压电陶瓷组合物及压电致动器制造技术

在铌酸钾钠系的压电陶瓷组合物中，发生斜方晶系的晶体结构与正方晶系的晶体结构之间的相转变的转变温度存在于

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电陶瓷组合物及压电致动器


[0001]本专利技术涉及压电陶瓷组合物及压电致动器。

技术介绍

[0002]已知有在致动器、传感器、振荡器或滤波器等中使用的压电陶瓷组合物。作为无铅的压电陶瓷组合物提出了各种铌酸钾钠系的组合物(例如专利文献1及2)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2007
‑
145650号公报
[0006]专利文献2：国际公开第2014/002285号

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个形态的压电陶瓷组合物，是铌酸钾钠系的压电陶瓷组合物，发生斜方晶系的晶体结构与正方晶系的晶体结构之间的相转变的转变温度存在于
‑
20℃以上60℃以下的温度区域，当将在上述温度区域晶体结构为斜方晶系时的线膨胀系数设为αo，将在上述温度区域晶体结构为正方晶系时的线膨胀系数设为αt时，αt/αo为0.72以上。
[0008]附图简要说明
[0009]图1为表示关于压电陶瓷组合物的试样1～15的组成及特性的图表。
[0010]图2为表示关于压电陶瓷组合物的试样16～30的组成及特性的图表。
[0011]图3为表示关于压电陶瓷组合物的试样31～45的组成及特性的图表。
[0012]图4为表示关于压电陶瓷组合物的试样46～56的组成及特性的图表。
[0013]图5为表示压电致动器的一例的截面图。
具体实施方式
[0014](压电陶瓷组合物的组成)
[0015]实施方式的压电陶瓷组合物为铌酸钾钠系(KNN系、铌酸碱系)的压电陶瓷组合物，并且不含铅(Pb)。KNN系的压电陶瓷组合物例如由简化的组成式A
x
BO3表示。在A位点主要包含K(钾)及Na(钠)。在B位点主要包含Nb(铌)。x(摩尔比)例如大致为1。而且，压电陶瓷组合物具有钙钛矿结构。
[0016]进一步详细地说，实施方式的压电陶瓷组合物由以下的组成式表示。
[0017]{(K1‑
u
‑
v
Na
u
Li
v
)1‑
w
‑
α
Ag
w
A1
α
}
x
{(Nb1‑
y
‑
z
Ta
y
Sb
z
)1‑
β
‑
γ
‑
δ
B1
β
B2
γ
Fe
δ
}O3(1)
[0018]在上述(1)式中，A1、B1及B2为金属元素。慎重起见，记载为：Li为锂，Ag为银，Ta为钽，Sb为锑，Fe为铁。u、v、w、y、z、α、β、γ及δ表示摩尔比。
[0019]如上所述，A位点相对于B位点的摩尔比(x)大致为1(例如0.95以上1.05以下)。K及Na的物质的量在A位点的物质的量中所占的比例较大。例如，K及Na在A位点所占的比例的摩尔比((1
‑
v)
×
(1
‑
w
‑
α))可以为0.80以上、0.85以上或0.90以上。另外，Nb的物质的量在B位
点的物质的量中所占的比例较小。例如，Nb在B位点中所占的比例的摩尔比((1
‑
y
‑
z)
×
(1
‑
β
‑
γ
‑
δ))可以为0.70以上、0.75以上或0.80以上。
[0020]K与Na的摩尔比(1
‑
u
‑
v：u)为大致1：1。但是，Na的物质的量可以比K的物质的量多。即，实施方式的压电陶瓷组合物可以为富Na的KNN。例如，u/(1
‑
u
‑
v)可以为1.01以上、1.1以上或1.2以上，另外，可以为1.5以下、1.4以下或1.3以下，上述下限和上限可以适宜地组合。
[0021]压电陶瓷组合物在A位点处，除了作为碱金属的K及Na以外，还包含相同的碱金属的Li。即，实施方式的压电陶瓷组合物是铌酸钾钠锂系的压电陶瓷组合物。Li相对于K及Na的摩尔比(在另一观点中，Li的物质的量在A位点的物质的量中所占的比例)较小。例如，Li在A位点中所占的比例的摩尔比(v
×
(1
‑
w
‑
α))可以为0.1以下、0.06以下或0.05以下。另外，Li、K及Na的物质的量在A位点的物质的量中所占的比例较大。例如，Li、K及Na在A位点中所占的比例的摩尔比(1
‑
w
‑
α)可以为0.9以上、0.95以上或0.98以上。压电陶瓷组合物通过含有Li，使得例如压电特性提升。
[0022]压电陶瓷组合物在B位点处，除了周期表第5族的Nb以外，还包含相同的第5族的Ta及第15族(原第5B族)的Sb。Ta及Sb相对于Nb的摩尔比(在另一观点中，Ta及Sb的物质的量在A位点的物质的量中所占的比例)较小。例如，Ta及Sb在B位点中所占的比例的摩尔比((y+z)
×
(1
‑
β
‑
γ
‑
δ))可以为0.25以下、0.20以下或0.16以下。另外，Nb、Ta及Sb的物质的量在B位点的物质的量中所占的比例较大。例如，Nb、Ta及Sb在B位点所占的比例的摩尔比(1
‑
β
‑
γ
‑
δ)可以为0.90以上、0.97以上或0.99以上。压电陶瓷组合物通过含有Ta和/或Sb，使得例如压电特性提升。
[0023]压电陶瓷组合物在A位点处，除了K、Na及Li以外，还包含Ag及A1(任意的金属元素)。从上述的K、Na及Li的摩尔比的说明可以理解，Ag及A1的物质的量在A位点的物质的量中所占的比例(w及α)较小。例如，与上述关于K等的摩尔比的说明相反地，Ag及A1在A位点中所占的比例的摩尔比(w+α)可以为0.10以下、0.05以下或0.02以下。压电陶瓷组合物通过在A位点处含有Ag等，使得例如压电特性提升。
[0024]压电陶瓷组合物在B位点处，除了Nb、Ta及Sb以外，还包含B1(任意的金属元素)、B2(任意的金属元素)及Fe。从上述的Nb、Ta及Sb的摩尔比的说明可以理解，B1、B2及Fe的物质的量在B位点的物质的量中所占的比例较小。例如，与上述关于Nb等的摩尔比的说明相反地，B1、B2及Fe在B位点中所占的比例的摩尔比(β+γ+δ)可以为0.10以下、0.03以下或0.01以下。压电陶瓷组合物通过在B位点处含有Fe等，使得例如压电特性提升。另外，Fe有助于绝缘电阻值的提升。
[0025]A1可以从各种金属中选择，另外，可以仅为1种金属元素，也可以为多种金属元素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压电陶瓷组合物，为铌酸钾钠系的压电陶瓷组合物，其中，发生斜方晶系的晶体结构与正方晶系的晶体结构之间的相转变的转变温度存在于
‑
20℃以上且60℃以下的温度区域，当将在所述温度区域晶体结构为斜方晶系时的线膨胀系数设为αo，将在所述温度区域晶体结构为正方晶系时的线膨胀系数设为αt时，αt/αo为0.72以上。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷组合物，其中，αt/αo大于0.85。3.根据权利要求1或2所述的压电陶瓷组合物，其中，所述压电陶瓷组合物由组成式A
x
BO3表示，包含：占有A位点的物质的量的9成以上的K、Na及Li；占有B位点的物质的量的9成以上的Nb、Ta及Sb；A位点中所含的Ag；以及B位点中所含的Fe。4.根据权利要求3所述的压电陶瓷组合物，其中，所述压电陶瓷组合物由组成式{(K1‑
u
‑
v
Na
u
Li
v
)1‑
w
‑
α
Ag
w
A1
α
}
x
{(Nb1‑
y
‑
z
Ta
y
Sb
z
)1‑
β
‑
γ
‑
δ
B1
β
B2
γ
Fe
δ
}O3表示，A1为Bi、La、Ce、Nd或Sm，或者它们的组合，B1为Zn、Mg、Yb、Fe、Cu、Co或Ni，或者它们的组合，B2为Sn、Ti、Zr、Hf、Ce、Ge、V、W、Nb、Sb或Ta，或者它们的组合。5.根据权利要求4所述的压电陶瓷组合物，其中，满足以下的不等式：0.500≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：田畑周平，平山武，志村元，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：