[发明专利]压电陶瓷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷组合物，更详细地，涉及显示高压电应变常数d₃₃和高居里温度Tc的压电陶瓷组合物。

背景技术

迄今，压电装置例如超声振荡器、发声器(sound generator)、传动装置和传感器已经使用了由压电陶瓷组合物制成的压电元件。在这些装置中，需要改善压电陶瓷组合物的压电特性，以减小压电装置的大小并提高能量转换效率。

在本文中使用的术语“压电特性”是指通过将机械应力应用于压电元件而产生应变，导致电极化，或通过将电场施加于压电元件而产生与电极化成比例的应变。为了评价压电特性，测定压电应变常数d₃₃等，压电应变常数d₃₃是压电元件的材料常数，可以作为压电效果的指标。制造压电装置，例如超声振荡器时，可以有利地使用显示高压电应变常数d₃₃的压电陶瓷组合物，这是由于电-机械能转换效率随着压电应变常数d₃₃的增加而增加。

在近些年，压电元件不仅用于在室温下使用的装置，而且还用于在严酷(高温)条件下使用的装置。因此，要求压电元件在高温条件下的可靠性。为了评价高温特性，使用居里温度Tc，其是另一个压电元件的材料常数，可以作为耐热效果的指标。居里温度Tc越高，在高温条件下防止去极化就越有效。因此，显示高居里温度Tc的压电陶瓷组合物用于在高温条件下必须显示稳定特性的用途中。

如上所述，为了减小压电装置的体积并提高能量转换效率，必须提高压电元件的压电应变常数d₃₃，而必须提高压电元件的居里温度Tc，以改善高温特性和高温条件下的特性稳定性。因此，在近些年，需要一种构成压电元件的压电陶瓷组合物，其中该组合物显示令人满意的压电应变常数d₃₃和居里温度Tc，并且已经提出了各种压电陶瓷组合物(参照例如专利文献1和2)。

专利文献1：日本特开2000-327418号公报

专利文献2：日本特开2001-097774号公报

发明内容

本发明是考虑上述现有技术的情况而完成的。因此，本发明的目的是提供一种构成压电元件的压电陶瓷组合物，其中该组合物显示高压电应变常数d₃₃和高居里温度Tc。

本发明人为了达到上述目的进行了深入研究，发现向PbZrO₃-PbTiO₃组合物中掺入特定量的SrO、Nb₂O₅和ZnO，能够制造出显示高压电应变常数d₃₃和高居里温度Tc的构成压电元件的压电陶瓷组合物。基于该发现完成了本发明。

因此，本发明的压电陶瓷组合物包含钙钛矿型PbZrO₃(a)、钙钛矿型PbTiO₃(b)、SrO(c)、Nb₂O₅(d)和ZnO(e)，并且成分(a)、(b)、(c)、(d)和(e)各自的相对量满足下列通式：

Pb(Zr_aTi_1-a)O₃+bSrO+cNbO_2.5+dZnO

其中0.51≤a≤0.54；1.1×10^-2≤b≤6.0×10^-2；0.9×10^-2≤c≤4.25×10^-2；0.1×10^-2≤d≤1.25×10^-2；和2.9≤c/d≤15.0。

由于本发明的压电陶瓷组合物具有特定的组成比例，因此该组合物的压电应变常数d₃₃和居里温度Tc高。因此，该组合物适合制造压电元件，例如超声振荡器、发声器和传动装置。

具体实施方式

下面将更详细地说明本发明的压电陶瓷组合物。

从下文的实施例和比较例得到的数据可知，在本发明的压电陶瓷组合物中，成分(a)、(b)、(c)、(d)和(e)各自的相对量满足下列通式：

Pb(Zr_aTi_1-a)O₃+bSrO+cNbO_2.5+dZnO