本发明专利技术提供一种全新的压电陶瓷，该压电陶瓷具有将Li、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构，其可以在1000℃左右容易地进行烧结，且不会使压电特性大幅降低。对于具有将Li、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷，通过有意图地使Li3NbO4结晶相析出，能够在不是通常需要的1050℃以上的烧制温度，而是在1000℃左右进行烧制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及不含铅等重金属元素的含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷、及使用该压电陶瓷的压电发声体、压电传感器、压电致动器、压电变压器、压电超声波电动机等压电陶瓷部件、以及使用该压电陶瓷部件的压电装置。
技术介绍
压电陶瓷是将电能转换为机械能、将机械能转换为电能的一种压电材料，大多被应用于电子器件。作为该压电陶瓷，公知的有，例如:含有PbTiO3 - PbZrO3两种成分的二成分类的含铅压电陶瓷(以下，称为“PZT”。)、将Pb (Mg1 / 3Nb2 / 3) O3或Pb (Zn1丨3Nb2丨3) O3作为第三成分具有的三成分类的含铅压电陶瓷。这些PZT具备高压电效果，因此，作为压电陶瓷部件被广泛使用。但是，对于以PZT为主成分的压电陶瓷，存在生产工序时的PbO的挥发、曝露于酸性雨中导致的Pb成分的流出等、环境负荷高的问题。因此，正在寻求不含铅的非铅类压电陶瓷。作为非铅类压电陶瓷的公开例，例如，在 Nature,432 (4),2004, pp.84 — 87 (非专利文献 I)和 Applied Physics Letters85(18), 2004, pp.4121 - 41232 (非专利文献2)中，公开有具有含碱铌酸类钙钛矿结构，且具有与PZT匹敌的压电效果的压电陶瓷。这些具有含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷，在特开2002 - 068835号公报(专利文献I)、特开2003 - 342069号公报(专利文献2)和特开2004 — 300012号公报(专利文献3)中也已公开。专利文献2、3的压电陶瓷以L1、Na、K、Nb、Ta、Sb和0为主成分，用通式{Lix[Na1-yKy]卜x}a (Nb1IiTazSbw)bO3 (式中、x、y、z、w、a 和 b 表示摩尔比，0 ^ x ^ 0.2>0彡y彡1、0彡z彡0.4、0彡w彡0.2、a彡0.95、b ( 1.05。)表示，具有高压电特性(压电常数、机电耦合系数等)。另外，如特开2008 — 169113号公报(专利文献4)中所公开的那样，相对于用上述通式表示的主成分的化合物lmol，作为添加元素添加0.0Olmol 0.15mol的Ag，由此，能够使压电常数、机电耦合系数、相对介电常数、介电损耗、居里温度中的任一个以上的特性提闻。`但是，用上述的通式表示的压电陶瓷中，锑(Sb)属于重金属，担心对人体的毒性。因此，理想的是不含锑的压电陶瓷。另外，虽然可以利用钽(Ta)使居里温度降低提高压电陶瓷的介电常数，且提高压电常数等特性，但其反面是，要获得致密的陶瓷，必要的烧制温度就会上升。这样，具有不含Sb和Ta而将L1、Na、K、Nb和0作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷(以下，称为“LNKN”。)，具有优异的压电特性，而烧结性比含铅压电陶瓷差。例如，作为LNKN的一种的Liatl6Naa47Ka47NbO3,如非专利文献2所记载，向其极化轴方向的位移特性d33为235pC / N，显示优异的特性，但要获得致密的烧结体需要在1050°C 1100°C进行烧制。当在高烧制温度下进行烧制时，碱金属元素容易蒸发，成为压电效果劣化的原因。因此，为了获得具有足够高的压电效果的陶瓷，需要精密地控制烧制温度。在特开2008 - 207999号公报(专利文献5)中，公开有一种技术，其通过使用混合有Li2C03、LiBO2, Li2B4O7的烧结助剂，以低烧结温度获得致密的烧结体。但是，Li2CO3在烧制后作为Li2O残存于烧结体中，因此陶瓷的电阻降低。另外，LiBO2和Li2B4O7成为使压电特性降低的原因。另外，在特开2004 - 115293号公报(专利文献6)中，公开有一种压电陶瓷，其通过以(K、Na) (Nb、Ta) O3的B位元素(Nb、Ta)比化学计量比过剩的方式调节初始原料的组成并且添加CuO，实现了烧结性的改善。但是，在该压电陶瓷中，要获得致密的烧结体，也需要1050°C以上的烧结温度。现有技术文献专利文献专利文献1:(日本)特开2002 — 068835号公报专利文献2:(日本)特开2003 - 342069号公报 专利文献3:(日本)特开2004 — 300012号公报专利文献4:(日本)特开2008 — 169113号公报专利文献5:(日本)特开2008 - 207999号公报专利文献6:(日本)特开2004 — 115293号公报非专利文献非专利文献1: Nature，432 (4), 2004, pp.84 — 87非专利文献2:Applied Physics Letters85 (18), 2004, pp.4121 — 412
技术实现思路
如上所述，要获得LNKN的致密的烧结体，需要设定为1050°C 1100°C的烧制温度，因此，LNKN作为在1000°C左右能够获得致密的烧结体且具有高压电特性的含铅压电陶瓷的替代是不充分的。例如，在利用LNKN作为将贵金属或贱金属作为电极具有的层叠压电陶瓷部件用的压电陶瓷的情况下，理想的是为了抑制内部电极的收缩将烧制温度设定为1000°C程度，但在1000°C程度获得LNKN的致密的烧结体的技术至今尚未可知。本专利技术的各种实施方式，其目的在于，提供一种不损害压电特性，在1000°C左右可烧结的以LNKN为主成分的陶瓷化合物。本专利技术人发现，通过在具有将L1、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷中使Li3NbO4结晶相析出，该压电陶瓷能够在1000°C左右进行致密地烧结。本专利技术的一方面提供一种压电陶瓷，其在以具有将L1、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷为主成分的陶瓷中，保持用组成式Li3NbO4表示的结晶相。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，提供一种能够不损害压电特性可在1000°C左右进行烧结的以LNKN为主成分的陶瓷化合物。附图说明图1是表示ABO3型钙钛矿结构的结晶构造的示意图。图2是表示本专利技术的压电装置的一例的侧面图。图3是表示本专利技术的压电装置的一例的示意剖面图。图4是表示本专利技术的压电装置的一例的平面图。图5是表示本专利技术的压电装置的一例的示意剖面图。图6是表示试样N0.1和试样N0.2的各自的烧结密度的烧结温度依存性的图。图7是表示试样N0.1 (上段)及试样N0.2 (下段)的X射线衍射轮廓的图。图8是表示试样N0.2 N0.6的X射线衍射轮廓的图。符号说明101:压电陶瓷层102:第一电极103:第二电极104:第一端子电极105:第二端子电极106:基板107:弹性体108:接点具体实施例方式本申请基于日本国专利申请2010-288242号主张优先权。在该申请中记载的内容通过参照作为整体被引入本申请说明书。本专利技术的各种实施方式的压电陶瓷材料，将L1、Na、K、Nb和0作为其构成元素，以具有含碱铌酸类钙钛矿结构的压电陶瓷(即，LNKN)为主成分。含碱铌酸类钙钛矿结构为ABO3型的钙钛矿结构的一种，在A位含有K、Na、Li等碱金属元素，在B位含有Nb。图1是表示I丐钛矿结构的示意图。如图1所示，I丐钛矿结构具有在B位的周围配位有6个O、在A位的周围配位有12个0而成的单元结构，通过该单元结构周期性连续而形成结晶。在钙钛矿结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电陶瓷，其具有以Li、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构，该压电陶瓷的特征在于：保持有以组成式Li3NbO4表示的结晶相。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.24 JP 2010-2882421.一种压电陶瓷，其具有以L1、Na、K、Nb和O作为构成元素的含碱铌酸类钙钛矿结构，该压电陶瓷的特征在于: 保持有以组成式Li3NbO4表示的结晶相。2.如权利要求1所述的压电陶瓷，其特征在于: 以组成式{Lix [NayK1-y] ^hNbO3表示，其中，式中0<x彡0.20,0彡y彡1，1.0 ^ a ^ 1.01。3.如权利要求2所述的压电陶瓷，其特征在于: 将Ag换算成Ag2O,相对于 IOOmol的权利要求2所述的压电陶瓷，使其含有0.1mol以上0.5mol以下。4.一种压电陶瓷部件，其第一电极和第二电极隔着压电陶瓷层相对，该压电陶瓷部件的特征在于: 所述压电陶瓷层由权利要求1至3中任一项所述的压电陶瓷形成。5.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：波多野桂一，清水宽之，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：日本;JP
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