[发明专利]压电/电致伸缩陶瓷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及压电/电致伸缩陶瓷组合物。

背景技术

柴油发动机用喷射器等使用的压电/电致伸缩元件，从成本方面考虑，在内层电极中使用Ag/Pd系电极。由于Ag/Pd系电极的熔点低，因此对于压电/电致伸缩陶瓷的烧成温度要求低温化。具体来说，需要在烧成温度小于1000℃下发生致密化的压电/电致伸缩陶瓷组合物。对此，研究了使用烧结助剂引起的烧成温度低温化。但是，由于使用烧结助剂，因此存在原来的压电/电致伸缩特性降低的问题。

专利文献1中公开了通式)xBiMeO₃-yPbZrO₃-(1-x-y)PbTiO₃(Me：Sc和/或In)所示的物质。另外，专利文献2中，A位置含Bi的钙钛矿构造Bi(Al，Fe，M)O₃(M：Cr、Mn、Co、Ni、Ga、Sc中的至少一个)中，基于离子半径来选择元素。就这些的组成设计来说，由于由离子半径算出的容忍因子(Tolerancefactor)，有可能容易变形，但实际上，由于钙钛矿结构难以合成，因此不能得到充分的压电特性，并且，由于致密性低或Bi元素在高温时挥发引起的绝缘性能低，因此不实用。

专利文献1：日本特开2006-188414号公报

专利文献2：日本特开2008-94707号公报

发明内容

本发明，鉴于现有技术存在的问题，提供一种压电/电致伸缩陶瓷组合物，其即使在低温条件下烧成时也是致密的且结晶性优异，而且显示优异的压电/电致伸缩特性。

为了解决上述问题，本发明人等进行了深入研究，结果发现：为了低温烧成化而使用能够低熔点化的Bi化合物，来发挥优异的场致应变特性等压电/电致伸缩特性，形成A位置是Bi，B位置包含B1、B2元素(B1：选自Mg、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和稀土类组成的组中的离子价数为2价以下的至少一种以上，B2：离子价为4价以上的选自V、Nb、Ta、Sb、Mo和W组成的组中的至少一种以上)的ABO₃型化合物(主成分1)，使其固溶于A位置至少含有Pb的ABO₃型化合物(主成分2)中，从而能够实现本发明的目的，完成了本发明。

根据本发明，可以提供即使在低温条件下烧成时也是致密的且结晶性优异，而且显示优异的压电/电致伸缩特性的压电/电致伸缩陶瓷组合物。

附图说明

图1表示烧成温度相关的相对密度的变化。

图2表示烧成温度相关的4kV/mm场致应变的变化。

具体实施方式

已知以Bi₂O₃代表的Bi化合物是低熔点材料，被用作为烧结助剂、低熔点玻璃的原料。作为以Bi为主构成元素的Bi系ABO₃型结构材料，Bi_1/2Na_1/2TiO₃、Bi_1/2K_1/2TiO₃、BiFeO₃是代表性的结构，能够通过常压烧成来合成，但由于ABO₃结构稳定因而压电/电致伸缩特性差。

另一方面，除了BiFeO₃以外的A位置为Bi、B位置为3价的复合ABO₃型化合物，由于在常温烧成时不稳定，因而难以合成为单相，因此不能维持ABO₃型结构，但维持了ABO₃型结构时，不稳定引起的压电/电致伸缩特性可能是优异的。

因此考虑到，能否以Pb系ABO₃型化合物为骨架，使其固溶于其中，从而维持ABO₃型结构。

具体来说，构想组合以ABO₃型化合物的离子半径规定的容忍因子(式(1))来看是不同的2种ABO₃，从而使钙钛矿构造容易变形。