JP2942535B1 - 圧電体磁器組成物 - Google Patents
圧電体磁器組成物Info
- Publication number
- JP2942535B1 JP2942535B1 JP10073368A JP7336898A JP2942535B1 JP 2942535 B1 JP2942535 B1 JP 2942535B1 JP 10073368 A JP10073368 A JP 10073368A JP 7336898 A JP7336898 A JP 7336898A JP 2942535 B1 JP2942535 B1 JP 2942535B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- present
- piezoelectric
- composition
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/475—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on bismuth titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 酸化鉛を含有せず、電気機械結合係数が所定
値以上で、キュリー点が５００℃以上を示す圧電体磁器
組成物を提供する。 【解決手段】 本発明は、主成分が２成分系の（１−
ｘ）Ｂｉa Ｔｉb Ｎｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ
9 で表わされる固溶体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス
層状構造の圧電体磁器組成物である。上記式において、
２．４＜（１−ｘ）ａ＋ｘｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．
１，０．９＜（１−ｘ）ｃ＋ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜
０．６を満たす。
値以上で、キュリー点が５００℃以上を示す圧電体磁器
組成物を提供する。 【解決手段】 本発明は、主成分が２成分系の（１−
ｘ）Ｂｉa Ｔｉb Ｎｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ
9 で表わされる固溶体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス
層状構造の圧電体磁器組成物である。上記式において、
２．４＜（１−ｘ）ａ＋ｘｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．
１，０．９＜（１−ｘ）ｃ＋ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜
０．６を満たす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温用圧力センサ
ー、レゾネータ等に用いられる圧電体磁器組成物に関す
る。
ー、レゾネータ等に用いられる圧電体磁器組成物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、圧電セラミックスは従来のレゾネ
ータやフィルターといった電子機器分野だけではなく、
センサーやアクチュエータといった電荷や変位を利用す
る製品等で幅広く使われており、その材料はチタン酸ジ
ルコン酸鉛（以下ＰＺＴ）やチタン酸鉛（以下ＰＴ）と
いったペロブスカイト構造を有する強誘電体が一般的で
あった。これらの材料は第三成分や添加物等により良好
な圧電特性が得られているが、実用的な組成ではキュリ
ー点が２００℃〜４００℃程度のものが多く、それ以上
の温度では常誘電体となり圧電性が消失してしまうた
め、原子炉制御用等の超高温では使用できなかった。ま
た、酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜７０wt% 程度含有してい
るため生態学的な見地および公害防止の面からも好まし
くない。
ータやフィルターといった電子機器分野だけではなく、
センサーやアクチュエータといった電荷や変位を利用す
る製品等で幅広く使われており、その材料はチタン酸ジ
ルコン酸鉛（以下ＰＺＴ）やチタン酸鉛（以下ＰＴ）と
いったペロブスカイト構造を有する強誘電体が一般的で
あった。これらの材料は第三成分や添加物等により良好
な圧電特性が得られているが、実用的な組成ではキュリ
ー点が２００℃〜４００℃程度のものが多く、それ以上
の温度では常誘電体となり圧電性が消失してしまうた
め、原子炉制御用等の超高温では使用できなかった。ま
た、酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜７０wt% 程度含有してい
るため生態学的な見地および公害防止の面からも好まし
くない。
【０００３】酸化鉛を含有しない圧電セラミックスとし
ては、上記と同様にペロブスカイト構造のＢａＴｉＯ3
がよく知られている。また、特開平９−１００１５６号
においては、同じペロブスカイト構造の組成（ＢｉＮ
ａ）ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3 のものが提案されている。
ては、上記と同様にペロブスカイト構造のＢａＴｉＯ3
がよく知られている。また、特開平９−１００１５６号
においては、同じペロブスカイト構造の組成（ＢｉＮ
ａ）ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3 のものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記を用いた圧電セラ
ミックス材料は、 ＢａＴｉＯ3 は圧電的な電気特性（電気機械結合係
数）は大きく良好であるが、キュリー点が１２０℃と低
いために使用環境が極端に制限されてしまう、 特開平９−１００１５６号に提案の組成（ＢｉＮａ）
ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3では電気機械結合係数が大きく
良好であるが、キュリー点が３７０℃以下のため、それ
以上の高温では使用できない、という問題がある。
ミックス材料は、 ＢａＴｉＯ3 は圧電的な電気特性（電気機械結合係
数）は大きく良好であるが、キュリー点が１２０℃と低
いために使用環境が極端に制限されてしまう、 特開平９−１００１５６号に提案の組成（ＢｉＮａ）
ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3では電気機械結合係数が大きく
良好であるが、キュリー点が３７０℃以下のため、それ
以上の高温では使用できない、という問題がある。
【０００５】そこで本発明は、酸化鉛を含有せず、電気
機械結合係数が所定値以上で、キュリー点が５００℃以
上を示す圧電体磁器組成物を提供することを目的とす
る。
機械結合係数が所定値以上で、キュリー点が５００℃以
上を示す圧電体磁器組成物を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）の構成により達成される。 （１） 主成分が２成分系の（１−ｘ）Ｂｉa Ｔｉb Ｎ
ｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ9 で表わされる固溶
体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス層状構造の圧電体磁
器組成物。上記式において、２．４＜（１−ｘ）ａ＋ｘ
ｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．１，０．９＜（１−ｘ）ｃ＋
ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜０．６を満たす。
（１）の構成により達成される。 （１） 主成分が２成分系の（１−ｘ）Ｂｉa Ｔｉb Ｎ
ｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ9 で表わされる固溶
体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス層状構造の圧電体磁
器組成物。上記式において、２．４＜（１−ｘ）ａ＋ｘ
ｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．１，０．９＜（１−ｘ）ｃ＋
ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜０．６を満たす。
【０００７】
【作用および効果】本発明の圧電体磁器組成物は、Ｐｂ
Ｏを全く含有しないため、生態学的な見地および公害防
止の面から効果的である。
Ｏを全く含有しないため、生態学的な見地および公害防
止の面から効果的である。
【０００８】また、本発明の圧電体磁器組成物は、従来
のＰｂＯを含有する材料（ＰＺＴ、ＰＴ）だけでなく、
ＢａＴｉＯ3 や特開平９−１００１５６号の組成と比較
してもキュリー点が高く、高温での使用が可能である。
のＰｂＯを含有する材料（ＰＺＴ、ＰＴ）だけでなく、
ＢａＴｉＯ3 や特開平９−１００１５６号の組成と比較
してもキュリー点が高く、高温での使用が可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の圧電体磁器組成物は、主成
分が、酸化鉛を全く含有しない２成分系の（１−ｘ）Ｂ
ｉa Ｔｉb Ｎｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ9 で表
わされる固溶体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス層状構
造の圧電体磁器組成物である。
て詳細に説明する。本発明の圧電体磁器組成物は、主成
分が、酸化鉛を全く含有しない２成分系の（１−ｘ）Ｂ
ｉa Ｔｉb Ｎｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ9 で表
わされる固溶体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス層状構
造の圧電体磁器組成物である。
【００１０】上記式において、２．４＜（１−ｘ）ａ＋
ｘｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．１，０．９＜（１−ｘ）ｃ
＋ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜０．６を満たす。なお、酸素
量は化学量論組成から偏倚していてもよい。
ｘｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．１，０．９＜（１−ｘ）ｃ
＋ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜０．６を満たす。なお、酸素
量は化学量論組成から偏倚していてもよい。
【００１１】本発明の圧電体磁器組成物においては、各
成分の含有量、特にＢｉの含有量が上記範囲内のとき、
ビスマス層状構造を示し、高いキュリー点、具体的には
５００℃以上を示す。本発明の２成分系の圧電体磁器組
成物（１−ｘ）Ｂｉa ＴｉbＮｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉ
q Ｎｂr Ｏ9 では、通常組成では、ａ＝３、ｂ＝１、ｃ
＝１、ｐ＝０．５、ｑ＝２．５そしてｒ＝２である。す
なわち、(1−x)Bi3TiNbO9−xNa0.5Bi2.5Nb2O9である。
成分の含有量、特にＢｉの含有量が上記範囲内のとき、
ビスマス層状構造を示し、高いキュリー点、具体的には
５００℃以上を示す。本発明の２成分系の圧電体磁器組
成物（１−ｘ）Ｂｉa ＴｉbＮｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉ
q Ｎｂr Ｏ9 では、通常組成では、ａ＝３、ｂ＝１、ｃ
＝１、ｐ＝０．５、ｑ＝２．５そしてｒ＝２である。す
なわち、(1−x)Bi3TiNbO9−xNa0.5Bi2.5Nb2O9である。
【００１２】さらに、前記組成に加えて、添加物として
Ｍｎ等を添加してもよい。これらの添加物を加えること
により、機械品質係数Ｑｍが格段に向上する。これらの
添加物の添加量は上記組成物に対して、好ましくは０．
００５〜１wt% 、より好ましくは０．１〜０．８wt% 、
特に０．２〜０．５wt% の範囲が好ましい。通常、Ｍｎ
等の添加物は、ＭｎＣＯ3やＭｎＣＯ4等の添加物の形で
添加される。
Ｍｎ等を添加してもよい。これらの添加物を加えること
により、機械品質係数Ｑｍが格段に向上する。これらの
添加物の添加量は上記組成物に対して、好ましくは０．
００５〜１wt% 、より好ましくは０．１〜０．８wt% 、
特に０．２〜０．５wt% の範囲が好ましい。通常、Ｍｎ
等の添加物は、ＭｎＣＯ3やＭｎＣＯ4等の添加物の形で
添加される。
【００１３】本発明の圧電体磁器組成物においては、結
晶形状がビスマス層状構造特有の針状あるいは板状を示
す。
晶形状がビスマス層状構造特有の針状あるいは板状を示
す。
【００１４】次に、本発明の圧電体磁器組成物の製造方
法について説明する。出発原料として、酸化ビスマス
（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｃｏ3 ）、酸
化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）の粉
末原料を使用する。好ましくは、１００℃以上で十分に
乾燥した粉末原料を、最終組成が上記の本発明範囲とな
るよう秤量し、有機溶媒（例えば、アセトン等）中、５
〜２０時間のボールミル混合を行い、粉末原料を十分に
混合する。混合した原料粉末は十分に乾燥させた後、プ
レス成形を施し、７５０〜９００℃程度で１〜３時間程
度の仮焼処理を行なう。さらに、仮焼物をボールミル等
で１０〜３０時間粉砕した後、乾燥して、バインダーを
加えて造粒する。次いで、この造粒粉をプレス成型して
例えばペレット形状とし、４００〜６００℃で２〜４時
間の熱処理を行ってバインダーを揮発させた後、９００
℃〜１３５０℃程度で２〜４時間の本焼成を行う。焼成
条件は、昇温、降温ともに、毎分８０〜１５０℃程度で
ある。本焼成により得られた圧電体磁器組成物は、必要
により研磨され、電極が設けられる。
法について説明する。出発原料として、酸化ビスマス
（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｃｏ3 ）、酸
化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）の粉
末原料を使用する。好ましくは、１００℃以上で十分に
乾燥した粉末原料を、最終組成が上記の本発明範囲とな
るよう秤量し、有機溶媒（例えば、アセトン等）中、５
〜２０時間のボールミル混合を行い、粉末原料を十分に
混合する。混合した原料粉末は十分に乾燥させた後、プ
レス成形を施し、７５０〜９００℃程度で１〜３時間程
度の仮焼処理を行なう。さらに、仮焼物をボールミル等
で１０〜３０時間粉砕した後、乾燥して、バインダーを
加えて造粒する。次いで、この造粒粉をプレス成型して
例えばペレット形状とし、４００〜６００℃で２〜４時
間の熱処理を行ってバインダーを揮発させた後、９００
℃〜１３５０℃程度で２〜４時間の本焼成を行う。焼成
条件は、昇温、降温ともに、毎分８０〜１５０℃程度で
ある。本焼成により得られた圧電体磁器組成物は、必要
により研磨され、電極が設けられる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。出発原料として、酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｃｏ3 ）、
酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）の
粉末原料を使用し、最終の２成分系の圧電体磁器組成物
の組成（１−ｘ）Ｂｉ3 ＴｉＮｂＯ9 −ｘＮａ0.5 Ｂｉ
2.5 Ｎｂ2 Ｏ9 でｘの値が表１となるように秤量し、ア
セトン溶媒中でジルコニアボールを使い約１０時間のボ
ールミル混合を行った。混合した原料粉末は十分に乾燥
させた後、プレス成形を施し８００℃で２時間の仮焼成
をした。再度これらをボールミル粉砕した後、乾燥し
て、バインダーとしてＰ．Ｖ．Ａ（ポリビニルアルコー
ル）を適量加えて造粒した。造粒粉は一軸プレス成型器
を用いて１９６MPaの加重で直径２０mm、厚み約１．５m
mの円盤状ペレットに成形した。成形した試料は５００
℃で３時間の熱処理を行ってバインダーを揮発させた
後、表１に示す焼成温度１１００℃、焼成時間２時間で
本焼成を行った。焼成条件は、昇温・降温ともに１００
℃／分である。本焼成により得られた試料を厚さ約０．
５mmの平行平版に研磨した後、銀ペーストを５５０℃で
焼き付け、電極とした。その後、２００℃のシリコンオ
イルバス中で約７MV/mmの電界を約３０分間印加した。
その後、インピーダンスアナライザーで広がり方向機械
的品質係数Ｑｍの測定をした。そしてダイシングソーで
切り出し、実施例の圧電体サンプルNo. １〜５を得た。
をさらに詳細に説明する。出発原料として、酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｃｏ3 ）、
酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）の
粉末原料を使用し、最終の２成分系の圧電体磁器組成物
の組成（１−ｘ）Ｂｉ3 ＴｉＮｂＯ9 −ｘＮａ0.5 Ｂｉ
2.5 Ｎｂ2 Ｏ9 でｘの値が表１となるように秤量し、ア
セトン溶媒中でジルコニアボールを使い約１０時間のボ
ールミル混合を行った。混合した原料粉末は十分に乾燥
させた後、プレス成形を施し８００℃で２時間の仮焼成
をした。再度これらをボールミル粉砕した後、乾燥し
て、バインダーとしてＰ．Ｖ．Ａ（ポリビニルアルコー
ル）を適量加えて造粒した。造粒粉は一軸プレス成型器
を用いて１９６MPaの加重で直径２０mm、厚み約１．５m
mの円盤状ペレットに成形した。成形した試料は５００
℃で３時間の熱処理を行ってバインダーを揮発させた
後、表１に示す焼成温度１１００℃、焼成時間２時間で
本焼成を行った。焼成条件は、昇温・降温ともに１００
℃／分である。本焼成により得られた試料を厚さ約０．
５mmの平行平版に研磨した後、銀ペーストを５５０℃で
焼き付け、電極とした。その後、２００℃のシリコンオ
イルバス中で約７MV/mmの電界を約３０分間印加した。
その後、インピーダンスアナライザーで広がり方向機械
的品質係数Ｑｍの測定をした。そしてダイシングソーで
切り出し、実施例の圧電体サンプルNo. １〜５を得た。
【００１６】得られた圧電体サンプルNo. １〜５の圧電
体磁器組成物につき、Ｘ線回折測定を行なった。結果を
図１に示した。次いで、上記圧電体サンプルNo. １〜５
の圧電体磁器組成物につき、格子定数を導き出した。結
果を表１に示した。図１に示された面指数やｃ軸のみが
非常に大きい（ａ軸、ｂ軸に対して約５倍）格子定数か
ら、本実施例の圧電体磁器組成物は、ビスマス層状構造
を有していることが分かる。
体磁器組成物につき、Ｘ線回折測定を行なった。結果を
図１に示した。次いで、上記圧電体サンプルNo. １〜５
の圧電体磁器組成物につき、格子定数を導き出した。結
果を表１に示した。図１に示された面指数やｃ軸のみが
非常に大きい（ａ軸、ｂ軸に対して約５倍）格子定数か
ら、本実施例の圧電体磁器組成物は、ビスマス層状構造
を有していることが分かる。
【００１７】更に、得られた各圧電体サンプルについ
て、キュリー点、たて方向電気機械結合係数（ｋ３３）
の測定を行なった。その結果を表１に示した。なお、た
て方向電気機械結合係数（ｋ３３）および機械的品質係
数（Ｑｍ）はＥＭＡＳ６０００シリーズ（電子材料工業
界）に従い、インピーダンスアナライザーを使って共
振、反共振法により算出した。
て、キュリー点、たて方向電気機械結合係数（ｋ３３）
の測定を行なった。その結果を表１に示した。なお、た
て方向電気機械結合係数（ｋ３３）および機械的品質係
数（Ｑｍ）はＥＭＡＳ６０００シリーズ（電子材料工業
界）に従い、インピーダンスアナライザーを使って共
振、反共振法により算出した。
【００１８】
【表１】
【００１９】比較例 実施例１において、原料にチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ3 ）および０．９７（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ）ＴｉＯ3 −
０．０３ＮａＮｂＯ3 を用いた他は実施例１と同様にし
て比較例の圧電体サンプルNo. ６および７を得た。得ら
れた圧電体サンプルNo. ６、７について、実施例１と同
様にして、キュリー点、たて方向電気機械結合係数（ｋ
３３）および機械的品質係数（Ｑｍ）の測定を行なっ
た。その結果も表１に示した。
Ｏ3 ）および０．９７（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ）ＴｉＯ3 −
０．０３ＮａＮｂＯ3 を用いた他は実施例１と同様にし
て比較例の圧電体サンプルNo. ６および７を得た。得ら
れた圧電体サンプルNo. ６、７について、実施例１と同
様にして、キュリー点、たて方向電気機械結合係数（ｋ
３３）および機械的品質係数（Ｑｍ）の測定を行なっ
た。その結果も表１に示した。
【００２０】表１より本発明に係る圧電磁器組成物は、
酸化鉛を全く含まない圧電セラミックスＢａＴｉＯ3 や
（ＢｉＮａ）ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3 と比較して格段に
高いキュリー点を有しているため、従来では使用不可能
であった高い温度でも圧電性を消失しない組成が得られ
ている。なお、本発明の実施例のサンプルについては、
たて方向電気機械結合係数（ｋ３３）が実施例のサンプ
ルに比べて低いが、いずれも６％以上を示しており、特
に高温用センサーやレゾネータ等用として問題のない値
である。
酸化鉛を全く含まない圧電セラミックスＢａＴｉＯ3 や
（ＢｉＮａ）ＴｉＯ3 −ＮａＮｂＯ3 と比較して格段に
高いキュリー点を有しているため、従来では使用不可能
であった高い温度でも圧電性を消失しない組成が得られ
ている。なお、本発明の実施例のサンプルについては、
たて方向電気機械結合係数（ｋ３３）が実施例のサンプ
ルに比べて低いが、いずれも６％以上を示しており、特
に高温用センサーやレゾネータ等用として問題のない値
である。
【図１】サンプルNo. １〜５のＸ線回折の結果を示す図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−87557（ＪＰ，Ａ) Ｇｅｇｕｚｉｎａ，Ｇ．Ａ．ｅｔ ａ ｌ，「ＰＲＯＢＬＥＭＳ ＯＦ ＳＥＡ ＲＣＨ ＦＯＲ ＮＯＶＥＬ Ｂｉ−Ｃ ＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＬＡＹＥＲＥＤ ＰＥＲＯＶＳＫＩＴＥ−ＬＩＫＥ ＨＩ ＧＨ−Ｔｃ ＦＥＲＲＯＥＬＥＣＴＲＩ ＣＳ」Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ （1995），第167巻、第311−320頁 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 C04B 35/495 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 主成分が２成分系の（１−ｘ）Ｂｉa Ｔ
ｉb Ｎｂc Ｏ9 −ｘＮａp Ｂｉq Ｎｂr Ｏ9 で表わされ
る固溶体で、０＜ｘ＜１の範囲のビスマス層状構造の圧
電体磁器組成物。上記式において、２．４＜（１−ｘ）
ａ＋ｘｑ＜３．１，０＜ｂ＜１．１，０．９＜（１−
ｘ）ｃ＋ｘｒ＜２．１，０＜ｐ＜０．６を満たす。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073368A JP2942535B1 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 圧電体磁器組成物 |
| US09/263,783 US6080327A (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Piezoelectric ceramic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10073368A JP2942535B1 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 圧電体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2942535B1 true JP2942535B1 (ja) | 1999-08-30 |
| JPH11246269A JPH11246269A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=13516179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10073368A Expired - Fee Related JP2942535B1 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 圧電体磁器組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6080327A (ja) |
| JP (1) | JP2942535B1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020036282A1 (en) * | 1998-10-19 | 2002-03-28 | Yet-Ming Chiang | Electromechanical actuators |
| US6231779B1 (en) | 1997-10-20 | 2001-05-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Piezoelectric actuators and method of making same |
| JP4369558B2 (ja) | 1999-06-21 | 2009-11-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 圧電セラミックス |
| US6514427B2 (en) * | 1999-10-18 | 2003-02-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element containing the same |
| EP1124267A3 (en) | 2000-02-08 | 2003-12-17 | TDK Corporation | Piezoelectric ceramics |
| JP3791299B2 (ja) * | 2000-05-18 | 2006-06-28 | 株式会社村田製作所 | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 |
| JP2001335362A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-04 | Tdk Corp | 圧電セラミックスおよびこれを用いた圧電デバイス |
| JP2002173369A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-06-21 | Tdk Corp | 圧電セラミックス |
| JP3944372B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2007-07-11 | 株式会社東芝 | 圧電薄膜振動子及びこれを用いた周波数可変共振器 |
| JP5294441B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2013-09-18 | 双信電機株式会社 | 電子部品 |
| JP4804449B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2011-11-02 | 京セラ株式会社 | 圧電磁器および圧電素子 |
| US20110128665A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-02 | Avx Corporation | Ceramic Capacitors for High Temperature Applications |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09100156A (ja) * | 1995-10-04 | 1997-04-15 | Nikon Corp | 誘電体磁器組成物 |
-
1998
- 1998-03-06 JP JP10073368A patent/JP2942535B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-05 US US09/263,783 patent/US6080327A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｇｅｇｕｚｉｎａ，Ｇ．Ａ．ｅｔ ａｌ，「ＰＲＯＢＬＥＭＳ ＯＦ ＳＥＡＲＣＨ ＦＯＲ ＮＯＶＥＬ Ｂｉ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＬＡＹＥＲＥＤ ＰＥＲＯＶＳＫＩＴＥ−ＬＩＫＥ ＨＩＧＨ−Ｔｃ ＦＥＲＲＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ」Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ（１９９５），第１６７巻、第３１１−３２０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11246269A (ja) | 1999-09-14 |
| US6080327A (en) | 2000-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3259677B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP4929522B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP3244027B2 (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP4513948B2 (ja) | 圧電磁器およびその製造方法 | |
| JP2001019542A (ja) | 圧電セラミックスおよびこれを用いた圧電デバイス | |
| JP2002173369A (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP2942535B1 (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP4140796B2 (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP2004155601A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| EP2269965A1 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric ceramic composition | |
| JP2005047748A (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3198906B2 (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP2000272962A (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP2001220226A (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP4260410B2 (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP3020493B1 (ja) | 圧電セラミックス | |
| JPH11217262A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP4369558B2 (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP4569062B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| EP4322233A1 (en) | Lead-free piezoelectric porcelain composition and piezoelectric element | |
| JPH07267733A (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JPH10324569A (ja) | 圧電体磁器組成物 | |
| JP3481832B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| EP0739866A1 (en) | Piezoelectric ceramics | |
| JP2003335577A (ja) | 圧電デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990518 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080618 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |