本发明专利技术提供在宽的运转温度范围内具有高且稳定的压电常数的无铅压电材料。该压电材料含有具有通式(1)的钙钛矿型金属氧化物、Mn、Mg，(Ba1-xCax)a(Ti1-y-zSnyZrz)O3 (1)其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的范围内，z在0≤z≤0.040的范围内，条件是x≥0.375(y+z)+0.050，a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的范围内，其中基于金属、每摩尔该金属氧化物Mn的量b(摩尔)在0.0048≤b≤0.0400的范围内，并且基于金属、每100重量份的该金属氧化物Mg含量为0.100重量份以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压电材料，更具体地，涉及无铅压电材料和该无铅压电材料的制造方法。本专利技术还涉及各自包括该压电材料的压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置、振动装置、除尘器件、摄像装置和电子设备。
技术介绍
通常，压电材料为ABO3钙钛矿型金属氧化物，例如锆酸钛酸铅(以下称为“PZT”)。但是，PZT含有铅作为A位点元素，并且其对环境的影响视为问题。因此，需要无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料。一种已知的无铅钙钛矿型金属氧化物的压电材料是钛酸钡。为了改善钛酸钡的特性，正在开发基于钛酸钡的材料。PTL 1公开了含有钛酸钡的压电材料，其中钛酸钡的A位点部分地被Ca置换。PTL 2公开了含有压电材料以及Mn、Fe或Cu的材料，其中钛酸钡的A位点部分地被Ca置换。这些材料具有比钛酸钡高的机械品质因数，但不利地具有差的压电性。引用列表专利文献PTL 1：日本专利No.4039029PTL 2：日本专利公开No.2010-120835
技术实现思路
技术问题本专利技术解决这些问题并且提供无铅压电材料，其在宽的运转温度范围内具有高且稳定的压电常数和高的机械品质因数。本专利技术还提供各自包括该压电材料的压电元件、多层压电元件、排液头、排液装置、超声波马达、光学装置、振动装置、除尘器件、摄像装置和电子设备。根据本专利技术的一个方面的压电材料含有具有下述通式(1)的钙钛矿型金属氧化物、第一辅助成分Mn和第二辅助成分Mg，其中基于金属、每摩尔该钙钛矿型金属氧化物，Mn的量b(摩尔)在0.0048≤b≤0.0400的范围内，并且基于金属、每100重量份的该钙钛矿型金属氧化物，Mg含量为0.100重量份以下(不包括0重量份)。(Ba1-xCax)a(Ti1-y-zSnyZrz)O3 (1)(其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的范围内，并且z在0≤z≤0.040的范围内，条件是x≥0.375(y+z)+0.050，并且a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的范围内，条件是b在0.0048≤b≤0.0400的范围内)根据本专利技术的一个方面的压电元件包括第一电极、压电材料和第二电极，其中该压电材料是上述的压电材料。根据本专利技术的一个方面的多层压电元件包括彼此在其上交替地层叠的压电材料层和电极层。该电极层包括内部电极。该压电材料层由上述的压电材料形成。根据本专利技术的一个方面的排液头包括液室和与该液室连通的排出口。该液室具有包括上述的压电元件或多层压电元件的振动单元。根据本专利技术的一个方面的排液装置包括记录介质传送单元和上述的排液头。根据本专利技术的实施方案的超声波马达包括振动部件和与该振动部件接触的移动体。该振动部件包括根据本专利技术的实施方案的压电元件或多层压电元件。根据本专利技术的一个方面的光学装置包括驱动单元，该驱动单元包括上述的超声波马达。根据本专利技术的一个方面的振动装置包括振动部件，该振动部件包括上述的压电元件或多层压电元件。根据本专利技术的一个方面的除尘器件包括振动单元，该振动单元包括在隔膜上设置的上述的振动装置。根据本专利技术的一个方面的摄像装置包括上述的除尘器件和摄像元件单元，其中将该除尘器件的隔膜和该摄像元件单元的受光表面设置在同一轴上，并且该除尘器件面对该摄像元件单元的受光表面。根据本专利技术的一个方面的电子设备包括压电声部件，该压电声部件包括上述的压电元件或多层压电元件。附图说明图1是根据本专利技术的实施方案的压电元件的示意图。图2A是根据本专利技术的实施方案的多层压电元件的横截面示意图。图2B是根据本专利技术的另一实施方案的多层压电元件的横截面示意图。图3A是根据本专利技术的实施方案的排液头的示意图。图3B是图3A中所示的排液头的透视示意图。图4是根据本专利技术的实施方案的排液装置的示意图。图5是根据本专利技术的实施方案的排液装置的示意图。图6A是根据本专利技术的实施方案的超声波马达的示意图。图6B是根据本专利技术的另一实施方案的超声波马达的示意图。图7A和7B是根据本专利技术的实施方案的光学装置的示意图。图8是根据本专利技术的实施方案的光学装置的示意图。图9A和9B是包括根据本专利技术的实施方案的振动装置的除尘器件的示意图。图10A是根据本专利技术的实施方案的除尘器件的压电元件的透视示意图。图10B是图10A中所示的压电元件的侧视图。图10C是图10A中所示的压电元件的透视示意图。图11A和11B是表示根据本专利技术的实施方案的除尘器件的振动原理的示意图。图12是根据本专利技术的实施方案的摄像装置的示意图。图13是根据本专利技术的实施方案的摄像装置的示意图。图14是根据本专利技术的实施方案的电子设备的示意图。图15A-15C是表示根据本专利技术的实施例的压电材料和根据本专利技术的比较例的金属氧化物材料的x-值、y-值和z-值之间的关系的相图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方案进行说明。根据本专利技术的一个方面的压电材料含有具有下述通式(1)的钙钛矿型金属氧化物、第一辅助成分Mn和第二辅助成分Mg，其中基于金属、每摩尔该钙钛矿型金属氧化物，Mn的量b(摩尔)在0.0048≤b≤0.0400的范围内，并且基于金属、每100重量份的该钙钛矿型金属氧化物，Mg含量为0.100重量份以下(不包括0重量份)。(Ba1-xCax)a(Ti1-y-zSnyZrz)O3 (1)(其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的范围内，并且z在0≤z≤0.040的范围内，条件是x≥0.375(y+z)+0.050，并且a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的范围内，条件是b在0.0048≤b≤0.0400的范围内)(钙钛矿型金属氧化物)本文中使用的术语“钙钛矿型金属氧化物”是指具有钙钛矿结构的金属氧化物，其理想地为立方结构，如Iwanami Rikagaku Jiten，第5版(Iwanami Shoten，于1998年2月20日出版)中所述。具有钙钛矿结构的金属氧化物通常由化学式ABO3表示。钙钛矿型金属氧化物中，离子形式的元素A和B分别占据称为A位点和B位点的晶胞的特定位置。对于立方晶胞，元素A占据立方体的顶点，元素B占据立方体的体心位置。作为氧阴离子的元素O占据立方体的面心位置。具有通式(1)的金属氧化物中，A位点处本文档来自技高网...
【技术保护点】
压电材料，包括：具有下述通式(1)的钙钛矿型金属氧化物；第一辅助成分Mn；和第二辅助成分Mg，其中基于金属、每摩尔该钙钛矿型金属氧化物Mn的量b(摩尔)在0.0048≤b≤0.0400的范围内，并且基于金属、每100重量份的该钙钛矿型金属氧化物Mg含量为0.100重量份以下，不包括0重量份，(Ba1‑xCax)a(Ti1‑y‑zSnyZrz)O3 (1)其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的范围内，z在0≤z≤0.040的范围内，条件是x≥0.375(y+z)+0.050，a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的范围内，条件是b在0.0048≤b≤0.0400的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.02 JP 2012-2428951.压电材料，包括：具有下述通式(1)的钙钛矿型金属氧化物；
第一辅助成分Mn；和第二辅助成分Mg，
其中基于金属、每摩尔该钙钛矿型金属氧化物Mn的量b(摩尔)在
0.0048≤b≤0.0400的范围内，并且基于金属、每100重量份的该钙
钛矿型金属氧化物Mg含量为0.100重量份以下，不包括0重量份，
(Ba1-xCax)a(Ti1-y-zSnyZrz)O3 (1)
其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的
范围内，z在0≤z≤0.040的范围内，条件是x≥0.375(y+z)+0.050，
a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的范围内，条件是b在0.0048≤b≤
0.0400的范围内。
2.根据权利要求1的压电材料，其中该钙钛矿型金属氧化物具有
下述通式(2)，其对应于其中z＝0的通式(1)，
(Ba1-xCax)a(Ti1-ySny)O3 (2)
其中x在0.050≤x≤0.200的范围内，y在0.010≤y≤0.040的
范围内，条件是x≥0.375y+0.050，a在0.9925+b≤a≤1.0025+b的
范围内，条件是b在0.0048≤b≤0.0400的范围内。
3.根据权利要求1或2的压电材料，还包括第三辅助成分，该第
三辅助成分含有选自Cu、B和Si中的至少一种，其中基于金属，该第
三辅助成分含量为0.001重量份-4.000重量份每100重量份的该钙钛
矿型金属氧化物。
4.根据权利要求1-3的任一项的压电材料，其中该压电材料含有
具有1μm-10μm的平均当量圆直径的晶粒，并且具有25μm以下的当量
圆直径的晶粒占全部晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：大志万香菜子，斋藤宏，古田达雄，松田坚义，村上俊介，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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