JPH09157017A - 圧電磁器組成物およびその製造方法 - Google Patents

圧電磁器組成物およびその製造方法

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JPH09157017A
JPH09157017A JP32013395A JP32013395A JPH09157017A JP H09157017 A JPH09157017 A JP H09157017A JP 32013395 A JP32013395 A JP 32013395A JP 32013395 A JP32013395 A JP 32013395A JP H09157017 A JPH09157017 A JP H09157017A
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JP
Japan
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composition
piezoelectric ceramic
ceramic composition
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xpb
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JP32013395A
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Rui Namiuchi
類 浪内
Tomokazu Yamaguchi
朋一 山口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 密度が大きく緻密な圧電磁器組成物を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPb
TiO3−ZPbZrO 3を主成分とする圧電磁器組成物
(ただし、X+Y+Z=100で、AはX=1.0,Y
=62.5,Z=36.5、BはX=12.5,Y=7
5.0,Z=12.5、CはX=50.0,Y=37.
5,Z=12.5、DはX=50.0,Y=12.5,
Z=37.5、EはX=1.0,Y=12.5,Z=8
6.5(モル%))に、Pb3(PO42を0.01〜
0.5wt%添加することによってPb3(PO42
上記圧電磁器組成物の焼結時に上記圧電磁器組成物と反
応して液相を形成するため上記圧電磁器組成物の焼結性
が向上し密度の高い圧電性の高い圧電磁器組成物が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械エネルギ
ー変換素子として用いられる圧電磁器組成物およびその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Pb(Zn1/3Nb2/3)TiZrO3
の圧電磁器組成物が高い圧電性をもつことは、特公昭4
4−17344号公報などで知られている。従来このよ
うな圧電磁器組成物は次のような方法で作られていた。
すなわち、PbO,ZnO,Nb23,TiO2,Zr
2を所定の組成になるように配合し、ボールミルなど
で混合した後800〜1000℃で仮焼して、XPb
(Zn1/3Nb2/3)O−YPbTiO3−ZPbZrO3
の固溶体を得、さらにボールミルなどで粉砕し、所定の
形状に成形したのち1100〜1300℃で焼成すると
いうものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の組成
および製造方法では焼結体の密度が小さいので、圧電性
が低く、これを利用する電気機械エネルギー変換素子の
特性も低くなるという問題点を有していた。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、密度が大きく緻密な圧電磁器組成物を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbT
iO3−ZPbZrO3を主成分とする磁器組成物のう
ち、Pb(Zn1/3Nb2 /3)O3、PbTiO3、PbZ
rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
Eを頂点とする多角形内の組成に、Pb3(PO42
0.01〜0.5wt%添加し、X+Y+Z=100に
おいて、AはX=1.0,Y=62.5,Z=36.
5、BはX=12.5,Y=75.0,Z=12.5、
CはX=50.0,Y=37.5,Z=12.5、Dは
X=50.0,Y=12.5,Z=37.5、EはX=
1.0,Y=12.5,Z=86.5(モル%)である
ことを特徴とする圧電磁器組成物を提供するものであ
る。さらに、XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbT
iO3−ZPbZrO3を主成分とする磁器組成物のう
ち、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZ
rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
Eを頂点とする多角形内の組成となるように調整した原
料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にPb3(PO42
0.01〜0.5wt%添加することを特徴とする圧電
磁器組成物の製造方法を提供するものである。またさら
に、XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbTiO3−Z
PbZrO3を主成分とする磁器組成物のうち、Pb
(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZrO3
頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,Eを頂点
とする多角形内の組成となるように調整した原料粉を混
合、仮焼、粉砕した後、造粒時にPb3(PO42
0.01〜0.5wt%添加することを特徴とする圧電
磁器組成物の製造方法を提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1の圧電磁器組成
物の組成さらには請求項2または3の製造方法によって
Pb3(PO42が焼成時に反応して液相を作り焼結性
が向上するため、高密度で、圧電性の高い圧電磁器組成
物を得ることができるものである。
【0007】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の一実施例について図2を用い
て説明する。原料として化学的に純度99%以上のPb
O、ZnO、Nb25、TiO2、ZrO2を所定の組成
になるように秤量し、配合(1)してボールミルで混合
(2)した。混合粉末を850℃で仮焼(3)した後、
ボールミルで粉砕(4)した。この粉砕時に化学的に純
度99%のPb(PO42粉を添加し、造粒(5)し
た。得られた粉砕混合粉を1000kg/cm2の圧力で成
形(6)し、1100〜1300℃の温度で焼成(7)
した。得られた焼結体を直径15mm、厚さ0.5mmの円
板に加工(8)し、円板の上下面に銀電極を焼付けた。
銀電極を焼付けた円板を100℃のシリコンオイルに浸
漬し、円板の上下面に1.5kVの電位差を30分間与
えて分極(9)を行った。分極後24〜36時間を経て
から電気特性を測定した。なお、測定方法および各電気
特性の計算は電子材料工業会の標準規格(EMAS60
01〜6007)に準じた。以上の方法で得た各組成の
電気特性と密度を(表1)に示す。なお、表中のεT 33
/ε0は分極方向と同じ方向の比誘電率、kpは径方向
振動の電気機械結合係数、ρは焼結体の密度を示し、各
組成における焼成温度はそれぞれの焼結体密度が最大と
なる焼成温度である。
【0008】
【表1】
【0009】この(表1)から明らかなように、XPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbTiO3−ZPbZrO
3を主成分とする磁器組成物にPb3(PO42を添加す
ることによって焼結体の密度を著しく高め、圧電性を向
上させることができる。これはPb3(PO42が上記
圧電磁器組成物の焼結時に上記圧電磁器組成物と反応し
液相を形成するため焼結性が向上するためである。しか
しPb3(PO42の添加量が0.01wt%より少な
い場合は添加の効果が認められず、0.5wt%を越え
ると粒成長が進み密度が低下するため好ましくない。ま
た、上記圧電磁器組成物の組成については圧電性の高い
領域が特公昭44−17344号公報で述べられている
が、(表1)から明らかなようにこの領域のすべてにお
いて本発明は有効である。さらに、Pb3(PO42
添加を混合時にする場合と粉砕時にする場合で比較する
と(表2)のようになる。
【0010】
【表2】
【0011】(表2)のようにPb3(PO42を粉砕
時に添加した方が密度の高い、圧電性の良い焼結体が得
られる。これは混合時に添加した場合には仮焼の際にP
3(PO42が上記圧電磁器組成物と反応してしまう
ために、上記圧電磁器組成物の焼結時に液相が結晶粒界
に存在し難くなり、焼結性向上の効果が薄れてしまうた
めである。
【0012】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて(表3)を用いて説明する。(実施例1)と同様
にXPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbTiO3−ZP
bZrO3圧電磁器組成物(ただし、X=12.5,Y
=40.5,Z=47.0)を作成した。ただし、(実
施例1)と異なる点は、Pb3(PO42を粉砕時では
なく造粒時に10wt%酢酸溶液として加えたことであ
る。このようにPb3(PO42の添加を造粒時にする
場合と混合時にする場合で比較すると(表3)のように
なる。なお、Pb3(PO42を酢酸溶液で加えるのは
造粒時に圧電磁器組成物の粉体と十分に混合させるため
で他の溶液または粉体で加えても良い。
【0013】
【表3】
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明は、(図1)のごと
くXPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPbTiO3−ZP
bZrO3を主成分とする圧電磁器組成物のうち、Pb
(Zn 1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZrO3
頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,E(ただ
し、X+Y+Z=100において、AはX=1.0,Y
=62.5,Z=36.5、BはX=12.5,Y=7
5.0,Z=12.5、CはX=50.0,Y=37.
5,Z=12.5、DはX=50.0,Y=12.5,
Z=37.5、EはX=1.0,Y=12.5,Z=8
6.5(モル%))を頂点とする多角形内の組成に、P
3(PO42を0.01〜0.5wt%添加すること
によって、Pb3(PO42が上記圧電磁器組成物の焼
結時に上記圧電磁器組成物と反応して液相を形成するた
め上記圧電磁器組成物の焼結性が向上し密度の高い圧電
性の高い圧電磁器組成物が得られる。さらに、XPb
(Zn 1/3Nb2/3)O3−YPbTiO3−ZPbZrO
3を主成分とする磁器組成物のうち、Pb(Zn1/3Nb
2/3)O3、PbTiO3、PbZrO3を頂点とする三角
座標で、組成A,B,C,D,E(ただし、X+Y+Z
=100において、AはX=1.0,Y=62.5,Z
=36.5、BはX=12.5,Y=75.0,Z=1
2.5、CはX=50.0,Y=37.5,Z=12.
5、DはX=50.0,Y=12.5,Z=37.5、
EはX=1.0,Y=12.5,Z=86.5(モル
%))を頂点とする多角形内の組成となるように調整し
た原料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にPb3(PO4
2を0.01〜0.5wt%添加することによって、P
3(PO42が上記圧電磁器組成物の焼成時に上記圧
電磁器組成物と反応して形成される液相が効果的に粒界
に存在するため上記圧電磁器組成物の焼結性が著しく向
上し密度の高い圧電性の高い圧電磁器組成物が得られ
る。又さらに、XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPb
TiO3−ZPbZrO3を主成分とする磁器組成物のう
ち、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZ
rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
E(ただし、X+Y+Z=100において、AはX=
1.0,Y=62.5,Z=36.5、BはX=12.
5,Y=75.0,Z=12.5、CはX=50.0,
Y=37.5,Z=12.5、DはX=50.0,Y=
12.5,Z=37.5、EはX=1.0,Y=12.
5,Z=86.5(モル%))を頂点とする多角形内の
組成となるように調整した原料粉を混合、仮焼、粉砕し
た後、造粒時にPb3(PO4 2の酢酸溶液をPb3(P
42に換算して0.01〜0.5wt%添加すること
によってPb3(PO42が上記圧電磁器組成物の焼成
時に上記圧電磁器組成物と反応して形成される液相が効
果的に粒界に存在するため上記圧電磁器組成物の焼結性
が著しく向上し密度の高い圧電性の高い圧電磁器組成物
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電磁器組成物の組成を示す組成図
【図2】本発明の一実施例の圧電磁器組成物の製造工程
を示す図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPb
    TiO3−ZPbZrO 3を主成分とする磁器組成物のう
    ち、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZ
    rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
    Eを頂点とする多角形内の組成に、Pb3(PO42
    0.01〜0.5wt%添加したことを特徴とする圧電
    磁器組成物。(ただし、X+Y+Z=100において、
    AはX=1.0,Y=62.5,Z=36,5、BはX
    =12.5,Y=75.0,Z=12.5,CはX=5
    0.0,Y=37.5,Z=12.5、DはX=50.
    0,Y=12.5,Z=37.5、EはX=1.0,Y
    =12.5,Z=86.5(モル%)である。)
  2. 【請求項2】 XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPb
    TiO3−ZPbZrO 3を主成分とする磁器組成物のう
    ち、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZ
    rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
    Eを頂点とする多角形内の組成となるように調整した原
    料粉を混合、仮焼した後、粉砕時にPb 3(PO42
    0.01〜0.5wt%添加したことを特徴とする圧電
    磁器組成物の製造方法。(ただし、X+Y+Z=100
    において、AはX=1.0,Y=62.5,Z=36,
    5、BはX=12.5,Y=75.0,Z=12.5、
    CはX=50.0,Y=37.5,Z=12.5、Dは
    X=50.0,Y=12.5,Z=37.5,EはX=
    1.0,Y=12.5,Z=86.5(モル%)であ
    る。)
  3. 【請求項3】 XPb(Zn1/3Nb2/3)O3−YPb
    TiO3−ZPbZrO 3を主成分とする磁器組成物のう
    ち、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、PbTiO3、PbZ
    rO3を頂点とする三角座標で、組成A,B,C,D,
    Eを頂点とする多角形内の組成となるように調整した原
    料粉を混合、仮焼、粉砕した後、造粒時にPb3(P
    42を0.01〜0.5wt%添加したことを特徴と
    する圧電磁器組成物の製造方法。(ただし、X+Y+Z
    =100においてAはX=1.0,Y=62.5,Z=
    36,5、BはX=12.5,Y=75.0,Z=1
    2.5、CはX=50.0,Y=37.5,Z=12.
    5、DはX=50.0,Y=12.5,Z=37.5、
    EはX=1.0,Y=12.5,Z=86.5(モル
    %)である。)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234799A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Tdk Corp 圧電素子
CN118127624A (zh) * 2024-03-11 2024-06-04 西北有色金属研究院 一种高纯度铁弹性化合物Pb3(PO4)2的制备方法

Cited By (3)

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JP2007234799A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Tdk Corp 圧電素子
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