JPH107460A - 圧電磁器組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エネルギー変換効率および変位量が大きく、ま
た広温度範囲での温度変化に対する変位量の変化が小さ
な温度安定性に優れ、かつ高電界下で長時間駆動しても
特性変化の小さな耐久性の高い圧電磁器組成物を提供す
る。 【解決手段】本発明の圧電磁器組成物は、チタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）のＰｂサイトの一部にＬａを置換
し、Ｔｉ・ＺｒサイトにＮｂ、Ｔａ、Ｓｂのうちの少な
くとも一種を置換し、かつ酸化クロムを添加したことを
特徴とする。この圧電磁器組成物は、エネルギー変換効
率および変位量が大きく、−３０〜１５０℃の広温度範
囲で温度安定性に優れ、また耐久性の高いため、自動車
等に使用されるアクチュエータ等の圧電素子に利用する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ等
の圧電素子に利用することができる、チタン酸ジルコン
酸鉛（ＰＺＴ）を主体とする圧電磁器組成物に関し、特
に自動車等に使用される圧電素子に利用可能な広温度範
囲での高変位性能と高耐久性とを有する圧電磁器組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクチュエータ等に利用される圧
電材料として、ＰＺＴを主体とする圧電磁器組成物が多
く提案されている。特にＰＺＴにドナー元素を置換し
た、いわゆるソフト圧電材料は、電界誘起変位量（以
下、変位量と略する）が大きく変位性能に優れ、アクチ
ュエータ等への応用に適した材料として注目されてお
り、こうしたソフト圧電材料に種々の元素を添加するな
どしてさらに種々の特性を付与する試みがなされてい
る。

【０００３】このような圧電磁器組成物として、例え
ば、特開平５−８４５号公報、特開平５−８４６号公報
では、ＰＺＴのＰｂサイト（Ａサイト）をＬａで置換
し、ＳｂもしくはＮｂを添加したものが開示されてい
る。これらの圧電磁器組成物では、ＳｂもしくはＮｂの
添加によりｄ定数が高くなり、主に線形変位（印加電界
に比例した変位）を利用するバイモルフ用の高変位量を
もつ圧電材料となることが知られている。

【０００４】一方、さらなる高変位量、高出力を得るた
めには、抗電界を超える高い電界を印加し、９０°ドメ
イン反転に伴う非線形変位を利用することが必要とな
る。しかし、ドメイン反転が起きるほどの高電界下で長
時間にわたって駆動させると、変位量およびエネルギー
変換効率の低下が生じてしまう。しかし、従来のソフト
圧電材料は、抗電界が低く、またドメイン反転が起こり
やすいため、高電界下での駆動によって変位量やエネル
ギー変換効率の低下が生じていた。このため、高電界下
での長時間の駆動がなされるような用途においては、従
来のソフト圧電材料を圧電アクチュエータに利用するこ
とは難しかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、エネルギー変換効率および変
位量が大きく、また広温度範囲での温度変化に対する変
位量の変化が小さく温度安定性に優れ、かつ高電界下で
長時間駆動しても特性変化の小さな耐久性の高い圧電磁
器組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＰＺＴのＡ
サイトにＬａを置換し、またＴｉおよびＺｒサイト（Ｂ
サイト）にＳｂ、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種を置換
し、かつこのＰＺＴに酸化クロムを添加することによ
り、エネルギー変換効率および変位量が大きくなり、広
温度範囲での温度安定性に優れ、かつ耐久性の高い圧電
磁器組成物が得られることを見出し、本発明に至ったも
のである。

【０００７】即ち、本発明の圧電磁器組成物は、チタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のＰｂサイトの一部にＬａを
置換し、Ｔｉ・ＺｒサイトにＮｂ、Ｔａ、Ｓｂのうちの
少なくとも一種を置換し、かつ酸化クロムを添加したこ
とを特徴とする。一方、ＰＺＴの一部をドナー元素で置
換し、Ｃｒを添加した圧電磁器組成物は、特開平５−１
４８０１６号公報でＰＺＴのＡサイトにＳｒ、Ｃａ、Ｂ
ａを置換し、Ｓｂ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒ等を添加した
ものが開示されているように従来からあった。しかし、
この公報の圧電磁器組成物は、主にセラミックフィルタ
等に利用される比較的ハードな圧電材料であり、変位量
が小さい。またＣｒはＰＺＴをハード化する目的で添加
されており、Ｃｒの添加による耐久性の向上については
示唆していない。

【０００８】本発明の圧電磁器組成物は、ＰＺＴの一部
をＬａおよびＳｂ、Ｎｂ、Ｔａの少なくとも一種により
置換してＰＺＴをソフト化してエネルギー変換効率およ
び変位量を大きくし、−３０℃〜１５０℃の広温度範囲
での温度安定性を向上させ、またＣｒの添加によって耐
久性を向上させたものである。この圧電磁器組成物によ
り、こうした広温度範囲で安定して動作し、高電界下で
長時間の駆動にも特性が劣化しない圧電素子の圧電材料
とすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、ＰＺＴのドナー元素
として、ＬａおよびＮｂ、Ｔａ、Ｓｂを用い、Ａサイト
の一部をＬａで置換し、Ｂサイトの一部をＮｂ、Ｔａ、
Ｓｂの少なくとも一種で置換する。これらの元素で置換
することにより、ＰＺＴの変位性能を向上させることが
できる。特に、Ｌａは変位量についての温度安定性に著
しい効果を示し、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂは変位量の向上に著
しい効果を示す。

【００１０】このとき、一般式：Ｐｂ_1-(3/2)xＬａ
_x （（Ｚｒ_y Ｔｉ_1-y ）_1-z Ｍ_z ）Ｏ₃において、Ｌａ
の置換量（ｘ）とＮｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一種の
置換量（ｚ）の組成で表される圧電磁器組成物とするこ
とにより、エネルギー変換効率および変位量が大きく、
変位量についての温度安定性に優れるものとすることが
できる。

【００１１】この一般式において、特にＬａの置換量と
Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一種の置換量との合計置
換量（ｘ＋ｚ）を０．０３以上とすることにより、従来
から圧電素子として利用されている圧電磁器組成物の歪
量（１．５×１０^-3（％）（±２ｋＶ／ｍｍ印加時））
を上回る歪量が得られ、変位量が向上するため望まし
い。

【００１２】また、安定した特性を得るためには、キュ
リー温度（Ｔｃ）の１／２程度以下の温度範囲で圧電素
子を使用することが必要である。これはＴｃの１／２の
温度より高温で使用すると、圧電素子の脱分極が起こり
やすくなり、エネルギー変換効率および変位量の低下が
生じるなど素子性能が劣化してしまうためである。従っ
て、高温で安定した特性を得るためにはＴｃが大きいこ
とが条件となる。特に、自動車用の圧電アクチュエータ
として利用するためには、−３０℃〜１５０℃の広温度
範囲で安定に動作することが必要となるため、２５０℃
以上のＴｃが要求される。本発明の圧電磁器組成物にお
いては、（ｘ＋ｚ）が０．０６より小さいときに２５０
℃以上のＴｃを得ることができる。一方、（ｘ＋ｚ）が
０．０６以上となるとＴｃは２５０℃を下回り好ましく
ない。

【００１３】従って、変位量を大きくし、かつ広温度範
囲で安定した変位量を得るためには、ｘおよびｚが０．
０３≦ｘ＋ｚ≦０．０６を満たすことが望ましい。ま
た、０．０３≦ｘ＋ｚ≦０．０６の範囲内で、ｘとｚの
範囲をそれぞれ０．０１≦ｘ≦０．０５、０．０１≦ｚ
≦０．０３となる様にＬａとＮｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なく
とも一種との双方をバランスよく置換すると、変位量の
温度変化をさらに小さくすることができる。Ｌａの置換
量が上記範囲外となると変位特性が不十分となり、ま
た、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂの置換量が上記範囲外となると変
位量の温度安定性が失われ、好ましくない。

【００１４】ＺｒとＴｉの比（ｙ）を適当にとり、モル
フォトロピック相境界（ＭＰＢ）近傍の組成とすること
により、変位量を大きくすることができる。しかし、組
成がＭＰＢの組成からずれると、変位量およびエネルギ
ー変換効率が急激に低下してしまう。本発明では、Ｌａ
の置換によりこのＭＰＢがシフトするため、Ｌａの置換
量に応じてｙを適当に変えて、ＭＰＢ近傍の組成となる
ようにする必要がある。本発明における上記Ｌａの置換
量では、ｙを０．５〜０．６の範囲内とすることによ
り、ＭＰＢ近傍組成とすることができるため好ましい。

【００１５】さらに、ＬａおよびＮｂ、Ｔａ、Ｓｂを置
換したＰＺＴに酸化クロムを微量添加することにより、
高電界を印加した状態での繰り返し駆動による変位性能
の低下を少なくすることができ、耐久性を向上させるこ
とができる。この効果の発現機構の詳細は不明である
が、少なくともドナー元素とクロム元素が共存すること
により発現するものと考えられる。ＬａおよびＮｂ、Ｔ
ａ、Ｓｂの少なくとも一種のドナー元素によるＰＺＴの
置換の有無で酸化クロム添加効果を比較すると、ドナー
元素で置換してある場合は、機械的品質係数（Ｑｍ）の
低下、内部電界の低下が生じ、一方でドナー元素が少な
い、もしくは添加されていない場合には、Ｑｍの増加、
損失の低下が生じ（例えば、特開昭５８−９６７８７号
公報）、ドナー元素の有無で酸化クロム添加効果が著し
く異なる。このことから、ドナー元素で置換されていな
い場合や、ドナー元素で置換されていてもその置換量が
小さい場合には、酸化クロム添加による耐久性の改善効
果は得られない。

【００１６】このとき、例えば、酸化クロムとしてＣｒ
₂ Ｏ₃ を添加する場合、Ｃｒ₂ Ｏ₃を添加した圧電磁器
組成物の全体の量を１００重量％とすると、Ｃｒ₂ Ｏ₃
の添加量は０．０１重量％以上０．３重量％以下である
ことが望ましい。これにより、エネルギー変換効率、変
位量、変位量の温度安定性、Ｔｃ等の特性にほとんど影
響を与えずに、耐久性を向上させることができる。Ｃｒ
₂ Ｏ₃ 添加量が０．３重量％を超える場合、抗電界の低
下が生じ、高電界を印加した繰り返し駆動により脱分極
されやすくなるため、変位量等の特性の低下を招き好ま
しくない。

【００１７】このとき、添加されたＣｒは、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｓｂと同様にＰＺＴのＢサイトに置換していると考
えられる。その理由としては、ＣｒイオンのサイズがＢ
サイトイオンのサイズに近いこと、Ｘ線回折等の構造解
析によりＣｒの粒界析出が観察されていないことが挙げ
られる。（こうしたＣｒとは異なり、Ｖ、Ｍｏ等を少量
添加した場合には、Ｐｂ₂ Ｖ₃ Ｏ₈ 、Ｐｂ₂ ＭｏＯ₅ と
いった形態で粒界析出が観察される。） 本発明の圧電磁器組成物の製造方法としては特に限定さ
れないが、ＰｂＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｌａ₂ Ｏ₃ あ
るいはＬａ₂ （ＣＯ₃ ）₃ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｔａ ₂ Ｏ₅ 、
Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等の酸化物粉末あるいは炭酸塩
を用い、一般式：Ｐｂ_1-(3/2)xＬａ_x （（Ｚｒ_y Ｔｉ
_1-y ）_1-z Ｍ_z ）Ｏ₃ の組成となる様にこれらの原料粉
末を秤量、混合して圧電磁器組成物の原料粉末を調製
し、この原料粉末を一旦仮焼して仮焼粉末を得た後、ボ
ールミル、媒体攪拌ミル等の粉砕装置により粉砕し粉末
状の圧電磁器組成物を得ることができる。

【００１８】これをそのまま、あるいは造粒して、一軸
プレスあるいはＣＩＰ（冷間静水圧プレス）により成形
し、所望の試料形状の成形体を得た後、造粒したものに
関しては脱脂を施して、その後、密閉容器を用い、鉛の
揮散を防ぐために調整した雰囲気下で焼成することによ
り圧電体を製造することができる。あるいはまた、粉砕
後の仮焼粉末をバインダー、分散材、可塑剤と混合し、
スラリー状にした後、テープ形成あるいは押し出し成形
等により成形を行い、これを脱脂、焼成して圧電体を得
ることも可能である。

【００１９】

【作用】本発明の圧電磁器組成物により、エネルギー変
換効率および変位量が大きく、また広温度範囲で特性の
温度安定性に優れ、かつ、高電界下で長時間駆動しても
特性変化の小さな耐久性の高い圧電磁器組成物とするこ
とができる。特に、一般式：Ｐｂ_1-(3/2)xＬａ_x （（Ｚ
ｒ_y Ｔｉ_1-y ）_1-z Ｍ_z ）Ｏ₃ （但し、Ｍは、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｓｂのうちの少なくとも一種である。）の組成で表
されるＰＺＴに、酸化クロムを添加した圧電磁器組成物
において、前記式中のｘ、ｙ、ｚが、０．０３≦ｘ＋ｚ
≦０．０６、および０．５≦ｘ＋ｚ≦０．６を満たし、
かつＣｒ₂ Ｏ₃ の添加量が、Ｃｒ₂ Ｏ₃ を添加した圧電
磁器組成物の全体の量を１００重量％とすると、０．０
１重量％以上０．３重量％以下である圧電磁器組成物
は、さらにエネルギー変換効率および変位量が大きく、
かつ−３０℃〜１５０℃の広温度範囲で特性の温度安定
性に優れ、耐久性の高い圧電磁器組成物とすることがで
きる。

【００２０】さらに、前記ｘおよびｚは、０．０３≦ｘ
＋ｚ＜０．０６の範囲において、０．０１≦ｘ≦０．０
５かつ０．０１≦ｚ≦０．０３を満たす圧電磁器組成物
とすることにより、広温度範囲で変位量の温度安定性が
さらに優れる圧電磁器組成物とすることができる。

【００２１】

【実施例】ＰｂＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、
Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ｓｂ₂Ｏ₃ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ の各
原料粉末を用い、一般式：Ｐｂ_1-(3/2)xＬａ_x （（Ｚｒ
_yＴｉ_1-y ）_1-z Ｍ_z ）Ｏ₃ （但し、Ｍは、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｓｂのうちの少なくとも一種である。）において、
それぞれｘ、ｙ、ｚ、Ｍ、およびＣｒ₂ Ｏ₃ の添加量を
変えて原料粉末を秤量して乾式で混合し、組成およびＣ
ｒ₂ Ｏ₃ の添加量の異なる２１種類の原料粉末を得た。
これらの原料粉末を８００℃で５時間仮焼した後、得ら
れた仮焼粉末をボールミルにより２４時間湿式混合およ
び粉砕して粉末とし、これを乾燥して２１種類の圧電磁
器組成物（試料１〜試料２１）を得た。また、原料粉末
としてＬａ₂ Ｏ₃ の代わりにＳｒもしくはＢａを用いる
以外は、試料１〜試料２１と同様にして試料２２および
試料２３を作製した。

【００２２】こうして表１に示される２３種類の組成を
もつ圧電磁器組成物（試料１〜試料２３）を得た。試料
２〜試料５、試料７〜試料１０、試料１２、試料１６は
実施例であり、試料１、試料６、試料１１、試料１３〜
１５、試料１７〜２３は比較例である。なお、表１では
比較例の試料番号に＊の記号を付した。また、表１中の
Ｃｒ₂ Ｏ₃ の欄の値はＣｒ₂ Ｏ₃ の添加量を表し、Ｃｒ
₂ Ｏ₃ を添加した圧電磁器組成物の全体の量を１００重
量％としたときのＣｒ₂ Ｏ₃ の添加量（重量％）を示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】得られた圧電磁器組成物（試料１〜試料２
３）にそれぞれＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を１重
量％加え、４０ＭＰａで、直径１８ｍｍ、厚さ２ｍｍの
円板に成形し、さらにＣＩＰ（冷間静水圧プレス）によ
り３００ＭＰａで成形し、脱脂を行った後、１２５０℃
で２時間、鉛の揮散を防ぐために調整した雰囲気下で焼
結した。

【００２５】得られた焼結体を直径１１ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍに加工した後、両平面に金電極を蒸着し、１００
℃のシリコンオイル中で２ｋＶ／ｍｍの直流電界を１０
分印加し分極処理を行って圧電体ペレットを形成した。
そして、この圧電体ペレットを測定試料とした。得られ
た圧電体ペレットの測定試料についてエネルギー変換効
率を評価するため、ベクトルインピーダンスアナライザ
（ＨＰ ４１９４Ａ）と恒温恒湿槽（タバイエスペック
ＰＬ−１Ｆ）とを組み合わせたシステムを用い、−３
０℃〜１５０℃におけるＫｐを測定した。

【００２６】また、高圧縮応力下でペレット単体の変位
量（１μｍ以下）を精度良く測定できる微小変位測定装
置を用い、室温中で厚み方向の圧縮荷重２０ＭＰａの条
件下で、厚み方向に−０．４〜１．２ｋＶ／ｍｍ、０．
１Ｈｚの三角波電界を印加した時の試料の厚み方向（電
界方向）の変位量（μｍ）を測定した。変位量について
の温度安定性については、上記の変位量測定において温
度のみを−３０〜１５０℃の範囲で変えて変位量を測定
し、次の式に従って温度変化率（％）を求めた。

【００２７】 Ｔｃは、比誘電率が極大となる温度とし、上記のベクト
ルインピーダンスアナライザと恒温恒湿槽とを組み合わ
せたシステムを用いて測定した。

【００２８】得られた測定試料（試料１〜試料２３）の
Ｋｐ、室温での変位量の値、変位量の温度変化率（−３
０〜１５０℃の温度範囲での値、小さい方が望まし
い）、Ｔｃをそれぞれ表１に併せて示す。表１より、得
られた測定試料（試料１〜２３）はいずれもＫｐが０．
６とほぼ同じであるか、もしくは０．６を超え、その値
が大きいことがわかる。

【００２９】また、ＰＺＴのＡサイトの一部をＬａで置
換した測定試料（試料１〜試料２０）は、変位量および
Ｔｃが大きく、また温度変化率は小さいことがわかる。
一方、Ｌａで置換していない測定試料（試料２１）は、
変位量およびＴｃが小さいことがわかる。また、Ｌａの
代わりにＳｒで置換した測定試料（試料２２）、および
Ｂａで置換した測定試料（試料２３）についても、変位
量およびＴｃが小さいことがわかる。この結果より、Ｌ
ａの置換は温度変化率を変えずに変位量を大きくするこ
とがわかる。

【００３０】また、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂで置換された測定
試料（試料１〜試料１４、試料１５〜試料２３）は、い
ずれも置換量によって変位量が大きくなり、かつ、その
置換量の増加に対する変位量の増加量はそれぞれ同程度
であることがわかる。一方、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂで置換さ
れていない測定試料（試料１５）は、変位量が小さいこ
とがわかる。この結果より、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂの置換に
より変位量が大きくなることがわかる。

【００３１】一方、試料１１の温度変化率が３５％であ
るように、その置換量（ｚ）が０．０３より大きい測定
試料では温度変化率が大きいことがわかる。この結果よ
り、ｚが０．０３より大きいＮｂ、Ｔａ、Ｓｂの置換は
温度変化率を大きくすることがわかる。また、ＬａとＮ
ｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一種との合計置換量（ｘ＋
ｚ）が０．０３以上の範囲の測定試料（試料１４）で
は、０．３５〜０．３８μｍと変位量が大きいことがわ
かり、この置換量が０．０３より小さい測定試料（試料
１４）では０．２６μｍと変位量が小さいことがわか
る。この結果より、ｘ＋ｚが０．０３以上であるときは
変位量が大きく、０．０３より小さいとき変位量が小さ
いことがわかる。

【００３２】また、置換量（ｘ＋ｚ）が０．０６より大
きい測定試料（試料１１、試料１３）では、２５０℃以
下とＴｃが小さいことがわかる。この結果より、置換量
（ｘ＋ｚ）が０．０６より大きいとき、Ｔｃが著しく低
下することがわかる。また、０．３重量％以下のＣｒ₂
Ｏ₃ が添加された測定試料（試料２、試料３、試料７〜
試料１０、試料１２、試料１６）は、Ｃｒ₂ Ｏ₃ が添加
されていない測定試料（試料１、試料６、試料１１、試
料１３〜試料１５、試料１７〜試料２３）に比べても、
変位量、Ｔｃについてはほぼ同じ大きさである。しか
し、その添加量が０．３重量％を超える測定試料（試料
４、試料５）は、０．３重量％以下のＣｒ₂ Ｏ₃ が添加
された測定試料に比べると、変位量が小さいことがわか
る。

【００３３】従って、実施例となる測定試料（試料２〜
５、試料７〜１０、試料１２、試料１６）は、Ｋｐおよ
び変位量が大きく、かつ温度変化率が小さいことがわか
る。中でも、ｘおよびｚが、０．０３≦ｘ＋ｚ＜０．０
６を満たし、かつＣｒ₂ Ｏ₃の添加量が、０．０１重量
％以上０．３重量％以下であり、また、ｘおよびｚが、
０．０１≦ｘ≦０．０５かつ０．０１≦ｚ≦０．０３を
満たしている測定試料（試料２、試料３、試料７〜１
０、試料１２、試料１６）は、特に温度変化率が小さい
ことがわかる。 （耐久試験による耐久性の評価）実施例である測定試料
（試料２〜５、試料７〜１０、試料１２、試料１６）の
うち、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 添加量が０．１５重量％、０．３重量
％、０．４重量％添加された３種類の粉末（試料２〜試
料４）を用い、温度１５０℃、荷重２０ＭＰａ、−０．
４〜１．２ｋＶ／ｍｍの駆動条件において耐久試験をそ
れぞれおこなった。また、Ｃｒ₂ Ｏ₃ が無添加の比較例
である測定試料（試料１）を用い、同じ駆動条件におい
て耐久試験をおこなった。

【００３４】このとき、それぞれの測定試料について、
０．１Ｈｚ三角波で得られる変位を測定し、初回、１０
⁶ 回、８×１０⁶ 回、３．３×１０⁷ 回の駆動回数にお
ける変位量を測定した。試料１〜試料４について、高電
界駆動による変位量の変化を図１に示す。なお、試料４
については、変位量が試料１〜試料３に比べ初期から小
さかったため、本耐久試験を行っていない。

【００３５】図１より、試料２および試料３の変位量の
低下量は、初期の変位量の５％以下であり、試料１の低
下量は初期の変位量の約１５％であることがわかる。こ
の結果から、Ｃｒ₂ Ｏ₃ の添加は、高電界駆動による変
位量低下の抑制に効果的であり、特に、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 添加
量が０．０１重量％以上０．３重量％以下の範囲内の圧
電磁器組成物では変位量の低下を５％以下とすることが
でき、Ｃｒ₂ Ｏ₃ の無添加の圧電磁器組成物に比べ変位
量の低下を１／３程度に小さくできることがわかる。

【００３６】以上の結果より、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）のＰｂサイトの一部にＬａを置換し、Ｔｉ・
ＺｒサイトにＮｂ、Ｔａ、Ｓｂのうちの少なくとも一種
を置換し、かつＣｒ₂ Ｏ₃ を添加した圧電磁器組成物
は、エネルギー変換効率および変位量が大きく、かつ広
温度範囲で特性の温度安定性に優れることがわかる。ま
た、高電界下で長時間駆動しても変位量の低下が小さ
く、耐久性が高いことがわかる。

【００３７】

【効果】本発明の圧電磁器組成物は、エネルギー変換効
率および変位量が大きく、温度安定性に優れるため、ア
クチュエータ等の圧電素子に利用できる。特に、本発明
の圧電磁器組成物は、広温度範囲での温度安定性に優
れ、また耐久性が高いため自動車用の圧電アクチュエー
タとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、本実施例において作製した試料１〜
試料４についての高電界駆動による変位量の変化を示す
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 浩明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 神谷 信雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のＰｂサ
   イトの一部にＬａを置換し、Ｔｉ・ＺｒサイトにＮｂ、
   Ｔａ、Ｓｂのうちの少なくとも一種を置換し、かつ酸化
   クロムを添加したことを特徴とする圧電磁器組成物。
2. 【請求項２】一般式：Ｐｂ_1-(3/2)xＬａ_x （（Ｚｒ_y Ｔ
   ｉ_1-y ）_1-z Ｍ_z ）Ｏ₃ （但し、Ｍは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓ
   ｂのうちの少なくとも一種である。）の組成で表される
   ＰＺＴに、酸化クロムとしてＣｒ₂ Ｏ₃ を添加したもの
   であり、式中のｘ、ｙ、ｚは、０．０３≦ｘ＋ｚ≦０．
   ０６、および０．５≦ｙ≦０．６を満たし、かつ該Ｃｒ
   ₂ Ｏ₃ の添加量は、該Ｃｒ₂ Ｏ₃ を添加した圧電磁器組
   成物の全体の量を１００重量％とすると、０．０１重量
   ％以上０．３重量％以下である請求項１に記載の圧電磁
   器組成物。
3. 【請求項３】前記ｘおよびｚは、０．０１≦ｘ≦０．０
   ５、および０．０１≦ｚ≦０．０３を満たす請求項２に
   記載の圧電磁器組成物。