JPH0570225A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0570225A JPH0570225A JP3227937A JP22793791A JPH0570225A JP H0570225 A JPH0570225 A JP H0570225A JP 3227937 A JP3227937 A JP 3227937A JP 22793791 A JP22793791 A JP 22793791A JP H0570225 A JPH0570225 A JP H0570225A
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- piezoelectric ceramic
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- piezoelectric
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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
材料を提供する。 【構成】一般式（1-w）｛xＰｂ（Ｎｉ(1-s)/3，Ｍ
ｅs/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3-yＰｂＴｉＯ3-zＰｂＺｒＯ3｝-w
Ｐｂ（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=0.35）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、sが、0.0005≦s≦0.1の範囲にあり、Ｍｅ
がＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅのいずれか一種であり、かつ、Ｍ
ｅ'がＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、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こ
とを特徴とする圧電磁器組成物。
歪定数が大きいアクチュエータ、特に積層型圧電素子用
材料を提供する。 【構成】一般式（1-w）｛xＰｂ（Ｎｉ(1-s)/3，Ｍ
ｅs/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3-yＰｂＴｉＯ3-zＰｂＺｒＯ3｝-w
Ｐｂ（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=0.35）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、sが、0.0005≦s≦0.1の範囲にあり、Ｍｅ
がＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅのいずれか一種であり、かつ、Ｍ
ｅ'がＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、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こ
とを特徴とする圧電磁器組成物。
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。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Ｐ
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-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)Ｏ
3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。
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。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Ｐ
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-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)Ｏ
3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。
【０００３】前記Ｐｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ
3-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。
3-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。
【０００４】
【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。
【０００５】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(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)
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Ｐ
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-ＰｂＺｒＯ3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(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)
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Ｐ
ｂ(Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-ＰｂＺｒＯ3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。
【０００６】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１１０
０℃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。
解決し、圧電特性が大であると共に、焼結温度が１１０
０℃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。
【０００７】
【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(Ｎｉ
(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3-yＰｂＴｉＯ3-zＰｂＺ
ｒＯ3｝-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=0.4
0，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、sが、0.0005≦s≦0.1の範囲にあり、Ｍ
ｅがＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅのいずれか一種であり、かつ、Ｍ
ｅ'がＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、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(Ｎｉ
(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3-yＰｂＴｉＯ3-zＰｂＺ
ｒＯ3｝-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=0.4
0，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、sが、0.0005≦s≦0.1の範囲にあり、Ｍ
ｅがＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅのいずれか一種であり、かつ、Ｍ
ｅ'がＮｉ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種で
あり、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。
【０００８】
【作用】主成分であるＰｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎ
ｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-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εT 33が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。
ｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-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εT 33が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。
【０００９】
【数１】 ｄ31＝〔（１−σ）Ｓ11E・εT 33・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εT 33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。Ｐｂ(Ｍｅ'1/2
Ｗ1/2)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、Ｋ
ｐとεT 33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。Ｐｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍ
ｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3(ＭｅはＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅの内いず
れか一種)で０．０００５≦s≦０．１とするとＫｐとε
T 33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。s＜０．０００５では比抵抗が大きくなら
ず、s＞０．１ではＫｐの低下が著しい。主成分中のＰ
ｂをＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置換すると
εT 33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。
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εT 33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。Ｐｂ(Ｍｅ'1/2
Ｗ1/2)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、Ｋ
ｐとεT 33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。Ｐｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍ
ｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3(ＭｅはＭｎ，Ｃｒ，Ｆｅの内いず
れか一種)で０．０００５≦s≦０．１とするとＫｐとε
T 33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。s＜０．０００５では比抵抗が大きくなら
ず、s＞０．１ではＫｐの低下が著しい。主成分中のＰ
ｂをＣａ，Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置換すると
εT 33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。
【００１０】
【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。
に説明する。
【００１１】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（ＺｎＯ）、
酸化コバルト（ＣｏＯ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣ
Ｏ3）の原料を表１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１６ｍ
ｍ、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。
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（ＺｎＯ）、
酸化コバルト（ＣｏＯ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣ
Ｏ3）の原料を表１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１６ｍ
ｍ、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s＝０、かつ、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、εT 33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１の組成にＰｂ(Ｎｉ1/2
Ｗ1/2)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
Ｐｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3のＭｅをＭｎ
とすることで比抵抗が大幅に向上することがわかる。N
o.１１の結果より置換量sが０．１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１７の結果よりＭｎの代わ
りにＭｅをＣｒもしくはＦｅとしても同様の効果がある
ことが明らかである。No.１８から２３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.２
４から３９はＰｂ(Ｍｅ'1/2Ｗ1/2)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.４０から４４の結果からＰｂの一部をＳｒ
に置換することによりεT 33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。
No.の１、２、３、４はそれぞれ図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の組成でs＝０、かつ、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、εT 33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１の組成にＰｂ(Ｎｉ1/2
Ｗ1/2)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
Ｐｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3のＭｅをＭｎ
とすることで比抵抗が大幅に向上することがわかる。N
o.１１の結果より置換量sが０．１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１７の結果よりＭｎの代わ
りにＭｅをＣｒもしくはＦｅとしても同様の効果がある
ことが明らかである。No.１８から２３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.２
４から３９はＰｂ(Ｍｅ'1/2Ｗ1/2)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.４０から４４の結果からＰｂの一部をＳｒ
に置換することによりεT 33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。
【００１３】
【表１】 原料ＡはＰｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3、原
料ＢはＰｂＴｉＯ3、原料ＣはＰｂＺｒＯ3。 *印を
付したものは本発明外。
料ＢはＰｂＴｉＯ3、原料ＣはＰｂＺｒＯ3。 *印を
付したものは本発明外。
【００１４】
【表２】 原料ＡはＰｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3、原
料ＢはＰｂＴｉＯ3、原料ＣはＰｂＺｒＯ3。 *印を付
したものは本発明外。
料ＢはＰｂＴｉＯ3、原料ＣはＰｂＺｒＯ3。 *印を付
したものは本発明外。
【００１５】
【表３】 *印を付したものは本発明外。
【００１６】
【表４】 @ *印を付したものは本発明外。
【００１７】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、εT 33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、εT 33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。
【００１８】
【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(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍ
ｅs/3，Ｎｂ2/3)Ｏ3-ＰｂＴｉＯ3-ＰｂＺｒＯ3）の組成
範囲を示す。
ｅs/3，Ｎｂ2/3)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 Ｈ０３Ｈ 9/25 Ｃ 7259−5Ｊ
Claims (2)
- 【請求項１】一般式(1-w)｛xＰｂ(Ｎｉ(1-s)/3，Ｍｅ
s/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、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、s
が、0.0005≦s≦0.1の範囲にあり、ＭｅがＭｎ，Ｃｒ，
Ｆｅのいずれか一種であり、かつ、Ｍｅ'がＮｉ，Ｍ
ｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｏのいずれか一種であることを特徴
とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】Ｐｂの一部が０．００１〜０．２のＣａ，
Ｂａ，Ｓｒの内少なくとも一種で置換することを特徴と
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 |
|---|---|---|---|
| JP3227937A JPH0570225A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227937A JPH0570225A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570225A true JPH0570225A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=16868623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227937A Pending JPH0570225A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0570225A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714866A1 (de) * | 1994-11-30 | 1996-06-05 | Philips Patentverwaltung GmbH | Komplexer, substituierter Lanthan-Blei-Zirkon-Titan-Perowskit, keramische Zusammensetzung und Aktuator |
| US5798052A (en) * | 1995-12-20 | 1998-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
| KR100420929B1 (ko) * | 2001-05-26 | 2004-03-02 | 한국과학기술연구원 | 고밀도 압전 후막 및 그 제조방법 |
| JP2004165650A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-06-10 | Kyocera Corp | アクチュエータ及び印刷ヘッド |
| JP2007259700A (ja) * | 2006-07-26 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪素子、圧電／電歪セラミックス組成物及び圧電モータ |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227937A patent/JPH0570225A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714866A1 (de) * | 1994-11-30 | 1996-06-05 | Philips Patentverwaltung GmbH | Komplexer, substituierter Lanthan-Blei-Zirkon-Titan-Perowskit, keramische Zusammensetzung und Aktuator |
| US5798052A (en) * | 1995-12-20 | 1998-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
| KR100420929B1 (ko) * | 2001-05-26 | 2004-03-02 | 한국과학기술연구원 | 고밀도 압전 후막 및 그 제조방법 |
| JP2004165650A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-06-10 | Kyocera Corp | アクチュエータ及び印刷ヘッド |
| JP2007259700A (ja) * | 2006-07-26 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪素子、圧電／電歪セラミックス組成物及び圧電モータ |
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