JPH10167821A - 圧電磁器組成物 - Google Patents

圧電磁器組成物

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JPH10167821A
JPH10167821A JP8335340A JP33534096A JPH10167821A JP H10167821 A JPH10167821 A JP H10167821A JP 8335340 A JP8335340 A JP 8335340A JP 33534096 A JP33534096 A JP 33534096A JP H10167821 A JPH10167821 A JP H10167821A
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JP
Japan
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mgo
piezoelectric ceramic
sample
ceramic composition
nio
Prior art date
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Pending
Application number
JP8335340A
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English (en)
Inventor
Yuji Fujinaka
祐司 藤中
Tomokazu Yamaguchi
朋一 山口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶粒径が小さく、緻密、低誘電率、かつ比
較的大きな圧電性を有する高周波領域の発振子や表面波
素子用の圧電材料として有用である圧電磁器組成物を提
供することを目的とする。 【解決手段】 Pb(Me1/21/2A(Sn1/3Sb
2/3BTiCZrD3(但しMeはCo、Ni、Mgの
いずれか一種であり、A+B+C+D=1、0.01≦
A≦0.50、0.01≦B≦0.25、0.20≦C
≦0.75、0.56≦D≦0.80)で示される基本
組成物に、副成分としてMgOを0.02〜2.0重量
%添加含有したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器組成物に関
するものであり、特に高周波領域の発振子や表面波素子
に適した圧電磁器組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より圧電材料としてはチタン酸バリ
ウムあるいはジルコン酸チタン酸鉛磁器などがあり、使
用目的に応じて種々の改良がなされてきた。例えばPb
(Sn 1/3Sb2/3XTiYZrZ3系組成物(特公昭5
4−32516号公報、特公昭54−36757号公
報)は優れた圧電性を有するとともに結晶粒径が小さ
く、機械的強度が大きいといった特徴を有する高周波領
域での使用に適した圧電材料である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の圧電材料は焼成温度が1200〜1300℃と高く、
微粒子原料を使用したとしても、焼成温度は1100℃
を下ることはなかった。それゆえ、焼成時の酸化鉛の蒸
発が著しく緻密化が阻害されたり、また仮に十分な焼結
がなされたとしても組成ばらつきを生じやすく、結果的
に磁器の圧電特性がばらついたり、さらに酸化鉛蒸気が
大気中に多量に放出されることにより環境問題を生じた
りしていた。
【0004】本発明はこの課題を解決するもので、12
00℃以下の比較的低温で焼成でき、結晶粒径が小さ
く、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大きな圧
電性(KtおよびQmが大きい)を有する高周波領域の発
振子や表面波素子用として有効な圧電磁器組成物を提供
することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の圧電磁器組成物は、Pb(Me1/21/2 A
(Sn1/3Sb2/3BTiCZrD3(但しMeはCo、
Ni、Mgのいずれか一種であり、0.01≦A≦0.
50、0.01≦B≦0.25、0.20≦C≦0.7
5、0.56≦D≦0.80、A+B+C+D=1)で
示される基本組成物に、副成分としてMgOを0.02
〜2.0重量%添加含有させ、かつMnO2、NiOお
よびFe23の少なくとも一種を0.05〜5.0重量
%添加含有させてなることを特徴とする。
【0006】上記構成とすることにより低温で焼成で
き、結晶粒径が小さく緻密で、誘電率が小さく大きな圧
電性の得られるものとなる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、Pb(Me1/21/2A(Sn1/3Sb2/3BTiC
ZrD3(但し、MeはCo、Ni、Mgのいずれか一
種であり、A、B、C、Dはそれぞれ0.01≦A≦
0.50、0.01≦B≦0.25、0.20≦C≦
0.75、0.56≦D≦0.80、A+B+C+D=
1なる関係式を満たす)で示される基本組成物に副成分
としてMgOを0.02〜2.0重量%添加含有したも
のであり、1200℃以下の比較的低温で焼成でき、結
晶粒径が小さく、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比
較的大きな圧電性を有するものとなる。
【0008】請求項2に記載の発明は、第2の副成分と
してMnO2、NiOおよびFe2 3の少なくとも一種
を0.05〜5.0重量%添加含有したものであり、焼
結性、分極特性、温度特性および経時特性を改善するこ
とができる。
【0009】本発明の圧電磁器組成物の基本組成におい
て0.01≦A≦0.50、0.01≦B≦0.25、
0.20≦C≦0.75、0.56≦D≦0.80と限
定した理由はこの範囲外では焼結が困難であったり、圧
電性が著しく低下したりするからである。鉛系複合ペロ
ブスカイト型Pb(Me1/21/2)O3およびPb(S
1/3Sb2/3)O3は共に鉱化剤的に作用し、磁器の焼
成温度を低下させて、均一な焼結体を得るという効果が
あるが、A<0.01あるいはB<0.01の場合には
そのような効果は無視される程度のものとなる。またA
>0.50あるいはB>0.25の場合にはKpおよび
tの低下が著しくなる。
【0010】基本組成物に副成分としてMgOを0.0
2〜2.0重量%添加することにより組成物の焼成温度
を低下させると同時に結晶粒成長を抑制することができ
る。また、MnO2、NiOおよびFe23の少なくと
も一種を0.05〜5.0重量%添加含有せしめること
によりさらに焼結性、分極特性、温度特性および経時特
性を改善することができる。
【0011】以下、具体的な本発明の実施の形態につい
て説明する。原料としてPbO、TiO2、ZrO2、S
nO2、Sb23、CoO、NiO、MgO、WO3、M
nO2、NiOおよびFe23を(表1)、(表2)の
組成となるように正確に秤量し、ボールミルによりよく
混合した。ついで前記混合物を700〜900℃の温度
で仮焼し、さらにボールミルにより粉砕した。これを乾
燥した後結合剤としてのポリビニールアルコール水溶液
を加え、造粒した後1ton/cm2の圧力で加圧成形し、2
0φ−1tの円板状成形体を得た。ここで得られた成形
体を閉炉中で1000〜1250℃の温度で1時間焼成
した。
【0012】磁器密度ρをアルキメデス法により測定し
た後径方向振動圧電特性を測定するためEMAS−60
01に従い16φ−1.0tの円板状試料を作成し、両
面に銀電極を焼付け、100℃のシリコンオイル中で、
3kV/mmの直流電界を30分間印加し分極した後誘電率
εT 33/ε0、広がり方向の電気機械結合係数Kpおよび
機械的品質係数Qmを測定した。測定結果は磁器焼成温
度(密度最大)、平均結晶の粒径Gsとともに(表
3)、(表4)にまとめた。これより第二副成分MgO
の添加により焼成温度が20〜60℃低下すると同時に
結晶粒径が50%以上小さくなっていることがわかる。
さらに厚み縦方向振動の圧電特性を測定するためEMA
S−6003に従い10φ−1.0tの円板状試料を作
成し、両面に銀電極を焼付け、3kV/mmの直流電界を1
00℃シリコンオイル中で30分間印加することにより
分極した後厚み方向の電気機械結合係数Ktを測定し、
これも(表3)、(表4)に記載した。これら試料中の
試料4、試料5、試料6、試料1および試料3について
分極温度による厚み方向の電気機械結合係数Ktの値を
測定したところ図1に示す結果を得た。図1において曲
線aは試料4の場合を、曲線bは試料5の場合を、曲線
cは試料6の場合を、曲線dは試料1の場合を、曲線e
は試料3の場合を示す。本発明の実施の形態はMn
2、NiOおよびFe23を添加含有することにより
分極が容易になっていることが分かる。
【0013】さらにまた同じ試料の厚み縦方向振動の周
波数定数Nt(Hz・m)を求めたところ図2に示す結
果を得た。図2において曲線aは試料4の場合を、曲線
bは試料5の場合を、曲線cは試料6の場合を、曲線d
は試料1の場合を、曲線eは試料3の場合を示す。Mn
2、NiOおよびFe23を添加含有することにより
経時特性が良好となることが分かる。
【0014】さらに上記と同様のセラミック共振子につ
き共振周波数の温度特性と経時特性を測定したところ、
(表5)に示す結果を得た。MnO2、NiOおよびF
2 3を添加含有することにより温度特性および経時特
性が改善されることがわかる。
【0015】加えて副成分の添加によりQmが飛躍的に
向上していることがわかる。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【0021】
【発明の効果】上記の実施の形態から明らかなように本
発明の圧電磁器組成物は、焼成温度が低く、結晶粒径が
小さく、緻密であり、かつ誘電率が小さく、比較的大き
な圧電性(KtおよびQmが大きい)を示し、高周波領域
の発振子や表面波素子用の圧電材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】分極温度と電気機械結合係数Ktの関係曲線図
【図2】時間と周波数定数Nt(Hz・m)の関係曲線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb(Me1/21/2A(Sn1/3Sb
    2/3BTiCZrD3(但し、MeはCo、Ni、Mg
    のいずれか一種であり、A、B、C、Dはそれぞれ0.
    01≦A≦0.50、0.01≦B≦0.25、0.2
    0≦C≦0.75、0.56≦D≦0.80、A+B+
    C+D=1なる関係式を満たす)で示される基本組成物
    に副成分としてMgOを0.02〜2.0重量%添加含
    有してなる圧電磁器組成物。
  2. 【請求項2】 第2の副成分としてMnO2、NiOお
    よびFe23の少なくとも一種を0.05〜5.0重量
    %添加含有した請求項1に記載の圧電磁器組成物。
JP8335340A 1996-12-16 1996-12-16 圧電磁器組成物 Pending JPH10167821A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100462872B1 (ko) * 2001-12-27 2004-12-17 주식회사 에스세라 누설전류가 감소된 압전체 조성물 및 이로 제조된 압전기기
KR100462871B1 (ko) * 2001-12-27 2004-12-17 주식회사 에스세라 내열성 및 주파수 안정성이 우수한 압전 세라믹 조성물 및 이를 이용한 압전기기
JP2016108194A (ja) * 2014-12-08 2016-06-20 Fdk株式会社 圧電磁器組成物および圧電磁器組成物の製造方法

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KR100462872B1 (ko) * 2001-12-27 2004-12-17 주식회사 에스세라 누설전류가 감소된 압전체 조성물 및 이로 제조된 압전기기
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