本发明专利技术提供无铅压电材料，其在宽的运转温度范围内具有高且稳定的压电常数和机械品质因数。该压电材料主要由具有通式(1)的钙钛矿型金属氧化物组成，其中将锰引入该金属氧化物中，并且Mn含量为0.12重量份-0.40重量份，基于金属，每100重量份的该金属氧化物。(Ba1-xCax)a(Ti1-y-zSnyZrz)O3 (1)(1.00≤a≤1.01，0.125≤x≤0.300，0<y≤0.020，和0.041≤z≤0.069)。
【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。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。 -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，开发了基于钛酸钡的材料。PTL 1和NPL 1公开了具有改善的压电性的材料，其中钛 酸钡的A位点部分地被Ca置换并且B位点部分地被Zr置换。但是，这些材料不利地具有 低达80°C以下的居里温度，因此在高温环境下例如夏季的汽车中引起去极化和压电性的劣 化。而且，由于它们的低机械品质因数，在施加交流电压时这些材料不利地引起去极化。 PTL 2和NPL 2公开了如下材料，其中钛酸钡的A位点部分地被Ca置换并且向其 中添加 Mn、Fe或Cu。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 :日本专利公开 No. 2009-215111 PTL 2 :日本专利公开 No. 2010-120835 非专利文献 NPL I Journal of Applied Physics，2011，109,054110-1 至 054110-6 NPL 2 :Japanese Journal of Applied Physics，2010，第 49 卷，09MD03-1 至 09MD03-4
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主要由具有下述通式（1)的钙钛矿型金属氧 化物组成，其中将锰引入该金属氧化物中，并且Mn含量为0. 12重量份-0. 40重量份，基于 金属，每100重量份的该金属氧化物。 (Ba1^xCax) a (Ti1^zSnyZrz) O3 (1) (1. 00 彡 a 彡 1. 01，0· 125 彡 X 彡 0· 300,0〈y 彡 0· 020,和 0· 041 彡 z 彡 0· 069) 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用于转移介质（transfer medium)的安装 部（mounting portion)和上述的排液头。 根据本专利技术的一个方面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摄像装置包括上述的除尘器件和摄像元件单元，其中该 除尘器件在该摄像元件单元的受光表面上包括振动单元。 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IOA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IOB是 图IOA中所示的压电元件的侧视图。图IOC是图IOA中所示的压电元件的透视示意图。 图IlA和IlB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15是表示根据本专利技术的实施例1-23和比较例1-7的压电材料的y-值和Z-值 之间的关系的相图。由虚线包围的y_值和Z-值在权利要求1的范围内。【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实施方案的压电材料主要由具有下述通式（1)的钙钛矿型金 属氧化物组成，其中在该金属氧化物中引入锰，并且Mn含量为0. 12重量份-0. 40重量份， 基于金属，每100重量份的该金属氧化物。 (Ba1^xCax) a (Ti1^zSnyZrz) O3 (1) (I. 00 彡 a 彡 1. 01，0· 125 彡 X 彡 0· 300,0〈y 彡 0· 020,和 0· 041 彡 z 彡 0· 069) (钙钛矿金属氧化物） 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0占据立方体的面心位置。 具有通式（1)的金属氧化物中，A位点处的金属元素为Ba和Ca，B位点处的金属 元素为Ti、Zr和Sn。Ba和Ca的一部分可占据B位点。同样，Ti和Zr的一部分可占据A 位点。但是，Sn不应占据A位点，原因在于这损害压电性。 通式（1)中，尽管B位点元素与元素0的摩尔比为1:3,但摩尔比的小的变动（例 如，1. 00:2. 94至1. 00:3. 06)在本专利技术的范围内，条件是该金属氧化物具有钙钛矿结构作 为主相。 能够通过使用X-射线衍射或电子衍射的结构分析来确定金属氧化物的钙钛矿结 构。 根据本专利技术的实施方案的压电材料可具有任何形式，例如陶瓷、粉末、单晶、膜或 浆料。本文中使用的术语"陶瓷"是指含有金属氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
压电材料，包括：具有通式(1)的钙钛矿型金属氧化物，其中将锰引入该金属氧化物中，并且Mn含量为0.12重量份‑0.40重量份，基于金属，每100重量份的该金属氧化物，(Ba1‑xCax)a(Ti1‑y‑zSnyZrz)O3 (1)1.00≤a≤1.01，0.125≤x≤0.300，0<y≤0.020，和0.041≤z≤0.069。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：上林彰，斋藤宏，大志万香菜子，林润平，
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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