一种压电陶瓷，其具有由组成式(LixNayK1-x-y)a(Nb1-zTaz)O3表示的含碱铌酸系钙钛矿构造作为主成分，其中，0.04＜x≤0.1，0≤y≤1，0≤z≤0.4，0.95≤a≤1.005，在构成该压电陶瓷的多个结晶粒子的晶界或晶界三叉点处存在含有Si及K的结晶相或非结晶相。
【技术实现步骤摘要】
本申请主张基于日本国专利申请2011-148201号(2011年7月4日申请)的优先权，参照其内容将其整体纳入本说明书中。本专利技术涉及具有不含铅等的含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷及通过将由该压电陶瓷构成的多个压电陶瓷层和电极交替层叠而得到的层叠压电陶瓷部件。
技术介绍
将压电陶瓷的电能转换为机械能且将机械能转换为电能的原理(压电效果)应用在较多的电子装置中。在本说明书中，将使用了该压电效果的电子装置称为“压电装置”，将具有用于该压电装置中的压电陶瓷的电子部件称为“压电陶瓷部件”。 以往，压电陶瓷部件例如使用由PbTiO3-PbZrO3这两种成分构成的含铅的压电陶瓷(以下，称为“PZT”)或对该PZT进一步添加了作为第三成分的Pb(Mg1/3Nb2/3)03*卩13(2111/3他2/3)03等的压电陶瓷。以这些PZT为主成分的压电陶瓷以高压电特性而闻名，多用于目前得到实用化的压电陶瓷部件中。然而，由于以PZT为主成分的压电陶瓷含有Pb，因此在生产工序中存在PbO挥发等环境负荷高的问题。为此，要求使用不含铅的或者低铅的压电陶瓷。对于不含铅的压电陶瓷，近年来进行了积极的研究。例如，Nature, 432 (4), 2004, pp. 84-87 和 Applied Physics Letters85 (18)，2004，pp. 4121-4123中报告了如下内容，即，具有含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷能够实现可与PZT匹敌的压电效果。上述的压电陶瓷以Li、Na、K、Nb、Ta、Sb及O为主成分，由通式{Lix[Na1IKyUa(NbhiTazSbJb03(x、y、z、W、a 及 b 表示摩尔比,0 彡 x 彡 O. 2, 1,0^ z ^0.4, O^w ^0.2,0. 95 ^ a,b ^ 1.05)表示。由该组成式表示的压电陶瓷虽具有较高的压电特性(例如，压电常数、机电耦合系数等)的情况通常为公众所知(参照日本特开2002-068835号公报、日本特开2003-342069号公报、日本特开2004-300012号公报)。另外，对使用了由上述组成式表示的压电陶瓷的层叠压电陶瓷部件的研发得到了开展。例如，在日本特开2008-207999号公报中公开了通过混合作为烧结助剂的Li2C03、LiBO2或Li2B4O7，从而能够在低温下进行烧成的层叠压电陶瓷部件。另外，在国际公开第2008/152851号中公开了如下的压电磁器组成物及保持了由该压电磁器组成物形成的压电陶瓷层的层叠压电陶瓷部件，所述压电磁器组成物由通式ΚΙ-x) (KnbNaaLib) (Nb1^cTac)03_xM2Zr03}(其中，M2 为 Ca、Ba 及 Sr 中的至少 I 种，x、a、b、c 分别满足 O. 005 ^ x ^ O. I,O彡a彡O. 9，0彡b彡O. 1，0彡a+b彡O. 9，0彡c彡O. 3。)表示，并且Mn的含量在相对于所述主成分100摩尔为2 15摩尔的范围内，而Zr的含量在相对于所述主成分100摩尔为O. I 5. O摩尔的范围内。进一步而言，在日本特开2010-180121号公报中公开了保持有在由通式{Lix a (NbhiTazSbJ O3 (其中，O彡 x彡0.2,0 彡y 彡 1，0彡 z 彡0.4,0 彡w 彡 0.2，x+y+z > 0,0. 95 < a < I)表示的压电陶瓷中具有组成互不相同的核(core)相和壳(shell)相的压电陶瓷层的层叠压电陶瓷部件。另外，在日本特开2010-52999号公报中公开了如下内容，S卩，将由通式(l_a) 03+aK3Nb306Si207 (其中， 彡 χ<1，0 彡 y<l，0 彡 ζ<1，0 彡 w<Ι,ο. 003 ^ a ^ O. I)表示的压电陶瓷作为层叠压电陶瓷部件用的材料。在该公报所公开的压电陶瓷中，构成陶瓷的多结晶的平均粒径可以小到0.8 3μπι。因此，由该压电陶瓷制成的层叠压电陶瓷部件在其层间具有更多的结晶粒子。其结果是，该层叠压电陶瓷部件在其层间具有较多的晶界。通常，在十分致密烧结而成的压电陶瓷中，由于晶界的绝缘特性比晶内的绝缘特性高，因此通过增加层间的晶界的数量，从而能够提高其电阻特性。另外，该公报所公开的压电陶瓷具有38%以上的机电耦合系数kp等，且还保持较高的压电特性。机电耦合系数是表示电能转换为机械能的效率指标。然而，在上述的以往的各层叠压电陶瓷部件中，存在以下记载的课题，作为替代使用了铅的压电陶瓷及压电陶瓷部件的压电陶瓷而言是不充分的。基于日本特开2008-207999号公报中记载的在烧成时混入碳酸盐即Li2CO3的方法，由于在烧成后的陶瓷中残留有Li2O,所以造成该陶瓷的电阻降低。这种陶瓷不适宜作为压电装置的材料。另外，若在烧成时混入LiBO2或Li2B4O7这种化合物，则导致所获得的陶瓷的压电特性降低。在日本特开2008-207999号公报中不存在关于压电特性的记载。 另外，国际公开第2008/152851号中的层叠压电陶瓷部件的机电耦合系数kp (圆板形状振动件中的向圆板径方向的耦合系数)最大仅为32. 7 %，总体而言较低。另外，日本特开2010-180121号公报的层叠压电陶瓷部件由于以1100°C以上的烧成温度致密地被烧结，因此，能够在层叠压电陶瓷的内部使用的电极的种类受到限制。另外，如日本特开2010-52999号公报所记载的那样，若仅析出K3Nb3O6Si2O7的结晶相，则存在无法充分改善层叠压电陶瓷部件的电阻特性的情况。例如，在K3Nb3O6Si2O7的结晶相仅在压电陶瓷的外表面析出的情况下，由于形成于该压电陶瓷的内部的电极间不存在该K3Nb3O6Si2O7的结晶相，因此无法充分改善电阻特性。另外，在具有含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷中，尤其是在含有Li作为其主成分的压电陶瓷中，极难获得致密的烧结体。例如，在日本特开2010-52999号公报中，对于具有A位的Li的含量以原子百分率计超过4%的含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷并未给予具体记载。于是，可以想到的是，对于具有Li的含量以原子百分率计超过4%的含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷而言，难以获得致密的烧结体。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这些在先技术中课题而完成的，其目的之一在于提供如下的压电陶瓷，该压电陶瓷是具有A位的Li的含量以原子百分率计超过4%的含碱铌酸系钙钛矿构造的压电陶瓷，其能够在950 1050°C左右下被致密地烧结，且具有良好的机电耦合系数及较高的压电特性，并且不含铅或铅含量低。本专利技术人等发现了如下情况，S卩，通过在构成压电陶瓷的本体的多个结晶粒子的晶界或晶界三叉点处存在含有Si及K的结晶相或非结晶相，从而能够达成所述目的。本专利技术是基于该发现而完成的。 本专利技术的一形态的压电陶瓷具有由组成式(LixNayU a(Nb1-Jaz) O3 (其中，O. 04<x^0. I, O ^ I, z ^ O. 4,0. 95^ a ^ I. 005)表示的含碱铌酸系钙钛矿构造作为主成分，在构成该压电陶瓷的多个结晶粒子的晶界或晶界三叉点处存在含有Si及K的结晶相或非结晶相。 在本专利技术的另一形态的压电陶瓷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电陶瓷，其具有由组成式(LixNayK1？x？y)a(Nb1？zTaz)O3表示的含碱铌酸系钙钛矿构造作为主成分，其中，0.04＜x≤0.1，0≤y≤1，0≤z≤0.4，0.95≤a≤1.005，在构成该压电陶瓷的多个结晶粒子的晶界或晶界三叉点处存在含有Si及K的结晶相或非结晶相。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：波多野桂一，清水宽之，山本麻，土信田丰，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：
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