CN1154625C - 压电陶瓷及使用该压电陶瓷的压电器件 - Google Patents
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Abstract
一种烧结后碳含量小于37ppm(重量)的压电陶瓷，使用其压电陶瓷的压电器件，如陶瓷晶体谐振器、陶瓷滤光器、压电元件、压电元件蜂鸣器、压电变换器、超声振动器。
Description
本发明涉及例如主要由PZT(二氧化锆-钛酸铅)基材料或PT(钛酸铅)基材料组成的压电陶瓷，和使用该压电陶瓷的压电器件，更具体地涉及机械性能优良，同时保持其压电特性、成本低、易于生产的压电陶瓷，以及涉及使用该压电陶瓷的压电器件。
这类压电陶瓷广泛地用于压电晶体谐振器、陶瓷滤光器、压电元件、压电蜂鸣器、压电变换器、超声振动器及其它压电器件。
在这些器件中，高频陶瓷谐振器和其他高频压电器件都使用上述的PZT基材料和PT基材料，还使用由这些材料加第二种组分或第三种组分组成的陶瓷材料，所述组分可用这些材料与加入的添加剂代替(例如参见日本未审查专利申请(公开)号5-58724)。
在像采用大振幅驱动的压电器件之类的器件中，碰撞，因此输入电压也升高，引起大幅振荡，这些有时易于引起在所谓“节点”的应力集中点处造成破坏，于是认为压电陶瓷器件需要具有足够大的机械强度，器件制成特别薄时还应保持其压电特性。
例如，日本未审查专利公开号6-112542提出了使粉末材料的粒度小到可使表面积比降低到10米2/克以下，还在低于650℃的温度下临时烧结其粉末材料，以便将该器件结晶尺寸降低到1微米以下，因为在压电陶瓷中空穴和其他晶体缺陷与机械强度之间有很大的相关性。另外，该专利申请提出采用热压法提高机械强度。
另外，为了改善其中一个压电特性，例如机电耦合系数kt，日本未审查专利公开号59-41311提出以氧化钐取代主要由钛酸铅构成的组合物中的部分氧化铅。
在通过使粉末材料粒度更小来改善机械强度的这种方法中，但是需要分离步骤使粉末粒度更小。另外，细粉末材料在生产压电陶瓷器件中极难处理。
另外，在采用热压法提高机械强度的方法中，生产时间变得更长，还需要昂贵的设备，因此，其缺点是成本很高。
另一方面，在通过用氧化钐取代部分氧化铅以提高机电耦合系数kt的方法中，存在的问题是组成发生偏离，压电特性受损，或由于需要相当昂贵的氧化物而成本变得更高。
本发明的一个目的是提供一种压电陶瓷，其机械强度优良，还保持其压电特性、成本低、易于生产，以及提供使用该压电陶瓷的压电器件。
为了达到这个目的，根据本发明的第一方面，提供一种在烧结后碳含量小于37ppm(重量)的压电陶瓷。
根据本发明的第二方面，提供一种主要由锆酸钛酸铅组成的压电陶瓷，该压电陶瓷在烧结后碳含量小于36ppm(重量)。在这种情况下锆酸钛酸铅优选地是：
(Pb1-XMX)n{AlyA2(1-Y)}aTibZrcO3
式中0＜x＜0.1
2/6＜Y＜5/6
0.01≤a≤0.2
0.2≤b≤0.6
a+b+c＝1
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba和Sr中的一种或多种
A1：Nb、Sb、Ta、W和V中的一种或多种
A2：Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Cu、Cr或Sr、Y、Bi和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
此外，本发明第一或第二方面更优选地在烧结后碳含量在3ppm(重量)以上。
另外，根据本发明第三方面提供主要由钛酸铅组成的压电陶瓷，该压电陶瓷在烧结后碳含量小于37ppm(重量)。在这种情况下钛酸铅优选地是：
(Pb1-a-bMaBib)n(Ti1-x-yMnxNby)O3
式中，0＜x0.1
0.01≤a≤0.5
0.01≤b≤0.30
0.005≤x≤0.05
0.005≤y≤0.05
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba、Sr和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
在本发明的第三方面，烧结后的碳含量优选地是4ppm(重量)以上。
本发明人还进一步注意到烧结后压电体的碳含量，并发现通过使其含量小于37ppm(重量)(本发明第二方面小于36ppm(重量)，而本发明第三方面小于37ppm(重量))，机械强度可充分地提高。此外，为保持压电特性，在本发明第一方面与第二方面，碳含量优选地高于3ppm(重量)(本发明第三方面4ppm(重量)以上)。
碳含量比较优选的范围是7-29ppm(重量)(本发明第三方面为8-29ppm(重量))。
如果烧结后碳含量是3ppm(重量)(本发明第三方面为4ppm(重量))，则机电耦合系数kt和其他压电特性下降，当用于压电陶瓷滤光器时，信号传递系数带受到限制，但这不是一个实际问题。
反之，如果烧结后碳含量是37ppm(重量)(本发明第二方面为36ppm(重量)，本发明第三方面为37ppm(重量))，则不可能得到充分烧结的材料体。
应指出，烧结后碳含量主要是由于压电材料的碳酸盐与有机粘合剂中的碳组分产生的。
本发明第1-3方面的压电陶瓷可以用作压电晶体谐振器、陶瓷滤光器、压电元件、压电蜂鸣器、压电变换器、超声振动器及其它压电器件的压电材料。其中，本发明第二方面的压电陶瓷优选地用于压电元件或压电变换器或其他驱动器件，而本发明第三方面的压电陶瓷优选地用于压电晶体谐振器或陶瓷滤光器等。
根据本发明，有可能提供机械强度优良，同时保持其压电特性，成本低，易于生产的压电陶瓷，以及使用该压电陶瓷的压电器件。
本发明内容涉及在1999年7月2日提出的日本实用新型申请号HEI 11-188338中的主题，其公开内容全部作为参考文献特别地列于本文。
参看附图，并通过下面描述的优选实施方案，本发明的这些和其他的目的和特征将会变得更清楚，其中：
图1是本发明实施方案压电器件透视图；
图2A和图2B是与本发明相关的实施例1-17和对比实施例1-2结果图；
图3A和图3B是与本发明相关的实施例18-25和对比实施例3-4结果图。
本发明实施方案的压电陶瓷主要含有通式(Pb1-XMX)n{AlyA2(1-Y)}aTibZrcO3(式中0＜x＜0.1，2/6＜Y＜5/6，0.01≤a≤0.2，0.2≤b≤0.6，a+b+c＝1，0.9≤n≤1.1，M：Ca、Ba和Sr，中的一种或多种；A1：Nb、Sb、Ta、W和V中的一种或多种；A2：Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Cu、Cr或Sr、Y、Bi和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)的PZT基陶瓷，或通式(Pb1-a-bMaBib)n(Ti1-x-yMnxNby)O3(式中，0＜x0.1，0.01≤a≤0.5，0.01≤b≤0.30，0.005≤x≤0.05，0.005≤V≤0.05，0.9≤n≤1.1，M：Ca、Ba、Sr和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)的PT基陶瓷。
上述主要组成中的Pb配合氧化物构成钙钛矿主相，但是不具有完全的固溶体。另外，本发明压电陶瓷只需要总组成在上述范围内，不需要是完全均匀的，例如可以包含不同的相。
本发明压电陶瓷原料平均粒度优选地是1.0-5.0微米。另外，若不特别限制，本发明压电陶瓷结晶尺寸优选地是0.5-10微米，更优选地是1-5微米。
临时性烧结优选地在温度800-1100℃下进行1-3小时。这种临时性烧结可以在大气进行，或可以在氧分压高于大气压的气氛中或在纯氧气氛中进行。
由此得到的临时性烧结材料再用球磨机等进行湿法磨碎。在这个时候，优选地使用水或乙醇或其他醇或水和乙醇的混合溶剂作为浆体的溶剂。优选地进行湿法磨碎，直到临时性烧结材料的平均粒度达到约0.5-2.0微米。
使湿法磨碎的浆体干燥，然后往临时性烧结材料粉末加入粘合剂，压制其材料。作为粘合剂，可以提及通常使用的聚乙烯醇、聚乙烯醇加分散剂、乙基纤维素或其他有机粘合剂。
在加入粘合剂与压制该混合物后，再进行处理除去粘合剂。这种去粘合剂的处理优选地在温度300-700℃下进行约0.5-5小时。这种去粘合剂的处理可以在大气中进行，或可以在氧分压高于大气压的气氛中或在纯氧气氛中进行。
在去粘合剂处理之后，产物在温度1100-1300℃下烧结约0.5-5小时。这种烧结可以在大气中进行，或可以在氧分压高于大气压的气氛中或在纯氧气氛中进行。
应指出，去粘合剂步骤和烧结步骤可以连续地进行或可以分开进行。
其次，就用上述本发明压电陶瓷生产压电变换器作出说明。图1是本发明压电变换器具体实施方案透视图。
这个实施例的压电变换器1具有矩形板状的器件主体10。这个器件主体10例如制成长L15-40毫米，宽W3-7毫米与厚度0.7-1.5毫米。
在器件主体10一端面有由导电层构成的输出电极11。在另一端的其他顶面和底面有输入电极12和13，它们由同样的导电层构成。这些输入电极12和13与输出电极11例如用银或其他导体制成，并制成厚度约1-20微米。
装有输入电极12和13的部分变成主侧10a，而装有输出电极11的部分变成次侧10b，主侧10a沿厚度方向被极化，而次侧10b沿纵向被极化。
如果将1-波长或1/2-波长共振AC电场V1施加到输入电极12和13，从主侧10a传到次侧10b，按照顺序从电能转化到共振能再转化到电能，由输出电极11输出高电压V2。
下面将给出本发明的特定实施例，以进一步地详细说明本发明。
实施例1
作为原料，使用氧化铅PbO、二氧化钛TiO2，二氧化锆ZrO2，氧化锑Sb2O3，碳酸钡BaCO3和碳酸锰MnCO3。这些粉末经称重，混合得到具有下述化学式(1)的组成。采用球磨机湿混合其混合物。
(Pb0.9Ba0.03){(Sb2/3Mn1/3)0.035Ti0.476Zr0.489}O3 (1)
这些原料充分混合，然后临时地在850℃烧结2小时。得到的临时烧结材料加水制成浆体，然后用球磨机进行湿磨碎，湿磨碎一直进行到临时烧结材料的平均粒度达到1.5微米。
干燥该浆体，然后相对于临时烧结材料粉末为100％(重量)，加入1％(重量)水作为粘合剂。再在4吨/厘米2压力下，让其压制成形，其长20毫米、宽20毫米与高15毫米。
然后，压制件经在300℃空气中处理1小时除去粘合剂。此后，在1230℃煅烧4小时，得到压电陶瓷的基本样品。
采用Archimedes法测定这个基本样品的密度。另外，采用碳-硫分析仪(Horiba Seisakusho EMIA520)测定碳含量。这种分析仪采用高频加热在氧气流中烧结这个基本样品，并采用红外线吸收法测定碳含量。这些结果列于表1，图2A和图2B。
其次，将上述基本样品机加工成厚度0.3-0.4毫米，然后在两个主面上涂Ag膏。再将其插入硅氧烷油中，施加电场4-6千伏/毫米，在120℃处理20分钟以极化。然后，样品切成方块，形状为7.0毫米x4.5毫米，将Ag电极接到两个主面上，这将用于测定压电特性的样品。基于日本电子材料生产协会EMAS-6100标准，测定用作测定压电特性样品的机电耦合系数kt(％)。由共振频率与反共振频率得到kt。这些结果列于表1和图2B。
另外，上述基本样品机加工成长2毫米，宽4毫米，厚0.4毫米，得到的加工品用作测定机械强度的样品。根据日本工业标准JISR1601，使用数字负荷试验仪，对测定机械强度的样品进行了的弯曲试验。其结果列于表1和图2A。
实施例2
在与实施例1相同的条件下，只是除使用聚乙烯醇作为实施例1中的粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例3
在与实施例1相同的条件下，只是除使用乙基纤维素作为实施例1中的粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例4
在与实施例1相同的条件下，只是除使实施例1中的去粘合剂温度调到500℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例5
在与实施例2相同的条件下，只是除使实施例2中去粘合剂温度调到500℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例6
在与实施例5相同的条件下，只是除将分散剂加到在实施例5中作为粘合剂的聚乙烯醇中外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例7
在与实施例5相同的条件下，只是除使用乙基纤维素作为实施例5中的粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例8
在与实施例1相同的条件下，只是除使实施例1中去粘合剂温度调到700℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例9
在与实施例8相同的条件下，只是除使用聚乙烯醇作为实施例8中的粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例10
在与实施例8相同的条件下，只是除使用乙基纤维素代替水作为实施例8中的粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例11
在与实施例3相同的条件下，只是除将实施例3中的烧结气氛改为氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例12
在与实施例6相同的条件下，只是除将实施例6中的烧结气氛改为氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例13
在与实施例7相同的条件下，只是除将实施例7中的烧结气氛改为氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例14
在与实施例9相同的条件下，只是除将实施例9中的烧结气氛改为氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例15
在与实施例12相同的条件下，只是除将实施例12中的去粘合剂温度调到700℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例16
在与实施例8相同的条件下，只是除将实施例8中的烧结气氛改为氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例17
在与实施例15相同的条件下，只是除将实施例15中的去粘合剂温度调到300℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
实施例18
在与实施例11相同的条件下，只是除将实施例11中的去粘合剂温度调到700℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
对比实施例1
在与实施例6相同的条件下，只是除将实施例6中的去粘合剂温度调到300℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表1，图2A和图2B。
| 粘合剂 | 去粘合剂温度℃ | 烧结温度 | 残余碳含量，ppm | 抗弯强度(kfg/mm2) | 机电耦合系数，kt(％) | 密度(g/cm2) | 附注 | |
| 实施例1 | 水 | 300 | 空气 | 20 | 12.07 | 43.58 | 7.93 | |
| 实施例2 | PVA | 300 | 空气 | 20 | 12.47 | 43.25 | 7.94 | |
| 实施例3 | 乙基纤维素 | 300 | 空气 | 19 | 12.75 | 43.09 | 7.93 | |
| 实施例4 | 水 | 500 | 空气 | 25 | 12.28 | 44.83 | 7.93 | |
| 实施例5 | PVA | 500 | 空气 | 18 | 11.98 | 43.56 | 7.94 | |
| 实施例6 | PVA+分散剂 | 500 | 空气 | 24 | 11.25 | 43.40 | 7.92 | |
| 实施例7 | 乙基纤维素 | 500 | 空气 | 26 | 11.37 | 44.86 | 7.93 | |
| 实施例8 | 水 | 700 | 空气 | 26 | 10.41 | 45.13 | 7.94 | |
| 实施例9 | PVA | 700 | 空气 | 21 | 11.27 | 44.03 | 7.93 | |
| 实施例10 | 乙基纤维素 | 700 | 空气 | 20 | 12.07 | 44.05 | 7.94 | |
| 实施例11 | 乙基纤维素 | 300 | 氧 | 15 | 13.63 | 41.89 | 7.94 | |
| 实施例12 | PVA+分散剂 | 500 | 氧 | 10 | 14.74 | 40.27 | 7.95 | |
| 实施例13 | 乙基纤维素 | 500 | 氧 | 12 | 14.64 | 42.41 | 7.93 | |
| 实施例14 | PVA | 700 | 氧 | 22 | 12.77 | 43.31 | 7.94 | |
| 实施例15 | PVA+分散剂 | 700 | 氧 | 16 | 12.90 | 42.76 | 7.94 | |
| 实施例16 | 水 | 700 | 氧 | 7 | 15.30 | 40.20 | 7.94 | |
| 实施例17 | PVA+分散剂 | 300 | 氧 | 29 | 10.10 | 45.60 | 7.93 | |
| 实施例18 | 乙基纤维素 | 700 | 氧 | 3 | 15.80 | 39.20 | 7.95 | |
| 对比实施例1 | PVA+分散剂 | 300 | 空气 | 36 | - | - | 7.23 | 特性未能评价 |
由上述结果可以看到，如果烧结后碳含量是3ppm(实施例18)，机电耦合系数kt变成39.2％。特别地，当该压电陶瓷用于滤光器时，而信号发射带又受到限制，实际上不存在任何问题。反之，当烧结后碳含量是36ppm(对比实施例1)，样品变成多孔的，并不能达到足够的密度。
与此相反，当烧结后碳含量是7ppm(实施例16)至29ppm(实施例17)，机电耦合系数kt变的足够大，从40.27％变到45.60％，抗弯强度也变得足够大，从10.10kgf/mm2变到15.30kgf/mm2。
实施例19
作为原料，使用氧化铅PbO、二氧化钛TiO2，二氧化锆ZrO2，氧化锑Sb2O3，氧化铋Bi2O3、氧化铌Nb2O5、碳酸钡BaCO3、碳酸锰MnCO3和碳酸锶SrCO3。这些粉末经称重，混合得到具有下述化学式(2)的组成。采用球磨机湿混合其混合物。
(Pb0.78Ca0.02Sr0.15Bi0.01)(Ti0.95Mn0.02Nb0.03)O3
这些原料充分地混合，然后用于制备基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例20
在与实施例19相同的条件下，只是除用水代替乙基纤维素作为粘合剂，并将实施例19中的去粘合剂温度调到500℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例21
在与实施例20相同的条件下，只是除用乙基纤维素作为粘合剂外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例22
在与实施例20相同的条件下，只是除将实施例20的烧结气氛变成氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例23
在与实施例22相同的条件下，只是除将分散剂加到在实施例19中作为粘合剂的聚乙烯醇中外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例24
在与实施例22相同的条件下，只是除将实施例22中的去粘和剂温度调到700℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例25
在与实施例24相同的条件下，只是除将分散剂加到在实施例24中作为粘合剂的聚乙烯醇中外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例26
在与实施例19相同的条件下，只是除将实施例19中烧结气氛变成氧气氛外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
实施例27
在与实施例26相同的条件下，只是除将实施例26中的去粘和剂温度调到700℃外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
对比实施例2
在与实施例19相同的条件下，只是除将分散剂加到在实施例19中作为粘合剂的聚乙烯醇中外，制备出基本样品，即测定压电特性的样品，并制备测定机械强度的样品，及测定密度、碳含量、抗弯强度与机电耦合系数。这些结果列于表2，图3A和图3B。
| 粘合剂 | 去粘合剂温度℃ | 烧结温度 | 残余碳含量，ppm | 抗弯强度(kfg/mm2) | 机电耦合系数，kt(％) | 密度(g/cm2) | 附注 | |
| 实施例19 | 乙基纤维素 | 300 | 空气 | 16 | 25.93 | 34.90 | 7.45 | |
| 实施例20 | 水 | 500 | 空气 | 8 | 26.27 | 34.81 | 7.46 | |
| 实施例21 | 乙基纤维素 | 500 | 空气 | 8 | 27.16 | 34.75 | 7.46 | |
| 实施例22 | 水 | 500 | 氧 | 13 | 26.74 | 34.97 | 7.47 | |
| 实施例23 | PVA+分散剂 | 500 | 氧 | 18 | 26.23 | 34.94 | 7.48 | |
| 实施例24 | 水 | 700 | 氧 | 9 | 27.62 | 34.79 | 7.49 | |
| 实施例25 | PVA+分散剂 | 700 | 氧 | 21 | 23.86 | 35.09 | 7.46 | |
| 实施例26 | 乙基纤维素 | 300 | 氧 | 29 | 23.05 | 35.23 | 7.48 | |
| 实施例27 | 乙基纤维素 | 700 | 氧 | 4 | 28.10 | 34.67 | 7.48 | |
| 对比实施例2 | PVA+分散剂 | 300 | 空气 | 37 | - | - | 6.67 | 特性未能评价 |
由上述结果可以看到，如果烧结后碳含量是4ppm(实施例27)，机电耦合系数kt变成34.67％。特别地，当该压电陶瓷用于滤光器时，而信号发射带又受到限制，实际上不存在任何问题。反之，当烧结后碳含量是37ppm(对比实施例2)，样品变成多孔的，也不能达到足够的密度(烧结是不可能的)。
与此相反，当烧结后碳含量从8ppm(实施例20和21)到29ppm(实施例26)，机电耦合系数kt变得足够大，从34.75％变到35.23％，抗弯强度也变得足够大，从23.05kgf/mm2变到27.62kgf/mm2。
应指出，前面实施方案的说明是为了有利于理解本发明，而不是限制其发明。因此，上述实施方案中公开的要素包括所有落在本发明技术范围内的设计变化要素与等效变化要素。
Claims (19)
1、一种压电陶瓷，它主要包含锆酸钛酸铅，并且在烧结后的碳含量小于36ppm(重量)，其中所述锆酸钛酸铅具有下述化学式：
(Pb1-XMX)n{A1yA2(1-Y)}aTibZrcO3
式中：
0＜x＜0.1
2/6＜Y＜5/6
0.01＜a0.2
0.2≤b≤0.6
a+b+c＝1
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba和Sr中的一种或多种
A1：Nb、Sb、Ta、W和V中的一种或多种
A2：Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Cu、Cr或Sr、Y、Bi和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
2、根据权利要求1所述的压电陶瓷，其中烧结后碳含量为3ppm(重量)以上。
3、根据权利要求1所述的压电陶瓷，其中烧结后碳含量为3ppm(重量)以上。
4、一种压电陶瓷，它主要包含钛酸铅，并且在烧结后的碳含量小于37ppm(重量)，其中所述钛酸铅具有下述化学式：
(Pb1-a-bMaBib)n(Ti1-x-yMnxNby)O3
式中：0＜x 0.1
0.01≤a≤0.5
0.01≤b≤0.30
0.005≤x≤0.05
0.005≤y≤0.05
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba、Sr和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
5、根据权利要求4所述的压电陶瓷，其中烧结后碳含量为4ppm(重量)以上。
6、根据权利要求4所述的压电陶瓷，其中烧结后碳含量为4ppm(重量)以上。
7、一种使用权利要求1所述压电陶瓷的压电器件。
8、一种使用权利要求2所述压电陶瓷的压电器件。
9、一种使用权利要求3所述压电陶瓷的压电器件。
10、一种使用权利要求4所述压电陶瓷的压电器件。
11、一种使用权利要求5所述压电陶瓷的压电器件。
12、一种使用权利要求6所述压电陶瓷的压电器件。
13、一种压电陶瓷，它在烧结后的碳含量为3ppm(重量)以上，但小于37ppm(重量)，其中的主要成分锆酸钛酸铅具有下述化学式：
(Pb1-XMX)n{A1yA2(1-Y)}aTibZrcO3
式中：
0＜x＜0.1
2/6＜Y＜5/6
0.01≤a≤0.2
0.2≤b≤0.6
a+b+c＝1
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba和Sr中的一种或多种
A1：Nb、Sb、Ta、W和V中的一种或多种
A2：Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Sn、Cu、Cr或Sr、Y、Bi和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
14、权利要求13的压电陶瓷，其主要由锆酸钛酸铅组成，并且在烧结后的碳含量小于36ppm(重量)。
15、权利要求13的压电陶瓷，它主要由钛酸铅组成，并且在烧结后的碳含量为4ppm(重量)以上。
16、权利要求15的压电陶瓷，其中钛酸铅具有下述化学式：
(Pb1-a-bMaBib)n(Ti1-x-yMnxNby)O3
式中：0＜x 0.1
0.01≤a≤0.5
0.01≤b≤0.30
0.005≤x≤0.05
0.005≤y≤0.05
0.9≤n≤1.1
M：Ca、Ba、Sr和Ln中的一种或多种(Ln：镧系元素)。
17、一种含有权利要求13的压电陶瓷的压电器件。
18、一种含有权利要求14的压电陶瓷的压电器件。
19、一种含有权利要求15的压电陶瓷的压电器件。
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