JPH0524917A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
- Publication number
- JPH0524917A JPH0524917A JP3176755A JP17675591A JPH0524917A JP H0524917 A JPH0524917 A JP H0524917A JP 3176755 A JP3176755 A JP 3176755A JP 17675591 A JP17675591 A JP 17675591A JP H0524917 A JPH0524917 A JP H0524917A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- porcelain composition
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクチュエータ、特に積層型圧電素子は一層
の厚みが約１００μｍと薄いため使用される圧電材料の
電気抵抗率が小さいと使用中に絶縁破壊してしまうなど
信頼性が低いという問題点がある。本発明は、電気抵抗
率が大きく、かつ、圧電定数が大きいアクチュエータ、
特に積層型圧電素子用材料の提供を目的とする。 【構成】 xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
からなる圧電磁器組成物において、０．３３≦x≦０．
３８、０．１２≦y≦０．１９とし、かつMn,Cr,Feの少
なくとも一種をそれぞれMnO2,Cr2O3,Fe2O3に換算して、
０．０１〜１．０重量％含有することを特徴とする。
の厚みが約１００μｍと薄いため使用される圧電材料の
電気抵抗率が小さいと使用中に絶縁破壊してしまうなど
信頼性が低いという問題点がある。本発明は、電気抵抗
率が大きく、かつ、圧電定数が大きいアクチュエータ、
特に積層型圧電素子用材料の提供を目的とする。 【構成】 xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
からなる圧電磁器組成物において、０．３３≦x≦０．
３８、０．１２≦y≦０．１９とし、かつMn,Cr,Feの少
なくとも一種をそれぞれMnO2,Cr2O3,Fe2O3に換算して、
０．０１〜１．０重量％含有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸ジルコン酸鉛を
主成分とする圧電磁器組成物に関するものであり、特に
圧電特性が大であると共に、絶縁性能に優れた圧電磁器
組成物に関するものである。
主成分とする圧電磁器組成物に関するものであり、特に
圧電特性が大であると共に、絶縁性能に優れた圧電磁器
組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来圧電磁器組成物としては、チタン酸
ジルコン酸鉛を主成分とするものが圧電定数が大である
ために、圧電振動子を初めとしてアクチュエータ用の材
料として広く利用されている。しかしながらこの系の材
料は、焼成時における酸化鉛の蒸発に起因して緻密な焼
結体が得にくいこと、モルフォトピック相境界（ＭＰ
Ｂ）近傍において圧電性がチタニウムとジルコニウム組
成に依存するため、特性の再現性と均一性を保証しにく
いという欠点がある。このような欠点を改良するため
に、例えばＰｂの一部を適量のＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ
等で置換する手段、若しくはＬａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｔｈ，Ｗ等の酸化物を添加する手段があ
る。前者によれば圧電特性を低下させずに誘電率を大と
することができ、一方後者によれば分極が容易となり圧
電定数が増大し、経時変化が小さくなるという利点があ
る。一方上記チタン酸ジルコン酸鉛の改良と平行してＡ
ＢＯ3型の強誘電体として、Ａ若しくはＢの位置に原子
価の異なる複数のイオンを持つ複合ペロブスカイト型化
合物が数多く発見された。以後この複合ペロブスカイト
型化合物との三成分の組成に対する研究開発が精力的に
進められている。
ジルコン酸鉛を主成分とするものが圧電定数が大である
ために、圧電振動子を初めとしてアクチュエータ用の材
料として広く利用されている。しかしながらこの系の材
料は、焼成時における酸化鉛の蒸発に起因して緻密な焼
結体が得にくいこと、モルフォトピック相境界（ＭＰ
Ｂ）近傍において圧電性がチタニウムとジルコニウム組
成に依存するため、特性の再現性と均一性を保証しにく
いという欠点がある。このような欠点を改良するため
に、例えばＰｂの一部を適量のＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ
等で置換する手段、若しくはＬａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｓｂ，Ｂｉ，Ｔｈ，Ｗ等の酸化物を添加する手段があ
る。前者によれば圧電特性を低下させずに誘電率を大と
することができ、一方後者によれば分極が容易となり圧
電定数が増大し、経時変化が小さくなるという利点があ
る。一方上記チタン酸ジルコン酸鉛の改良と平行してＡ
ＢＯ3型の強誘電体として、Ａ若しくはＢの位置に原子
価の異なる複数のイオンを持つ複合ペロブスカイト型化
合物が数多く発見された。以後この複合ペロブスカイト
型化合物との三成分の組成に対する研究開発が精力的に
進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記三成分系の圧電磁
器組成物として例えばPbTiO3-PbZrO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
なる組成のものがある。このような三成分系の圧電磁器
組成物の特徴は、前記の成分系の例えばPb(Zr,Ti)O3と
比較して、酸化鉛の蒸発が少なく、焼成が容易であると
共に、モルフォトピック相境界（ＭＰＢ）が点から線に
拡大し、より広い用途に適合する特性を持つ材料が得ら
れることである。この点において前記PbTiO3-PbZrO3-Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物は圧電歪定数（ｄ定
数）が極めて大であることから、アクュエータ素子用の
圧電磁器に最適である。しかしながら、前記PbTiO3-PbZ
rO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物は電気抵抗率
が比較的小さく、このため例えば、積層型圧電素子のよ
うに一層の厚みが１００μｍ前後の素子に前記PbTiO3-P
bZrO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物が使用され
た場合、印加できる電圧が小さく充分な性能が引き出せ
ない、あるいは使用中に絶縁破壊してしまう等、信頼性
が低いという問題があった。
器組成物として例えばPbTiO3-PbZrO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3
なる組成のものがある。このような三成分系の圧電磁器
組成物の特徴は、前記の成分系の例えばPb(Zr,Ti)O3と
比較して、酸化鉛の蒸発が少なく、焼成が容易であると
共に、モルフォトピック相境界（ＭＰＢ）が点から線に
拡大し、より広い用途に適合する特性を持つ材料が得ら
れることである。この点において前記PbTiO3-PbZrO3-Pb
(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物は圧電歪定数（ｄ定
数）が極めて大であることから、アクュエータ素子用の
圧電磁器に最適である。しかしながら、前記PbTiO3-PbZ
rO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物は電気抵抗率
が比較的小さく、このため例えば、積層型圧電素子のよ
うに一層の厚みが１００μｍ前後の素子に前記PbTiO3-P
bZrO3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3系の圧電磁器組成物が使用され
た場合、印加できる電圧が小さく充分な性能が引き出せ
ない、あるいは使用中に絶縁破壊してしまう等、信頼性
が低いという問題があった。
【０００４】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、圧電特性が大であると共に、電気抵抗率が大で
アクチュエータ用材料、特に積層型圧電素子用材料に適
した圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
解決し、圧電特性が大であると共に、電気抵抗率が大で
アクチュエータ用材料、特に積層型圧電素子用材料に適
した圧電磁器組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明においては、xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni
1/3Nb2/3)O3からなる圧電磁器組成物において、０．３
３≦x≦０．３８、０．１２≦y≦０．１９とし、かつM
n,Cr,Feの少なくとも一種をそれぞれMnO2,Cr2O3,Fe2O3
に換算して、０．０１〜１．０重量％含有する、という
技術的手段を採用した。
に、本発明においては、xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni
1/3Nb2/3)O3からなる圧電磁器組成物において、０．３
３≦x≦０．３８、０．１２≦y≦０．１９とし、かつM
n,Cr,Feの少なくとも一種をそれぞれMnO2,Cr2O3,Fe2O3
に換算して、０．０１〜１．０重量％含有する、という
技術的手段を採用した。
【０００６】
【作用】本発明においては、PbTiO3-PbZrO3-Pb(Ni1/3Nb
2/3)O3系のモルフォトピック相境界（ＭＰＢ）付近の組
成を選択することで大なる圧電定数を確保し、かつ、酸
化マンガン、酸化クロム、酸化鉄の少なくとも一種を適
量加えることにより、電気抵抗率の向上を計ることでア
クチュエータ用材料に適した圧電磁器組成物を提供する
ものである。
2/3)O3系のモルフォトピック相境界（ＭＰＢ）付近の組
成を選択することで大なる圧電定数を確保し、かつ、酸
化マンガン、酸化クロム、酸化鉄の少なくとも一種を適
量加えることにより、電気抵抗率の向上を計ることでア
クチュエータ用材料に適した圧電磁器組成物を提供する
ものである。
【０００７】
【実施例】以下、実施例により、本発明の効果を具体的
に説明する。
に説明する。
【０００８】（実施例１）酸化鉛（PbO）、酸化チタン
（TiO2）、酸化ジルコニウム（ZrO2）、酸化ニッケル
（NiO）、酸化ニオブ（Nb2O5）、酸化マンガン（MnO2）
の原料を化学式xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni1/3N
b2/3)O3+zwt%MnO2となるように秤量し、これをボールミ
ルで２時間混合した。得られた混合物を仮成形後、空気
中において８５０℃で２時間仮焼し、更にボールミルで
２時間粉砕した。これを造粒後プレス成形により直径２
０ｍｍ長さ１５ｍｍの成形体を作成した。この成形体を
アルミナ若しくはマグネシアからなる容器内に密閉した
状態で酸素中１２６０℃５時間の焼結を行った。得られ
た焼結体を切断、研磨加工により、直径１６ｍｍ、厚さ
０．８ｍｍの素子にし、両端面にＣｒ−Ａｕからなる電
極を形成し、シリコンオイル中において３ｋＶ／ｍｍの
直流電圧を印加して分極処理を行った。
（TiO2）、酸化ジルコニウム（ZrO2）、酸化ニッケル
（NiO）、酸化ニオブ（Nb2O5）、酸化マンガン（MnO2）
の原料を化学式xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni1/3N
b2/3)O3+zwt%MnO2となるように秤量し、これをボールミ
ルで２時間混合した。得られた混合物を仮成形後、空気
中において８５０℃で２時間仮焼し、更にボールミルで
２時間粉砕した。これを造粒後プレス成形により直径２
０ｍｍ長さ１５ｍｍの成形体を作成した。この成形体を
アルミナ若しくはマグネシアからなる容器内に密閉した
状態で酸素中１２６０℃５時間の焼結を行った。得られ
た焼結体を切断、研磨加工により、直径１６ｍｍ、厚さ
０．８ｍｍの素子にし、両端面にＣｒ−Ａｕからなる電
極を形成し、シリコンオイル中において３ｋＶ／ｍｍの
直流電圧を印加して分極処理を行った。
【０００９】表１は前記化学式においてz＝０．０５と
し、xおよびyの値を変化させた場合の諸特性を示す。
し、xおよびyの値を変化させた場合の諸特性を示す。
【００１０】
【表１】 ※は本発明外表１から明らかなように、No.1〜7におい
ては諸特性が大であり、特にNo.4においては圧電歪定数
ｄ31が−３３７×１０-12ｍ／Ｖを示し、アクチュエー
タ素子用として最適であることが認められる。なお、N
o.8〜10においてはｄ31が−２００×１０-12ｍ／Ｖ以下
となり、アクチュエータ素子用としては不適である。す
なわち、上記アクチュエータ素子用としては０．３３≦
x≦０．３８、０．１２≦y≦０．１９とすることが好ま
しい。表２には、0.35PbTiO3-0.15PbZrO3-0.5Pb(Ni1/3N
b2/3)O3にMnO2を所定量添加したときの誘電率（ε
T33）、電気機械結合係数（ＫP）、圧電歪定数（−
ｄ31）、電気抵抗率（ρ）を示す。
ては諸特性が大であり、特にNo.4においては圧電歪定数
ｄ31が−３３７×１０-12ｍ／Ｖを示し、アクチュエー
タ素子用として最適であることが認められる。なお、N
o.8〜10においてはｄ31が−２００×１０-12ｍ／Ｖ以下
となり、アクチュエータ素子用としては不適である。す
なわち、上記アクチュエータ素子用としては０．３３≦
x≦０．３８、０．１２≦y≦０．１９とすることが好ま
しい。表２には、0.35PbTiO3-0.15PbZrO3-0.5Pb(Ni1/3N
b2/3)O3にMnO2を所定量添加したときの誘電率（ε
T33）、電気機械結合係数（ＫP）、圧電歪定数（−
ｄ31）、電気抵抗率（ρ）を示す。
【００１１】
【表２】 表２から明らかなように微量のMnO2を添加することに
より電気抵抗率が２桁以上大きくなることが判る。特
に、本発明のMnO2添加量が０．０１から１．０ｗｔ％で
は電気抵抗率が大きく、かつ、−ｄ31が大きくアクチュ
エータ、特に積層型圧電素子用材料に最適である。ま
た、MnO2の添加量が１．０重量％を越えるとεT33、ＫP
の低下が著しく−ｄ31が小さくなりすぎる。
より電気抵抗率が２桁以上大きくなることが判る。特
に、本発明のMnO2添加量が０．０１から１．０ｗｔ％で
は電気抵抗率が大きく、かつ、−ｄ31が大きくアクチュ
エータ、特に積層型圧電素子用材料に最適である。ま
た、MnO2の添加量が１．０重量％を越えるとεT33、ＫP
の低下が著しく−ｄ31が小さくなりすぎる。
【００１２】(実施例２)実施例１の方法と同様の方法に
より、試料を作成し評価した。0.35PbTiO3-0.15PbZrO3-
0.5Pb(Ni1/3Nb2/3)O3にCr2O3,Fe2O3を添加することによ
り、表３、表４の特性が得られる。Cr,Feを添加した場
合もMnと同様の効果が得られることがわかる。
より、試料を作成し評価した。0.35PbTiO3-0.15PbZrO3-
0.5Pb(Ni1/3Nb2/3)O3にCr2O3,Fe2O3を添加することによ
り、表３、表４の特性が得られる。Cr,Feを添加した場
合もMnと同様の効果が得られることがわかる。
【表３】
【表４】
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、圧電歪
定数が大きく、かつ、電気抵抗率も大きいことから、ア
クチュエータ、特に積層型圧電素子用材料として極めて
有用である。
定数が大きく、かつ、電気抵抗率も大きいことから、ア
クチュエータ、特に積層型圧電素子用材料として極めて
有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定村 茂 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株式 会社磁性材料研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 xPbTiO3-yPbZrO3-(1-x-y)Pb(Ni1/3N
b2/3)O3からなる圧電磁器組成物において、０．３３≦x
≦０．３８、０．１２≦y≦０．１９とし、かつMn,Cr,F
eの少なくとも一種をそれぞれMnO2,Cr2O3,Fe2O3に換算
して、０．０１〜１．０重量％含有することを特徴とす
る圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176755A JPH0524917A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176755A JPH0524917A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 圧電磁器組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524917A true JPH0524917A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16019248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176755A Pending JPH0524917A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524917A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001302349A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| JP2001302350A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| KR100426722B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2004-04-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| US7067965B2 (en) | 2002-09-18 | 2006-06-27 | Tdk Corporation | Piezoelectric porcelain composition, piezoelectric device, and methods of making thereof |
| JP2007022841A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Tdk Corp | 圧電磁器組成物 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3176755A patent/JPH0524917A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100426722B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2004-04-08 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 압전 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 |
| JP2001302349A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| JP2001302350A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| US7067965B2 (en) | 2002-09-18 | 2006-06-27 | Tdk Corporation | Piezoelectric porcelain composition, piezoelectric device, and methods of making thereof |
| JP2007022841A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Tdk Corp | 圧電磁器組成物 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4929522B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| EP0476703A1 (en) | Piezoelectric ceramic composition for actuators | |
| JPH06191941A (ja) | 圧電材料 | |
| JP2613671B2 (ja) | 強誘電性セラミックス | |
| US3594321A (en) | Piezoelectric ceramic | |
| JPH0524917A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0566896B2 (ja) | ||
| JPH0558645A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3670473B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH0687652A (ja) | 圧電材料 | |
| JPH0570225A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JPH07315926A (ja) | 耐湿性に優れたセラミックフィルタ素子用圧電磁器組成物 | |
| JP3699599B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP2567913B2 (ja) | 強誘電性セラミックス | |
| JPH05163063A (ja) | アクチュエータ用圧電セラミック組成物 | |
| JPH06157137A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3554397B2 (ja) | 圧電材料 | |
| JPH0629140B2 (ja) | 圧電素子材料及びその製造方法 | |
| JP2567914B2 (ja) | 強誘電性セラミックス | |
| JP3867320B2 (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JPH03137056A (ja) | 圧電材料 | |
| JPH04260662A (ja) | 圧電セラミックス組成物 | |
| JPH07215761A (ja) | 圧電磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP3554395B2 (ja) | 圧電材料 | |
| JPH0524846A (ja) | 圧電磁器組成物 |