JPS6141864B2 - - Google Patents
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- JPS6141864B2 JPS6141864B2 JP57073180A JP7318082A JPS6141864B2 JP S6141864 B2 JPS6141864 B2 JP S6141864B2 JP 57073180 A JP57073180 A JP 57073180A JP 7318082 A JP7318082 A JP 7318082A JP S6141864 B2 JPS6141864 B2 JP S6141864B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明はPb(Zn1/3Nb2/3O3−PbZrO3−
PbTiO3−(LiLa)1/2TiO3−(LiBi)1/2TiO3を基
本成分とする圧電性磁気組成物に関する。 既にPb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−
PbZrO3系の圧電性磁器組成物が知られている
が、径方向の電気機械結合係数(Kp)が60%、
比誘電率(εr)が3000と非常に優れた圧電特性
を有する一方、焼結温度が1200〜1300℃と高いた
め、PbOの蒸発量が多く、原料配合時に過剰の酸
化鉛を添加したり、或いは鉛雰囲気中で焼成する
必要があり、再現性に問題があつた。 また、既に知られているPb(Zn1/3Nb2/3)
O3−PbTiO3−PbZrO3なる圧電性磁器組成物は、
焼成温度を1200℃以下にしてPbOの蒸発量を少な
くすることができ、しかも圧電特性としての径方
向電気機械結合係数(Kp)を40〜70%と高い値
を得ることができる。ところが、比誘電率(ε
r)が2000程度と低いという欠点を有する。 そこで、本発明の目的は、径方向の電気機械結
合係数(Kp)が40%以上、比誘電率(εr)が
2800以上、焼結温度が1200℃以下の圧電性磁器組
成物を提供することにある。 上記目的を達成するための本願の第1番目の発
明は、X・〔a・Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−b・
PbTiO3−c・PbZrO3〕−Y・(LiLa)1/2TiO3−
Z・(LiBi)1/2TiO3(ただし、前記X,Y,Z,
a,b,cの値は、X+Y+Z=1として0.80≦
X≦0.96、0.02≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、a
+b+c=1として0.10≦a≦0.50、0.10≦b≦
0.65、0.10≦c≦0.80である)からなる主成分に
対し、酸化ニオブ(Nb2O5)又は酸化アンチモン
(Sb2O3)又はこれ等の混合成分が、0.3重量%〜
3.0重量%の範囲で添加されていることを特徴と
する圧電性磁器組成物に係わるものである。 上記発明によれば、径方向の電気機械結合係数
(Kp)が45〜66%、比誘電率(εr)が2800〜
5300の圧電特性の磁器が得られ、前述した前者の
従来組成物と同様圧電ブザー、圧電ツイータ(ス
ピーカ)、ピツクアツプ等の電気−機械変換素子
として用いるのに最適な圧電性磁器を得ることが
可能になる。また焼結温度を1100〜1190℃の範囲
とすることが可能になり、前述した後者の従来組
成物と同様、再現性が良く、工業的量産性に優れ
た状態で圧電磁器を得ることが可能になる。 本願の第2番目の発明は、更に、酸化クロム、
及び酸化アルミニウムを添加したことを特徴とす
る圧電性磁器組成物に係わるものである。このよ
うに、酸化クロム、酸化アルミニウムを添加する
と、結晶粒が小さくなり、粒界強度が著しく改善
される。 以下、本発明に係わる実施例について述べる。 実施例 1 試料の作成にあたつて主成分のPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−、PbZrO3、
(LiLa)1/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3をそれぞれ以下
の方法で仮焼した。Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−
PbTiO3−PbZrO3については、所定の組成になる
ようにPbO、Nb2O5、ZnO、TiO2、ZrO2を秤量
し、これらをボールミルで粉砕混合し、混合粉末
を800℃で仮焼し、再び粉砕した。(LiLa)1/2
TiO3については、所定の組成になるように
Li2CO3、La2O3、TiO2を秤量し、これらをボー
ルミルで粉砕混合し、混合粉末を700℃で仮焼
し、再び粉砕した。(LiBi)1/2TiO3については、
所定の組成になる様にLi2CO3、Bi2O3、TiO2を秤
量し、これらをボールミルで粉砕混合し、混合粉
末を700℃で仮焼し、再び粉砕した。 次に上記の仮焼したPb(Zn1/3Nb2/3)O3−
PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1/2TiO3、(LiBi)1/2
TiO3及びNb2O5を第1表〜第22表に示す組成とな
るように秤量し、これらをボールミルで粉砕混合
した後1000Kg/cm2の圧力で成形し、1100〜1190℃
の範囲内の種々の焼成温度で焼成した。これによ
り、直径14mm、肉厚0.4mmの円板状磁器が完成し
た。しかる後、この円板状磁器の両主面全部に、
銀電極を焼付け、120℃のシリコンオイル中で3
Kv/mmの直流電圧を約1時間印加して分極処理を
施した。これを試料として、Kp、εr、FTを求
めた。尚電気機械結合係数(Kp)は、IRE標準
回路によつて共振周波数及び***振周波数を測定
し、計算によつて求めた。比誘電率(εr)は分
極後24時間後のものを1kHzで測定した。また以
下の各表のa,b,c,X,Y,Zは、主成分で
ある。X〔a・Pb〔Zn1/3Nb2/3)O3−b・
PbTiO3−c・PbZrO3〕−Y(LiLa)1/2TiO3−Z
(LiBi)1/2TiO3に於けるモル分率X+Y+Z=
1、a+b+c=1の各値である。また、a、
b、cの値は各表で同一であるので主成分の欄に
示した。また、Nb2O5は主成分に対する重量%で
示されている。
PbTiO3−(LiLa)1/2TiO3−(LiBi)1/2TiO3を基
本成分とする圧電性磁気組成物に関する。 既にPb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−
PbZrO3系の圧電性磁器組成物が知られている
が、径方向の電気機械結合係数(Kp)が60%、
比誘電率(εr)が3000と非常に優れた圧電特性
を有する一方、焼結温度が1200〜1300℃と高いた
め、PbOの蒸発量が多く、原料配合時に過剰の酸
化鉛を添加したり、或いは鉛雰囲気中で焼成する
必要があり、再現性に問題があつた。 また、既に知られているPb(Zn1/3Nb2/3)
O3−PbTiO3−PbZrO3なる圧電性磁器組成物は、
焼成温度を1200℃以下にしてPbOの蒸発量を少な
くすることができ、しかも圧電特性としての径方
向電気機械結合係数(Kp)を40〜70%と高い値
を得ることができる。ところが、比誘電率(ε
r)が2000程度と低いという欠点を有する。 そこで、本発明の目的は、径方向の電気機械結
合係数(Kp)が40%以上、比誘電率(εr)が
2800以上、焼結温度が1200℃以下の圧電性磁器組
成物を提供することにある。 上記目的を達成するための本願の第1番目の発
明は、X・〔a・Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−b・
PbTiO3−c・PbZrO3〕−Y・(LiLa)1/2TiO3−
Z・(LiBi)1/2TiO3(ただし、前記X,Y,Z,
a,b,cの値は、X+Y+Z=1として0.80≦
X≦0.96、0.02≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、a
+b+c=1として0.10≦a≦0.50、0.10≦b≦
0.65、0.10≦c≦0.80である)からなる主成分に
対し、酸化ニオブ(Nb2O5)又は酸化アンチモン
(Sb2O3)又はこれ等の混合成分が、0.3重量%〜
3.0重量%の範囲で添加されていることを特徴と
する圧電性磁器組成物に係わるものである。 上記発明によれば、径方向の電気機械結合係数
(Kp)が45〜66%、比誘電率(εr)が2800〜
5300の圧電特性の磁器が得られ、前述した前者の
従来組成物と同様圧電ブザー、圧電ツイータ(ス
ピーカ)、ピツクアツプ等の電気−機械変換素子
として用いるのに最適な圧電性磁器を得ることが
可能になる。また焼結温度を1100〜1190℃の範囲
とすることが可能になり、前述した後者の従来組
成物と同様、再現性が良く、工業的量産性に優れ
た状態で圧電磁器を得ることが可能になる。 本願の第2番目の発明は、更に、酸化クロム、
及び酸化アルミニウムを添加したことを特徴とす
る圧電性磁器組成物に係わるものである。このよ
うに、酸化クロム、酸化アルミニウムを添加する
と、結晶粒が小さくなり、粒界強度が著しく改善
される。 以下、本発明に係わる実施例について述べる。 実施例 1 試料の作成にあたつて主成分のPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−、PbZrO3、
(LiLa)1/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3をそれぞれ以下
の方法で仮焼した。Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−
PbTiO3−PbZrO3については、所定の組成になる
ようにPbO、Nb2O5、ZnO、TiO2、ZrO2を秤量
し、これらをボールミルで粉砕混合し、混合粉末
を800℃で仮焼し、再び粉砕した。(LiLa)1/2
TiO3については、所定の組成になるように
Li2CO3、La2O3、TiO2を秤量し、これらをボー
ルミルで粉砕混合し、混合粉末を700℃で仮焼
し、再び粉砕した。(LiBi)1/2TiO3については、
所定の組成になる様にLi2CO3、Bi2O3、TiO2を秤
量し、これらをボールミルで粉砕混合し、混合粉
末を700℃で仮焼し、再び粉砕した。 次に上記の仮焼したPb(Zn1/3Nb2/3)O3−
PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1/2TiO3、(LiBi)1/2
TiO3及びNb2O5を第1表〜第22表に示す組成とな
るように秤量し、これらをボールミルで粉砕混合
した後1000Kg/cm2の圧力で成形し、1100〜1190℃
の範囲内の種々の焼成温度で焼成した。これによ
り、直径14mm、肉厚0.4mmの円板状磁器が完成し
た。しかる後、この円板状磁器の両主面全部に、
銀電極を焼付け、120℃のシリコンオイル中で3
Kv/mmの直流電圧を約1時間印加して分極処理を
施した。これを試料として、Kp、εr、FTを求
めた。尚電気機械結合係数(Kp)は、IRE標準
回路によつて共振周波数及び***振周波数を測定
し、計算によつて求めた。比誘電率(εr)は分
極後24時間後のものを1kHzで測定した。また以
下の各表のa,b,c,X,Y,Zは、主成分で
ある。X〔a・Pb〔Zn1/3Nb2/3)O3−b・
PbTiO3−c・PbZrO3〕−Y(LiLa)1/2TiO3−Z
(LiBi)1/2TiO3に於けるモル分率X+Y+Z=
1、a+b+c=1の各値である。また、a、
b、cの値は各表で同一であるので主成分の欄に
示した。また、Nb2O5は主成分に対する重量%で
示されている。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
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【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
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【表】
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【表】
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【表】
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【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
以上の第1表〜第17表から明らかなように、主
成分のX,Y,Z,a,b,cを0.80≦X≦
0.96、0.02≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a
≦0.50、0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲
内としたものにおいて、酸化ニオブを主成分に対
して0.5重量%から3.0重量%含有させると、機械
結合係数(Kp)、比誘電率(εr)のいずれの特
性も本発明の合格基準以上となり、圧電ブザーや
圧電スピーカー等の音響変換素子用として有用な
磁器を得ることが出来る。特に試料番号H−9、
14、21、23及びその付近では、比誘電率(εr)
が5000以上で同時に機械結合係数(Kp)も60%
以上を示し、音響変換素子として好適である。
尚、X,Y,Zの好ましい範囲は第1図の説明的
な3元図によつて示され、またa,b,cの好ま
しい範囲は第2図の3元図によつて示されてい
る。 また、この組成範囲においては焼成温度が1100
〜1190℃と比較的低くても焼結する為、鉛の蒸発
量が少なく、量産時において電気的特性にバラツ
キがなく、工業的に優れた磁器を得ることが出来
る。 (LiLa)1/2TiO3及び(LiBi)1/2TiO3が0.02モ
ル%以下の場合は、機械結合係数(Kp)と比誘
電率(εr)がともに大きなものが得られない。
また(LiLa)1/2TiO3が0.10モル%を越えると機
械結合係数(Kp)が30%以下となり、(LiBi)1/
2TiO3が0.10mol%を越えると比誘電率(εr)
が2000以下となり、電気音響変換素子として適さ
ない。またX成分組成〔a・Pb
(Zn1/3Nb2/3)O3−b・PbTiO3−c・
PbZrO3〕において、a,b,cが上記の範囲外に
おいては、Kpが30%以下となり、実用性がとぼ
しくなるか、焼結性が非常に悪くなり、工業的な
利用価値が低い。また酸化ニオブの添加によつて
εr、Kpの向上がみられるが、添加量が0.3重量
%より少いと、添加の効果がみられず、抗電界
(Ec)が高いため、分極処理が困難で、比誘電率
(εr)、電気機械結合係数(Kp)のともに大き
な磁器は得られない。さらに酸化ニオブの添加量
が3.0重量%をこえると、絶縁抵抗が低下し、分
極処理が困難となり、Kpが低下し、実用的でな
い。従つて本発明においては酸化ニオブの含有量
は主成分に対して0.3重量%以上3.0重量%以下の
範囲が望ましい。 実施例 2 予め仮焼した主成分となるPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1
/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3、及び添加成分である
Sb2O3を第23表〜第26表に示すように秤量し、実
施例1と同様に円板状試料を製作し、且つ分極
後、電気機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)
を測定したところ、第23表〜第26表の結果が得ら
れた。尚、a,b,c,X,Y,Zは実施例1と
同様なものを示す。
成分のX,Y,Z,a,b,cを0.80≦X≦
0.96、0.02≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a
≦0.50、0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲
内としたものにおいて、酸化ニオブを主成分に対
して0.5重量%から3.0重量%含有させると、機械
結合係数(Kp)、比誘電率(εr)のいずれの特
性も本発明の合格基準以上となり、圧電ブザーや
圧電スピーカー等の音響変換素子用として有用な
磁器を得ることが出来る。特に試料番号H−9、
14、21、23及びその付近では、比誘電率(εr)
が5000以上で同時に機械結合係数(Kp)も60%
以上を示し、音響変換素子として好適である。
尚、X,Y,Zの好ましい範囲は第1図の説明的
な3元図によつて示され、またa,b,cの好ま
しい範囲は第2図の3元図によつて示されてい
る。 また、この組成範囲においては焼成温度が1100
〜1190℃と比較的低くても焼結する為、鉛の蒸発
量が少なく、量産時において電気的特性にバラツ
キがなく、工業的に優れた磁器を得ることが出来
る。 (LiLa)1/2TiO3及び(LiBi)1/2TiO3が0.02モ
ル%以下の場合は、機械結合係数(Kp)と比誘
電率(εr)がともに大きなものが得られない。
また(LiLa)1/2TiO3が0.10モル%を越えると機
械結合係数(Kp)が30%以下となり、(LiBi)1/
2TiO3が0.10mol%を越えると比誘電率(εr)
が2000以下となり、電気音響変換素子として適さ
ない。またX成分組成〔a・Pb
(Zn1/3Nb2/3)O3−b・PbTiO3−c・
PbZrO3〕において、a,b,cが上記の範囲外に
おいては、Kpが30%以下となり、実用性がとぼ
しくなるか、焼結性が非常に悪くなり、工業的な
利用価値が低い。また酸化ニオブの添加によつて
εr、Kpの向上がみられるが、添加量が0.3重量
%より少いと、添加の効果がみられず、抗電界
(Ec)が高いため、分極処理が困難で、比誘電率
(εr)、電気機械結合係数(Kp)のともに大き
な磁器は得られない。さらに酸化ニオブの添加量
が3.0重量%をこえると、絶縁抵抗が低下し、分
極処理が困難となり、Kpが低下し、実用的でな
い。従つて本発明においては酸化ニオブの含有量
は主成分に対して0.3重量%以上3.0重量%以下の
範囲が望ましい。 実施例 2 予め仮焼した主成分となるPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1
/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3、及び添加成分である
Sb2O3を第23表〜第26表に示すように秤量し、実
施例1と同様に円板状試料を製作し、且つ分極
後、電気機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)
を測定したところ、第23表〜第26表の結果が得ら
れた。尚、a,b,c,X,Y,Zは実施例1と
同様なものを示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第23表〜第26表から明らかなように、X,Y,
Z,a,b,cが、0.80≦X≦0.96、0.02≦Y≦
0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a≦0.50、0.10≦b
≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲内の主成分に対し
て、酸化アンチモン0.3重量%から3.0重量%含有
させた試料においては、機械結合係数(Kp)、比
誘電率(εr)のいずれの値も満足し得る値にな
る。従つて圧電ブザーや圧電スピーカー等の音響
変換素子用として有用である。特に試料番号2−
33〜2−36は、比誘電率(εr)が4000以上で、
同時に機械結合係数(Kp)も60%以上を示し音
響変換素子として好適である。またこの組成範囲
においては、焼成温度が1100〜1190℃と比較的低
くても焼結する為、鉛の蒸発量が少なく、量産時
においても電気的特性にバラツキがなく、量産性
が良い。また酸化アンチモンの添加によつて電気
機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)の向上が
みられるが、添加量が0.3重量%より少いと、添
加の効果がみられず、抗電界(Ec)が高い為、
分極処理が困難で、比誘電率(εr)、電気機械
結合係数(Kp)のともに大きな磁器は得られな
い。さらにアンチモンの添加量が3.0重量%をこ
えると、絶縁抵抗が低下し、分極処理が困難とな
り、Kpが低下し実用的でない。従つて酸化アン
チモンの含有量は主成分に対して0.3重量%以上
3.0重量%以下の範囲が好ましい。 実施例 3 予め仮焼した主成分としてのPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1
/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3及び添加成分としての
Nb2O5、Sb2O3を第27表〜第32表に示す組成とな
るように秤量し、実施例1と同様に円板状試料を
製作し、且つ分極後、電気機械結合係数(Kp)、
比誘電率(εr)を測定したところ、第27表〜第
32表に示す結果が得られた。
Z,a,b,cが、0.80≦X≦0.96、0.02≦Y≦
0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a≦0.50、0.10≦b
≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲内の主成分に対し
て、酸化アンチモン0.3重量%から3.0重量%含有
させた試料においては、機械結合係数(Kp)、比
誘電率(εr)のいずれの値も満足し得る値にな
る。従つて圧電ブザーや圧電スピーカー等の音響
変換素子用として有用である。特に試料番号2−
33〜2−36は、比誘電率(εr)が4000以上で、
同時に機械結合係数(Kp)も60%以上を示し音
響変換素子として好適である。またこの組成範囲
においては、焼成温度が1100〜1190℃と比較的低
くても焼結する為、鉛の蒸発量が少なく、量産時
においても電気的特性にバラツキがなく、量産性
が良い。また酸化アンチモンの添加によつて電気
機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)の向上が
みられるが、添加量が0.3重量%より少いと、添
加の効果がみられず、抗電界(Ec)が高い為、
分極処理が困難で、比誘電率(εr)、電気機械
結合係数(Kp)のともに大きな磁器は得られな
い。さらにアンチモンの添加量が3.0重量%をこ
えると、絶縁抵抗が低下し、分極処理が困難とな
り、Kpが低下し実用的でない。従つて酸化アン
チモンの含有量は主成分に対して0.3重量%以上
3.0重量%以下の範囲が好ましい。 実施例 3 予め仮焼した主成分としてのPb
(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1
/2TiO3、(LiBi)1/2TiO3及び添加成分としての
Nb2O5、Sb2O3を第27表〜第32表に示す組成とな
るように秤量し、実施例1と同様に円板状試料を
製作し、且つ分極後、電気機械結合係数(Kp)、
比誘電率(εr)を測定したところ、第27表〜第
32表に示す結果が得られた。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
表3からわかる様に主成分組成をX〔a・Pb
(Zn1/3Nb2/3)O3−b・PbTiO3−c・
PbZrO3〕−Y(LiLa)1/2TiO3−Z(LiBi)1/2
TiO3としX+Y+Z=1、a+b+c=1と表
わしたとき第27表〜第32表から明らかなように、
X,Y,Z,a,b,cが0.80≦X≦0.96、0.02
≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a≦0.50、
0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲内の主成
分に対して、酸化ニオブ、酸化アンチモンの2つ
の混合成分を0.3重量%から3.0重量%含有させた
試料においては、機械結合係数(Kp)、比誘電率
(εr)のいずれの値も満足し得るものとなる。
従つて圧電ブザーや圧電スピーカー等の音響変換
素子用として有用である。特に試料番号3−17、
3−18及びその付近では、比誘電率(εr)が
5000で、同時に機械結合係数(Kp)も60%以上
を示し、音響変換素子として好適である。またこ
の組成範囲においては、焼成温度が1100〜1190℃
と比較的低くても焼結する為、鉛の蒸発量が少な
く、量産時においても電気的特性にバラツキが少
ない。また酸化アンチモン及び酸化ニオブの両方
を添加することによつて、電気機械結合係数
(Kp)、比誘電率(εr)の向上がみられるが、
総添加量が0.3重量%より少いと添加の効果がみ
られず、抗電界(Ec)が高い為、分極処理が困
難で、比誘電率(εr)、電気機械結合係数
(Kp)のともに大きな磁器は得られない。さらに
酸化アンチモン及び酸化ニオブの総添加量が3.0
重量%をこえると、絶縁抵抗が低下し、分極処理
が困難となり、Kpが低下し実用的でない。従つ
て酸化ニオブと酸化アンチモンの2つの成分の和
(混合成分)の含有量は主成分に対して0.3重量%
以上3.0重量%以下の範囲が好ましい。尚、実施
例1〜3に於ける試料の作成方法に代つて、第1
表〜第32表の組成になる様にPbO、Nb2O5、
ZnO、TiO2、ZrO2、Li2CO3、Bi2O3、Sb2O3を秤
量し、これらをボールミルで粉砕混合し、この混
合粉末を800℃で仮焼し、再び粉砕した後、1000
Kg/cm2の圧力で成型し、本焼成する方法として
も、上記と同様な結果が得られた。 実施例 4 予め仮焼した主成分としてのPb
(Zn1/3Nb2/3)−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1/2
TiO3、(LiBi)1/2TiO3に対して、副成分として
のNb2O5及びSb2O3、さらに、酸化クロム
(Cr2O3)及び酸化アルミニウム(Al2O3)を第33表
〜第48表に示す組成となるように添加し、実施例
1と同様に円板状試料を製作し、これを分極した
後、電気機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)
を測定したところ、第33表〜第48表の結果が得ら
れた。また抗折強度(σ)を測定する試料を得る
ために、同時に、1000Kg/cm2の加圧成型で縦幅10
mm、横幅20mm、厚み0.5mmの角板を形成し、これ
を1100〜1190℃の範囲内の焼成温度で焼成した。
焼成後両面に銀電極を焼付け、120℃のシリコン
オイル中で3KV/mmの直流電圧を約1時間印加し
て分極処理を施した。次に、例えば岡崎清著の
「セラミツク誘電体工学」の第413頁に記載されて
いる原理に基づく市販の抗折強度測定装置を用い
て破壊強度を求め、次式によつて抗折強度を算出
した。 σ=2/3 Pml/wt2(Kg/mm2) 但し、σは抗折力、Pmは最大破壊荷重(Kg)、
tは厚さ(mm)、lは支点間距離(mm)、wは試料
の幅(mm)である。 尚、εr及びKpを測定するための試料とσを
測定するための試料との組成は同一であるので、
同一の試料番号を付してεr、Kp、σの測定結
果を第33表〜第48表にまとめて示す。また第33表
〜第48表には、焼成温度が示されていないが、試
料番号4−1〜4−42で1150℃、4−43〜4−63
で1130℃、4−64〜4−80で1170℃、4−81〜4
−97で1150℃、4−98〜4−114で1170℃、4−
115〜4−135℃で1150℃、4−136〜4−156で
1180℃である。
(Zn1/3Nb2/3)O3−b・PbTiO3−c・
PbZrO3〕−Y(LiLa)1/2TiO3−Z(LiBi)1/2
TiO3としX+Y+Z=1、a+b+c=1と表
わしたとき第27表〜第32表から明らかなように、
X,Y,Z,a,b,cが0.80≦X≦0.96、0.02
≦Y≦0.10、0.02≦Z≦0.10、0.10≦a≦0.50、
0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80の範囲内の主成
分に対して、酸化ニオブ、酸化アンチモンの2つ
の混合成分を0.3重量%から3.0重量%含有させた
試料においては、機械結合係数(Kp)、比誘電率
(εr)のいずれの値も満足し得るものとなる。
従つて圧電ブザーや圧電スピーカー等の音響変換
素子用として有用である。特に試料番号3−17、
3−18及びその付近では、比誘電率(εr)が
5000で、同時に機械結合係数(Kp)も60%以上
を示し、音響変換素子として好適である。またこ
の組成範囲においては、焼成温度が1100〜1190℃
と比較的低くても焼結する為、鉛の蒸発量が少な
く、量産時においても電気的特性にバラツキが少
ない。また酸化アンチモン及び酸化ニオブの両方
を添加することによつて、電気機械結合係数
(Kp)、比誘電率(εr)の向上がみられるが、
総添加量が0.3重量%より少いと添加の効果がみ
られず、抗電界(Ec)が高い為、分極処理が困
難で、比誘電率(εr)、電気機械結合係数
(Kp)のともに大きな磁器は得られない。さらに
酸化アンチモン及び酸化ニオブの総添加量が3.0
重量%をこえると、絶縁抵抗が低下し、分極処理
が困難となり、Kpが低下し実用的でない。従つ
て酸化ニオブと酸化アンチモンの2つの成分の和
(混合成分)の含有量は主成分に対して0.3重量%
以上3.0重量%以下の範囲が好ましい。尚、実施
例1〜3に於ける試料の作成方法に代つて、第1
表〜第32表の組成になる様にPbO、Nb2O5、
ZnO、TiO2、ZrO2、Li2CO3、Bi2O3、Sb2O3を秤
量し、これらをボールミルで粉砕混合し、この混
合粉末を800℃で仮焼し、再び粉砕した後、1000
Kg/cm2の圧力で成型し、本焼成する方法として
も、上記と同様な結果が得られた。 実施例 4 予め仮焼した主成分としてのPb
(Zn1/3Nb2/3)−PbTiO3−PbZrO3、(LiLa)1/2
TiO3、(LiBi)1/2TiO3に対して、副成分として
のNb2O5及びSb2O3、さらに、酸化クロム
(Cr2O3)及び酸化アルミニウム(Al2O3)を第33表
〜第48表に示す組成となるように添加し、実施例
1と同様に円板状試料を製作し、これを分極した
後、電気機械結合係数(Kp)、比誘電率(εr)
を測定したところ、第33表〜第48表の結果が得ら
れた。また抗折強度(σ)を測定する試料を得る
ために、同時に、1000Kg/cm2の加圧成型で縦幅10
mm、横幅20mm、厚み0.5mmの角板を形成し、これ
を1100〜1190℃の範囲内の焼成温度で焼成した。
焼成後両面に銀電極を焼付け、120℃のシリコン
オイル中で3KV/mmの直流電圧を約1時間印加し
て分極処理を施した。次に、例えば岡崎清著の
「セラミツク誘電体工学」の第413頁に記載されて
いる原理に基づく市販の抗折強度測定装置を用い
て破壊強度を求め、次式によつて抗折強度を算出
した。 σ=2/3 Pml/wt2(Kg/mm2) 但し、σは抗折力、Pmは最大破壊荷重(Kg)、
tは厚さ(mm)、lは支点間距離(mm)、wは試料
の幅(mm)である。 尚、εr及びKpを測定するための試料とσを
測定するための試料との組成は同一であるので、
同一の試料番号を付してεr、Kp、σの測定結
果を第33表〜第48表にまとめて示す。また第33表
〜第48表には、焼成温度が示されていないが、試
料番号4−1〜4−42で1150℃、4−43〜4−63
で1130℃、4−64〜4−80で1170℃、4−81〜4
−97で1150℃、4−98〜4−114で1170℃、4−
115〜4−135℃で1150℃、4−136〜4−156で
1180℃である。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第33表〜第48表から明らかなように、酸化クロ
ムを0.10重量%以上5.00重量%以下、酸化アルミ
ニウムを0.10重量%以上2.00重量%以下の間で同
時に添加したものは、無添加のものに比較して電
気機械結合係数(Kp)および比誘電率(εr)
の値を実用的範囲に維持した状態で、機械的抗折
強度(σ)を50%以上向上させることが可能にな
る。酸化クロム及び酸化アルミニウムを同時に添
加した場合、磁器の結晶粒が小さくなり、粒界強
度が著しく改善されるためであることがわかつ
た。この機械的強度の改善により、製造工程にお
ける機械的破損が著しく減少し、圧電性磁器の薄
片化に十分対応できるものとなつた。酸化クロム
及び酸化アルミニウムの添加量が0.10重量%より
少いと機械的抗折強度の改善効果が不十分で添加
しない場合と大差がない。また酸化クロムの添加
量が5.00重量%をこえると、電気機械結合係数
(Kp)及び比誘電率(εr)が低下し、また酸化
アルミニウムの添加量が2.0重量%をこえると電
気機械結合係数(Kp)と機械的抗折強度が低下
し、実用的でなくなる。従つて酸化クロムを0.10
重量%〜5.00重量%の範囲、酸化アルミニウムを
0.10重量%〜2.00重量%の範囲で同時に添加する
ことが望ましい。
ムを0.10重量%以上5.00重量%以下、酸化アルミ
ニウムを0.10重量%以上2.00重量%以下の間で同
時に添加したものは、無添加のものに比較して電
気機械結合係数(Kp)および比誘電率(εr)
の値を実用的範囲に維持した状態で、機械的抗折
強度(σ)を50%以上向上させることが可能にな
る。酸化クロム及び酸化アルミニウムを同時に添
加した場合、磁器の結晶粒が小さくなり、粒界強
度が著しく改善されるためであることがわかつ
た。この機械的強度の改善により、製造工程にお
ける機械的破損が著しく減少し、圧電性磁器の薄
片化に十分対応できるものとなつた。酸化クロム
及び酸化アルミニウムの添加量が0.10重量%より
少いと機械的抗折強度の改善効果が不十分で添加
しない場合と大差がない。また酸化クロムの添加
量が5.00重量%をこえると、電気機械結合係数
(Kp)及び比誘電率(εr)が低下し、また酸化
アルミニウムの添加量が2.0重量%をこえると電
気機械結合係数(Kp)と機械的抗折強度が低下
し、実用的でなくなる。従つて酸化クロムを0.10
重量%〜5.00重量%の範囲、酸化アルミニウムを
0.10重量%〜2.00重量%の範囲で同時に添加する
ことが望ましい。
第1図はX,Y,Zの範囲を示すための3元
図、第2図はa,b,cの範囲を示すための3元
図である。 図面に用いられている符号に於いて、X,Y,
Z,a,b,cは主成分の組成を示すものであ
る。
図、第2図はa,b,cの範囲を示すための3元
図である。 図面に用いられている符号に於いて、X,Y,
Z,a,b,cは主成分の組成を示すものであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 X・〔a・Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 −b・PbTiO3−c・PbZrO3〕 −Y・(LiLa)1/2TiO3 −Z・(LiBi)1/2TiO3 (ただし、前記X,Y,Z,a,b,cの値は、
X+Y+Z=1として0.80≦X≦0.96、0.02≦Y
≦0.10、0.02≦Z≦0.10、a+b+c=1として
0.10≦a≦0.50、0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80
である) からなる主成分に対し、酸化ニオブ(Nb2O5)又
は酸化アンチモン(Sb2O3)又はこれ等の混合成
分が、0.3重量%〜3.0重量%の範囲で添加されて
いることを特徴とする圧電性磁器組成物。 2 X・〔a・Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 −b・PbTiO3−c・PbZrO3〕 −Y・(LiLa)1/2TiO3 −Z・(LiBi)1/2TiO3 (ただし、前記X,Y,Z,a,b,cの値は、
X+Y+Z=1として0.80≦X≦0.96、0.02≦Y
≦0.10、0.02≦Z≦0.10、a+b+c=1として
0.10≦a≦0.50、0.10≦b≦0.65、0.10≦c≦0.80
である) から成る主成分に対し、酸化ニオブ(Nb2O5)又
は酸化アンチモン(Sb2O3)又はこれ等の混合成
分が0.3重量%〜3.0重量%、酸化クロム
(Cr2O3)が0.1〜5.0重量%、及び酸化アルミニウ
ム(Al2O3)が0.1〜2.0重量%添加されていること
を特徴とする圧電性磁器組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57073180A JPS58190871A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電性磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57073180A JPS58190871A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電性磁器組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58190871A JPS58190871A (ja) | 1983-11-07 |
JPS6141864B2 true JPS6141864B2 (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=13510679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57073180A Granted JPS58190871A (ja) | 1982-04-28 | 1982-04-28 | 圧電性磁器組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58190871A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6427474U (ja) * | 1987-08-10 | 1989-02-16 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4219688B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2009-02-04 | Tdk株式会社 | 圧電磁器及びその製造方法並びに圧電素子 |
JP2007204346A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Iai:Kk | 圧電磁器組成物と圧電共振子 |
-
1982
- 1982-04-28 JP JP57073180A patent/JPS58190871A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6427474U (ja) * | 1987-08-10 | 1989-02-16 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58190871A (ja) | 1983-11-07 |
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