取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件制造技术

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件
本专利技术涉及压电材料，更具体地，涉及包括无铅压电材料的取向陶瓷。本专利技术还涉及使用该压电材料的压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件。
技术介绍
非专利文献I中，通过局部化学微晶转换(以下称为TMC)形成的板状铌酸钠(通式=NaNbO3,以下称为NN)颗粒用于控制包括铌酸钾钠作为主要成分的压电陶瓷的晶体取向。非专利文献I报道了具有优选的晶体取向的压电陶瓷的压电性与非取向陶瓷相比得到了显著的改善。非专利文献2报道了 NN和钛酸钡的固溶体，{(1-x) NaNbO3-XBaTiO3,0〈x〈0.2}，是具有高居里温度的有前途的无铅压电材料。以下将NN和钛酸钡的固溶体称为NN-BT。非专利文献3报道了通过在高磁场中浇铸，能够控制压电陶瓷的取向。引用列表非专利文献NPLl:“Nature”，Y.Saito 等，2004，第 432 卷，第 84-87 页NPL2 Journal of the American Ceramic Society”，J.T.Zeng 等，2006，第 89卷，第 2828-2832 页NPL3 Journal of the American Ceramic Society，，，S.Tanaka 等，2007，第 90卷，第 3503-3506 页
技术实现思路
技术问题认为通过控制其晶体取向，改善NN-BT压电陶瓷的压电性。但是，尚无关于取向NN-BT陶瓷的报道。通过TMC形成板状颗粒的方法中，难以完成离子交换反应以不留下杂质。因此，如果将该方法应用于NN-BT，杂质例如钾可能混合到陶瓷中以使特性劣化。因此，难以使用通过TMC得到的板状颗粒来控制NN-BT的取向。此外，本专利技术人认真地进行了研究并且发现，NN-BT对磁场显示低灵敏性，即使使用目前不能采用的强度的磁场，控制NN-BT的晶体取向困难。本专利技术为解决上述问题而完成，本专利技术的目的在于提供不含杂质成分例如钾或铅的具有令人满意的压电性的NN-BT取向压电陶瓷。本专利技术的另一目的在于提供使用该取向NN-BT压电陶瓷的压电元件，和使用该压电元件的排液头、超声波马达和除尘器件。问题的解决方案为了解决上述问题，根据本专利技术的第一方面，提供取向压电陶瓷，包括由下述通式(I)表示的金属氧化物作为主要成分。该取向压电陶瓷含有1，OOOppm以下的铅和钾:(1-x) NaNbO3-XBaTiO3...通式(I),其中满足0〈x〈0.3的关系。根据本专利技术的第二方面，提供压电元件，包括第一电极、压电材料和第二电极，其中该压电材料是根据本专利技术的取向压电陶瓷。根据本专利技术的第三方面，提供排液头，包括:液室，其包括振动部，该振动部包括上述的压电元件；和与该液室连通的排出口。根据本专利技术的第四方面，提供超声波马达，包括:包括上述压电元件的振动体；和与该振动体接触的移动体。根据本专利技术的第五方面，提供除尘器件，包括振动体，该振动体包括上述的压电元件。本专利技术的有利效果根据本专利技术，能够提供取向压电陶瓷，其不含铅或钾，具有比钛酸钡高的居里温度，并且具有令人满意的压电性。根据本专利技术的压电材料不使用铅，因此，其环境负荷极低。此外，根据本专利技术的压电材料不使用钾，因此，烧结性能和耐湿性优异。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本专利技术进一步的特点将变得清楚。【附图说明】图1A和IB是表示根据本专利技术的实施方案的排液头的结构的示意图。图2A和2B是表示根据本专利技术的实施方案的超声波马达的结构的示意图。图3A和3B是表示根据本专利技术的实施方案的除尘器件的结构的示意图。图4A、4B和4C是表示根据本专利技术的实施方案的除尘器件的电极的示意图。图5A和5B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6A表示本专利技术的比较例I的非取向压电陶瓷的X-射线衍射图案，和图6B表示本专利技术的实施例1的取向压电陶瓷的X-射线衍射图案。【具体实施方式】以下对进行本专利技术的实施方案进行说明。本专利技术提供无铅取向压电陶瓷，其基于作为主要成分的NN-BT并且具有令人满意的压电性能和绝缘性能。应指出的是，利用其作为介电体的特性，本专利技术的压电材料可用于各种用途例如电容器、存储器和传感器。根据本专利技术的取向压电陶瓷是由细的多晶晶粒或单晶晶粒组成的多晶，并且不是宏观上具有三维晶体取向的所谓的单晶。取向压电陶瓷中晶体的晶轴沿某轴取向，并且在于该轴垂直的方向上不存在晶体取向。根据本专利技术，提供取向压电陶瓷，包括由下述通式(I)表示的金属氧化物作为主要成分。该取向压电陶瓷含有1，OOOppm以下的铅和钾:(1-χ) NaNbO3-XBaTiO3...通式(I),其中满足0〈χ〈0.3的关系。取向压电陶瓷意味着由Lotgering因数评价的其取向度为10%以上。采用由目标晶面衍射的X-射线的峰值强度，根据式2计算Lotgering因数:[0041 ] F= ( P - P 0) / (1- P 0)...(式 2),其中使用非取向样品的X-射线衍射强度(Itl)计算Ptlt5 (001)取向四方晶体的情况下，作为001衍射的强度的合计与全部衍射强度的合计之比，根据式3确定P O:P。= Σ I。(001) / Σ I。(hkl)...(式 3)，其中h、k和I为整数。使用取向样品的X-射线衍射强度⑴计算P。(001)取向四方晶体的情况下，与上述式3的情形同样地，作为001衍射的强度的合计与全部衍射强度的合计之比，根据式4确定P:P = Σ I (001) / Σ I (hkl)…(式 4)。含有NN-BT作为主要成分意味着NN-BT成分占取向压电陶瓷的全部成分的90%以上。NN是反铁电晶体，因此，为了将NN用作压电材料，必须将8&1103溶解在固体中。因此需要满足0〈x。如果BaTiO3的固溶体的量超过x=0.3，固溶体的居里温度等于或低于57°C，这使得其工业应用难。因此，需要满足0〈x〈0.3。优选地，满足0.050.15，从而获得高压电性。进而，如果满足0.1≤X≤0.15，则居里温度大约在160°C-240°C的范围内并且极化处理容易，这是优选的。进而，如果满足0.1≤ X≤0.12，则居里温度大约在190°C -240°C的范围内，不仅极化处理容易，而且使器件制造过程中的热劣化减少，这是更优选的。本文中，居里温度不仅是指根据Curie-Weiss法则估算的居里温度，而且是指在铁电相和顺电相(立方)之间的相变温度附近介电常数变为局部最大值的温度。将NN或者含有NN作为成分的晶体烧结时，钠有时可能气化或扩散并且烧结后样品的组成变得相对于铌而钠不足。具体地，在A位点可能发生缺陷。由于这样的方法、秤重、使用的材料的纯度、材料的吸湿等，通式⑴容许小的由化学计量比的偏离。例如，容许由化学计量比的±5%以下的组成的偏离。根据本专利技术的取向压电陶瓷不含大于1，OOOppm的铅并且不含大于1，OOOppm的钾。如果铅含量等于1，OOOppm以下，即使将使用根据本专利技术的取向压电陶瓷的产品拆毁并且暴露于严格的环境，产品中的铅不易对环境产生不利影响。进而，如果钾含量等于1，OOOppm以下，吸湿使取向压电陶瓷的性能降低是不容易的。为了促进根据本专利技术的取向压电陶瓷的制造并且调本文档来自技高网...

【技术保护点】
取向压电陶瓷，包括由下述通式(1)表示的金属氧化物作为主要成分，其中该取向压电陶瓷具有均为1,000ppm以下的铅含量和钾含量：(1?x)NaNbO3?xBaTiO3...通式(1)，其中满足0

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.31 JP 2011-1214831.取向压电陶瓷，包括由下述通式(I)表示的金属氧化物作为主要成分，其中该取向压电陶瓷具有均为1，OOOppm以下的铅含量和钾含量:(1-x) NaNbO3-XBaTiO3...通式(1)， 其中满足0〈x〈0.3的关系。2.根据权利要求1的取向压电陶瓷，其中该取向压电陶瓷为假立方系的(100)取向。3.根据权利要求1或2的取向压电陶瓷，其中该取向压电陶瓷具有50%-100%的由Lotgering因数表...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边隆之，村上俊介，熊田伸弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，国立大学法人山梨大学，
类型：
国别省市：