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JP2004244301A - Piezoelectric ceramic composition, method for producing the same, piezoelectric element and dielectric element - Google Patents

Piezoelectric ceramic composition, method for producing the same, piezoelectric element and dielectric element Download PDF

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JP2004244301A
JP2004244301A JP2003274918A JP2003274918A JP2004244301A JP 2004244301 A JP2004244301 A JP 2004244301A JP 2003274918 A JP2003274918 A JP 2003274918A JP 2003274918 A JP2003274918 A JP 2003274918A JP 2004244301 A JP2004244301 A JP 2004244301A
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年厚 長屋
Yasuyoshi Saitou
康善 斎藤
Kazumasa Takatori
一雅 鷹取
Hisafumi Takao
尚史 高尾
Takahiko Honma
隆彦 本間
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

【課題】鉛を含まず,高い圧電特性及び誘電特性を有し,特に圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率のいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法,並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供すること。
【解決手段】一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molである。
【選択図】なし
A not contain lead, high have piezoelectric properties and dielectric properties, in particular the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, and a piezoelectric ceramic composition excellent in any one or more of dielectric constant and a manufacturing Provided are a method, and a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition.
A general formula is represented by {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x It is a piezoelectric ceramic composition containing, as a main component, a compound having a composition range of ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. The piezoelectric ceramic composition contains at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as an additive element. The total content of the additional elements is 0.0001 mol to 0.10 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula.
[Selection diagram] None

Description

本発明は,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物及びその製造方法,並びに該圧電磁器組成物を材料とする圧電素子及び誘電素子に関する。   The present invention relates to a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition, a method for producing the same, and a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition as a material.

従来より,圧電磁器組成物としては,鉛を含んだPZT(PbTiO3−PbZrO3)成分系磁器が用いられてきた。上記PZTは,大きな圧電性を示し,かつ高い機械的品質係数を有しており,センサ,アクチュエータ,フィルター等の各用途に要求されるさまざまな特性の材料を容易に作製できるからである。
また,上記PZTは高い比誘電率を有するためコンデンサ等としても利用することができる。
Conventionally, a PZT (PbTiO 3 -PbZrO 3 ) component-based ceramic containing lead has been used as a piezoelectric ceramic composition. This is because PZT exhibits large piezoelectricity and has a high mechanical quality factor, and can easily produce materials having various characteristics required for each application such as a sensor, an actuator, and a filter.
Further, since the PZT has a high relative dielectric constant, it can be used as a capacitor or the like.

ところが,上記PZTからなる圧電磁器組成物は,優れた特性を有する一方で,その構成元素に鉛を含んでいるため,PZTを含んだ製品の産業廃棄物から有害な鉛が溶出し,環境汚染を引き起こすおそれがあった。そして,近年の環境問題に対する意識の高まりは,PZTのように環境汚染の原因となりうる製品の製造を困難にしてきた。そのため,組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物の開発が求められ,一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物(非特許文献1参照)が注目されてきた。 However, while the piezoelectric ceramic composition comprising PZT has excellent properties, it contains lead as a constituent element, so that harmful lead is eluted from industrial waste of products containing PZT, resulting in environmental pollution. Could be caused. And, increasing awareness of environmental issues in recent years has made it difficult to manufacture products that can cause environmental pollution, such as PZT. Therefore, development of a piezoelectric ceramic composition containing no lead in the composition has been demanded, and a piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) (See Non-Patent Document 1).

しかしながら,上記一般式(K1-xNax)NbO3(但し,0<x<1)で表される圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm等の圧電特性が低いという問題があった。そのため,例えば高い圧電d31定数,電気機械結合係数Kpを必要とする圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用が困難であった。 However, the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (where 0 <x <1) has a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a piezoelectric g 31 constant, There is a problem that the piezoelectric characteristics such as the mechanical quality factor Qm are low. Therefore, for example, high piezoelectric d 31 constant, a piezoelectric actuator that requires an electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric filters, piezoelectric transducers, piezoelectric transformers, piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensors, knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, It has been difficult to apply to piezoelectric elements such as back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, and piezoelectric igniter.

また,上記一般式で表される圧電磁器組成物は,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ等の誘電特性が低いため,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難であるという問題があった。
“Journal of the American Ceramic Society”,米国,1962,Vol.45,No.5,p.209
Further, the piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula has a low dielectric property such as a relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and a dielectric loss tan δ, so that it is difficult to apply the composition to a dielectric element such as a capacitor. there were.
"Journal of the American Ceramic Society", USA, 1962, Vol. 45, no. 5, p. 209

本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,鉛を含まず,高い圧電特性及び誘電特性を有し,特に圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率のいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法,並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子及び誘電素子を提供しようとするものである。 The present invention, such conventional been made in view of the problems, does not contain lead, have high piezoelectric properties and dielectric properties, any particular piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling factor Kp, and the relative dielectric constant An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic composition and a method of manufacturing the same, and a piezoelectric element and a dielectric element using the piezoelectric ceramic composition.

第1の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molであることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項1)。
The first invention of the general formula represented by {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively 0 A piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound having a composition range of ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2,
The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba.
The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the total content of the additional elements is 0.0001 mol to 0.10 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula (claim 1).

また,第2の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.08mol以下であることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項3)。
The second invention are represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w is A piezoelectric ceramic composition containing, as a main component, a compound in a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2,
The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Si, In, and Sc.
The piezoelectric ceramic composition is characterized in that the total content of the additional elements is 0.08 mol or less based on 1 mol of the compound represented by the general formula (claim 3).

また,第3の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molであることを特徴とする圧電磁器組成物にある(請求項5)。
A third aspect of the present invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w is A piezoelectric ceramic composition containing, as a main component, a compound in a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2,
The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additional element,
The piezoelectric ceramic composition according to claim 5, wherein the content of the additional element is 0.0001 mol to 0.004 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula (claim 5).

次に,上記第1〜第3の発明の作用効果につき説明する。
上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,その組成中に鉛を含有していない。
そのため,上記圧電磁器組成物は,その廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出することがなく,安全である。
Next, the operation and effect of the first to third inventions will be described.
The piezoelectric ceramic compositions of the first to third inventions do not contain lead in the compositions.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition is safe because harmful lead does not leak from the waste and the like to nature.

また,上記圧電磁器組成物は,上記一般式で表される化合物を主成分とし,かつ上記一般式におけるx,y,z,wがそれぞれ上記の範囲にある。
そのため,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm等の圧電特性,また比誘電率ε33T/ε0及び誘電損失tanδ等の誘電特性,またキュリー温度Tcに優れている。
なお,上記添加元素を含有しておらず,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される組成を,以下適宜,「基本組成」という。
Further, the piezoelectric ceramic composition has a compound represented by the above general formula as a main component, and x, y, z, and w in the above general formula are respectively in the above ranges.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition has piezoelectric properties such as a piezoelectric d 31 constant, an electromechanical coupling coefficient Kp, a piezoelectric g 31 constant, a mechanical quality factor Qm, and a relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and a dielectric loss tan δ. It has excellent dielectric properties and Curie temperature Tc.
Note that does not contain the additive element, a composition represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, less Where appropriate, referred to as the "basic composition".

上記第1の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
また,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
また,上記第3の発明の圧電磁器組成物は,上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて,Biを添加元素として,上記含有量の範囲で含有している。
そのため,上記第1〜第3発明の圧電磁器組成物は,特に圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0のいずれか一つ以上の特性が一層向上しており,上記一般式で表される,上記添加元素を含有しない圧電磁器組成物に比べてもより一層優れたものとなる。
なお,上記第1〜第3の発明において,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
The piezoelectric ceramic composition according to the first aspect of the invention includes, in addition to the compound having the basic composition represented by the general formula, at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as an additional element. It is contained within the above content range.
The piezoelectric ceramic composition according to the second aspect of the present invention includes, as an additive element, at least one metal element selected from Si, In, and Sc in addition to the compound having the basic composition represented by the general formula. It is contained within the above content range.
Further, the piezoelectric ceramic composition of the third invention contains Bi as an additive element in the above content range in addition to the compound of the basic composition represented by the general formula.
Therefore, the piezoelectric ceramic compositions according to the first to third aspects of the present invention are particularly improved in at least one of the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0. It is even better than a piezoelectric ceramic composition represented by the above general formula and not containing the above-mentioned additive element.
In the first to third aspects of the present invention, the piezoelectric ceramic composition may contain the additive element by substitution addition to the compound represented by the general formula. It may be contained by being externally added to the compound represented by the formula.

このように,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,鉛を含有していないため環境に対して安全であり,また優れた圧電特性を有するため,高性能な圧電素子として利用することができる。
また,上記圧電磁器組成物は,上記圧電特性に加えて比誘電率及び誘電損失等の誘電特性にも優れている。そのため,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物は,高性能な誘電素子としても利用することができる。即ち,上記圧電磁器組成物は,圧電特性を有する圧電磁器組成物に限らず,誘電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
As described above, the piezoelectric ceramic compositions of the first to third inventions are safe for the environment because they do not contain lead, and have excellent piezoelectric characteristics, so that they can be used as high-performance piezoelectric elements. can do.
Further, the piezoelectric ceramic composition is excellent in dielectric properties such as relative permittivity and dielectric loss in addition to the above piezoelectric properties. Therefore, the piezoelectric ceramic compositions of the first to third inventions can be used as high-performance dielectric elements. That is, the piezoelectric ceramic composition is a concept including not only a piezoelectric ceramic composition having piezoelectric characteristics but also a dielectric ceramic composition having dielectric characteristics.

次に,第4の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項26)。 Next, the fourth invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively, and 1 selected from Mg, Ca, Sr, and Ba. There is provided a method for producing a piezoelectric ceramic composition, which comprises mixing an additive containing at least one kind of metal element and firing the mixture.

また,第5の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Si,In,Scから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法(請求項27)。 A fifth aspect of the present invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w is A compound having a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively, and one or more compounds selected from Si, In, and Sc A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising mixing and firing an additive containing a metal element (claim 27).

また,第6の発明は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Biを含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項28)。 Further, the sixth invention is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w is Compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4 and 0 <w ≦ 0.2, respectively, and an additive containing Bi are mixed and fired. There is provided a method for producing a piezoelectric ceramic composition, which is characterized by the following (claim 28).

上記第4〜第6の発明において,上記一般式で表される化合物と上記添加物とを混合して得られる混合物は,いずれも常圧下にて焼結することができる。そのため,簡単かつ低コストにて焼成を行うことができる。そして,上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は,鉛を含有せず,圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,また比誘電率及び誘電損失等の誘電特性に優れたものとなる。そのため,高性能な圧電素子又は誘電素子等の材料として利用することができる。
また,上記第4〜第6の発明の製造方法においては,上記一般式で表される化合物に対して,上記の金属元素を置換添加させてもよく,また外添加させてもよい。
In the fourth to sixth inventions, any mixture obtained by mixing the compound represented by the general formula and the additive can be sintered under normal pressure. Therefore, sintering can be performed easily and at low cost. The piezoelectric ceramic composition obtained after the calcination does not contain lead, and having excellent dielectric characteristics such as piezoelectric properties and dielectric constant and dissipation factor, such as a piezoelectric d 31 constant and electromechanical coupling factor Kp Become. Therefore, it can be used as a material for a high-performance piezoelectric element or dielectric element.
Further, in the production methods of the fourth to sixth inventions, the metal element may be substituted or externally added to the compound represented by the general formula.

また,上記第4の発明において,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか一種以上の金属元素が置換して含有されたり,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   Further, in the fourth invention, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, any one of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula is added. At least a part of the above may be substituted with any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, or may be a compound such as an oxide or a perovskite structure compound containing the metal element or the metal element. , Etc., in the grains or grain boundaries in the piezoelectric ceramic composition.

また,上記第5の発明においては,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Si,In,Scから選ばれるいずれか一種以上の金属元素に置換して含有されたり,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   In the fifth invention, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, any one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula is added. At least a part of the species is replaced by any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc, and is contained as a metal element or an oxide or a perovskite structure compound containing the same. It is contained in the inside of a grain, a grain boundary, and the like in the piezoelectric ceramic composition.

また,上記第6の発明においては,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Biに置換して含有されたり,Bi又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   In the sixth invention, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, any one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula is obtained. At least a part of the species is replaced with Bi and contained as Bi or an oxide or a compound containing a perovskite structure compound containing the same, such as in a grain or a grain boundary in the piezoelectric ceramic composition. Or

次に,第7の発明は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにMg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項29)。 Next, a seventh invention relates to a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) is represented by O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≤ 0.2, 0 ≤ y ≤ 1, 0 <z ≤ 0.4, 0 <w ≤ 0.2 at a stoichiometric ratio which results in a compound in the composition range, or contained in the following additives: Characterized in that they are prepared in a stoichiometric ratio in consideration of the substitution with the metal element to be performed, and further mixed with an additive containing at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, and fired. (Claim 29).

また,第8の発明は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにSi,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項31)。 The eighth invention relates to a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. , after firing the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ 1,0 <z ≦ 0.4,0 <w ≦ 0.2 at a stoichiometric ratio which results in a compound in the composition range, or contained in the following additives: A stoichiometric ratio in consideration of substitution with a metal element, further mixing an additive containing at least one metal element selected from Si, In, and Sc, and firing. A method for producing a porcelain composition is provided (claim 31).

また,第9の発明は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有されるBi原子による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにBiを含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法にある(請求項33)。 The ninth invention is directed to a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. , after firing the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ 1,0 <z ≦ 0.4,0 <w ≦ 0.2 at a stoichiometric ratio which results in a compound in the composition range, or contained in the following additives: (Claim 33). A method for producing a piezoelectric ceramic composition, characterized in that a stoichiometric ratio is prepared in consideration of substitution with Bi atoms, and an additive containing Bi is mixed and fired.

上記第7,第8,又は第9の発明によれば,それぞれ上記第1,第2,又は第3の発明の圧電磁器組成物を簡単に作製することができる。
さらに,上記第7〜第9の発明において,上記焼成は,常圧下にて行うことができる。
そのため,簡単かつ低コストにて上記圧電磁器組成物を製造することができる。そして,上記焼成後に得られる圧電磁器組成物は,鉛を含有せず,圧電特性や誘電特性に優れたものとなる。そのため,高性能な圧電素子及び誘電素子等の材料として用いることができる。
According to the seventh, eighth, or ninth aspect, the piezoelectric ceramic composition of the first, second, or third aspect can be easily manufactured.
Further, in the seventh to ninth inventions, the calcination can be performed under normal pressure.
Therefore, the piezoelectric ceramic composition can be manufactured easily and at low cost. Then, the piezoelectric ceramic composition obtained after the above-mentioned firing does not contain lead and has excellent piezoelectric characteristics and dielectric characteristics. Therefore, it can be used as a material for high-performance piezoelectric elements and dielectric elements.

また,上記第7の発明において,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素が置換して含有されたり,該金属元素又はこれらを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   In the seventh invention, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, any one of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula is added. At least a part thereof is replaced with any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, or the metal element or an oxide or a compound such as a perovskite structure compound containing the metal element. May be contained in the above-mentioned piezoelectric ceramic composition in the grains or grain boundaries.

また,上記第8の発明において,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素が置換して含有されたり,該金属元素又はこれらを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   In the eighth invention, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula is added. At least a part thereof is replaced with any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc, or is contained as a compound such as an oxide or a perovskite structure compound containing the metal element or these. It is contained in the inside of a grain, a grain boundary, and the like in the piezoelectric ceramic composition.

また,上記第9の発明において,上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物には,上記添加物が添加された結果,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,Biが置換して含有されたり,Bi原子又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有されたりする。   In the ninth aspect, the piezoelectric ceramic composition obtained after the firing is added with the additive, and as a result, any one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula is obtained. At least a part of the above is contained in the piezoelectric ceramic composition in a grain or a grain boundary in the piezoelectric ceramic composition, as being contained by substitution of Bi, or as a Bi atom or an oxide containing the same or a compound such as a perovskite structure compound. Or

上記第7〜第9の発明において,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物と,上記添加物とを,該添加物に含有される金属元素又はBi原子による置換を考慮した化学量論比にて混合した場合には,上記一般式で表される化合物中のLi,Na,K,Nb,Ta,及びSbのいずれか1種以上の少なくとも一部を,上記添加物が含有する金属元素やBi原子に積極的に置換させることができる。   In the seventh to ninth inventions, the compound containing Li, the compound containing Na, the compound containing K, the compound containing Nb, the compound containing Ta, and the compound containing Sb And the above-mentioned additive are mixed at a stoichiometric ratio in consideration of substitution by a metal element or Bi atom contained in the additive, Li and Na in the compound represented by the above general formula are mixed. , K, Nb, Ta, and Sb can be at least partially replaced with a metal element or Bi atom contained in the additive.

上記第7の発明及び第8の発明における「添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意」,及び上記第9の発明における「添加物に含有されるBi原子による置換を考慮した化学量論比にて用意」は,例えば上記一般式で表される化合物のLiに上記添加物の金属元素又はBi原子を置換させる場合には,Liを含む化合物の量を減らし,その減らした分だけ上記添加物を添加して混合すると共に,全体としては,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物が合成されるような化学量論比にて用意すること等により,実現することができる。 In the seventh and eighth aspects of the present invention, “prepared at a stoichiometric ratio in consideration of substitution by a metal element contained in an additive”, and in the “ninth aspect of the invention,” a Bi atom contained in an additive is prepared. Is prepared in stoichiometric ratio in consideration of substitution by a compound, for example, when Li of the compound represented by the above general formula is substituted with the metal element or Bi atom of the additive, the amount of the compound containing Li is reduce, with added to and mixed with only the additives that reduce the amount, as a whole, the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w ) It can be realized by preparing at a stoichiometric ratio such that the compound represented by O 3 is synthesized.

上記一般式中の,K,Na,Nb,Ta,Sbという他の原子に置換させる場合にもこれらを含む化合物の量を減らし,その分だけ置換させたい金属元素又はBi原子を含む添加物を添加すること等により実現することができる。   In the case of substituting K, Na, Nb, Ta, and Sb in the above general formula, the amount of the compound containing these is reduced, and the additive containing the metal element or Bi atom to be substituted is reduced accordingly. It can be realized by adding.

一方,焼成後乃至は焼成前に,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを用意し,ここに上記添加物をさらに混合することにより,上記金属元素,Bi又はこれらを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として上記添加物を含有する圧電磁器組成物を積極的に作製することができる。 On the other hand, after or before calcination calcination, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) represented by O 3 is a compound such chemical In a stoichiometric ratio, a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb were prepared. The piezoelectric ceramic composition containing the additive as a compound such as the metal element, Bi, or an oxide or a perovskite structure compound containing the metal element, Bi, or the like by further mixing the additive with the additive. Can be.

第10の発明は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子にある(請求項35)。   According to a tenth aspect, there is provided a piezoelectric element having a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition of the first to third aspects (claim 35).

上記第10の発明の圧電素子は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのため,上記圧電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。
また,上記圧電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,圧電d31定数等の圧電特性が優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,上記圧電素子は,感度の高い圧電センサ素子,高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子等として利用することができる。
The piezoelectric element according to the tenth aspect has a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition according to the first to third aspects. Therefore, the piezoelectric element does not contain lead and is environmentally safe.
Further, the piezoelectric element, the piezoelectric ceramic composition has, can be used as it is characteristic that piezoelectric properties such as piezoelectric d 31 constant is excellent. Therefore, the above-mentioned piezoelectric element is a highly sensitive piezoelectric sensor element, a piezoelectric actuator having high electromechanical energy conversion efficiency, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, a knock sensor, a yaw rate sensor, It can be used as a piezoelectric element such as an airbag sensor, a back sonar, a corner sonar, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, and a piezoelectric igniter.

第11の発明は,上記第4〜第9の発明の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子(請求項36)。   An eleventh invention is directed to a piezoelectric element having a piezoelectric body made of a piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method according to the fourth to ninth inventions (claim 36).

上記第11の発明の圧電素子は,上記第4〜第9の発明の製造方法により得られる圧電磁器組成物よりなる圧電体を有している。そのため,上記圧電素子は,上記圧電磁器組成物の優れた特性をそのまま生かして,感度の高い圧電センサ素子,高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子等として利用することができる。   The piezoelectric element according to the eleventh aspect has a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition obtained by the manufacturing method according to the fourth to ninth aspects. Therefore, the above-mentioned piezoelectric element is a piezoelectric sensor element having high sensitivity, a piezoelectric actuator having a high electromechanical energy conversion efficiency, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric transformer, taking advantage of the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition. It can be used as a piezoelectric element such as an ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, a knock sensor, a yaw rate sensor, an airbag sensor, a back sonar, a corner sonar, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, and a piezoelectric igniter.

第12の発明は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子(請求項37)   A twelfth aspect of the present invention is a dielectric element having a dielectric comprising the piezoelectric ceramic composition of the first to third aspects.

上記第12の発明の誘電素子は,上記第1〜第3の発明の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのため,上記誘電素子は,鉛を含有せず,環境に対して安全である。また,上記誘電素子は,上記圧電磁器組成物が有する,比誘電率及び誘電損失に優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため,静電容量の大きいコンデンサ等として利用することができる。   The twelfth aspect of the present invention provides a dielectric element comprising the piezoelectric ceramic composition of the first to third aspects. Therefore, the dielectric element does not contain lead and is environmentally safe. Further, the dielectric element can utilize the property of the piezoelectric ceramic composition, which is excellent in relative permittivity and dielectric loss, as it is. Therefore, it can be used as a capacitor having a large capacitance.

第13の発明は,上記第4〜第9の発明の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子(請求項38)。   A thirteenth invention is a dielectric element having a dielectric comprising a piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method according to the fourth to ninth inventions (claim 38).

上記第13の発明の誘電素子は,上記第4〜第9の発明の製造方法により得られる圧電磁器組成物よりなる誘電体を有している。そのため,上記誘電素子は,上記圧電磁器組成物の優れた特性をそのまま生かして,静電容量の大きいコンデンサ等として利用することができる。   The dielectric element according to the thirteenth aspect has a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition obtained by the manufacturing method according to the fourth to ninth aspects. Therefore, the dielectric element can be used as a capacitor or the like having a large capacitance by utilizing the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition as it is.

上記第1の発明〜第9の発明において,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物は,x,y,z,wの範囲がそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2にある。
ここで,x>0.2,z>0.4,w>0.2,z=0,又はw=0の場合には,圧電d31定数等の圧電特性及び誘電特性が低下し,所望の特性の圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物において、yの範囲は、0≦y≦0.85であることがより好ましく、0.05≦y≦0.75であることがさらに好ましい。これらの場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kpを一層向上させることができる。さらに一層好ましくは,0.05≦y<0.75がよく、さらには0.35≦y≦0.65がよく、さらには0.35≦y<0.65がより好ましい。また,最も好ましくは,0.42≦y≦0.60がよい。
Above in the invention of the first invention to the ninth, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by the O 3 is, x , Y, z, and w are in the range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively.
Here, x> 0.2, z> 0.4 , w> 0.2, in the case of z = 0, or w = 0, the piezoelectric characteristics and dielectric characteristics such as a piezoelectric d 31 constant is reduced, desired It may not be possible to obtain a piezoelectric ceramic composition having the following characteristics.
In the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by O 3, the range of y is, 0 ≦ y ≦ 0. It is more preferably 85, and further preferably 0.05 ≦ y ≦ 0.75. In these cases, the piezoelectric d31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition can be further improved. Still more preferably, 0.05 ≦ y <0.75, more preferably 0.35 ≦ y ≦ 0.65, and even more preferably 0.35 ≦ y <0.65. Most preferably, 0.42 ≦ y ≦ 0.60 is good.

上記圧電磁器組成物は,上記のごとく,ペロブスカイト構造(ABO3)の化合物を主成分としている。本発明において,上記ペロブスカイト構造(ABO3)におけるAサイトの元素構成は,K,Na乃至はK,Na,Liに相当し,Bサイトの元素構成は,Nb,Ta,Sbに相当する。このペロブスカイト構造の組成式においては,Aサイトを構成する原子とBサイト構成する原子が1:1となる化学量論比のとき,完全なペロブスカイト構造となるが,上記圧電磁器組成物の場合には,特にK,Na,Li,Sbが焼成工程等で数%,具体的には3%程度揮発したり,また全構成元素が混合粉砕や造粒工程等にて数%,具体的には3%程度変動することがある。即ち,製法のバラツキにより,化学量論組成からの変動が起こる場合がある。 As described above, the piezoelectric ceramic composition contains a compound having a perovskite structure (ABO 3 ) as a main component. In the present invention, the element configuration of the A site in the perovskite structure (ABO 3 ) corresponds to K, Na or K, Na, and Li, and the element configuration of the B site corresponds to Nb, Ta, and Sb. In the composition formula of the perovskite structure, when the stoichiometric ratio of the atoms constituting the A site and the atoms constituting the B site is 1: 1, a complete perovskite structure is obtained. In particular, K, Na, Li, and Sb are volatilized by several%, specifically, about 3% in a firing step or the like, and all constituent elements are mixed by several% in a mixing pulverization or granulation step, and specifically, It may fluctuate by about 3%. That is, the stoichiometric composition may fluctuate due to variations in the manufacturing method.

このような製造工程上の組成変動への対応として,意図的に配合組成比を変えることにより,焼成後の圧電磁器組成物の組成比を,±数%,より具体的には±3〜5%程度変動させることができる。このことは,例えば従来のチタン酸ジルコン酸塩(PZT)の場合でも同様であり,焼成時の鉛の蒸発や,粉砕メディアであるジルコニアボールからのジルコニアの混入を考慮して配合比を調整することができる。   In order to cope with such compositional fluctuations in the manufacturing process, the compositional ratio of the piezoelectric ceramic composition after firing is increased by ± several%, more specifically ± 3 to 5 by intentionally changing the composition ratio. %. This is the same for, for example, the conventional zirconate titanate (PZT), and the mixing ratio is adjusted in consideration of the evaporation of lead during firing and the incorporation of zirconia from zirconia balls as grinding media. be able to.

本発明の圧電磁器組成物においては,上記のように意図的に配合組成比を変えても,圧電特性等の電気的特性は大きく変化しない。
したがって,本発明においては,上記一般式Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物は,これをペロブスカイト構造の組成式ABO3にあてはめたときに,Aサイト原子とBサイト原子の構成比を1:1に対してそれぞれ±5モル%程度までずれた構成比とすることができる。なお,構成される結晶中の格子欠陥をより少なくし,高い電気的特性を得るためには,好ましくは±3%程度までの組成がよい。
即ち,上記圧電磁器組成物の主成分としての上記一般式で表される化合物は,[Lix(K1-yNay1-xa{(Nb1-z-wTazSbw)}b3(0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.95≦a,b≦1.05)となる範囲を含むものである。また,上述のごとく,上記の式において,a及びbの範囲は0.97≦a,b≦1.03であることが好ましい。
In the piezoelectric ceramic composition of the present invention, electrical characteristics such as piezoelectric characteristics do not significantly change even if the composition ratio is intentionally changed as described above.
Accordingly, in the present invention, the general formula Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) compound represented by O 3, this a perovskite structure formula When applied to ABO 3 , the composition ratio of A-site atoms and B-site atoms can be shifted to about ± 5 mol% with respect to 1: 1. In order to reduce lattice defects in the formed crystal and obtain high electrical characteristics, the composition is preferably up to about ± 3%.
That is, the general compound of formula as the main component of the piezoelectric ceramic composition, [Li x (K 1- y Na y) 1-x] a {(Nb 1-zw Ta z Sb w)} b O 3 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.95 ≦ a, b ≦ 1.05) Including. Further, as described above, in the above equation, the range of a and b is preferably 0.97 ≦ a, b ≦ 1.03.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3におけるxの範囲は,0<x≦0.2であることが好ましい。
この場合には,Liが必須成分となるので,上記圧電磁器組成物は,その作製時の焼成を一層容易に行うことができると共に,圧電特性をより向上させ,キュリー温度Tcを一層高くすることができる。これはLiを上記の範囲内において必須成分とすることにより,焼成温度が低下すると共に,Liが焼成助剤の役割を果たし,空孔の少ない焼成を可能とするからである。
Similarly, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) range of x of O 3 is preferably 0 <x ≦ 0.2 .
In this case, since Li is an essential component, the piezoelectric ceramic composition can be more easily fired at the time of its production, further improve the piezoelectric characteristics, and further increase the Curie temperature Tc. Can be. This is because by making Li an essential component within the above range, the firing temperature is lowered, and Li plays the role of a firing aid, enabling firing with few voids.

また,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3におけるxの値は,x=0とすることができる。
この場合には,上記一般式は(K1-yNay)(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される。そしてこの場合には,上記圧電磁器組成物を作製する際に,その原料中に例えばLiCO3のように,最も軽量なLiを含有してなる化合物を含まないので,原料を混合し上記圧電磁器組成物を作製するときに原料粉の偏析による特性のばらつきを小さくすることができる。また,この場合には,高い比誘電率と比較的大きな圧電g定数を実現できる。
The value of x in the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 can be the x = 0.
In this case, the general formula is represented by (K 1-y Na y) (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3. In this case, when preparing the piezoelectric ceramic composition, since the raw material does not include a compound containing the lightest Li such as LiCO 3 , the raw materials are mixed and the piezoelectric ceramic is mixed. Variations in characteristics due to segregation of the raw material powder when producing the composition can be reduced. In this case, a high relative dielectric constant and a relatively large piezoelectric g constant can be realized.

また,上記第1の発明(請求項1)において,上記圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molである。上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。   In the first invention (Claim 1), the piezoelectric ceramic composition contains at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as an additional element. The total content of the elements is 0.0001 mol to 0.10 mol per 1 mol of the compound represented by the above general formula. The piezoelectric ceramic composition may contain the above-mentioned additive element by being added to the compound represented by the above-described general formula by substitution, or by being externally added to the compound represented by the above-mentioned general formula. May be contained.

上記添加元素の含有量の合計が,0.0001mol未満の場合,又は0.10molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0等が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお,上記添加元素の含有量は,Mg,Ca,Sr,Baの各金属元素のモル数である。
The total content of the additional element, if less than 0.0001 mol, or if more than the 0.10 mol, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition, the electromechanical coupling factor Kp, relative dielectric constant epsilon 33T / ε 0 and the like may be reduced, and a piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric and dielectric properties may not be obtained.
The content of the additional element is the number of moles of each metal element of Mg, Ca, Sr, and Ba.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部を,上記Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して配置する形態をとることができる。上記Mg,Ca,Sr,Baのような+2価となりうる原子は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して配置されやすい。
一方,上記添加元素は,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。
Further, the additive element, Li of the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 compound represented by, K, at least the Na It is possible to adopt a form in which a part is replaced with one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba. Atoms that can become +2 valent, such as Mg, Ca, Sr, and Ba, are easily replaced by at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula.
On the other hand, the additive element may be in the form of a metal element or a compound containing the metal element, such as an oxide or a perovskite structure compound, which is present in a grain or a grain boundary of the piezoelectric ceramic composition.

好ましくは,上記添加元素は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して含有されていることがよい(請求項2)。
この場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性を一層向上させることができる。
Preferably, the additive element is contained by replacing at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula (claim 2).
In this case, it is possible to improve the piezoelectric d 31 constant and piezoelectric characteristics such as electromechanical coupling factor Kp of the piezoelectric ceramic composition, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 the dielectric characteristics such as even.

特に好ましくは,上記添加元素としてのMg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素が,上記一般式で表される化合物のK又は/及びNaの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物が,一般式{Lix(K1-yNay1-x-2uMau}(Nb1-z-wTazSbw)O3(但し,MaはMg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素であり,x,y,z,w,uはそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2,0.0005≦u≦0.1)で表される化合物よりなるのがよい。
この場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性をさらに一層向上させることができる。
Particularly preferably, one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as the additional elements are substituted for at least a part of K and / or Na of the compound represented by the general formula, the piezoelectric ceramic composition has the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x-2u Ma u} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 ( where, Ma is Mg, Ca, Sr , Ba, x, y, z, w, u are respectively 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, 0.0005 ≦ u ≦ 0.1).
In this case, the piezoelectric properties of the piezoelectric ceramic composition such as the piezoelectric d 31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp, and the dielectric properties such as the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 can be further improved.

また,上記第2の発明(請求項3)において,上記圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.08mol以下である。上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。   Further, in the second invention (claim 3), the piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Si, In, and Sc. The total content is 0.08 mol or less per 1 mol of the compound represented by the above general formula. The piezoelectric ceramic composition may contain the above-mentioned additive element by being added to the compound represented by the above-described general formula by substitution, or by being externally added to the compound represented by the above-mentioned general formula. May be contained.

上記添加元素の含有量の合計が,0.08molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数及び電気機械結合係数Kp等の圧電特性,及び比誘電率ε33T/ε0等の誘電特性が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol以上であることが好ましい(請求項4)。
この場合には,上記添加元素による効果を充分に得ることができる。
なお,上記添加元素の含有量は,Si,In,Scの各金属元素のモル数である。
If the total content of the additional elements exceeds 0.08 mol, the piezoelectric properties of the piezoelectric ceramic composition such as the piezoelectric d 31 constant and the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative permittivity ε 33T / ε 0 etc. Of the piezoelectric ceramic composition may not be obtained, and a piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric and dielectric properties may not be obtained.
The total content of the additional elements is preferably 0.0001 mol or more based on 1 mol of the compound represented by the general formula (claim 4).
In this case, the effect of the above-mentioned additional element can be sufficiently obtained.
The content of the additional element is the number of moles of each metal element of Si, In, and Sc.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部を,上記Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素に置換して配置する形態をとることができる。上記Si,In,Scのように+3価や+4価になりうる金属元素は,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換されやすい。 Furthermore, the additive elements, Nb in the formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 compound represented by, Ta, at least Sb It is possible to adopt a form in which a part is replaced with any one or more metal elements selected from the above Si, In and Sc. A metal element that can be trivalent or tetravalent, such as Si, In, or Sc, is likely to be substituted with at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the general formula.

一方,上記添加元素は,上記金属元素又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。即ち,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
そして,上記第2の発明の圧電磁器組成物は,上述した2つの形態のうち,いずれの形態で上記添加元素を含有していても,同様に優れた圧電特性及び誘電特性を示すことができる。
On the other hand, the additive element may be in the form of a metal element or a compound containing the metal element, such as an oxide or a perovskite structure compound, which is present in a grain or a grain boundary of the piezoelectric ceramic composition. That is, the piezoelectric ceramic composition may contain the above-mentioned additive element by being added to the compound represented by the above general formula by substitution. It may be added and contained.
The piezoelectric ceramic composition according to the second aspect of the invention can exhibit excellent piezoelectric properties and dielectric properties regardless of which of the above two forms contains the additional element. .

また,上記第3の発明(請求項5)において,上記圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molである。   Further, in the third invention (claim 5), the piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additional element, and the content of the additional element is based on 1 mol of the compound represented by the general formula. And 0.0001 mol to 0.004 mol.

上記第3の発明の圧電磁器組成物においては,0.0001mol〜0.004molという少ない量のBiを含有することにより,圧電d31定数等の特性が向上する。
上記含有量の合計が,0.0001未満の場合,又は0.004molを超える場合には,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率ε33T/ε0等が低下し,所望の圧電特性及び誘電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお,上記添加元素の含有量は,金属元素Biのモル数である。
In the above-described third piezoelectric ceramic composition of the present invention, by containing a small amount of Bi of 0.0001Mol~0.004Mol, properties such as piezoelectric d 31 constant is improved.
The total of the content, of less than 0.0001, or if more than the 0.004 mol, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition, electro-mechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 And the like, there is a possibility that a piezoelectric ceramic composition having desired piezoelectric properties and dielectric properties cannot be obtained.
The content of the additional element is the number of moles of the metal element Bi.

また,上記添加元素は,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部を,Bi原子に置換して配置する形態をとることができる。Biのように+3価になりうる金属元素は,上記一般式で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換されやすい。
一方,上記添加元素は,Bi原子又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物の粒内や粒界等に存在する形態をとることもできる。即ち,上記圧電磁器組成物は,上記添加元素を,上記一般式で表される化合物に対して置換添加させて含有していてもよく,また,上記一般式で表される化合物に対して外添加させて含有していてもよい。
そして,上記第3の発明の圧電磁器組成物は,上述した2つの形態のうち,いずれの形態で上記添加元素を含有していても,同様に優れた圧電特性及び誘電特性を示すことができる。
Furthermore, the additive elements, Nb in the formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 compound represented by, Ta, at least Sb A configuration in which a part is substituted with a Bi atom and arranged can be employed. A metal element that can be trivalent, such as Bi, is easily replaced by at least a part of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by the above general formula.
On the other hand, the above-mentioned additive element may be in the form of a Bi atom or a compound containing the same, such as an oxide or a perovskite structure compound, which is present in a grain or a grain boundary of the piezoelectric ceramic composition. That is, the piezoelectric ceramic composition may contain the above-mentioned additive element by being added to the compound represented by the above general formula by substitution. It may be added and contained.
The piezoelectric ceramic composition according to the third aspect of the invention can exhibit excellent piezoelectric properties and dielectric properties regardless of which of the above two forms contains the additive element. .

次に,上記第1〜第3の発明において,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも,大きいことが好ましい(請求項6)。 Next, in the first to third invention, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, a piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element Is also preferably large (claim 6).

上述の「上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも大きい」とは,上記添加元素を含有する圧電磁器組成物の圧電d31定数が,この圧電磁器組成物の基本組成を有し上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(以下適宜基本圧電磁器組成物という)に比べて,大きいことを意味するものであり,後述する電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率,誘電損失,及びキュリー温度Tcについても同様である。 "Represented by the above general formula, is larger than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element" described above and, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing the above additive element This means that it is larger than a piezoelectric ceramic composition having the basic composition of the piezoelectric ceramic composition and not containing the above-mentioned additional elements (hereinafter referred to as a basic piezoelectric ceramic composition as appropriate). coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the dielectric constant is the same for the dielectric loss, and Curie temperature Tc.

また,上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpよりも大きいことが好ましい(請求項7)。   Further, the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula, and is preferably larger than the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element. ).

また,上記圧電磁器組成物の圧電g31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電g31定数よりも大きいことが好ましい(請求項8)。 The piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, is preferably larger than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element (claim 8).

さらに,上記圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmよりも大きいことが好ましい(請求項9)。   Further, the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition is preferably larger than the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition not represented by the general formula and containing the additive element. ).

上記圧電磁器組成物の圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qmが,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない基本圧電磁器組成物のものよりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。 The piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition, electro-mechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, represented by the above general formula, the basic piezoelectric ceramic composition containing no additive element If it is larger than the above, the effects of the above-mentioned additional elements can be sufficiently obtained, and the piezoelectric actuator, piezoelectric filter, piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, air Application to piezoelectric elements such as bag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters becomes easier.

次に,上記圧電磁器組成物の比誘電率は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことが好ましい(請求項10)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の比誘電率よりも小さい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができないだけでなく,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難になるおそれがある。
Next, the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition is preferably larger than the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula and not containing the additional element (claim 10).
When the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) which is represented by the above general formula and does not contain the above-mentioned additive element is smaller than the above, the effect of the above-mentioned additive element cannot be sufficiently obtained. However, there is a possibility that application to a dielectric element such as a capacitor becomes difficult.

次に,上記圧電磁器組成物の誘電損失は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことが好ましい(請求項11)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)の誘電損失よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができないだけでなく,コンデンサ等の誘電素子への適用が困難になるおそれがある。
Next, it is preferable that the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is smaller than the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element.
When the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition (basic piezoelectric ceramic composition) which is represented by the above general formula and does not contain the additive element is larger than the dielectric loss, the effect of the additive element cannot be sufficiently obtained. Therefore, application to a dielectric element such as a capacitor may be difficult.

次に,上記圧電磁器組成物のキュリー温度Tcは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Tcよりも大きいことが好ましい(請求項12)。
上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物(基本圧電磁器組成物)のキュリー温度よりも大きい場合には,上記添加元素の効果を充分に得ることができ,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下における利用がより容易になる。
Next, it is preferable that the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is higher than the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element.
When the temperature is higher than the Curie temperature of the piezoelectric ceramic composition represented by the general formula and not containing the additive element (basic piezoelectric ceramic composition), the effect of the additive element can be sufficiently obtained. It is easier to use in an environment with a high temperature exceeding 100 ° C., such as near an engine of a car.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上であることが好ましい(請求項13)。
この場合には,30pm/V以上という高い圧電d31定数を生かして,上記圧電磁器組成物を,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
上記圧電d31定数が30pm/V未満の場合には,実用に充分耐えうる特性の圧電素子として利用できないおそれがある。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more (claim 13).
In this case, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro sensor, and a knock sensor are used to take advantage of the piezoelectric d 31 constant as high as 30 pm / V or more. It can be used as a yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.
Above for the piezoelectric d 31 constant is less than 30 Pm/V, it may not be used as a piezoelectric element sufficiently endure characteristics for practical use.

また,より感度に優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。更に好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,100pm/V以上がよい。 Further, in order to obtain a piezoelectric sensor characteristics or larger piezoelectric actuator characteristics more excellent in sensitivity, it is more preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Still more preferably, it is 100 pm / V or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることが好ましい(請求項14)。
この場合には,0.30以上という高い電気機械結合係数Kpを生かして,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more.
In this case, utilizing the high electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more, the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, It can be used as a piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.

上記電気機械結合係数Kpが0.30未満の場合には,上記圧電磁器組成物を,上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができなくなるおそれがある。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは0.4以上がよい。さらに一層好ましくは,0.45以上がよい。
When the electromechanical coupling coefficient Kp is less than 0.30, there is a possibility that the piezoelectric ceramic composition cannot be used for a piezoelectric element requiring excellent conversion efficiency between the mechanical energy and the electric energy. .
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more. Still more preferably, it is 0.45 or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることが好ましい(請求項15)。
この場合には,上記7×10-3Vm/N以上という高い圧電g31定数を活かして,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more (claim 15).
In this case, the piezoelectric ceramic composition is used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element, and the like having an excellent step-up ratio by utilizing the high piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more. be able to.

上記圧電g31定数が7×10-3Vm/N未満の場合には,上記圧電磁器組成物を優れた昇圧比を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は,8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
If the piezoelectric g 31 constant is less than 7 × 10 −3 Vm / N, the piezoelectric ceramic composition may not be able to be used for a piezoelectric element requiring an excellent boost ratio.
Further, in order to obtain a more excellent step-up ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上であることが好ましい(請求項16)。
この場合には,50以上という高い機械的品質係数Qmを生かして,上記圧電磁器組成物を,発熱が少なく電気エネルギーと機械的エネルギーの変換効率に優れた圧電素子,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a mechanical quality factor Qm of 50 or more.
In this case, taking advantage of the high mechanical quality factor Qm of 50 or more, the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric element that generates less heat and has excellent conversion efficiency between electric energy and mechanical energy, such as a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, and the like. It can be used as a piezoelectric vibrator, piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.

上記機械的品質係数Qmが50未満の場合には,上記圧電磁器組成物を上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記機械的品質係数Qmは,40以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,50以上がよい。
When the mechanical quality factor Qm is less than 50, there is a possibility that the piezoelectric ceramic composition cannot be used for a piezoelectric element requiring excellent conversion efficiency between the mechanical energy and the electric energy.
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the mechanical quality factor Qm is more preferably 40 or more. More preferably, it is 50 or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることが好ましい(請求項7)。
この場合には,400以上という高い比誘電率を活かして,上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサなどの誘電素子として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a relative dielectric constant of 400 or more (claim 7).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor having a large capacitance by utilizing a high relative dielectric constant of 400 or more.

上記比誘電率が400未満の場合には,静電容量が低下し,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子等として利用することができないおそれがある。
また,上記比誘電率は,430以上であることが好ましい。さらに好ましくは,600以上がよい。
If the relative dielectric constant is less than 400, the capacitance may decrease, and the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor.
Further, the relative permittivity is preferably 430 or more. More preferably, it is 600 or more.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることが好ましい(請求項18)。
この場合には,0.09以下という低い誘電損失を生かして,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a dielectric loss of 0.09 or less (claim 18).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be converted to a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, and a piezoelectric gyro sensor by utilizing a low dielectric loss of 0.09 or less. , Knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters.

上記誘電損失が0.09を超える場合には,上記圧電磁器組成物を上記コンデンサ等誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができないおそれがある。そのため,より好ましくは,上記誘電損失は0.035以下がよい。更に好ましくは,0.03以下がよい。   When the dielectric loss exceeds 0.09, the piezoelectric ceramic composition may not be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, or the like. Therefore, more preferably, the dielectric loss is 0.035 or less. More preferably, it is 0.03 or less.

次に,上記圧電磁器組成物は,キュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項19)。
この場合には,200℃以上という高いキュリー温度Tcを活かして,上記圧電磁器組成物を,例えば自動車のエンジン付近等のように100℃を超える高温度の環境下にて利用することができる。
上記キュリー温度Tcが200℃未満の場合には,上記圧電磁器組成物を例えば自動車のエンジン付近のように高温の場所に用いると,その圧電d31定数や電気機械結合係数Kp等の特性が低下するおそれがある。そのため,より好ましくは,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがよい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a Curie temperature Tc of 200 ° C. or higher (Claim 19).
In this case, by utilizing the high Curie temperature Tc of 200 ° C. or more, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high temperature environment exceeding 100 ° C., for example, near an engine of an automobile.
When the Curie temperature Tc is lower than 200 ° C., when the piezoelectric ceramic composition is used in a high temperature place, for example, near the engine of an automobile, its properties such as a piezoelectric d 31 constant and an electromechanical coupling coefficient Kp are deteriorated. There is a possibility that. Therefore, it is more preferable that the Curie temperature Tc is 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項20)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,圧電トランス素子,圧電振動子等として利用することができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることが好ましい。さらに好ましくは80pm/V以上がよい。さらに一層好ましくは,上記圧電d31定数は100pm/V以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 20).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a highly sensitive sensor element, ultrasonic motor element, actuator element, piezoelectric transformer element, piezoelectric vibrator, and the like under a high temperature environment exceeding 100 ° C. .
In order to obtain an excellent piezoelectric sensor characteristic or a larger piezoelectric actuator characteristics of more sensitive, it is preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. More preferably, it is 80 pm / V or more. Still more preferably, the piezoelectric d 31 constant is preferably 100 pm / V or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項21)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,さらに昇圧比の優れたものを得るために,上記圧電g31定数は8×10-3Vm/N以上であることがより好ましい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a piezoelectric transformer, an ultrasonic motor element, a sensor element, or the like having an excellent step-up ratio under a high temperature environment exceeding 100 ° C.
Further, in order to obtain a more excellent boost ratio, the piezoelectric g 31 constant is more preferably 8 × 10 −3 Vm / N or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項22)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ素子,圧電振動子,センサ素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子等として利用することができる。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記電気機械結合係数Kpは0.34以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 22).
In this case, in a high temperature environment exceeding a temperature of 100 ° C., the piezoelectric ceramic composition can be converted into a piezoelectric actuator element, a piezoelectric vibrator, a sensor element, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic wave element having excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy. It can be used as a motor element or the like.
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項23)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物を,発熱が少なく機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電素子,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等として利用することができる。
また,機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには,上記機械的品質係数Qmは40以上であることがより好ましい。さらに好ましくは,50以上がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has a mechanical quality factor Qm of 50 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more (claim 23).
In this case, in a high-temperature environment exceeding 100 ° C., the piezoelectric ceramic composition is converted into a piezoelectric element, such as a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, or a piezoelectric vibrator, which generates little heat and has excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy. It can be used as a piezoelectric transformer, piezoelectric ultrasonic motor, piezoelectric gyro sensor, knock sensor, yaw rate sensor, airbag sensor, back sonar, corner sonar, piezoelectric buzzer, piezoelectric speaker, piezoelectric igniter, and the like.
In order to obtain a more excellent conversion efficiency between mechanical energy and electric energy, the mechanical quality factor Qm is more preferably 40 or more. More preferably, it is 50 or more.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項24)。
この場合には,温度100℃を超える高温度環境下において,上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子,圧電トランス素子,超音波モータ素子,センサ素子等として利用することができる。
また,上記誘電損失は0.035以下であることがより好ましい。更に好ましくは,0.03以下がよい。
また,上記キュリー温度Tcは250℃以上であることがより好ましい。
Next, it is preferable that the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more.
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used as a dielectric element such as a capacitor, a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, a sensor element, and the like under a high temperature environment exceeding 100 ° C.
More preferably, the dielectric loss is 0.035 or less. More preferably, it is 0.03 or less.
Further, the Curie temperature Tc is more preferably 250 ° C. or higher.

次に,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつ電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることが好ましい(請求項25)。
この場合には,上記圧電磁器組成物を,温度100℃を超える高温度環境下において使用することができ,感度及び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れたものとすることができる。
また,より感度の優れた圧電センサ特性,又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために,上記圧電d31定数は40pm/V以上であることがより好ましい。また,上記電気機械結合係数Kpは,0.34以上であることがより好ましい。
Next, the piezoelectric ceramic composition preferably has a piezoelectric d 31 constant of 30 pm / V or more, an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more, and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more. 25).
In this case, the piezoelectric ceramic composition can be used in a high-temperature environment exceeding 100 ° C., and can have excellent sensitivity and conversion efficiency between mechanical energy and electric energy.
Further, more excellent piezoelectric sensor characteristics of sensitivity, or to obtain a larger piezoelectric actuator characteristics, it is more preferable that the piezoelectric d 31 constant is 40 Pm/V more. Further, the electromechanical coupling coefficient Kp is more preferably 0.34 or more.

また,上記第4(請求項26)又は第7の発明(請求項29)において,上記添加物としては,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素又はこれらの金属元素を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれる上記金属元素を添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
Further, in the fourth (invention 26) or the seventh invention (invention 29), as the additive, any one or more metal elements selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, or these metal elements There are compounds containing elements.
The above additives, as an additive element of the metallic element contained in the additive formula after the burning {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O The compound represented by 3 may be contained in the piezoelectric ceramic composition by replacing at least a part of Li, K, and Na. Further, the metal element or a compound containing the metal element, such as an oxide or a perovskite structure compound, may be contained in the piezoelectric ceramic composition in a grain or a grain boundary.

また,上記第5(請求項27)又は第8の発明(請求項31)において,上記添加物としては,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素又はこれらの金属元素を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれる上記金属元素を添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
Further, in the fifth (invention 27) or the eighth invention (invention 31), as the additive, any one or more metal elements selected from Si, In, and Sc, or these metal elements can be used. And the like.
The above additives, as an additive element of the metallic element contained in the additive formula after the burning {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O The compound represented by 3 may be contained in the piezoelectric ceramic composition by substituting at least a part of Nb, Ta, and Sb for the compound. Further, the metal element or a compound containing the metal element, such as an oxide or a perovskite structure compound, may be contained in the piezoelectric ceramic composition in a grain or a grain boundary.

また,上記第6(請求項28)又は第9の発明(請求項33)において,上記添加物としては,Bi原子又はBi原子を含む化合物等がある。
上記添加物は,その添加物に含まれるBiを添加元素として,上記焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に置換して,上記圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また,上記Bi原子又はBi原子を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,上記圧電磁器組成物中の粒内や粒界等に含有される場合もある。
In the sixth (invention 28) or the ninth invention (invention 33), the additive includes a Bi atom or a compound containing a Bi atom.
The above additives, as an additive element of Bi contained in the additive formula after the firing at {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 In some cases, at least a part of Nb, Ta, and Sb of the represented compound is substituted and contained in the piezoelectric ceramic composition. In addition, as the compound such as the Bi atom or the oxide or the perovskite structure compound containing the Bi atom, it may be contained in the inside of the grain or the grain boundary in the piezoelectric ceramic composition.

次に,上記第7〜第9の発明において,上記リチウムを含有する化合物としては,例えばLi2CO3,Li2O,LiNO3,LiOH等がある。また,上記ナトリウムを含有する化合物としては,Na2CO3,NaHCO3,NaNO3等がある。 Next, in the seventh to ninth inventions, examples of the compound containing lithium include, for example, Li 2 CO 3 , Li 2 O, LiNO 3 , and LiOH. The sodium-containing compounds include Na 2 CO 3 , NaHCO 3 and NaNO 3 .

また,上記カリウムを含有する化合物としては,K2CO3,KNO3,KNbO3,KTaO3等がある。また,上記ニオブを含有する化合物としては,例えばNb25,Nb23,NbO2等がある。また,上記タンタルを含有する化合物としては,Ta25等がある。また,上記アンチモンを含有する化合物としては,例えばSb25,Sb23,Sb24等がある。 Examples of the potassium-containing compound include K 2 CO 3 , KNO 3 , KNbO 3 , and KTaO 3 . Examples of the compound containing the above-mentioned niobium, for example Nb 2 O 5, Nb 2 O 3, there is NbO 2 and the like. Examples of the tantalum-containing compound include Ta 2 O 5 . Examples of the compound containing the above antimony, for example, a Sb 2 O 5, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4 or the like.

次に,上記第7の発明(請求項29)において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はMgO,MgCO3,CaO,CaCO3,SrO,SrCO3,BaO,及びBaCO3から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましい(請求項30)。
この場合には,上記第1の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
Next, in the seventh invention (claim 29), the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , and the compound containing K is K 2 CO 3. , The compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , the additive is MgO, MgCO 3 , CaO, CaCO 3 , SrO, SrCO 3 , BaO, and BaCO 3 (claim 30).
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the first invention can be easily produced.

また,上記第8の発明(請求項31)において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はSiO2,In23,及びSc23から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましい(請求項32)。
この場合には,上記第2の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
In the eighth invention (claim 31), the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , The compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is SiO 2 or In 2. O 3, and it is preferable that any one or more selected from Sc 2 O 3 (claim 32).
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the second invention can be easily produced.

また,上記第9の発明(請求項33)において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はBi23であることが好ましい(請求項34)。
この場合には,上記第3の発明の圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
In the ninth invention (claim 33), the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , The compound containing Nb is Nb 2 O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is Bi 2 O 3 . It is preferable (claim 34).
In this case, the piezoelectric ceramic composition of the third invention can be easily produced.

次に,上記第10(請求項35)又は第11の発明(請求項36)において,上記圧電素子としては,例えば圧電アクチュエータ,圧電フィルター,圧電振動子,圧電トランス,圧電超音波モータ,圧電ジャイロセンサ,ノックセンサ,ヨーレートセンサ,エアバッグセンサ,バックソナー,コーナーソナー,圧電ブザー,圧電スピーカー,圧電着火器等がある。   Next, in the tenth (claim 35) or the eleventh invention (claim 36), the piezoelectric element may be, for example, a piezoelectric actuator, a piezoelectric filter, a piezoelectric vibrator, a piezoelectric transformer, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric gyro. There are sensors, knock sensors, yaw rate sensors, airbag sensors, back sonars, corner sonars, piezoelectric buzzers, piezoelectric speakers, and piezoelectric igniters.

次に,上記第12(請求項37)又は第13の発明(請求項38)において,上記誘電素子としては,例えばコンデンサ,積層コンデンサ等がある。   Next, in the twelfth aspect (claim 37) or the thirteenth aspect (claim 38), examples of the dielectric element include a capacitor and a multilayer capacitor.

(実施例1)
次に,本発明の実施例にかかる圧電磁器組成物について説明する。
本例では,上記第1の発明(請求項1)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.01molである。
(Example 1)
Next, a piezoelectric ceramic composition according to an example of the present invention will be described.
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the first invention (claim 1) is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions containing, as main components, compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively. The piezoelectric ceramic composition contains at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba as an additive element. The total content of the additional elements is 0.01 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて用意し,さらにMg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物とを,混合し,焼成する。 The method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example comprises a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively It is prepared in a stoichiometric ratio so as to be a compound in a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. And an additive containing at least one metal element selected from Ca, Sr, and Ba.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,詳細に説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,BaOを準備した。
Hereinafter, the method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example will be described in detail.
First, as raw materials of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 with a purity of 99% or more. And CaO, SrO, MgO, and BaO as the above additives were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOをそれぞれ配合して,8種類の配合物を得た。 Of these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 are fired, and after firing, the above general formula {Li x (K 1-y) Na y) 1-x} ( Nb 1-zw Ta z Sb w) at O 3, x, y, z , w , respectively x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0.04, that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Then, CaO, SrO, MgO or BaO as the above-mentioned additives were respectively blended to obtain eight kinds of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOをそれぞれ0.01mol及び0.005molずつ配合した。このとき,各添加物の金属元素の配合量も,0.01mol及び0.005molとなる。
また,上記の各添加物のうち,CaOについては,さらに0.02mol,0.04mol,0.10molずつ配合した配合物も準備した。
そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
Regarding the compounding amount of the above-mentioned additive, 1 mol of compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3, which is expected to be obtained after baking with the above stoichiometric ratio In addition, 0.01 mol and 0.005 mol of CaO, SrO, MgO, or BaO, respectively, as the above-mentioned additives were blended. At this time, the compounding amount of the metal element of each additive is also 0.01 mol and 0.005 mol.
In addition, among the above-mentioned additives, for CaO, a compound was further prepared by mixing 0.02 mol, 0.04 mol, and 0.10 mol, respectively.
Then, each of the above compounds was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to prepare a mixture.

次に,各混合物をそれぞれ750℃にて5時間仮焼し,続いてこの仮焼後の各混合物をそれぞれボールミルにて24時間粉砕した。続いて,バインダーとしてポリビニールブチラールを添加し,造粒した。
造粒後の各粉体を圧力2ton/cm2にて,直径13mm,厚さ2mmの円盤状に加圧成形し,得られる成形体を温度1000〜1300℃にて1時間焼成し,焼成体を作製した。なお,このときの具体的な焼成温度は,上記の1000℃〜1300℃という温度範囲のうち,1時間の焼成によって最大密度の焼成体が得られる温度を選定した。そしてこのとき,上記焼成体は,すべて相対密度98%以上に緻密化されていた。
Next, each of the mixtures was calcined at 750 ° C. for 5 hours, and then each of the calcined mixtures was ground with a ball mill for 24 hours. Subsequently, polyvinyl butyral was added as a binder and granulated.
Each of the granulated powders is pressed at a pressure of 2 ton / cm 2 into a disc having a diameter of 13 mm and a thickness of 2 mm, and the obtained compact is fired at a temperature of 1000 to 1300 ° C. for 1 hour. Was prepared. The specific firing temperature at this time was selected from the above-mentioned temperature range of 1000 ° C. to 1300 ° C. at which a fired body having the maximum density can be obtained by firing for one hour. At this time, all of the fired bodies were densified to a relative density of 98% or more.

次に,各焼成体の両面を平行研磨し,円形研磨した後,この円盤試料の両面にスパッタ法により金電極を設けた。そして,100℃のシリコーンオイル中にて1〜5kV/mmの直流電圧を10分間電極間に印加し,厚み方向に分極を施して圧電磁器組成物とした。
このようにして,11種類の圧電磁器組成物(試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜G3)を作製した。各試料における原料及び添加物の配合比を表1に示す。
上記の各試料は,{Li0.04(K0.5Na0.50.95}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物中のK及びNaに対して金属元素が置換添加する方法で作製した。即ち,例えば試料E1においては,その組成が{Li0.04(K0.5Na0.50.94Ca0.01}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるようにした。
Next, both sides of each fired body were polished in parallel and circularly polished, and then gold electrodes were provided on both sides of the disk sample by sputtering. Then, a DC voltage of 1 to 5 kV / mm was applied between the electrodes in a silicone oil at 100 ° C. for 10 minutes to polarize in the thickness direction to obtain a piezoelectric ceramic composition.
Thus, eleven kinds of piezoelectric ceramic compositions (samples E1 to E4, samples F1 to F4, and samples G1 to G3) were produced. Table 1 shows the mixing ratio of the raw materials and additives in each sample.
Each of the above samples was prepared by a method in which a metal element was substituted for K and Na in a compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.95 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 . . That is, for example, in the sample E1, the composition was set to {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.94 Ca 0.01 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 .

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the production method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 is produced by firing, and this is pulverized. Even if the mixture is mixed with the above-mentioned additives and then calcined, granulated, formed and fired in the same manner as in the production method of this example, the same results as those of the above-mentioned samples E1 to E4, F1 to F4 and G1 to G3 are obtained. A piezoelectric ceramic composition can be produced.

本例にて作製した試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3において,上記添加物としてのCaO,SrO,MgO,又はBaOは,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒内や粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に,各添加物中のCa,Sr,Mg,又はBa原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 manufactured in the present example, CaO, SrO, MgO, or BaO as the above-mentioned additive is partially an oxide or a perovskite structure compound. As a compound, the compound is contained in the grains or grain boundaries of each piezoelectric ceramic composition, and a part of the compound is represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 It is considered that at least a part of Li, K, and Na contained Ca, Sr, Mg, or Ba atoms in each additive in a state of being substituted.

次に,本例では,上記圧電磁器組成物の優れた特性を明らかにするため,以下のようにして比較品(試料C1及び試料C2)を作製した。
まず,比較品の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を準備した。
Next, in this example, in order to clarify the excellent characteristics of the piezoelectric ceramic composition, comparative products (sample C1 and sample C2) were prepared as follows.
First, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 having a purity of 99% or more were prepared as raw materials of comparative products.

これらの原料うちK2CO3,Na2CO3,及びNb25を,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=z=w=0及びy=0.5となるような化学量論比,即ち上記一般式が(K0.5Na0.5)NbO3となるような化学量論比にて,配合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
この混合物を上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C1)を作製した。
試料C1は,(K0.5Na0.5)NbO3を含有してなる圧電磁器組成物である。
These raw materials among K 2 CO 3, Na 2 CO 3, and Nb and 2 O 5, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 , the stoichiometric ratio is such that x = z = w = 0 and y = 0.5, that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3. Then, the mixture was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to obtain a mixture.
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3 to obtain a piezoelectric ceramic composition (Sample C1) was prepared.
Sample C1 is a piezoelectric ceramic composition containing (K 0.5 Na 0.5 ) NbO 3 .

次に,以下のようにして試料C2を作製する。
まず,上記にて準備した原料のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,及びSb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x=0.04,y=0.5,z=0.1,及びw=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物となるような化学量論比にて,混合し,ボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を得た。
Next, the sample C2 is manufactured as follows.
First, the raw materials Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 prepared above are calcined, and after firing, the above general formula {Li x ( in K 1-y Na y) 1 -x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, x = 0.04, y = 0.5, and z = 0.1 and w = 0.04, At a stoichiometric ratio such that the general formula becomes a compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 . The mixture was mixed in a ball mill for 24 hours in acetone to obtain a mixture.

この混合物を上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,比較品としての圧電磁器組成物(試料C2)を作製した。
試料C2は,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3と同様に化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3を主成分として含有するが,その一方で上記添加元素を含有してない圧電磁器組成物である。
上記試料C1及び試料C2の組成比を表1に示す。
This mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E4, Samples F1 to F4, and Samples G1 to G3 to obtain a piezoelectric ceramic composition (Sample C2) was prepared.
The sample C2 contains the compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 as a main component, similarly to the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3. However, on the other hand, the piezoelectric ceramic composition does not contain the above-mentioned additional elements.
Table 1 shows the composition ratio of Sample C1 and Sample C2.

Figure 2004244301
Figure 2004244301

次に,上記試料E1〜E4,試料F1〜F4,試料G1〜試料G3,試料C1及び試料C2について,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。 Next, the sample E1 to E4, sample F1 to F4, the sample G1~ sample G3, the sample C1 and sample C2, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the ratio The dielectric constant ε 33T / ε 0 , the dielectric loss tan δ, and the Curie temperature Tc were measured.

上記圧電d31定数,圧電g31定数,電気機械結合係数Kp,及び機械的品質係数Qmは,インピーダンスアナライザー(Agilent社製のプレシジョンインピーダンスアナライザ4294A)を用いて共振−反共振法により測定した。
また,上記誘電損失tanδ及び比誘電率ε33T/ε0は,上記と同様のインピーダンスアナライザーを用いて,測定周波数1kHzにて測定した。
また,キュリー温度Tcは,比誘電率ε33T/ε0が最も高いときの温度をもってキュリー温度Tcとした。
その結果を表2に示す。
The piezoelectric d 31 constant, the piezoelectric g 31 constant, electromechanical coupling factor Kp and mechanical quality factor Qm, the resonance using an impedance analyzer (Agilent Inc. Precision Impedance Analyzer 4294A) - was measured by anti-resonance method.
The dielectric loss tan δ and the relative permittivity ε 33T / ε 0 were measured at a measurement frequency of 1 kHz using the same impedance analyzer as described above.
The Curie temperature Tc is defined as the temperature at which the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 is the highest.
Table 2 shows the results.

Figure 2004244301
Figure 2004244301

表2より知られるごとく,上記試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが向上していた。
また,上記試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcのいずれか一つ以上が同等以上の優れた特性を有していた。
なお,表2においては,CaOについてのみ0.02mol以上添加したときの効果を示している。表2には明示してないが,他の添加元素(Mg,Sr,Ba)についてもCaと同様の効果が得られることを確認している。
As can be understood from Table 2, the sample E1~ sample E4 and sample F1~ samples F4 and sample G1~ sample G3, compared to sample C1, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, relative dielectric constant epsilon 33T / ε 0 and dielectric loss tan δ were improved.
Further, the sample E1~ sample E4 and sample F1~ samples F4 and sample G1~ sample G3 is also compared with sample C2, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Any one or more of Qm, relative permittivity 33 33T / ε 0 , dielectric loss tan δ, and Curie temperature Tc had excellent characteristics equal to or more than one.
Table 2 shows the effect when only CaO is added in an amount of 0.02 mol or more. Although not explicitly shown in Table 2, it has been confirmed that the same effect as that of Ca can be obtained for other additive elements (Mg, Sr, Ba).

ここで,圧電d31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の圧電d31定数が,121.0pm/Vというもっとも高い値を示した。 Here, paying attention to the piezoelectric d 31 constant, as can be seen from Table 2, the piezoelectric d 31 constant of the sample F2 showed the highest value of 121.0 pm / V.

電荷検出型回路或いは電流検出型回路を用いた場合には,一般に上記圧電d31定数は,加速度センサ,加重センサ,衝撃センサ及びノックセンサ等の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして,比較品としての試料C1と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。さらに信号雑音比(SN比)及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 In the case of using the charge detection type circuit or a current detection type circuit is generally the piezoelectric d 31 constant, the acceleration sensor, weighting sensor, is proportional to the output voltage of the piezoelectric type sensor, such as an impact sensor and the knock sensor. Viewed from that point, it is possible to piezoelectric d 31 constant make a big sensor element of the charge sensor output higher piezoelectric ceramic composition. Then, in making a sensor element having a sample C1 least equivalent properties as a comparative product, it would be preferable to have a piezoelectric d 31 constant over at least 30 pm/V. To generate a highly sensitive sensor element is further enhanced signal-to-noise ratio (SN ratio) and the output voltage, the piezoelectric d 31 constant good not less than 80 pm/V. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,アクチュエータとして使用する場合には,一般に上記圧電d31定数は圧電アクチュエータの発生歪或いは変位量に比例する。その点からみると,圧電d31定数が高い圧電磁器組成物ほど発生歪或いは変位量の大きなアクチュエータ素子を作ることができる。そして比較品と同等以上の特性を有するアクチュエータ素子を作製するには,少なくとも30pm/V以上の圧電d31定数を有することが好ましいといえる。より好ましくは40pm/V以上がよい。さらに変位量の大きなアクチュエータを作製するためには,上記圧電d31定数は80pm/V以上のものがよい。さらに好ましくは100pm/V以上のものがよい。 When used as actuators, generally the piezoelectric d 31 constant is proportional to the generated distortion or displacement of the piezoelectric actuator. Viewed from that point, it is possible to piezoelectric d 31 constant make a big actuator element of higher piezoelectric ceramic composition generates distortion or displacement. And making the actuator element having a comparative product equal or characteristics, it would be preferable to have a piezoelectric d 31 constant over at least 30 pm/V. More preferably, it is 40 pm / V or more. To further prepare the large actuator displacement amount, the piezoelectric d 31 constant good not less than 80 pm/V. More preferably, it is 100 pm / V or more.

また,電気機械結合係数Kpに注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の電気機械結合係数Kpが,0.551というもっとも高い値を示した。   Further, focusing on the electromechanical coupling coefficient Kp, as known from Table 2, the electromechanical coupling coefficient Kp of the sample F2 showed the highest value of 0.551.

一般に,上記電気機械結合係数Kpは,圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると,電気機械結合係数Kpが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作ることができる。そして,比較品である試料C1と同等以上の特性を有する圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作製するには,少なくとも0.3以上の電気機械結合係数Kpを有することが好ましいといえる。より好ましくは0.34以上がよい。さらに好ましくは,0.4以上がよい。また,さらに一層好ましくは0.45以上がよい。   Generally, the electromechanical coupling coefficient Kp is proportional to the electromechanical energy conversion efficiency of a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator. From that point, a piezoelectric ceramic composition having a higher electromechanical coupling coefficient Kp can produce a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer having higher electromechanical energy conversion efficiency. In order to manufacture a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator having characteristics equal to or higher than that of the sample C1, which is a comparative product, an electromechanical coupling coefficient Kp of at least 0.3 or more is required. It can be said that it is preferable to have. More preferably, it is 0.34 or more. More preferably, it is 0.4 or more. It is even more preferably 0.45 or more.

また,機械的品質係数Qmに注目すると,表2より知られるごとく,上記試料E1〜E4及び試料G1〜試料G3の機械的品質係数Qmは,試料C1及び試料C2と同等又は同等以上の優れた値を示した。   Further, focusing on the mechanical quality factor Qm, as can be seen from Table 2, the mechanical quality factors Qm of the samples E1 to E4 and the samples G1 to G3 are equal to or superior to those of the samples C1 and C2. The value was shown.

一般に,上記機械的品質係数Qmは,上記電気機械結合係数Kpと同様に,圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると,電気機械結合係数Kpが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作ることができる。そして,比較品である試料C1と同等以上の特性を有する圧電トランス素子,超音波モータ素子,アクチュエータ素子,又は超音波振動子を作製するには,少なくとも50以上の機械的品質係数Qmを有することが好ましいといえる。   Generally, the mechanical quality factor Qm is proportional to the electromechanical energy conversion efficiency of a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator, like the electromechanical coupling coefficient Kp. From that point, a piezoelectric ceramic composition having a higher electromechanical coupling coefficient Kp can produce a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic transducer having higher electromechanical energy conversion efficiency. In order to produce a piezoelectric transformer element, an ultrasonic motor element, an actuator element, or an ultrasonic vibrator having characteristics equal to or higher than that of the sample C1, which is a comparative product, the mechanical quality factor Qm must be at least 50 or more. Is preferable.

また,キュリー温度Tcに注目すると,上記試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3のキュリー温度Tcは,すべて200℃以上という高い値をとっている。そのため,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3)は,例えば自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等として利用することができる。
また,上記高温用のセンサ部品,アクチュエータ部品,超音波モータ部品等としてさらに長時間安定に使用するためには,上記キュリー温度Tcは,200℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは,250℃以上のものがよい。
Focusing on the Curie temperature Tc, the Curie temperature Tc of each of the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 has a high value of 200 ° C. or higher. Therefore, the piezoelectric ceramic composition of this example (samples E1 to E4 and samples F1 to F4 and samples G1 to G3) can be used stably for a long time even in a high-temperature portion such as the vicinity of an engine of an automobile. It can be used as high temperature sensor parts such as sensors, actuator parts, ultrasonic motor parts, and the like.
In order to use the sensor component, actuator component, ultrasonic motor component, etc. for high temperature more stably for a long time, the Curie temperature Tc is preferably 200 ° C. or more. More preferably, the temperature is 250 ° C. or higher.

また,圧電g31定数に注目すると,表2より知られるごとく,試料F2の圧電g31定数は,8.81×10-3Vm/Nというもっとも高い値を示した。 Focusing on the piezoelectric g 31 constant, as can be seen from Table 2, the piezoelectric g 31 constant of the sample F2 showed the highest value of 8.81 × 10 −3 Vm / N.

圧電g31定数は,上記圧電d31定数と同様に,圧電型センサ,圧電トランス素子,超音波モータ素子等の出力電圧に比例する。そのため,圧電g31定数が高い圧電磁器組成物ほど電圧センサ出力の大きなセンサを作ることができる。そして,比較品と同等以上の特性を有するセンサを作製するには,少なくとも7×10-3Vm/N以上の圧電g31定数を有することが好ましいといえる。さらに好ましくは,8×10-3Vm/N以上のものがよい。 The piezoelectric g 31 constant is proportional to the output voltage of the piezoelectric sensor, the piezoelectric transformer element, the ultrasonic motor element and the like, like the piezoelectric d 31 constant. Therefore, it is possible to make a large sensor voltage sensor output as the piezoelectric g 31 constant high piezoelectric ceramic composition. Then, to produce a sensor having a comparative product equal or characteristics, it would be preferable to have at least 7 × 10 -3 Vm / N or more piezoelectric g 31 constant. More preferably, it is 8 × 10 −3 Vm / N or more.

また,比誘電率ε33T/ε0に注目すると,試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3の比誘電率ε33T/ε0は,1300以上という非常に高い値をとっている。 Moreover, focusing on the dielectric constant ε 33T / ε 0, the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 of the sample E1~E4 and sample F1~F4 and sample G1~ sample G3 takes the very high value of 1300 or more I have.

上記比誘電率ε33T/ε0は,一般に積層コンデンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点からみると,上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静電容量の大きなコンデンサを作ることができる。コンデンサを作製するためには,少なくとも400以上の比誘電率を有することが好ましいといえる。また,より好ましくは,430以上のものがよい。さらに好ましくは,1000以上のものがよい。 The relative permittivity ε 33T / ε 0 is generally proportional to the capacitance of a capacitor such as a multilayer capacitor component. From this viewpoint, a piezoelectric ceramic composition having a higher relative dielectric constant can produce a capacitor having a larger capacitance. In order to manufacture a capacitor, it can be said that it is preferable to have a dielectric constant of at least 400 or more. Further, more preferably, 430 or more are preferable. More preferably, it should be 1000 or more.

また,誘電損失tanδに注目すると,試料E1〜E4及び試料F1〜F4及び試料G1〜試料G3の誘電損失tanδは,0.034以下という非常に低い値をとっている。   Focusing on the dielectric loss tan δ, the dielectric loss tan δ of the samples E1 to E4, the samples F1 to F4, and the samples G1 to G3 has a very low value of 0.034 or less.

上記誘電損失は,コンデンサ部品等のコンデンサ,圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランス等の部品に交流電圧を印加した際に,該部品が損失する熱エネルギーに比例する。その点からみると,上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギー損失の少ないコンデンサ及び発熱の少ない圧電超音波モータ,圧電アクチュエータ,圧電トランスを作製することができる。そして,エネルギー損失の少ない上記部品を作製するためには,0.09以下の誘電損失を有することが好ましい。より好ましくは,0.035以下のものがよい。さらに好ましくは0.03以下がよい。   The above-mentioned dielectric loss is proportional to the heat energy lost by applying an AC voltage to components such as a capacitor such as a capacitor component, a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer. From this point of view, a piezoelectric ceramic composition having a smaller dielectric loss can produce a capacitor having a smaller energy loss and a piezoelectric ultrasonic motor, a piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer having a smaller heat generation. In order to produce the above-described component having a small energy loss, the component preferably has a dielectric loss of 0.09 or less. More preferably, it is 0.035 or less. More preferably, it is 0.03 or less.

以上のごとく,本例の圧電磁器組成物(試料E1〜試料E4及び試料F1〜試料F4及び試料G1〜試料G3)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   As described above, the piezoelectric ceramic composition of this example (Samples E1 to E4 and Samples F1 to F4 and Samples G1 to G3) does not contain lead in the composition, and has excellent piezoelectric properties and It has dielectric properties. Therefore, it can be used for a piezoelectric element and a dielectric element which are safe for the environment and have high performance.

(実施例2)
本例では,上記第2の発明(請求項4)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.01molである。
(Example 2)
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the second invention (claim 4) is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions containing, as main components, compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively. The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Si, In, and Sc. The total content of the additional elements is 0.01 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて用意し,さらにSi,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成する。 The method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example comprises a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively The compounds are prepared in a stoichiometric ratio such that the compounds fall within the composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. An additive containing at least one metal element selected from the group consisting of, In and Sc is mixed and fired.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのSiO2,Sc23,In23を準備した。
Hereinafter, a method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example will be described.
First, as raw materials of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 with a purity of 99% or more. And SiO 2 , Sc 2 O 3 , and In 2 O 3 as the above additives were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23をそれぞれ配合して,3種類の配合物を得た。 Of these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 are fired, and after firing, the above general formula {Li x (K 1-y) Na y) 1-x} ( Nb 1-zw Ta z Sb w) at O 3, x, y, z , w , respectively x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0.04, that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Further, SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 as the above additives were blended to obtain three kinds of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23を,それぞれ0.01mol,0.005mol,0.005mol配合した。即ち,上記添加物の配合量は,添加元素としてのSi,Sc,及びInの配合量が0.01molとなるようにした。 Regarding the compounding amount of the above-mentioned additive, 1 mol of compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3, which is expected to be obtained after baking with the above stoichiometric ratio Was mixed with 0.01 mol, 0.005 mol, and 0.005 mol of SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 , respectively, as the above additives. That is, the compounding amount of the additive was such that the compounding amounts of Si, Sc, and In as the additive elements were 0.01 mol.

そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
次に,この混合物を,上記実施例1の試料E1〜E4と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,3種類の圧電磁器組成物(試料E5〜試料E7)を得た。各試料の原料及び添加物の配合比を表3に示す。
Then, each of the above compounds was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to prepare a mixture.
Next, this mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E4 of Example 1 to obtain three types of piezoelectric ceramic compositions (Samples E5 to E7). ) Got. Table 3 shows the mixing ratio of the raw materials and additives of each sample.

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E5〜E7と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the production method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 is produced by firing, and this is pulverized. The same piezoelectric ceramic composition as that of the above-mentioned samples E5 to E7 can be produced by mixing with the above-mentioned additives and thereafter performing calcination, granulation, molding and firing in the same manner as in the production method of this example.

本例にて作製した試料E5〜E7において,上記添加物としてのSiO2,Sc23,又はIn23は,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に,各添加物中のSi,Sc,又はIn原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In samples E5 to E7 manufactured in this example, SiO 2 , Sc 2 O 3 , or In 2 O 3 as the above-mentioned additive were partially converted into compounds such as oxides or perovskite-structured compounds by using each piezoelectric ceramic. At least one of Nb, Ta, and Sb of the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 contained in the grain boundaries of the composition and partially It is considered that the part contained Si, Sc, or In atoms in each additive in a state of being substituted.

Figure 2004244301
Figure 2004244301

次に,上記試料E5〜E7について,実施例1と同様にして,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。
その結果を表4に示す。なお,表4には,比較のため,実施例1で作製した試料C1及び試料C2の各種圧電特性及び誘電特性も併せて示してある。
Next, the sample E5~E7, in the same manner as in Example 1, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric The loss tan δ and the Curie temperature Tc were measured.
Table 4 shows the results. Table 4 also shows various piezoelectric characteristics and dielectric characteristics of Sample C1 and Sample C2 manufactured in Example 1 for comparison.

Figure 2004244301
Figure 2004244301

表4より知られるごとく,上記試料E5〜試料E7は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが著しく向上していた。
また,上記試料E5〜試料E7は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,及び誘電損失tanδが向上しており,比誘電率ε33T/ε0及びキュリー温度Tcも同等以上に優れていた。
なお,表4においては,上記添加元素を0.01mol含有させた圧電磁器組成物についてその圧電特性が優れることを示した。表4においては,明示してないが,添加元素の含有量を0.001〜0.08molの範囲で変えても,上記と同様の効果を得られることを確認している。
As can be understood from Table 4, the sample E5~ sample E7, compared to sample C1, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, relative dielectric constant ε 33T / ε 0, and dielectric loss tanδ is not significantly improved Was.
Further, the sample E5~ Sample E7 can be compared to samples C2, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, has improved mechanical quality factor Qm, and dielectric loss tanδ is, The relative dielectric constant ε 33T / ε 0 and the Curie temperature Tc were also equal to or better.
Table 4 shows that a piezoelectric ceramic composition containing 0.01 mol of the above-mentioned additive element has excellent piezoelectric properties. Although not explicitly shown in Table 4, it has been confirmed that the same effect as described above can be obtained even when the content of the additional element is changed in the range of 0.001 to 0.08 mol.

このように,本例の圧電磁器組成物(試料E5〜試料E7)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   As described above, the piezoelectric ceramic composition of this example (samples E5 to E7) does not contain lead in the composition and has excellent piezoelectric properties and dielectric properties as described above. Therefore, it can be used for a piezoelectric element and a dielectric element which are safe for the environment and have high performance.

(実施例3)
本例では,上記第3の発明(請求項4)の圧電磁器組成物を製造し,その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は,一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなる。そして,上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molである。
(Example 3)
In this example, the piezoelectric ceramic composition of the third invention (claim 4) is manufactured and its characteristics are measured.
The piezoelectric ceramic composition of this example is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w Are piezoelectric ceramic compositions containing, as main components, compounds having composition ranges of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2, respectively. The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additional element. The content of the additional element is 0.0001 mol to 0.004 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.

本例の圧電磁器組成物の製造方法は,Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて準備し,さらにBiを含む添加物を混合し,焼成する。 The method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example comprises a compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb. with a compound of the general formula after calcination {Li x (K 1-y Na y) 1-x} is represented by (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w, respectively The compound is prepared in a stoichiometric ratio so as to be a compound having a composition range of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, and 0 <w ≦ 0.2. Is mixed and fired.

以下,本例の圧電磁器組成物の製造方法につき,説明する。
まず,圧電磁器組成物の基本組成の原料として,純度99%以上の高純度のLi2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25,及び上記添加物としてのBi23を準備した。
Hereinafter, a method for producing the piezoelectric ceramic composition of the present example will be described.
First, as raw materials of the basic composition of the piezoelectric ceramic composition, high-purity Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Sb 2 O 5 with a purity of 99% or more. , And Bi 2 O 3 as the above additive were prepared.

これらの原料のうち,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,Nb25,Ta25,Sb25を,焼成後に上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3において,x,y,z,wがそれぞれx=0.04,y=0.5,z=0.1,w=0.04となるような化学量論比,即ち上記一般式が{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3となるような化学量論比にて配合し,さらに上記添加物としてのBi23を添加量を変えて配合し,4種類の配合物を得た。 Of these raw materials, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , and Sb 2 O 5 are fired, and after firing, the above general formula {Li x (K 1-y) Na y) 1-x} ( Nb 1-zw Ta z Sb w) at O 3, x, y, z , w , respectively x = 0.04, y = 0.5, z = 0.1, w = 0.04, that is, the stoichiometric ratio is such that the above general formula is {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3. Further, Bi 2 O 3 as the above-mentioned additive was blended by changing the amount of addition to obtain four kinds of blends.

上記添加物の配合量については,上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O31molに対して,上記添加物としてのBi23を,0.00025mol,0.0005mol,0.0025mol,又は0.005mol配合した。即ち,上記添加物の配合量は,ビスマスがそれぞれ0.0005mol,0.001mol,0.005mol,又は0.01mol含まれるようにした。 Regarding the compounding amount of the above-mentioned additive, 1 mol of compound {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3, which is expected to be obtained after baking with the above stoichiometric ratio Was mixed with 0.00025 mol, 0.0005 mol, 0.0025 mol, or 0.005 mol of Bi 2 O 3 as the above additive. That is, the amount of the additive was adjusted so that bismuth was contained in 0.0005 mol, 0.001 mol, 0.005 mol, or 0.01 mol, respectively.

そして,上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で24時間混合して混合物を作製した。
次に,この混合物を,上記実施例1の試料E1〜E4及び試料F1〜F4と同様にして,仮焼,造粒,成形,焼成し,分極を施して,4種類の圧電磁器組成物(試料E8〜試料E11)を得た。各試料の原料及び添加物の配合比を表5に示す。
Then, each of the above compounds was mixed in acetone by a ball mill for 24 hours to prepare a mixture.
Next, this mixture was calcined, granulated, molded, fired, and polarized in the same manner as in Samples E1 to E4 and Samples F1 to F4 in Example 1 described above, and subjected to four types of piezoelectric ceramic compositions ( Samples E8 to E11) were obtained. Table 5 shows the mixing ratio of the raw materials and additives of each sample.

なお,本例の製造方法と異なる方法として,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物を焼成により作製し,これを粉砕して上記添加物と混合し,その後本例の製造方法と同様に,仮焼,造粒,成形,焼成を行っても,上記試料E8〜E11と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。 In addition, as a method different from the production method of this example, a compound represented by the above {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3 is produced by firing, and this is pulverized. The same piezoelectric ceramic composition as that of the above-mentioned samples E8 to E11 can be produced by mixing with the above-mentioned additives and thereafter performing calcination, granulation, molding and firing in the same manner as in the production method of this example.

また,本例にて作製した試料E8〜E11において,上記添加元素としてのBiは,一部が酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として,各圧電磁器組成物の粒内や粒界に含まれ,また一部は,上記{Li0.04(K0.5Na0.50.96}(Nb0.86Ta0.1Sb0.04)O3で表される化合物のNb,Ta,Sbの少なくとも一部に,Bi原子を置換した状態で含まれていると考えられる。 In the samples E8 to E11 manufactured in this example, Bi as the additional element is partially contained as an oxide or a compound such as a perovskite structure compound in the grains or grain boundaries of each piezoelectric ceramic composition. And a part of the compound represented by {Li 0.04 (K 0.5 Na 0.5 ) 0.96 } (Nb 0.86 Ta 0.1 Sb 0.04 ) O 3, in which at least a part of Nb, Ta, and Sb is substituted with a Bi atom. It is considered that it is included in the state where it was done.

Figure 2004244301
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次に,上記試料E8〜E11について,実施例1と同様にして,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,圧電g31定数,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcをそれぞれ測定した。
その結果を表6に示す。なお,表6には,比較のため,実施例1で作製した試料C1及び試料C2の各種圧電特性及び誘電特性も併せて示してある。
Next, the sample E8~E11, in the same manner as in Example 1, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, the dielectric constant ε 33T / ε 0, dielectric The loss tan δ and the Curie temperature Tc were measured.
Table 6 shows the results. Table 6 also shows, for comparison, various piezoelectric characteristics and dielectric characteristics of Sample C1 and Sample C2 manufactured in Example 1.

Figure 2004244301
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表6より知られるごとく,上記試料E8及び試料E9は,試料C1に比べて,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが,著しく向上していた。
また,上記試料C8及びE9は,試料C2と比較しても,圧電d31定数,電気機械結合係数Kp,及び比誘電率ε33T/ε0が向上しており,その他の特性も同等又は同等以上に優れていた。及び誘電損失tanδ圧電g31定数,機械的品質係数Qm,誘電損失tanδ,及びキュリー温度Tcについても,試料C1と同等以上の優れた特性を示した。
As can be understood from Table 6, the Sample E8 and Sample E9, compared to sample C1, the piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling factor Kp, relative dielectric constant ε 33T / ε 0, and dielectric loss tanδ is significantly improved I was
Further, the sample C8 and E9 can be compared to samples C2, the piezoelectric d 31 constant, and the electromechanical coupling coefficient Kp, and the relative dielectric constant ε 33T / ε 0 is improved, other properties equal or equivalent It was better than that. And dielectric loss tan [delta piezoelectric g 31 constant, the mechanical quality factor Qm, dielectric loss tan [delta, and the even Curie temperature Tc, exhibited excellent properties equal to or larger than that of the sample C1.

一方,試料E10は,試料C1に比べて,圧電d31定数,比誘電率ε33T/ε0,及び誘電損失tanδが著しく向上していた。また,試料C2と比較しても機械的品質係数Qm及び比誘電率ε33T/ε0が向上していた。しかし,その反面で電気機械結合係数Kp及び圧電g31定数が大きく低下していた。
また,上記試料E11は,試料C1と比べると,機械的品質係数Qm,比誘電率ε33T/ε0及び誘電損失tanδが向上しており,試料C2と比べても,機械的品質係数Qmが向上していたが,その反面,圧電d31定数や電気機械結合係数Kp,圧電g31定数等が著しく低下していた。
On the other hand, Sample E10, compared to sample C1, the piezoelectric d 31 constant, the dielectric constant ε 33T / ε 0, and dielectric loss tanδ were significantly improved. In addition, the mechanical quality factor Qm and the relative dielectric constant 33 33T / ε 0 were improved as compared with Sample C2. However, on the other hand, the electromechanical coupling coefficient Kp and the piezoelectric g 31 constant were significantly reduced.
Also, the sample E11 has improved mechanical quality factor Qm, relative permittivity ε 33T / ε 0 and dielectric loss tan δ as compared with sample C1, and the mechanical quality factor Qm is higher than sample C2. On the other hand, the piezoelectric d 31 constant, the electromechanical coupling coefficient Kp, the piezoelectric g 31 constant, and the like were significantly reduced.

このように,本例の圧電磁器組成物(試料E8及び試料E9)は,組成中に鉛を含有せず,上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため,環境に対して安全で,かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。   As described above, the piezoelectric ceramic compositions (samples E8 and E9) of the present example do not contain lead in the composition and have excellent piezoelectric properties and dielectric properties as described above. Therefore, it can be used for a piezoelectric element and a dielectric element which are safe for the environment and have high performance.

また,本例においては,具体的には明示していないが,上記の添加元素による効果は,0.0001molという少ない含有量でも同様に発揮されることを確認している。さらに,上記の添加元素による効果は,置換添加であっても外添加であっても同様に圧電特性を向上させることができことを確認している。
また,本例においては,特定組成の化合物を主成分とする圧電磁器組成物について,上記添加元素による圧電特性の向上効果を確認したが,上記一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表されるその他の化合物を主成分とする圧電磁器組成物についても,同様の効果を発揮できることを確認している。
In addition, in this example, although not specifically stated, it has been confirmed that the effect of the above-mentioned additional element is similarly exhibited even with a content as small as 0.0001 mol. Furthermore, it has been confirmed that the effect of the above-described additive element can be similarly improved in the piezoelectric characteristics regardless of whether the element is replaced or added externally.
Further, in this example, the effect of improving the piezoelectric properties of the piezoelectric ceramic composition containing a compound having a specific composition as a main component was confirmed by the above-described additive element. However, the general formula ΔLi x (K 1-y Na y ) for even 1-x} (Nb 1- zw Ta z Sb w) piezoelectric ceramic composition composed mainly of other compounds represented by O 3, it was confirmed that can exhibit the same effect.

Claims (38)

一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.10molであることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, a piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound in the composition range,
The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba.
A piezoelectric ceramic composition, wherein the total content of the additional elements is 0.0001 mol to 0.10 mol per 1 mol of the compound represented by the general formula.
請求項1において,上記添加元素は,上記一般式で表される化合物のLi,K,Naの少なくとも一部に置換して含有されていることを特徴とする圧電磁器組成物。   2. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the additive element is contained by replacing at least a part of Li, K, and Na of the compound represented by the general formula. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Si,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.08mol以下であることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, a piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound in the composition range,
The piezoelectric ceramic composition contains, as an additive element, at least one metal element selected from Si, In, and Sc.
A piezoelectric ceramic composition, wherein the total content of the additional elements is 0.08 mol or less based on 1 mol of the compound represented by the general formula.
請求項3において,上記添加元素の含有量の合計は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   4. The piezoelectric ceramic composition according to claim 3, wherein the total content of the additional elements is 0.0001 mol or more based on 1 mol of the compound represented by the general formula. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって,
該圧電磁器組成物は,Biを添加元素として含有してなり,
上記添加元素の含有量は,上記一般式で表される化合物1molに対して,0.0001mol〜0.004molであることを特徴とする圧電磁器組成物。
It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, a piezoelectric ceramic composition mainly comprising a compound in the composition range,
The piezoelectric ceramic composition contains Bi as an additional element,
A piezoelectric ceramic composition, wherein the content of the additional element is 0.0001 mol to 0.004 mol based on 1 mol of the compound represented by the general formula.
請求項1〜5のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の圧電d31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電d31定数よりも,大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。 According to any one of claims 1 to 5, the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the above general formula, than the piezoelectric d 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additive element , A piezoelectric ceramic composition characterized by being large. 請求項1〜6のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Kpよりも,大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the electromechanical coupling coefficient Kp of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and does not include the additive element. A piezoelectric ceramic composition characterized by being larger than the above. 請求項1〜7のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の圧電g31定数は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電g31定数よりも,大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。 8. The piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is larger than the piezoelectric g 31 constant of the piezoelectric ceramic composition containing no additional element. , A piezoelectric ceramic composition characterized by being large. 請求項1〜8のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の機械的品質係数Qmよりも,大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and does not include the additive element. A piezoelectric ceramic composition characterized by being larger than the above. 請求項1〜9のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の比誘電率は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is larger than the relative dielectric constant of the piezoelectric ceramic composition not containing the additive element. A piezoelectric ceramic composition comprising: 請求項1〜10のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物の誘電損失は,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the dielectric loss is represented by the general formula and is smaller than the dielectric loss of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element. Piezoelectric ceramic composition. 請求項1〜11のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物のキュリー温度Tcは,上記一般式で表され,上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Tcよりも大きいことを特徴とする圧電磁器組成物。   The Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition is represented by the general formula and is higher than the Curie temperature Tc of the piezoelectric ceramic composition not containing the additional element. A piezoelectric ceramic composition comprising: 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 12, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric d 31 constant is 30 Pm/V more. 請求項1〜13のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.30以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 13, wherein the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.30 or more. 請求項1〜14のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/N以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 14, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric g 31 constant is 7 × 10 -3 Vm / N or more. 請求項1〜15のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 15, wherein the piezoelectric ceramic composition has a mechanical quality factor Qm of 50 or more. 請求項1〜16のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,比誘電率が400以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 16, wherein the piezoelectric ceramic composition has a relative dielectric constant of 400 or more. 請求項1〜17のいずれか1項において,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 17, wherein the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less. 請求項1〜18のいずれか1項において,上記圧電磁器組成物は,キュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 18, wherein the piezoelectric ceramic composition has a Curie temperature Tc of 200 ° C or higher. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 12, the piezoelectric ceramic composition, the piezoelectric porcelain composition, wherein the piezoelectric d 31 constant is at 30 Pm/V or more and the Curie temperature Tc is 200 ° C. or higher. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電g31定数が7×10-3Vm/Nで,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 13. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic composition has a piezoelectric g 31 constant of 7 × 10 −3 Vm / N and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more. Porcelain composition. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the piezoelectric ceramic composition has an electromechanical coupling coefficient Kp of 0.3 or more and a Curie temperature Tc of 200 ° C or more. . 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,機械的品質係数Qmが50以上で,かつキュリー温度がTcが200以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   The piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 12, wherein the piezoelectric ceramic composition has a mechanical quality factor Qm of 50 or more and a Curie temperature of 200 or more. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,誘電損失が0.09以下で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。   13. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the piezoelectric ceramic composition has a dielectric loss of 0.09 or less and a Curie temperature Tc of 200 ° C. or more. 請求項1〜12のいずれか一項において,上記圧電磁器組成物は,圧電d31定数が30pm/V以上で,かつ電気機械結合係数Kpが0.3以上で,かつキュリー温度Tcが200℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。 In any one of claims 1 to 12, the piezoelectric ceramic composition in the piezoelectric d 31 constant 30 Pm/V above, and in electromechanical coupling coefficient Kp is 0.3 or more, and the Curie temperature Tc is 200 ° C. A piezoelectric ceramic composition characterized by the above. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Mg,Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and an additive containing at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba And sintering the mixture. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Si,In,Scから選ばれる1種以上の金属元素を含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and an additive containing at least one metal element selected from Si, In, and Sc. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising mixing and firing. 一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物と,Biを含む添加物とを混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 It is represented by the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2 , 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z ≦ 0.4, 0 <w ≦ 0.2, and a compound containing Bi and an additive containing Bi are mixed and fired. Method of manufacturing a product. Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにMg,Ca,Sr,Baから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are fired to obtain a compound of the general formula {Li x It is represented by (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ The stoichiometric ratio is such that the compound is in the composition range of 1,0 <z ≦ 0.4 and 0 <w ≦ 0.2, or the substitution with the metal element contained in the following additives is considered. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising preparing at a stoichiometric ratio, further mixing an additive containing at least one metal element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba, followed by firing. . 請求項29において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はMgO,MgCO3,CaO,CaCO3,SrO,SrCO3,BaO,及びBaCO3から選ばれるいずれか1種以上であることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 30. The compound according to claim 29, wherein the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , and the compound containing Nb is Nb 2. O 5 , the compound containing Ta is Ta 2 O 5 , the compound containing Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is MgO, MgCO 3 , CaO, CaCO 3 , SrO, SrCO 3. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising at least one selected from the group consisting of BaO, BaO and BaCO 3 . Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有される金属元素による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにSi,In,Scから選ばれるいずれか1種以上の金属元素を含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are fired to obtain a compound of the general formula {Li x It is represented by (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ The stoichiometric ratio is such that the compound is in the composition range of 1,0 <z ≦ 0.4 and 0 <w ≦ 0.2, or the substitution with the metal element contained in the following additives is considered. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising preparing a stoichiometric composition, further mixing an additive containing at least one metal element selected from Si, In, and Sc, followed by firing. 請求項31において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はSiO2,In23,及びSc23から選ばれるいずれか1種以上であることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 32. The compound according to claim 31, wherein the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , and the compound containing Nb is Nb 2. O 5 , the Ta-containing compound is Ta 2 O 5 , the Sb-containing compound is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3 , and the additive is SiO 2 , In 2 O 3 , and Sc 2 O 3. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, which is at least one selected from the group consisting of: Liを含有する化合物と,Naを含有する化合物と,Kを含有する化合物と,Nbを含有する化合物と,Taを含有する化合物と,Sbを含有する化合物とを,焼成後に一般式{Lix(K1-yNay1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3で表され,かつx,y,z,wがそれぞれ0≦x≦0.2,0≦y≦1,0<z≦0.4,0<w≦0.2の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて,又は下記の添加物に含有されるBi原子による置換を考慮した化学量論比にて用意し,さらにBiを含む添加物を混合し,焼成することを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 A compound containing Li, a compound containing Na, a compound containing K, a compound containing Nb, a compound containing Ta, and a compound containing Sb are subjected to a general formula {Li x It is represented by (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3, and x, y, z, w respectively 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ At a stoichiometric ratio so as to be a compound in the composition range of 1,0 <z ≦ 0.4 and 0 <w ≦ 0.2, or in consideration of substitution by Bi atoms contained in the following additives. A method for producing a piezoelectric ceramic composition, comprising preparing at a stoichiometric ratio, further mixing an additive containing Bi, and firing. 請求項33において,上記Liを含有する化合物はLi2CO3,上記Naを含有する化合物はNa2CO3,上記Kを含有する化合物はK2CO3,上記Nbを含有する化合物はNb25,上記Taを含有する化合物はTa25,上記Sbを含有する化合物はSb25又はSb23,上記添加物はBi23であることを特徴とする圧電磁器組成物の製造方法。 34. The compound according to claim 33, wherein the compound containing Li is Li 2 CO 3 , the compound containing Na is Na 2 CO 3 , the compound containing K is K 2 CO 3 , and the compound containing Nb is Nb 2. O 5, a piezoelectric ceramic composition, wherein the compound containing the above-mentioned Ta is Ta 2 O 5, compounds containing the Sb is Sb 2 O 5 or Sb 2 O 3, the additive is Bi 2 O 3 Method of manufacturing a product. 請求項1〜25のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element comprising a piezoelectric body comprising the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 25. 請求項26〜34のいずれか一項に記載の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる圧電体を有することを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric element comprising a piezoelectric body made of the piezoelectric ceramic composition manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 26 to 34. 請求項1〜25のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子。   A dielectric element comprising a dielectric comprising the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 25. 請求項26〜34のいずれか一項に記載の製造方法により製造された圧電磁器組成物よりなる誘電体を有することを特徴とする誘電素子。
A dielectric element comprising a dielectric made of the piezoelectric ceramic composition manufactured by the method according to any one of claims 26 to 34.
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