JPS63169780A - チタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明はチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体の製造に用いら
れる組成物に関する。チタン酸ゾルコンｒＲ鉛系圧電体
は優れた圧電特注を有する九め点火栓、ブザー、フィル
ターなどに広く用いられている。

〈従来の技術とその問題点〉 最近、圧電体の大出力化にともないその高強度化が要望
されている。従来のチタン戚ジルコン酸鉛系の圧電体は
大出力化に耐えず、使用中に破損することがあった。従
来、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電体の高強度化のために
、これに酸化アルミニウムを添加しｔものが知られてい
る（％公昭４９−２４７５６号公報）。この圧電体は反
復加圧によるｔＩＩＦ、出力係数の安定性の面では確か
に優れているが、大出力時あるいは機械的な応力が加わ
ったときの強度は元号ではなかった。本発明はとくに機
械的な応力に耐えるチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用の
組成物を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者らは上記目的を達成するために種々の組成物に
ついて検討全行なつ九結果、酸素６配位の金属元素を２
櫨以上配合して平均原子価を４価にしｔもの、および元
素の周期律表の第Ｖ　１！ｋ　ａに、、。

属する元素をそれぞれ特定の割合で配合させたチタン酸
ジルコン酸鉛系組成物から製造した圧電体はその機械的
強度がとくに高くなることを見出し、本発明を完成させ
るに到った。

すなわち本発明は、鉛、Ａ、Ｍ、チタン、ジルコニウム
およびＤをそれぞれ原子比でｖ　：　２ｗ／ｌ：ｘ：ｙ
：ｚ：ｕの比率で配合量せたことを特徴とするチタン酸
ゾルコン酸鉛系圧電体用組成物（たてし、Ａは酸素１２
配位の金属元素であジｔはその原子価、Ｍは酸素６配位
の金属元素ｔ−２橿以上配合して平均原子側合４価にし
たもの、Ｄは元素の周期律表の第Ｖ族ａに属する元素、
０．９５≦Ｖ＋Ｗ≦１−０５、ｗ≦０．１、ＩＣ≧０．
０５、ｘ＋ｙ＋ｚ−１，ｏ、０．００１≦Ｕ≦０．０７
　）である。

以下、本発明について詳しく説明する。本発明で用いら
れる鉛、Ａ、Ｍ、チタン、ジルコニウムおよびＤは単体
、合金または化合物であるが、化合物としては酸化物、
炭酸化物、水酸化物などが用いられる。

鉛とＡとの配合比率については０．９５≦ｖ−）−ｗ≦
１．０５であ夛、かつＷ≦０．１でなければならない。

Ｖ＋Ｗの値が０．９５よジ小さくても、また１、０５を
越えても焼結性が低下し、また電気特性が悪化する。Ｗ
の値は０．１ｔ−越えると焼結性が低下し、キュリ一温
度が低くなるので実用上問題である。

Ａで示される酸素１２配位の金属元素は原則としてはＳ
ｒ、　Ｂａ、　Ｃａ、など２価の金属元素であるが、Ｌ
ａなど２価以外の金属元素を用いることもできる。前記
原子比２　ｖ／ｌ　において２／ｌは原子価により配合
量を補正する係数である。

Ｍで示される［累６配位の金属元素を２櫨以上配合して
平均原子価を４価にしたものとは（Ｂ”　１／３　Ｂ”
　２／３）　、刺（Ｂａ“１／２　Ｂ’“１／２）、（
Ｅ”　１／２　Ｂａ”　１／２）、−ＭＢ”　２／３　
Ｂ”　１／３）（。

（Ｂｌ”　１／４　Ｂ”　３／４）などである。友だし
、Ｂｌ＋はＬｉ　ｉたはｃｕであジ、Ｂ２＋はＭｇ、Ｎ
ｉ、Ｚｎ。

Ｍｎ、Ｃｏ、　５ｎＳＦｅ、ＣｄまたはＣａであジ、Ｂ
３＋はＭｎ、Ｓｂ、ムＪＳＹｂ、　Ｉｎ、　Ｆｅ、　Ｃ
ｏ、　ＳｓまたはＹでめり、Ｂ５＋はＮｂ、８ｂ、Ｔａ
ｇたはＢｉであり　Ｂ６＋はｗ、ＴｅまたはＲｅである
。Ｍの原子比ｘｌｄ肌０５以上でなければならず、かつ
、ｘ＋ｙ＋ｚ−１，３の式を満足する量でなければなら
ない。

Ｉが０．０５未満の組成物では強度の高い圧電体はでき
ない。チタンおよびジルコニウムの原子比ｙおよび２は
ｚ＋ｙ−＋−ｚ−１．０の式を満足する限り、製造する
圧電体の希望特性に応じ、任意の値とする仁とができる
。

Ｄの元素はニオブ、タンタルまたはバナジウムである。

こｎらの元素は単体で用いてもよいが、通常は酸化物か
または水酸化物が適している。Ｄの原子比Ｕは０．００
１以上０．０７以下でなげればならない。Ｕが０．００
１未満であっても、また逆に０．０７を越えても強腿の
高い圧電体はできない。

このような組成物から圧電体を製造するには一般には焼
結による方法と仮焼粉末を有機物と複合させる方法があ
る。ま几特殊な場合として浴融物から製造する方法もあ
る。焼結による方法は本発明の組成物を混合し７００〜
１０００℃の温度で仮焼して粒径３１Ｌｒｎ以下に粉砕
して粉末とし、得られた粉末を加圧成形、シート成形な
どによシ成形し、温度９００〜１３００℃で焼結する。

配合された組成物は焼結することにより一般式（ｐｂｖ
（Ａ２Ａ）、、　）４’ｒｉ、ｚｒ２ｏ、で表わされる
ペロプスカイト型構造を有する複合酸化物を基本組成と
して、これにＤが均一に配合され比圧電体組成物となる
。友だしＤは上記基本組成との単なる混合物ではなく、
上記基本組成と一体になることがＸ線回折法による分析
の結果判明した。

焼結体を希望する形状に切断または研磨したのち、銀電
極を焼付ける。ついで１００〜１５０℃の温度で２〜４
　ＫＶ／ｍの直流電圧を数１０秒〜数分間印加すると圧
電体が得られる。以下、実施例によυ本発明を具体的に
説明する。

〈実施例〉 実施例１〜２９および比較例１〜１４ ＰｂＯ、Ｓｒ（！０３　、ＢａＣＯ３、ＭｇＯ、Ｎｂ２
Ｏ５、Ｎｉ０１８ｂ２０３　、Ｔａ２０５　、ＷＯ３、
ＺｎＯ，８ｎＯ、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２の試渠特級粉
禾を表１〜３に示した組成で秤量混合することによって
チタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用組成物を得た。

上記組成物をマツフル炉中で温度８００〜９００℃で１
時間仮焼したのち、ボールミルで５時間粉砕して粒径０
．５〜２μｍの仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末を１
０００に９Ｉ／α２の圧力で直径２０關の円板に加圧成
形し、温度１１００〜１２８０”Ｃで焼結し友。

得られた焼結体はＸ巌回折法による分析の結果、いずれ
も一般式　（Ｐｂｖ（Ａ２／ｌ）ｗ）　′ＭｘＴｉ、Ｚ
ｒ２Ｏ３で表わされるペロプスカイト型構造を有する複
合酸化物になっていた。ま几、元素の周期律表の第Ｖ族
ａに属する元素（以下、第Ｖ族ａ元素という）を配合し
たものはｃｎらの元素が上記複合酸化物と一体になって
単一の複合酸化物になっていることが認められ次。

上記焼結体から幅５１１Ｉ１１厚みＱ、３Ｂ、長さ２５
關の試験片を切９出し研磨したのち、試験機（株式会社
今田製作所製ｓｖ　３型）を用いてスパン１０ｍで６点
曲げ試験全行なって抗折強度を測定した。

これらの測定結果は表１〜乙に示すとおりである。すな
わち、第■族ａ７ｉｌ：素を原子比で０．００１〜０．
０７配合したものは抗折強度がとくに高い値を示してい
る。

〈発明の効果〉 本発明のチタン酸ゾルコン酸鉛系圧電体用組成物は酸素
６配位の金属元素ｔ−２種以上配合して平均原子価を４
価にしたものを原子比で０．０５以上宮み、かつ、第■
族ａ元累金原子比で０．００１〜０．０７配合させ九た
め、これから製造し比圧電体はその機械的強直がとくに
高いという効果がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉛、Ａ、Ｍ、チタン、ジルコニウムおよびＤをそれぞれ
   原子比でｖ：２ｗ／ｔ：ｘ：ｙ：ｚ：ｕの比率で配合さ
   せたことを特徴とするチタン酸ジルコン酸鉛系圧電体用
   組成物（ただし、Ａは酸素１２配位の金属元素であり、
   ｔはその原子価、Ｍは酸素６配位の金属元素を２種以上
   配合して平均原子価を４価にしたもの、Ｄは元素の周期
   律表の第Ｖ族に属する元素、０．９５≦ｖ＋ｗ≦１．０
   ５、ｗ≦０．１、ｘ≧０．０５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０、
   ０．００１≦ｕ≦０．０７）。