本发明专利技术涉及一种压电陶瓷（压电体层２）的制造方法，它是对包含ＴｉＯ↓［２］原料、ＺｒＯ↓［２］原料以及ＰｂＯ原料为主要成分的压电材料进行烧成而制造压电陶瓷的压电陶瓷的制造方法，其特征在于，混合到压电材料中的Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的含量范围为４０ｐｐｍ以上且３５０ｐｐｍ以下，该Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］以被包含于ＴｉＯ↓［２］原料以及ＺｒＯ↓［２］原料中的形式混合到压电材料中。发明专利技术者们发现，当用于压电陶瓷的压电材料中含有Ｐ，该Ｐ以Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的形态通过ＴｉＯ↓［２］原料以及ＺｒＯ↓［２］原料而混入上述范围的量时，可以显著地提高压电应变特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
长期以来，压电元件被用于例如发声体、传感器、激励器等多种 用途。而作为压电元件，已知的有单片压电元件和层叠型压电元件等。 单片压电元件为在一对电极间具有由压电陶瓷形成的压电体层的结 构。而层叠型压电元件具有压电体层和内部电极相互交错层叠而构成 的素体。 一般地，在该层叠型压电元件中，素体的层叠方向的两个端 面被由多个压电体层形成的保护层所覆盖。这样的压电元件中所使用的压电陶瓷的材料公开在例如日本特开平5-24917号公报中。
技术实现思路
近年来，期待进一步提高如上所述的压电陶瓷的压电体层的压电 应变特性。因此，本专利技术者们进行了深入的研究，结果新发现了可以 显著地提高压电应变特性的技术。艮口，本专利技术的目的在于提供可以提高压电应变特性的压电陶瓷的 制造方法。专利技术者们发现当用于压电陶瓷的压电材料中含有P，该P以P205 的形态通过压电材料的Ti02原料以及Zr02原料混入规定范围的量时， 可以显著地提高压电应变特性，从而完成了本专利技术。艮口，本专利技术所涉及的是，对含有Ti02原料、 Zr02原料以及PbO原料作为主要成分的压电材料进行烧成而制造压电 陶瓷的，其特征在于，混合到压电材料中的p2o5 的含量范围为40ppm以上且350ppm以下，该P205以被包含于Ti02 原料以及Zr02原料中的形式混合到压电材料中。本专利技术提供提高了压电应变特性的。附图说明图1为本专利技术的实施例所涉及的压电元件的立体图。图2为图1所示的压电元件的制造方法的流程图。 图3为本专利技术的实施例的测定结果的曲线图。 图4为本专利技术的实施例的测定结果的显微照片。 图5为本专利技术的实施例的测定结果的曲线图。具体实施方式以下参照附图详细说明实施本专利技术的最佳实施方式。其中，对同 一要素或同等要素使用同一符号，省略重复说明。首先，参照图1说明利用本专利技术的实施方式所涉及的制造方法所 制造的压电元件。图1为本专利技术的实施方式所涉及的压电元件的立体 图。图1所示的压电元件1为单片压电元件，具有压电陶瓷的压电体 层2和夹持该压电体层2而配置的一对电极层3A及3B。在该压电元 件1中，当在电极3A、 3B之间施加电压时，则在被其夹持的压电体 层2中产生电场，该压电体层2发生位移(伸縮运动)。压电体层2为主要由PZT系压电陶瓷的压电材料构成的层。此外， 在压电体层2的压电材料中含有磷元素。在压电材料中，磷元素以原 子、氧化物或与包含于压电体层2中的其它金属的化合物的形式存在。 优选磷元素在压电体层2中均匀地分散。电极层3A、 3B为主要由金属构成的导电层。包含于金属层3A、 3B中的金属可以例举Ag、 Au、 Cu、 Ni、 Pd或其合金(例如Ag-Pd合 金)。下面，参照图2说明上述压电元件的制造工序。图2为本专利技术的 实施方式所涉及的压电元件的制造方法的流程图。制造压电元件1时首先准备初始原料(步骤Sll)。该初始原料含 有PZT系压电材料作为主要成分。作为该压电材料可以列举PbO、Ti02、 Zr02、 ZnO、 Nb205等的粉体原料。称量各原料以使这些粉末原料符合 规定的组分比。4接着，通过使用稳定氧化锆球作为介质的球磨机，对上述多种初 始原料进行24小时左右的湿式混合(步骤S12)。然后使混合的原料干燥(步骤S13)。接着，对混合原料在例如85(TC左右的温度下进行 2小时左右的加热处理，以进行预烧成(步骤S14)。由此，得到主要 含有Pb、 Zr、 Ti元素的具有钙钛矿结构的复合氧化物压电材料的原料 组合物。利用球磨机对该原料组合物进行湿式粉碎之后(步骤S15)，使其 干燥(步骤S16)，得到原料组合物的粉体(压电陶瓷粉体)。接着， 在压电陶瓷粉体中添加聚乙烯醇系等的粘结剂进行造粒(步骤S17)， 通过压力成型等将其成型为四方板状(步骤S18)。由此，得到将成为 压电陶瓷的压电体坯片。将得到的压电体坯片载置于稳定氧化锆支座等上，在空气气氛中 加热，进行除去包含于压电体坯片中的粘结剂等的脱脂处理(步骤S19: 除去粘结剂)。接着，在密闭容器中，在例如1050 120(TC的温度下 对压电体坯片进行2小时左右的加热，以进行烧成处理(主烧成)(步 骤S20)。最后，在所得到的烧成体的两面烧接银浆料，形成电极层3A、 3B (步骤S21)。由此，得到了如图1所示的压电元件1，其由烧成的压 电陶瓷的压电体层2和烧接于其两面的电极层3A、 3B构成。专利技术者们发现，如上所述，为了在压电材料中添加P，在由压电材 料中的Ti02原料以及Zr02原料以P20s的形式混合的情况下，与在压 电材料中直接添加P的情况相比，可以得到具有优良的压电应变特性 (d31)的压电陶瓷。在此，压电材料中的Ti02粉末原料以及Zr02粉末原料的磷元素的 含量被调整为，换算成P20s并以摩尔为基准，40ppm以上350ppm以 下的范围内。即，压电材料中混合有这一含量的磷元素。若磷元素的 含量不足40ppm，则通过烧成的压电材料的烧结不充分，存在压电体 层2的密度低而难以得到足够的位移的情况。另一方面，如果磷元素 的含量超过350ppm时，则压电应变常数(d31)的值会低于合乎实用 的水平。5此外，不使用上述方法，而在将成为电极层3A、 3B的电极膏(例 如含有Ag-Pd合金的膏体)涂敷在压电体坯片上之后，进行去除粘结 剂的处理(步骤S19)以及主烧成(步骤S20)，也可以得到与图1的 压电元件1相同的元件。在这种情况下，虽然包含于电极膏层的金属 在主烧成时容易在压电体坯片中扩散，但是由于在压电体坯片中分散 有容易与金属反应的磷元素，因此金属在压电体坯片中发生均匀扩散。 其结果是，与压电体坯片不包含磷元素的情况相比，均匀地发生由烧 结引起的压电体坯片(压电体层2)的收缩。其结果，压电体层2变成 具有应变小的形状，压电元件l整体也成为应变小的元件。 (实施例1)下面，利用实施例更为详细地说明本专利技术。 (实施例)首先，实施图2所示的步骤S11 S16，得到压电材料的原料组合 物的粉体(初始原料)。在该初始原料中包含，含有P205的Ti02以及 Zr02，和PbO、 ZnO、 Nb205。然后，将这些初始原料称量混合，以使 烧成后得到具有Pb。.99[ (Zn1/3Nb2/3) cuTio.44Zro.46]03的组成的压电陶瓷。接着，如步骤S17所示，在该压电材料的原料组合物的粉体中加 入聚乙烯醇系的粘结剂进行造粒后，在196MPa的条件下进行步骤S18 所示的压力成型，得到具有边长约20mm、厚度1.5mm的尺寸的四方 板状的压电体坯片。随后，如步骤S19所示，进行压电体坯片的去除粘结剂的处理， 如步骤S20所示，将压电体坯片放入氧化镁(MgO)的密闭容器中， 在115(TC加热2小时进行主烧成。由此得到四方板状的压电陶瓷。最后，对得到的压电陶瓷进行加工，使其高度为1.0mm，进一步， 在其两面形成银烧接电极，制造了与图1所示的压电元件相同的单片 压电元件(12mmX3mm)。接着，在120。C的硅油中对该单片压电元 件进行极化处理(处理条件3kV/mm、 15分钟)。测定了通过上述方法得到的单片压电元件的压电应变常数(d31)。 测定方法为利用由阻抗分析仪测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电陶瓷的制造方法，其特征在于， 是对包含ＴｉＯ↓［２］原料、ＺｒＯ↓［２］原料以及ＰｂＯ原料作为主要成分的压电材料进行烧成而制造压电陶瓷的压电陶瓷的制造方法， 混合到所述压电材料中的Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］的含量范围为４０ｐｐｍ以上且３５０ｐｐｍ以下，该Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］以被包含于所述ＴｉＯ↓［２］原料以及所述ＺｒＯ↓［２］原料中的形式混合到所述压电材料中。
【技术特征摘要】
JP 2007-3-6 2007-0561941.一种压电陶瓷的制造方法，其特征在于，是对包含TiO2原料、ZrO2原料以及PbO原料作为主要成分的压电材料进...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿部贤，渡边松巳，丹羽康夫，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。