JPS63285167A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPS63285167A JPS63285167A JP62117022A JP11702287A JPS63285167A JP S63285167 A JPS63285167 A JP S63285167A JP 62117022 A JP62117022 A JP 62117022A JP 11702287 A JP11702287 A JP 11702287A JP S63285167 A JPS63285167 A JP S63285167A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電セラミックス、より詳しくはPb(Ni
+z3Nb2zs)T!ZrOsの三成分系圧電磁器
組成物に関するものである。
+z3Nb2zs)T!ZrOsの三成分系圧電磁器
組成物に関するものである。
圧電性磁器材料としては従来より各種のものが知られて
おり、特にPZT系CPb(Zr Ti)Oz系〕磁
器の実用化が進んでいる。このPZT系磁器は二成分系
圧電材料であり、これよりも電気機械結合係数、比誘電
率や温度特性の組成による選択の余地が大きくできる三
成分系圧電材料が提案されている(例えば、高橋、本多
、重下:圧電セラミックス材料、最新ファインセラミッ
クス技術、(1983)、p、41 (工業調査会〕参
照)。そして、特開昭61−117158号公報にてP
b(Sb2,3W、、3)TiZrO。
おり、特にPZT系CPb(Zr Ti)Oz系〕磁
器の実用化が進んでいる。このPZT系磁器は二成分系
圧電材料であり、これよりも電気機械結合係数、比誘電
率や温度特性の組成による選択の余地が大きくできる三
成分系圧電材料が提案されている(例えば、高橋、本多
、重下:圧電セラミックス材料、最新ファインセラミッ
クス技術、(1983)、p、41 (工業調査会〕参
照)。そして、特開昭61−117158号公報にてP
b(Sb2,3W、、3)TiZrO。
系の三成分系圧電磁器組成物が、また、特公昭47−4
7959号公報にてPb(Ni17zNbz7i)Ti
ZrOpの三成分糸圧電磁器組成物が提案されている。
7959号公報にてPb(Ni17zNbz7i)Ti
ZrOpの三成分糸圧電磁器組成物が提案されている。
またさらに、特公昭47−41160号公報にてPb(
Ni 、、Jb2.、)TiZrO−の限定された範囲
内において副成分としてTa205を0.1〜1.Ou
+t%含む三成分系圧電磁器組成物が提案されている。
Ni 、、Jb2.、)TiZrO−の限定された範囲
内において副成分としてTa205を0.1〜1.Ou
+t%含む三成分系圧電磁器組成物が提案されている。
しかしながら、この場合にはTa205無添加のときに
圧電磁器の特性が低い組成範囲(第1図中の破線で示さ
れ、本発明と比べてPb(Ni+7Jb2za)Oa酸
成分少ない)を主成分としている。また、Taz05添
加の圧電磁器においても径方向電気機械結合係数(Kr
)>0.335、比誘電率(ε、3/ε、 ) > 3
80と規定してピックアップ・マイクロホンには使用で
きるものの、送受話器・スピーカー等には使用できない
磁器も多い。
圧電磁器の特性が低い組成範囲(第1図中の破線で示さ
れ、本発明と比べてPb(Ni+7Jb2za)Oa酸
成分少ない)を主成分としている。また、Taz05添
加の圧電磁器においても径方向電気機械結合係数(Kr
)>0.335、比誘電率(ε、3/ε、 ) > 3
80と規定してピックアップ・マイクロホンには使用で
きるものの、送受話器・スピーカー等には使用できない
磁器も多い。
本発明は、Pb(Ni+73Nb27z)TiZr03
の三成分系圧電磁器組成物において、径方向電気機械結
合係数Krおよび比誘電率ε1./ε。を向上させるこ
とを目的としている。
の三成分系圧電磁器組成物において、径方向電気機械結
合係数Krおよび比誘電率ε1./ε。を向上させるこ
とを目的としている。
本発明は、また、径方向電気機械結合係数および比誘電
率が大きくて感度の良い音響変換素子(例えば、圧電送
受話器、圧電ブザー)に適したPb(NilzJb27
z)TiZrO1系圧電磁器組成物を提供することを目
的としている。
率が大きくて感度の良い音響変換素子(例えば、圧電送
受話器、圧電ブザー)に適したPb(NilzJb27
z)TiZrO1系圧電磁器組成物を提供することを目
的としている。
本発明は、音響変換素子としての使用に適しなKrが0
.55以上でかつε5./ε。が2000以上である特
性を有する圧電磁器組成物を提供することをも目的とし
ている。
.55以上でかつε5./ε。が2000以上である特
性を有する圧電磁器組成物を提供することをも目的とし
ている。
上述の目的が、一般式: Pb(Ni+73Nb27z
)xTiyZrzO+で表わされる主成分であって、式
中のx、y、zで表わした添付図面に示す組成点A、B
、C,DおよびE: で囲まれる範囲内の該主成分と、該主成分に対して0.
1〜0.3 u+t%のTa205である副成分とから
なる圧電磁器組成物によって達成される。
)xTiyZrzO+で表わされる主成分であって、式
中のx、y、zで表わした添付図面に示す組成点A、B
、C,DおよびE: で囲まれる範囲内の該主成分と、該主成分に対して0.
1〜0.3 u+t%のTa205である副成分とから
なる圧電磁器組成物によって達成される。
Ta205添加量は、0.1wt%以下では径方向電気
機械結合係数Krおよび比誘電率ε33/ε0の向上に
効果が無く、一方、0.4wt%以上ではKrおよびε
2./ε。が低下する。
機械結合係数Krおよび比誘電率ε33/ε0の向上に
効果が無く、一方、0.4wt%以上ではKrおよびε
2./ε。が低下する。
以下、比較例を含む実施例によって、本発明をより詳細
に説明する。
に説明する。
圧電磁器の試料を次のようにして製作した。まず、出発
原料として高純度の酸化鉛PbO1酸化ニツケルNiO
5五酸化ニオブNb、06、酸化チタンTi12および
酸化ジルコニウムZrO2を所定の配合比(第1表およ
び第2表の主成分組成比)に秤量し、ボールミルにて8
〜15時間湿時間台し、均一なスラリーとした。このス
ラリーを乾燥させた後に、800〜900℃にて1〜3
時間仮焼しな、仮焼物をボールミルにて粉砕し同時に所
定量(第1表および第2表の主成分に対する重量%)の
高純度五酸化タンタルTa205を加えて2〜10時間
湿時間台した。この混合粉にバインダーとして樹脂(例
えば、ポリビニルアルコール)を1wt%添加混練し、
約1 ton/ am2の圧力で直径14mm、厚さ1
mmの円板に加圧成形した。そして、成形した円板を1
180〜1300℃にて1〜5時間焼成した。この焼成
品に銀ペーストを所定パターンで焼付けして電極を形成
し、80〜150℃のオイル中で10〜20分間、2〜
5KV/mo+の直流電圧を印加して分極処理を行なっ
た。
原料として高純度の酸化鉛PbO1酸化ニツケルNiO
5五酸化ニオブNb、06、酸化チタンTi12および
酸化ジルコニウムZrO2を所定の配合比(第1表およ
び第2表の主成分組成比)に秤量し、ボールミルにて8
〜15時間湿時間台し、均一なスラリーとした。このス
ラリーを乾燥させた後に、800〜900℃にて1〜3
時間仮焼しな、仮焼物をボールミルにて粉砕し同時に所
定量(第1表および第2表の主成分に対する重量%)の
高純度五酸化タンタルTa205を加えて2〜10時間
湿時間台した。この混合粉にバインダーとして樹脂(例
えば、ポリビニルアルコール)を1wt%添加混練し、
約1 ton/ am2の圧力で直径14mm、厚さ1
mmの円板に加圧成形した。そして、成形した円板を1
180〜1300℃にて1〜5時間焼成した。この焼成
品に銀ペーストを所定パターンで焼付けして電極を形成
し、80〜150℃のオイル中で10〜20分間、2〜
5KV/mo+の直流電圧を印加して分極処理を行なっ
た。
このようにしてTa205を含有した(又は含有しない
) Pb(Ni17*Nb2z*)TiZrOz圧電磁
器組成物(試料No、1〜6,7〜38)が製作された
。
) Pb(Ni17*Nb2z*)TiZrOz圧電磁
器組成物(試料No、1〜6,7〜38)が製作された
。
得られた圧電磁器組成物の径方向電気機械結合係数Kr
、比誘電率ε、3/ε。および誘電損失tanδを測定
して、その結果を第1表および第2表に示す、
第1表 第1表では主成分を一定としてTa205添加量を変化
させた場合であり、TazOs添加によって無添加の場
合よりKrおよびε33/ε。が大きくなり、0、2
wt%程度の添加量が最も好ましいことが分かる。
、比誘電率ε、3/ε。および誘電損失tanδを測定
して、その結果を第1表および第2表に示す、
第1表 第1表では主成分を一定としてTa205添加量を変化
させた場合であり、TazOs添加によって無添加の場
合よりKrおよびε33/ε。が大きくなり、0、2
wt%程度の添加量が最も好ましいことが分かる。
下記第2表では主成分の組成比を変化させ、Ta205
添加量を0.2wt%と一定にした場合であり、試料の
組成を第1図の三元図中に示す。また、Taz05無添
加の比較試料の結果も第2表中に示す。
添加量を0.2wt%と一定にした場合であり、試料の
組成を第1図の三元図中に示す。また、Taz05無添
加の比較試料の結果も第2表中に示す。
第2表から主成分がどのような場合においても、Ta2
O,添加によってKrおよびε、3/ε。が大きくなる
ことが分かる。そして、第1図中の五角形ABCDEで
囲まれた領域においては、圧電送受話器、圧電スピーカ
ー等の音響変換素子としても用いられる好ましい範囲で
あり、Kr≧0.55がっ ε33/ε0≧2000の
条件を満足していることが分かる。
O,添加によってKrおよびε、3/ε。が大きくなる
ことが分かる。そして、第1図中の五角形ABCDEで
囲まれた領域においては、圧電送受話器、圧電スピーカ
ー等の音響変換素子としても用いられる好ましい範囲で
あり、Kr≧0.55がっ ε33/ε0≧2000の
条件を満足していることが分かる。
募じしス
第−亀」Iえυ
(※印は本発明範囲外の比較例である。)さらに、音響
変換素子の出力音圧を比較するには、共振周波数より十
分低いスティフネス領域における出力音圧を測定するこ
とも重要である。すなわち、共振周波数より十分低いス
ティフネス領域における出力音圧が高ければ、音響変換
素子として用いた場合に出力音圧が高くなると判断でき
る。
変換素子の出力音圧を比較するには、共振周波数より十
分低いスティフネス領域における出力音圧を測定するこ
とも重要である。すなわち、共振周波数より十分低いス
ティフネス領域における出力音圧が高ければ、音響変換
素子として用いた場合に出力音圧が高くなると判断でき
る。
そこで、従来の圧電磁器組成物(PZT系)を用いた振
動板と、本発明による圧電磁器組成物を用いた振動板の
出力音圧を測定した結果を第3表(従来品をゼロとした
時の出力音圧変化)および第2図に示す。本発明による
セラミック振動板の出力音圧の方が、2.7〜3.4d
B(at30011z)高くなり、第2図に示すように
従来品より優れている。
動板と、本発明による圧電磁器組成物を用いた振動板の
出力音圧を測定した結果を第3表(従来品をゼロとした
時の出力音圧変化)および第2図に示す。本発明による
セラミック振動板の出力音圧の方が、2.7〜3.4d
B(at30011z)高くなり、第2図に示すように
従来品より優れている。
以上説明したように、Pb(Ni、、、Nb2.、)T
iZrO,で表わされる主成分のうち、第1図の三元図
で示した五角形へBCDHの組成範囲内において、仮焼
後にTa205を0.1〜0.3u+t%添加すること
により、無添加の磁器よりも高い特性を安定して得るこ
とができ、音響変換素子に適した圧電磁器組成物を供給
することができる。
iZrO,で表わされる主成分のうち、第1図の三元図
で示した五角形へBCDHの組成範囲内において、仮焼
後にTa205を0.1〜0.3u+t%添加すること
により、無添加の磁器よりも高い特性を安定して得るこ
とができ、音響変換素子に適した圧電磁器組成物を供給
することができる。
第1図は、第1表および第2表中の主成分組成を示すP
b(N!1z3Nb2/、)03−PbTiOi−Pb
ZrO3三元図である。 第2図は、出力音圧と周波数との関係を本発明に係る圧
電磁器組成物および従来の圧電磁器組成物について説明
するグラフである。
b(N!1z3Nb2/、)03−PbTiOi−Pb
ZrO3三元図である。 第2図は、出力音圧と周波数との関係を本発明に係る圧
電磁器組成物および従来の圧電磁器組成物について説明
するグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、一般式: Pb(Ni_1_/_3Nb_2_/_3)_xTi_
yZr_2O_3で表わされる主成分であって、式中の
x、y、zで表わした添付図面に示す組成点A、B、C
、DおよびE: ▲数式、化学式、表等があります▼ (x+y+z=1) で囲まれる範囲内の該主成分と、該主成分に対して0.
1〜0.3wt%のTa_2O_5である副成分とから
なることを特徴とする圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117022A JPS63285167A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117022A JPS63285167A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285167A true JPS63285167A (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=14701506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117022A Pending JPS63285167A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63285167A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400498A3 (en) * | 2002-07-29 | 2004-06-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric ceramic composition and piezolelectric actuator for ink-jet head |
| CN111875374A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-03 | 湖北大学 | 一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62117022A patent/JPS63285167A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400498A3 (en) * | 2002-07-29 | 2004-06-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric ceramic composition and piezolelectric actuator for ink-jet head |
| US6844661B2 (en) | 2002-07-29 | 2005-01-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric actuator for ink-jet head based on use of the same |
| CN111875374A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-03 | 湖北大学 | 一种低温烧结铌镍-锆钛酸铅压电陶瓷材料及其制备方法 |
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