JPH0745883A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPH0745883A JPH0745883A JP5209017A JP20901793A JPH0745883A JP H0745883 A JPH0745883 A JP H0745883A JP 5209017 A JP5209017 A JP 5209017A JP 20901793 A JP20901793 A JP 20901793A JP H0745883 A JPH0745883 A JP H0745883A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低い温度で焼成することが可能で、Ｐｂの雰
囲気制御を行うために焼成時に特殊なさや鉢を用いたり
する必要がなく、また、圧電アクチュエータのような一
体焼成型のセラミックス素子を製造する場合に、内部電
極として高価なＰｔなどの材料を使用する必要のない圧
電磁器組成物を提供する。 【構成】 ＸＰｂβ（Ｎｉα/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺ
ｒＯ3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組成とし、一般記号ＡＢＯ
3で表されるペロブスカイト型の圧電磁器組成物の、
Ｘ，Ｙ，Ｚを、０．２０≦Ｘ≦０．６０，０．１５≦Ｙ
≦０．６０，０．３０≦Ｚ≦０．６０の範囲とし、か
つ、ＢサイトのＮｉ比率（α）を１＜α＜２と化学量論
組成よりも過剰にするとともに、ＡサイトのＰｂ比率
（β）を１＜β≦１．０６と化学量論組成よりも過剰に
する。
囲気制御を行うために焼成時に特殊なさや鉢を用いたり
する必要がなく、また、圧電アクチュエータのような一
体焼成型のセラミックス素子を製造する場合に、内部電
極として高価なＰｔなどの材料を使用する必要のない圧
電磁器組成物を提供する。 【構成】 ＸＰｂβ（Ｎｉα/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺ
ｒＯ3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組成とし、一般記号ＡＢＯ
3で表されるペロブスカイト型の圧電磁器組成物の、
Ｘ，Ｙ，Ｚを、０．２０≦Ｘ≦０．６０，０．１５≦Ｙ
≦０．６０，０．３０≦Ｚ≦０．６０の範囲とし、か
つ、ＢサイトのＮｉ比率（α）を１＜α＜２と化学量論
組成よりも過剰にするとともに、ＡサイトのＰｂ比率
（β）を１＜β≦１．０６と化学量論組成よりも過剰に
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電体セラミックス
に関し、詳しくは、圧電アクチュエータやブザーなどの
材料として用いるのに適した圧電ｄ定数の大きな圧電磁
器組成物に関する。
に関し、詳しくは、圧電アクチュエータやブザーなどの
材料として用いるのに適した圧電ｄ定数の大きな圧電磁
器組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電ｄ定数の大きな圧電体セラミックス
として知られる、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2／3）Ｏ3−ＰｂＺ
ｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3を基本組成とする圧電体材料は、通
常、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ニッケル（Ｎｉ
Ｏ）、五酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）などの酸化物原料を所
定の化学量論組成となるように調合し、ボールミルなど
を用いて混合分散させた後、所定の温度で仮焼し、さら
に、粉砕及びバインダー混合を行った後、所定の形状に
成形し、これを１２００℃以上の高温で焼成して焼結反
応を行わせることにより製造されている。
として知られる、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2／3）Ｏ3−ＰｂＺ
ｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3を基本組成とする圧電体材料は、通
常、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ニッケル（Ｎｉ
Ｏ）、五酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）などの酸化物原料を所
定の化学量論組成となるように調合し、ボールミルなど
を用いて混合分散させた後、所定の温度で仮焼し、さら
に、粉砕及びバインダー混合を行った後、所定の形状に
成形し、これを１２００℃以上の高温で焼成して焼結反
応を行わせることにより製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法では、仮焼後の圧電磁器組成物（セラミックス）
の焼成温度が１２００℃以上と高温であるため、セラミ
ックスからのＰｂの蒸発が激しく、セラミックス内部に
圧電性のばらつきを生じさせるという問題点がある。
造方法では、仮焼後の圧電磁器組成物（セラミックス）
の焼成温度が１２００℃以上と高温であるため、セラミ
ックスからのＰｂの蒸発が激しく、セラミックス内部に
圧電性のばらつきを生じさせるという問題点がある。
【０００４】また、Ｐｂの蒸発を抑制しようとすると、
焼成時に密閉度の高いさや鉢を用いたり、さや鉢の内部
にＰｂＯなどを入れて過剰のＰｂ雰囲気を作るというよ
うな雰囲気制御技術を用いたりすることが必要になる。
そして、その結果として、製造工程が複雑になったり、
品質にばらつきが生じたりするという問題点がある。ま
た、さや鉢は、高温で繰り返して使用されることからそ
の寿命が短く、製造コストが増大するという問題点があ
る。
焼成時に密閉度の高いさや鉢を用いたり、さや鉢の内部
にＰｂＯなどを入れて過剰のＰｂ雰囲気を作るというよ
うな雰囲気制御技術を用いたりすることが必要になる。
そして、その結果として、製造工程が複雑になったり、
品質にばらつきが生じたりするという問題点がある。ま
た、さや鉢は、高温で繰り返して使用されることからそ
の寿命が短く、製造コストが増大するという問題点があ
る。
【０００５】さらに、圧電アクチュエータなどの一体焼
成型のセラミックスを製造するにあたっては、焼成温度
が高いため、内部電極材料として、Ｐｔなどの高融点の
貴金属を用いることが必要になり、これがセラミックス
素子のコストを上昇させる原因になるという問題点があ
る。
成型のセラミックスを製造するにあたっては、焼成温度
が高いため、内部電極材料として、Ｐｔなどの高融点の
貴金属を用いることが必要になり、これがセラミックス
素子のコストを上昇させる原因になるという問題点があ
る。
【０００６】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、低い温度で焼成することが可能で、Ｐｂの蒸発が
少なく、焼成時に特殊なさや鉢を用いたり、Ｐｂの雰囲
気制御を行ったりする必要がなく、また、圧電アクチュ
エータのような一体焼成型のセラミックス素子を製造す
る場合に、内部電極として高価なＰｔなどの材料を使用
する必要のない圧電磁器組成物を提供することを目的と
する。
あり、低い温度で焼成することが可能で、Ｐｂの蒸発が
少なく、焼成時に特殊なさや鉢を用いたり、Ｐｂの雰囲
気制御を行ったりする必要がなく、また、圧電アクチュ
エータのような一体焼成型のセラミックス素子を製造す
る場合に、内部電極として高価なＰｔなどの材料を使用
する必要のない圧電磁器組成物を提供することを目的と
する。
【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、この発明の圧電磁器組成物は、ＸＰｂβ（Ｎｉα /3
Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺｒＯ3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組
成とし、一般記号ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型
の圧電磁器組成物であって、Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ、 ０．２０≦Ｘ≦０．６０ ０．１５≦Ｙ≦０．６０ ０．３０≦Ｚ≦０．６０ の範囲にあり、かつ、ＢサイトのＮｉ比率（α）が、 １＜α＜２ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であるととも
に、ＡサイトのＰｂ比率（β）が、 １＜β≦１．０６ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であることを
特徴とする。
に、この発明の圧電磁器組成物は、ＸＰｂβ（Ｎｉα /3
Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺｒＯ3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組
成とし、一般記号ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型
の圧電磁器組成物であって、Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ、 ０．２０≦Ｘ≦０．６０ ０．１５≦Ｙ≦０．６０ ０．３０≦Ｚ≦０．６０ の範囲にあり、かつ、ＢサイトのＮｉ比率（α）が、 １＜α＜２ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であるととも
に、ＡサイトのＰｂ比率（β）が、 １＜β≦１．０６ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であることを
特徴とする。
【０００８】また、焼成前の圧電磁器材料粉末の比表面
積（ＳＳ）が、１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2／ｇ）
であることを特徴とする
積（ＳＳ）が、１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2／ｇ）
であることを特徴とする
【０００９】
【作用】化学量論組成を越えて存在するＢサイトのＮｉ
及びＡサイトのＰｂが低温焼結を可能にする詳細なメカ
ニズムは必ずしも明らかではないが、現時点ではおよそ
次のように考えられる。
及びＡサイトのＰｂが低温焼結を可能にする詳細なメカ
ニズムは必ずしも明らかではないが、現時点ではおよそ
次のように考えられる。
【００１０】Ｎｂを多く含むチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）系材料では、焼成途中に中間生成物としてパイロ
クロア相（ＰｂとＮｂの酸化物）が生成しやすいことは
よく知られている。したがって、上記組成を有するこの
発明の圧電磁器組成物においては、焼成段階においてパ
イロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ3が生成する過
程を経ることになる。
ＺＴ）系材料では、焼成途中に中間生成物としてパイロ
クロア相（ＰｂとＮｂの酸化物）が生成しやすいことは
よく知られている。したがって、上記組成を有するこの
発明の圧電磁器組成物においては、焼成段階においてパ
イロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ3が生成する過
程を経ることになる。
【００１１】ところで、原料中のＮｉ（ＮｉＯ）はその
分散性が悪いため、焼成前のセラミックス中には、Ｎｉ
が過剰の部分とＮｉが不足している部分が生じる。
分散性が悪いため、焼成前のセラミックス中には、Ｎｉ
が過剰の部分とＮｉが不足している部分が生じる。
【００１２】そして、Ｎｉが不足している系（部分）で
は、焼成中にパイロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ
3への反応が完全には進まず、一部がＰｂとのＮｂで構
成されるパイロクロア構造の中間生成物（Ｐｂ2Ｎｂ2Ｏ
7）として残存しやすくなる。このパイロクロア相の焼
結性はチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3）の焼結性と同等であり、この相が残っていると低温
での焼結は望めない。
は、焼成中にパイロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ
3への反応が完全には進まず、一部がＰｂとのＮｂで構
成されるパイロクロア構造の中間生成物（Ｐｂ2Ｎｂ2Ｏ
7）として残存しやすくなる。このパイロクロア相の焼
結性はチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3）の焼結性と同等であり、この相が残っていると低温
での焼結は望めない。
【００１３】一方、Ｎｉが過剰に存在する系（部分）で
は、パイロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ3への反
応が完全に進行し、Ｐｂ2Ｎｂ2Ｏ7（パイロクロア構造
の中間生成物）として残存しにくくなり、また、パイロ
クロア相のうち、Ｐｂ3Ｎｂ2Ｏ 8はＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）
Ｏ3と反応する化合物であって、融点が９２５℃と低い
ために、液相となってＰＺＴセラミックスの低温焼結に
寄与するものと考えられる。
は、パイロクロア相からＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）Ｏ3への反
応が完全に進行し、Ｐｂ2Ｎｂ2Ｏ7（パイロクロア構造
の中間生成物）として残存しにくくなり、また、パイロ
クロア相のうち、Ｐｂ3Ｎｂ2Ｏ 8はＰｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）
Ｏ3と反応する化合物であって、融点が９２５℃と低い
ために、液相となってＰＺＴセラミックスの低温焼結に
寄与するものと考えられる。
【００１４】加えて、ＡサイトのＰｂ比率を過剰にする
ことにより、この液相の生成がさらに加速され、焼結温
度の低温化が促進されるものと考えられる。
ことにより、この液相の生成がさらに加速され、焼結温
度の低温化が促進されるものと考えられる。
【００１５】したがって、この発明の圧電磁器組成物の
ようにＢサイトのＮｉ及びＡサイトのＰｂを化学量論組
成以上に含有させて、組成物の多くの部分でＮｉ及びＰ
ｂが過剰に存在する状態を生じさせることにより、低温
で焼結することが可能になる。
ようにＢサイトのＮｉ及びＡサイトのＰｂを化学量論組
成以上に含有させて、組成物の多くの部分でＮｉ及びＰ
ｂが過剰に存在する状態を生じさせることにより、低温
で焼結することが可能になる。
【００１６】なお、この発明の圧電磁器組成物におい
て、Ｘ（すなわちＰｂのモル比）を０．２０〜０．６０
としたのは、Ｘが０．２０未満では、中間生成物の生成
量が少なくなるため、焼結性への寄与が少なくなり、ま
た、Ｘの量が０．６０を越えるとキュリー点（Ｔｃ）が
１００℃以下となり、室温付近での共振周波数や変位特
性の温度安定性が悪くなることによる。
て、Ｘ（すなわちＰｂのモル比）を０．２０〜０．６０
としたのは、Ｘが０．２０未満では、中間生成物の生成
量が少なくなるため、焼結性への寄与が少なくなり、ま
た、Ｘの量が０．６０を越えるとキュリー点（Ｔｃ）が
１００℃以下となり、室温付近での共振周波数や変位特
性の温度安定性が悪くなることによる。
【００１７】また、Ｙ（すなわちＰｂＺｒＯ3のモル
比）を０．１５〜０．６０としたのは、ＹがＭＰＢから
離れる０．１５未満や、０．６０を越える範囲では圧電
性が小さく、高い電気機械結合係数（Ｋｐ）や比誘電率
（ε33／ε0）を必要とする圧電アクチュエータやブザ
ーなどの用途には適用できなくなることによる。
比）を０．１５〜０．６０としたのは、ＹがＭＰＢから
離れる０．１５未満や、０．６０を越える範囲では圧電
性が小さく、高い電気機械結合係数（Ｋｐ）や比誘電率
（ε33／ε0）を必要とする圧電アクチュエータやブザ
ーなどの用途には適用できなくなることによる。
【００１８】なお、Ｚは、１＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚを満たすため
に、０．３０〜０．６０の範囲に限定される。
に、０．３０〜０．６０の範囲に限定される。
【００１９】また、αの値を１＜α＜２の範囲に限定し
たのは、αの値が１以下ではパイロクロア相の生成を促
進することになり、低温焼結性を得ることができず、ま
た、αの値が２以上になると焼成中にＮｉが粒内に固溶
して電気特性を大きく変化させてしまい、必要な特性を
得ることができなくなることによる。
たのは、αの値が１以下ではパイロクロア相の生成を促
進することになり、低温焼結性を得ることができず、ま
た、αの値が２以上になると焼成中にＮｉが粒内に固溶
して電気特性を大きく変化させてしまい、必要な特性を
得ることができなくなることによる。
【００２０】また、βの値を１＜β≦１．０６の範囲に
限定したのは、βの値が１以下の場合、低温焼結性を向
上させる効果が必ずしも十分ではなく、また、βの値が
１．０６を越えると過剰のＰｂがガラス相となって焼結
体中に残り、圧電性の低下を招き、好ましくないことに
よる。
限定したのは、βの値が１以下の場合、低温焼結性を向
上させる効果が必ずしも十分ではなく、また、βの値が
１．０６を越えると過剰のＰｂがガラス相となって焼結
体中に残り、圧電性の低下を招き、好ましくないことに
よる。
【００２１】なお、βの値に関しては、上記αとの関係
を問題にすることなく、βを単独で過剰にしても低温焼
結の効果を得ることは可能であるが、圧電性が大きく低
下するため、βのみを単独で過剰にすることは好ましく
ない。
を問題にすることなく、βを単独で過剰にしても低温焼
結の効果を得ることは可能であるが、圧電性が大きく低
下するため、βのみを単独で過剰にすることは好ましく
ない。
【００２２】さらに、焼成前の圧電磁器材料粉末の比表
面積（ＳＳ）を、１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2／
ｇ）とすることにより、低温焼結性をさらに向上させ、
９００℃を下回るような温度で焼結させることが可能に
なる。これは、圧電磁器材料粉末の粒子が微細化するこ
とにより、Ｎｉ及びＰｂの分散性が向上するためである
と考えられる。
面積（ＳＳ）を、１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2／
ｇ）とすることにより、低温焼結性をさらに向上させ、
９００℃を下回るような温度で焼結させることが可能に
なる。これは、圧電磁器材料粉末の粒子が微細化するこ
とにより、Ｎｉ及びＰｂの分散性が向上するためである
と考えられる。
【００２３】
【実施例】以下に、この発明の実施例を示して、その特
徴とするところをさらに具体的に説明する。
徴とするところをさらに具体的に説明する。
【００２４】まず、出発原料として、Ｐｂ3Ｏ4，ＴｉＯ
2，ＺｒＯ2，ＮｉＯ，Ｎｂ2Ｏ5を用意し、これらの出発
原料を表１，表２に示すような組成となるように秤取
し、ボールミルを用いて湿式混合した後、７００〜９０
０℃で２時間仮焼し、粉砕（微粉砕）して仮焼粉末を得
た。それから、この仮焼粉末に酢酸ビニル系のバインダ
ーを加えてさらに湿式混合を行い、乾燥、造粒後に１０
００〜２０００kg／cm2の圧力で円板状に成形し、これ
を８５０〜１２００℃で焼成し、直径１０mm、厚さ１mm
の磁器円板を得た。
2，ＺｒＯ2，ＮｉＯ，Ｎｂ2Ｏ5を用意し、これらの出発
原料を表１，表２に示すような組成となるように秤取
し、ボールミルを用いて湿式混合した後、７００〜９０
０℃で２時間仮焼し、粉砕（微粉砕）して仮焼粉末を得
た。それから、この仮焼粉末に酢酸ビニル系のバインダ
ーを加えてさらに湿式混合を行い、乾燥、造粒後に１０
００〜２０００kg／cm2の圧力で円板状に成形し、これ
を８５０〜１２００℃で焼成し、直径１０mm、厚さ１mm
の磁器円板を得た。
【００２５】そして、この磁器円板の表面（両主面）
に、銀ペーストを塗布し、８００℃で２時間焼き付けて
銀電極を形成した後、８０℃のシリコンオイル中で３ｋ
Ｖ／mmの直流電圧を印加して分極処理を施し、圧電磁器
円板（試料）を得た。
に、銀ペーストを塗布し、８００℃で２時間焼き付けて
銀電極を形成した後、８０℃のシリコンオイル中で３ｋ
Ｖ／mmの直流電圧を印加して分極処理を施し、圧電磁器
円板（試料）を得た。
【００２６】そして、これらの試料について、比誘電率
（ε33／ε0）、電気機械結合係数（Ｋｐ）、及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を測定した。その結果を表１，表２
に示す。なお、表１，表２において、試料No.に*印を付
したものは、この発明の範囲外の組成を有する試料であ
る。
（ε33／ε0）、電気機械結合係数（Ｋｐ）、及び機械
的品質係数（Ｑｍ）を測定した。その結果を表１，表２
に示す。なお、表１，表２において、試料No.に*印を付
したものは、この発明の範囲外の組成を有する試料であ
る。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】表１，表２に示すように、この発明の実施
例にかかる各試料については、比誘電率（ε33／
ε0）、電気機械結合係数（Ｋｐ）、及び機械的品質係
数（Ｑｍ）に関し、ほぼ良好な結果が得られていること
がわかる。
例にかかる各試料については、比誘電率（ε33／
ε0）、電気機械結合係数（Ｋｐ）、及び機械的品質係
数（Ｑｍ）に関し、ほぼ良好な結果が得られていること
がわかる。
【００３０】なお、αについては、表２の試料No.１６
（α＝１．０）と試料No.１７（α＝１．５）の比較に
みられるように、αの値が１以下の場合には、パイロク
ロア相の生成を促進する結果となり、十分な低温焼結性
を得ることができないことがわかる。また、試料No.２
１（α＝２．５）にみられるように、αの値が２以上に
なると焼成中にＮｉが粒内に固溶して電気特性が大きく
変化する（すなわち、Ｋｐが小さくなり、Ｑｍが大きく
なる）ため好ましくないことがわかる。
（α＝１．０）と試料No.１７（α＝１．５）の比較に
みられるように、αの値が１以下の場合には、パイロク
ロア相の生成を促進する結果となり、十分な低温焼結性
を得ることができないことがわかる。また、試料No.２
１（α＝２．５）にみられるように、αの値が２以上に
なると焼成中にＮｉが粒内に固溶して電気特性が大きく
変化する（すなわち、Ｋｐが小さくなり、Ｑｍが大きく
なる）ため好ましくないことがわかる。
【００３１】また、βについては、表１の試料No.１２
（β＝１．０２）と試料No.１３（β＝０．９８）の比
較にみられるように、βが１以下になると、βを１より
大きくすることにより得られる効果が失われ、また、表
２の試料No.１８と２０の比較にみられるように、βの
値が１．０６を越えると過剰のＰｂがガラス相となって
焼結体中に残り、圧電性の低下を招くことがわかる。
（β＝１．０２）と試料No.１３（β＝０．９８）の比
較にみられるように、βが１以下になると、βを１より
大きくすることにより得られる効果が失われ、また、表
２の試料No.１８と２０の比較にみられるように、βの
値が１．０６を越えると過剰のＰｂがガラス相となって
焼結体中に残り、圧電性の低下を招くことがわかる。
【００３２】なお、βの値に関しては、αとの関係を問
題にすることなく、βを単独で過剰にしても低温焼結の
効果を得ることは可能であるが、表２の試料No.１６
（α＝１．０，β＝１．０２でβのみ過剰）と試料No.
１７（α＝１．５，β＝１．０２でαとβの両方が過
剰）の比較にみられるように、βのみを単独で過剰にし
た場合には、圧電性が大きく低下するため好ましくな
い。
題にすることなく、βを単独で過剰にしても低温焼結の
効果を得ることは可能であるが、表２の試料No.１６
（α＝１．０，β＝１．０２でβのみ過剰）と試料No.
１７（α＝１．５，β＝１．０２でαとβの両方が過
剰）の比較にみられるように、βのみを単独で過剰にし
た場合には、圧電性が大きく低下するため好ましくな
い。
【００３３】また、図１に、Ｘ＝０．４０，Ｙ＝０．２
３，Ｚ＝０．３８の組成において、α＝１．０及びα＝
１．５（ともにβ＝１．００）とした場合の焼結性、す
なわち、焼成温度と焼結密度（焼結体の密度）との関係
を示すとともに、図２に、Ｘ＝０．４０，Ｙ＝０．２
３，Ｚ＝０．３８の組成において、α＝１．０，β＝
１．００とした場合及びα＝１．５，β＝１．０２とし
た場合の焼結性を示す。
３，Ｚ＝０．３８の組成において、α＝１．０及びα＝
１．５（ともにβ＝１．００）とした場合の焼結性、す
なわち、焼成温度と焼結密度（焼結体の密度）との関係
を示すとともに、図２に、Ｘ＝０．４０，Ｙ＝０．２
３，Ｚ＝０．３８の組成において、α＝１．０，β＝
１．００とした場合及びα＝１．５，β＝１．０２とし
た場合の焼結性を示す。
【００３４】図１，図２より、ＮｉとＰｂの両方を過剰
にした原料（α＝１．５，β＝１．０２）を用いた場合
には、Ｎｉのみを過剰にした原料（α＝１．５，β＝
１．００）を用いた場合よりも低温焼結性が向上してい
ることがわかる。
にした原料（α＝１．５，β＝１．０２）を用いた場合
には、Ｎｉのみを過剰にした原料（α＝１．５，β＝
１．００）を用いた場合よりも低温焼結性が向上してい
ることがわかる。
【００３５】さらに、仮焼後に原料粉末（圧電磁器材料
粉末）を微粉砕することにより、さらに、低温焼結性を
高めることが可能であり、試料No.１７（特に微粉砕し
ない原料粉末を使用）と試料No.１８（微粉砕した原料
粉末を使用）との比較にみられるように、Ｎｉ及びＰｂ
が過剰で、かつ、仮焼後に微粉砕した原料粉末を用いる
ことにより、９００℃を下回るような低い焼成温度（試
料No.１８では８５０℃）で焼成しても十分な圧電性が
得られることがわかる。なお、この発明では、粉砕粒度
の指標として比表面積（ＳＳ）の値を用いたが、このＳ
Ｓ値が１０ｍ2／ｇより小さくなると９００℃を下回る
ような低温で焼成できるような低温焼結性を得ることは
困難になる。したがって、９００℃を下回るような温度
で焼成することが可能な低温焼結性と圧電性とを両立さ
せるためには、比表面積を１０ｍ 2／ｇ以上にすること
が必要になる。
粉末）を微粉砕することにより、さらに、低温焼結性を
高めることが可能であり、試料No.１７（特に微粉砕し
ない原料粉末を使用）と試料No.１８（微粉砕した原料
粉末を使用）との比較にみられるように、Ｎｉ及びＰｂ
が過剰で、かつ、仮焼後に微粉砕した原料粉末を用いる
ことにより、９００℃を下回るような低い焼成温度（試
料No.１８では８５０℃）で焼成しても十分な圧電性が
得られることがわかる。なお、この発明では、粉砕粒度
の指標として比表面積（ＳＳ）の値を用いたが、このＳ
Ｓ値が１０ｍ2／ｇより小さくなると９００℃を下回る
ような低温で焼成できるような低温焼結性を得ることは
困難になる。したがって、９００℃を下回るような温度
で焼成することが可能な低温焼結性と圧電性とを両立さ
せるためには、比表面積を１０ｍ 2／ｇ以上にすること
が必要になる。
【００３６】なお、この発明の圧電磁器組成物は、上記
実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内
において、その組成や製造方法を変化させるなどの応
用、変形を加えることが可能である。
実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内
において、その組成や製造方法を変化させるなどの応
用、変形を加えることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】上述のように、この発明の圧電磁器組成
物は、ＸＰｂβ（Ｎｉα/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺｒＯ
3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組成とし、一般記号ＡＢＯ3で
表されるペロブスカイト型の圧電磁器組成物の、Ｘ，
Ｙ，Ｚを上記所定の範囲とし、かつ、ＢサイトのＮｉ比
率（α）を１＜α＜２と化学量論組成よりも過剰にする
とともに、ＡサイトのＰｂ比率（β）を１＜β≦１．０
６と化学量論組成よりも過剰にしているので、特に、共
沈法や、ゾル−ゲル法などの化学的合成方法を用いるこ
となく、従来の酸化物を混合して合成する方法をとりな
がら、必要な圧電性を確保しつつ焼成温度を従来よりも
相当に低下させることが可能になる。
物は、ＸＰｂβ（Ｎｉα/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰｂＺｒＯ
3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組成とし、一般記号ＡＢＯ3で
表されるペロブスカイト型の圧電磁器組成物の、Ｘ，
Ｙ，Ｚを上記所定の範囲とし、かつ、ＢサイトのＮｉ比
率（α）を１＜α＜２と化学量論組成よりも過剰にする
とともに、ＡサイトのＰｂ比率（β）を１＜β≦１．０
６と化学量論組成よりも過剰にしているので、特に、共
沈法や、ゾル−ゲル法などの化学的合成方法を用いるこ
となく、従来の酸化物を混合して合成する方法をとりな
がら、必要な圧電性を確保しつつ焼成温度を従来よりも
相当に低下させることが可能になる。
【００３８】さらに、焼成前の原料粉末を微粉砕してそ
の比表面積（ＳＳ）を１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2
／ｇ）とすることにより、さらに低温で焼結させること
が可能になる。
の比表面積（ＳＳ）を１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2
／ｇ）とすることにより、さらに低温で焼結させること
が可能になる。
【００３９】したがって、この発明の圧電磁器組成物に
よれば、従来の圧電磁器組成物を製造する場合のよう
に、焼成時に密閉度の高い特殊なさや鉢を用いたり、Ｐ
ｂの雰囲気制御を行ったりする必要がなくなるととも
に、焼成温度が低くなることから、さや鉢の寿命を大幅
に向上させることが可能になる。さらに、一体焼成の圧
電アクチュエータを製造する場合においても、内部電極
として、Ｐｔなどの高融点の貴金属を用いる必要がな
く、比較的安価なＡｇ−Ｐｄ合金などを使用することが
可能になるため、製造コストを大幅に削減することがで
きる。
よれば、従来の圧電磁器組成物を製造する場合のよう
に、焼成時に密閉度の高い特殊なさや鉢を用いたり、Ｐ
ｂの雰囲気制御を行ったりする必要がなくなるととも
に、焼成温度が低くなることから、さや鉢の寿命を大幅
に向上させることが可能になる。さらに、一体焼成の圧
電アクチュエータを製造する場合においても、内部電極
として、Ｐｔなどの高融点の貴金属を用いる必要がな
く、比較的安価なＡｇ−Ｐｄ合金などを使用することが
可能になるため、製造コストを大幅に削減することがで
きる。
【図１】Ｘ＝０．４０，Ｙ＝０．２３，＝０．３８の組
成において、α＝１．０及びα＝１．５（ともにβ＝
１．００）とした場合の焼結性を示す線図である。
成において、α＝１．０及びα＝１．５（ともにβ＝
１．００）とした場合の焼結性を示す線図である。
【図２】Ｘ＝０．４０，Ｙ＝０．２３，＝０．３８の組
成において、α＝１．０，β＝１．００とした場合と、
α＝１．５，β＝１．０２とした場合の焼結性を示す線
図である。
成において、α＝１．０，β＝１．００とした場合と、
α＝１．５，β＝１．０２とした場合の焼結性を示す線
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/49 Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 ＸＰｂβ（Ｎｉα/3Ｎｂ2/3）Ｏ3−ＹＰ
ｂＺｒＯ3−ＺＰｂＴｉＯ3を基本組成とし、一般記号Ａ
ＢＯ3で表されるペロブスカイト型の圧電磁器組成物で
あって、Ｘ，Ｙ，Ｚがそれぞれ、 ０．２０≦Ｘ≦０．６０ ０．１５≦Ｙ≦０．６０ ０．３０≦Ｚ≦０．６０ の範囲にあり、かつ、ＢサイトのＮｉ比率（α）が、 １＜α＜２ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であるととも
に、ＡサイトのＰｂ比率（β）が、 １＜β≦１．０６ の範囲にあって、化学量論組成よりも過剰であることを
特徴とする圧電磁器組成物。 - 【請求項２】 焼成前の圧電磁器材料粉末の比表面積
（ＳＳ）が、１０ｍ2／ｇ以上（ＳＳ≧１０ｍ2／ｇ）で
あ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 |
|---|---|---|---|
| JP20901793A JP3345974B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20901793A JP3345974B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745883A true JPH0745883A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3345974B2 JP3345974B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16565894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20901793A Expired - Fee Related JP3345974B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3345974B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715360A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-06-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
| JP2005219992A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| WO2006046597A1 (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd | 導電性ペースト、及び積層型圧電セラミック部品 |
| JP2007223840A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Fujifilm Corp | ジルコンチタン酸鉛系組成物とその製造方法、圧電体、及び圧電素子 |
| JP2007284344A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Agency For Science Technology & Research | 低焼結温度を有する強誘電性セラミック材料 |
| US7504042B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-03-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic electronic component |
| EP2978034A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP20901793A patent/JP3345974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715360A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-06-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition |
| JP2005219992A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電磁器組成物および圧電素子 |
| US7504042B2 (en) | 2004-10-01 | 2009-03-17 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric ceramic electronic component |
| WO2006046597A1 (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd | 導電性ペースト、及び積層型圧電セラミック部品 |
| JP2007223840A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Fujifilm Corp | ジルコンチタン酸鉛系組成物とその製造方法、圧電体、及び圧電素子 |
| JP2007284344A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Agency For Science Technology & Research | 低焼結温度を有する強誘電性セラミック材料 |
| EP2978034A1 (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element |
| US9887344B2 (en) | 2014-07-01 | 2018-02-06 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element, piezoelectric actuator device, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and ultrasonic measuring apparatus |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3345974B2 (ja) | 2002-11-18 |
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