JPH0442351B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0442351B2 JPH0442351B2 JP59001108A JP110884A JPH0442351B2 JP H0442351 B2 JPH0442351 B2 JP H0442351B2 JP 59001108 A JP59001108 A JP 59001108A JP 110884 A JP110884 A JP 110884A JP H0442351 B2 JPH0442351 B2 JP H0442351B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- curie temperature
- strain constant
- constant
- piezoelectric strain
- 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 - Lifetime
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-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3系磁器を主
成分とする圧電磁器組成物の改良に関し、更に詳
しくは、機械的変位量が大きく、かつキユリー温
度が高いため、特に限定されるものではないが、
例えばVTR用ダイナミツク・アクチユエータな
ど微動変位体の駆動用圧電バイモルフ等に最適な
圧電磁器組成物に関するものである。 圧電バイモルフ・アクチユエータは、圧電歪を
利用した微動変位体駆動用の素子であつて、サブ
ミクロンから数百ミクロンまでの微調整が可能で
あり、それを用いることによつて、例えばVTR
の磁気ヘツドをトラツクと垂直方向に変位させ
て、スロー、静止、高速サーチ時に忠実なトラツ
キングを行わせることができる。このような応用
分野において、圧電材料に求められる性質は、圧
電歪定数（ｄ定数：一定印加電圧に対するひずみ
量）が大きく、キユリー温度並びに抗電界が高い
ことである。 実際に使用する場合には、一応キユリー温度の
約半分位までの温度が使用目安となるので、圧電
材料としては、キユリー温度が150℃程度以上で
あることが必要だし、低電圧動作を可能にするた
めにも圧電歪定数｜d31｜は少なくても250×
10-12m/V程度以上でなければならない。 ところが、従来から種々の組成の高歪圧電材料
が知られているが、これらのうち圧電歪定数｜
d31｜が300×10-12m/V程度の大きいものはキユ
リー温度Tcが110℃程度と低く、逆にキユリー温
度が150℃以上のものは圧電歪定数｜d31｜が250
×10-12m/V未満と低く、実用上満足のいくもの
ではなかつた。 本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、圧電歪定数が大きく、かつキユリー温
度が高く、それ故、バイモルフ・アクチユエータ
等の変位素子用材料として最適な圧電磁器組成物
を提供することにある。 以下、本発明について詳しく説明する。本発明
にかかる圧電磁器組成物は、（１−ｘ）Pb(1-A)
BaA［ZrBTi(1-B)］O3＋xPb(1-A)BaA［Bi2/3W1/3］O3
なる組成式で表わされ、0.005≦ｘ≦0.015、0.17
≦Ａ≦0.25、0.53≦Ｂ≦0.55なる組成のものであ
る。つまり、本発明は、（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器を主成分とし、それに（Pb−Ba）（Bi−
Ｗ）O3系磁器を少量添加した構成である。ここ
で、（Pb−Ba）（Bi−Ｗ）O3系磁器の添加割合ｘ
を0.005≦ｘ≦0.015としたのは、ｘが小さすぎる
と仮焼きを含めて焼結性が悪く、通常1200〜1300
℃程度で焼結しうるものが1350〜1400℃といつた
ように高くなつてしまうし、逆にｘが大きすぎる
と、他の結晶系が部分的に生成され、圧電活性が
小さくなる、具体的には電気機械結合係数kpが小
さくなるためである。つまりBiは融点が低く、
それを入れることによつて仮焼きが進行し、焼成
も低い温度で行えるのである。試作結果によれ
ば、なかでもｘの値がほぼ0.01である場合に特に
良好な結果が得られている。 また、主成分となる（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器において、PbとBaの割合Ａを0.17≦Ａ≦
0.25としたのは、Ａが0.25を超えるとキユリー温
度が下がり急激に圧電歪定数が小さくなるし、逆
にＡが0.17未満だと誘電率が下がつて圧電歪定数
が小さくなるためである。 更に、主成分となる（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器において、ZrとTiの割合Ｂを0.53≦Ｂ≦
0.55としたのは、Ｂが0.55を超えるとキユリー温
度が下がり圧電歪定数が小さくなる傾向にあり、
逆にＢが0.53未満の場合も圧電歪定数が小さくな
るからである。特にこのZrとTiの割合Ｂは、Pb
とBaとの割合Ａと相関があり、Ａが0.20以上の
ときは0.53〜0.54が特に望ましく、Ａが0.20以下
のときは0.53近傍が特に望ましい。 次に本発明の実施例について述べる。 ［実施例］ PbO、ZrO2、TiO2、BaCO3、WO3、Bi2O3の
各原料を秤量配合しボールミルで20時間混合す
る。そして、得られた混合物を800〜900℃で２時
間仮焼きする。その後、再度ボールミルで微粉砕
し、乾燥した後、ポリビニルアルコール等の結合
剤を加えて造粒し、1000〜3000Kg／cm2の圧力で20
mmφの円板状に成形する。これを1200〜1300℃で
１〜２時間焼成する。焼成した円板をラツプ盤で
厚さ１mmに研磨加工し、その表面に銀電極を焼き
付ける。最後に、その電極に直流電圧20〜
30kV／cmを30〜50℃程度のシリコンオイル中で
１時間程度印加しつづけ分極する。 このようにして得られた19種の試料について、
誘電率ε33 T／ε0、電気−機械結合係数kp（％）、圧
電歪定数｜d31｜（×10-12m/V）、キユリー温度Tc
（℃）、および抗電界Ec（kV／cm）を測定した。抗
電界はソーヤ・タワ回路を用い60Hzで測定した。
測定結果の一例を次表に示す。
成分とする圧電磁器組成物の改良に関し、更に詳
しくは、機械的変位量が大きく、かつキユリー温
度が高いため、特に限定されるものではないが、
例えばVTR用ダイナミツク・アクチユエータな
ど微動変位体の駆動用圧電バイモルフ等に最適な
圧電磁器組成物に関するものである。 圧電バイモルフ・アクチユエータは、圧電歪を
利用した微動変位体駆動用の素子であつて、サブ
ミクロンから数百ミクロンまでの微調整が可能で
あり、それを用いることによつて、例えばVTR
の磁気ヘツドをトラツクと垂直方向に変位させ
て、スロー、静止、高速サーチ時に忠実なトラツ
キングを行わせることができる。このような応用
分野において、圧電材料に求められる性質は、圧
電歪定数（ｄ定数：一定印加電圧に対するひずみ
量）が大きく、キユリー温度並びに抗電界が高い
ことである。 実際に使用する場合には、一応キユリー温度の
約半分位までの温度が使用目安となるので、圧電
材料としては、キユリー温度が150℃程度以上で
あることが必要だし、低電圧動作を可能にするた
めにも圧電歪定数｜d31｜は少なくても250×
10-12m/V程度以上でなければならない。 ところが、従来から種々の組成の高歪圧電材料
が知られているが、これらのうち圧電歪定数｜
d31｜が300×10-12m/V程度の大きいものはキユ
リー温度Tcが110℃程度と低く、逆にキユリー温
度が150℃以上のものは圧電歪定数｜d31｜が250
×10-12m/V未満と低く、実用上満足のいくもの
ではなかつた。 本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、圧電歪定数が大きく、かつキユリー温
度が高く、それ故、バイモルフ・アクチユエータ
等の変位素子用材料として最適な圧電磁器組成物
を提供することにある。 以下、本発明について詳しく説明する。本発明
にかかる圧電磁器組成物は、（１−ｘ）Pb(1-A)
BaA［ZrBTi(1-B)］O3＋xPb(1-A)BaA［Bi2/3W1/3］O3
なる組成式で表わされ、0.005≦ｘ≦0.015、0.17
≦Ａ≦0.25、0.53≦Ｂ≦0.55なる組成のものであ
る。つまり、本発明は、（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器を主成分とし、それに（Pb−Ba）（Bi−
Ｗ）O3系磁器を少量添加した構成である。ここ
で、（Pb−Ba）（Bi−Ｗ）O3系磁器の添加割合ｘ
を0.005≦ｘ≦0.015としたのは、ｘが小さすぎる
と仮焼きを含めて焼結性が悪く、通常1200〜1300
℃程度で焼結しうるものが1350〜1400℃といつた
ように高くなつてしまうし、逆にｘが大きすぎる
と、他の結晶系が部分的に生成され、圧電活性が
小さくなる、具体的には電気機械結合係数kpが小
さくなるためである。つまりBiは融点が低く、
それを入れることによつて仮焼きが進行し、焼成
も低い温度で行えるのである。試作結果によれ
ば、なかでもｘの値がほぼ0.01である場合に特に
良好な結果が得られている。 また、主成分となる（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器において、PbとBaの割合Ａを0.17≦Ａ≦
0.25としたのは、Ａが0.25を超えるとキユリー温
度が下がり急激に圧電歪定数が小さくなるし、逆
にＡが0.17未満だと誘電率が下がつて圧電歪定数
が小さくなるためである。 更に、主成分となる（Pb−Ba）（Zr−Ti）O3
系磁器において、ZrとTiの割合Ｂを0.53≦Ｂ≦
0.55としたのは、Ｂが0.55を超えるとキユリー温
度が下がり圧電歪定数が小さくなる傾向にあり、
逆にＢが0.53未満の場合も圧電歪定数が小さくな
るからである。特にこのZrとTiの割合Ｂは、Pb
とBaとの割合Ａと相関があり、Ａが0.20以上の
ときは0.53〜0.54が特に望ましく、Ａが0.20以下
のときは0.53近傍が特に望ましい。 次に本発明の実施例について述べる。 ［実施例］ PbO、ZrO2、TiO2、BaCO3、WO3、Bi2O3の
各原料を秤量配合しボールミルで20時間混合す
る。そして、得られた混合物を800〜900℃で２時
間仮焼きする。その後、再度ボールミルで微粉砕
し、乾燥した後、ポリビニルアルコール等の結合
剤を加えて造粒し、1000〜3000Kg／cm2の圧力で20
mmφの円板状に成形する。これを1200〜1300℃で
１〜２時間焼成する。焼成した円板をラツプ盤で
厚さ１mmに研磨加工し、その表面に銀電極を焼き
付ける。最後に、その電極に直流電圧20〜
30kV／cmを30〜50℃程度のシリコンオイル中で
１時間程度印加しつづけ分極する。 このようにして得られた19種の試料について、
誘電率ε33 T／ε0、電気−機械結合係数kp（％）、圧
電歪定数｜d31｜（×10-12m/V）、キユリー温度Tc
（℃）、および抗電界Ec（kV／cm）を測定した。抗
電界はソーヤ・タワ回路を用い60Hzで測定した。
測定結果の一例を次表に示す。
【表】
【表】
この表において、＊印で示す組成が本発明範囲
に含まれる組成を示しており、いずれも圧電歪定
数｜d31｜が250×10-12m/V以上で、かつキユリ
ー温度Tcも150℃以上となる良好な特性を呈す
る。また、特に＊＊印で示す試料番号７、９、10
の組成のものは、圧電歪定数｜d31｜が290×
10-12m/V以上でキユリー温度Tcも150℃以上と
なり、極めて良好なものが得られる。 本発明は前記のような組成の圧電磁器組成物で
あるから、圧電歪定数が大きく、かつキユリー温
度が高いというすぐれた効果を奏しうるものであ
り、それ故、バイモルフ・アクチユエータ等の変
位素子用材料として最適な圧電磁器組成物であ
る。
に含まれる組成を示しており、いずれも圧電歪定
数｜d31｜が250×10-12m/V以上で、かつキユリ
ー温度Tcも150℃以上となる良好な特性を呈す
る。また、特に＊＊印で示す試料番号７、９、10
の組成のものは、圧電歪定数｜d31｜が290×
10-12m/V以上でキユリー温度Tcも150℃以上と
なり、極めて良好なものが得られる。 本発明は前記のような組成の圧電磁器組成物で
あるから、圧電歪定数が大きく、かつキユリー温
度が高いというすぐれた効果を奏しうるものであ
り、それ故、バイモルフ・アクチユエータ等の変
位素子用材料として最適な圧電磁器組成物であ
る。
Claims (1)
- １ （１−ｘ）Pb(1-A)BaA［ZrBTi(1-B)］O3＋
xPb(1-A)BaA［Bi2/3W1/3］O3なる組成式で表わさ
れ、0.005≦ｘ≦0.015、0.17≦Ａ≦0.25、0.53≦Ｂ
≦0.55なる組成の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001108A JPS60144984A (ja) | 1984-01-07 | 1984-01-07 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001108A JPS60144984A (ja) | 1984-01-07 | 1984-01-07 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60144984A JPS60144984A (ja) | 1985-07-31 |
| JPH0442351B2 true JPH0442351B2 (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=11492275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001108A Granted JPS60144984A (ja) | 1984-01-07 | 1984-01-07 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60144984A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG115500A1 (en) * | 2002-10-09 | 2005-10-28 | Inst Materials Research & Eng | Method to produce a reliable piezoelectric thick film on a substrate |
-
1984
- 1984-01-07 JP JP59001108A patent/JPS60144984A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60144984A (ja) | 1985-07-31 |
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