるが、仮焼成した
後、より高い温度で焼結処理することが、より特性の高
い組成物を得る上で望ましい。ここで行う仮焼成は例え
ば６００〜９００℃で１〜６時間程度であり、得られた
仮焼成物は粉砕、整粒して粉末とする。このようにして
得られた粉末を、金型プレス、ラバ−プレス等により所
望の形に成形して焼結させることにより圧電磁器とす
る。この際の焼結は例えば１０００〜１４００℃で１〜
１０時間程度保持して行えば良い。この際の雰囲気は特
に制限されないが大気中で行うことができる。
いる原料粉末としては、得られる組成物を構成する各金
属元素を含む化合物、例えば酸化物、炭酸塩等を用いれ
ばよい。これらの化合物を目的の組成となるよう調製
し、例えば、ボ−ルミル等を用いて混合し、混合物を加
熱処理する。この際の加熱処理は仮焼成を行わず比較的
高い温度で焼結処理することもできるが、仮焼成した
後、より高い温度で焼結処理することが、より特性の高
い組成物を得る上で望ましい。ここで行う仮焼成は例え
ば６００〜９００℃で１〜６時間程度であり、得られた
仮焼成物は粉砕、整粒して粉末とする。このようにして
得られた粉末を、金型プレス、ラバ−プレス等により所
望の形に成形して焼結させることにより圧電磁器とす
る。この際の焼結は例えば１０００〜１４００℃で１〜
１０時間程度保持して行えば良い。この際の雰囲気は特
に制限されないが大気中で行うことができる。
【００１０】なお、本発明の圧電磁器組成物中の添加物
は、上述のように最初から添加してもよく、又、仮焼成
し、粉砕、整粒したチタン酸鉛−ジルコン酸鉛−ニッケ
ル・ニオブ酸鉛−亜鉛・ニオブ酸鉛組成物粉末に混合添
加してもよい。
は、上述のように最初から添加してもよく、又、仮焼成
し、粉砕、整粒したチタン酸鉛−ジルコン酸鉛−ニッケ
ル・ニオブ酸鉛−亜鉛・ニオブ酸鉛組成物粉末に混合添
加してもよい。
【００１１】
【発明の効果】本発明の圧電磁器組成物は、圧電定数ｄ
が大きく、高いキュリ−温度を有しているため、大きな
変位量と、温度安定性が要求されるアクチュエ−タ−の
材料として極めて有用である。
が大きく、高いキュリ−温度を有しているため、大きな
変位量と、温度安定性が要求されるアクチュエ−タ−の
材料として極めて有用である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例をもって更に説明する
が、本発明は、これらに限定されるものではない。
が、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００１３】実施例１−１４，比較例１−２ 出発原料としてＰｂＯ，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＮｉＯ，
ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５および添加物を表１に示した組成に
なるよう秤量し、ボ−ルミルで湿式混合した後、乾燥
し、大気中９００℃で２時間仮焼した。そして得られた
仮焼物を再度ボ−ルミルで湿式粉砕し、目的組成粉体を
得た。この粉体をペレット状に成形し、１２００℃で２
時間焼結を行った。
ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５および添加物を表１に示した組成に
なるよう秤量し、ボ−ルミルで湿式混合した後、乾燥
し、大気中９００℃で２時間仮焼した。そして得られた
仮焼物を再度ボ−ルミルで湿式粉砕し、目的組成粉体を
得た。この粉体をペレット状に成形し、１２００℃で２
時間焼結を行った。
【００１４】得られた焼結体を直径２０ｍｍ，厚さ１
ｍｍの円板状、長さ１２ｍｍ，幅３ｍｍ，厚さ１ｍｍ
の短冊状に切り出し、厚さ方向の両面に銀電極を焼き付
けた。この測定用試料に１２０℃のシリコンオイル中で
２ｋｖ／ｍｍの直流電圧を５分間印加して分極処理し
た。２４時間８０℃の大気中に放置した後、ベクトルイ
ンピ−ダンスメ−タ−を用いて圧電定数ｄ３１、電気機
械結合係数Ｋｐ、１ＫＨｚにおける比誘電率εＴ ３３／
ε０、およびキュリ−温度Ｔｃを測定した。その結果を
表２に示した。
ｍｍの円板状、長さ１２ｍｍ，幅３ｍｍ，厚さ１ｍｍ
の短冊状に切り出し、厚さ方向の両面に銀電極を焼き付
けた。この測定用試料に１２０℃のシリコンオイル中で
２ｋｖ／ｍｍの直流電圧を５分間印加して分極処理し
た。２４時間８０℃の大気中に放置した後、ベクトルイ
ンピ−ダンスメ−タ−を用いて圧電定数ｄ３１、電気機
械結合係数Ｋｐ、１ＫＨｚにおける比誘電率εＴ ３３／
ε０、およびキュリ−温度Ｔｃを測定した。その結果を
表２に示した。
【００１５】表２から明らかなように、実施例のｄ３１
の値は、その絶対値がいずれも比較例と比べて大きく、
又、Ｔｃの値は比較例とほぼ同等で良好な値を示してい
ることがわかる。
の値は、その絶対値がいずれも比較例と比べて大きく、
又、Ｔｃの値は比較例とほぼ同等で良好な値を示してい
ることがわかる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【図１】 本発明の組成物の一成分であるａＰｂＴｉＯ
３−ｂＰｂＺｒＯ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）
１／３Ｎｂ２／３］Ｏ３において、Ｘが０．１５≦Ｘ≦
０．５０の場合の組成範囲を示す図である。
３−ｂＰｂＺｒＯ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）
１／３Ｎｂ２／３］Ｏ３において、Ｘが０．１５≦Ｘ≦
０．５０の場合の組成範囲を示す図である。
【図２】 本発明の組成物の一成分であるａＰｂＴｉＯ
３−ｂＰｂＺｒＯ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）
１／３Ｎｂ２／３］Ｏ３において、Ｘが０．５０＜Ｘ≦
０．８５の場合の組成範囲を示す図である。
３−ｂＰｂＺｒＯ３−ｃＰｂ［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）
１／３Ｎｂ２／３］Ｏ３において、Ｘが０．５０＜Ｘ≦
０．８５の場合の組成範囲を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 チタン酸鉛［ＰｂＴｉＯ３］、ジルコン
酸鉛［ＰｂＺｒＯ３］、ニッケル・ニオブ酸鉛［Ｐｂ
（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］、および亜鉛・ニオブ
酸鉛［Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３］からなる組
成物を、ａＰｂＴｉＯ３−ｂＰｂＺｒＯ３−ｃＰｂ
［（Ｎｉ１−ＸＺｎＸ）１／３Ｎｂ２／３］Ｏ３（但
し、ａ，ｂ，ｃはモル分率を示し、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であ
る）で表したとき、その三成分系組成図において、組成
が （ｉ）０．１５≦Ｘ≦０．５０のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの３点に囲まれる範囲
内、 Ａ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｂ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｃ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） （ｉｉ）０．５０＜Ｘ≦０．８５のとき 以下の各点を結ぶ線上、及びこの４点に囲まれる範囲
内、 Ｄ（ａ＝０．２７５，ｂ＝０．２７５，ｃ＝０．４５０） Ｅ（ａ＝０．４１６，ｂ＝０．３８４，ｃ＝０．２００） Ｆ（ａ＝０．３７４，ｂ＝０．１７６，ｃ＝０．４５０） Ｇ（ａ＝０．２８６，ｂ＝０．１３４，ｃ＝０．５８０） にある組成物に、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｗ
Ｏ３、ＳｎＯ２、およびＣｏＯからなる群から選ばれた
一種類以上の金属酸化物を０．０１−３ｍｏｌ％含有し
てなる圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244298A JPH0558729A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244298A JPH0558729A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558729A true JPH0558729A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17116660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3244298A Pending JPH0558729A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0558729A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500142A (en) * | 1993-11-04 | 1996-03-19 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Piezoelectric ceramics |
| KR100498886B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2005-07-04 | 한국전기연구원 | 적층 액츄에이터용 압전 세라믹 조성물 및 그 제조방법 |
| US7344654B2 (en) | 2004-12-22 | 2008-03-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator |
| US7595006B2 (en) | 2005-01-14 | 2009-09-29 | Atsushi Yamamoto | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator |
| US7965020B2 (en) | 2007-02-07 | 2011-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic and piezoelectric element |
| KR101471001B1 (ko) * | 2013-06-27 | 2014-12-09 | 주식회사 이노칩테크놀로지 | 적층 에너지 하베스터용 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| CN109824357A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-31 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3244298A patent/JPH0558729A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500142A (en) * | 1993-11-04 | 1996-03-19 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Piezoelectric ceramics |
| KR100498886B1 (ko) * | 2002-11-27 | 2005-07-04 | 한국전기연구원 | 적층 액츄에이터용 압전 세라믹 조성물 및 그 제조방법 |
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| US7595006B2 (en) | 2005-01-14 | 2009-09-29 | Atsushi Yamamoto | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator |
| EP1840106A4 (en) * | 2005-01-14 | 2011-03-02 | Murata Manufacturing Co | PIEZOELECTRIC CERAMIC COMPOSITION AND PIEZOELECTRIC ACTUATOR |
| US7965020B2 (en) | 2007-02-07 | 2011-06-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic and piezoelectric element |
| KR101471001B1 (ko) * | 2013-06-27 | 2014-12-09 | 주식회사 이노칩테크놀로지 | 적층 에너지 하베스터용 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| CN109824357A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-31 | 贵州振华红云电子有限公司 | 高压电和高介电低温共烧压电陶瓷及其制备方法 |
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