[发明专利]陶瓷、压电器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷、压电器件及其制备方法，更具体地，涉及无铅压电陶瓷和使用其的压电器件以及该压电器件的制备方法。

背景技术

用于压电器件(其用于超声马达、喷墨头等)的许多压电陶瓷，是所谓的PZT的材料，并且是包括铅(Pb)、锆(Zr)和钛(Ti)的氧化物。因此，从环境问题出发，正在进行不含有铅的压电陶瓷(无铅压电陶瓷)的开发。

与PZT相比，无铅压电陶瓷的压电常数低，并且不足。因此，对无铅压电陶瓷进行畴工程(domain engineering)，由此改善压电性(S.Wada，Japanese Journal of Applied Physics，第46卷，No.10B，2007，第7039-7043页)。上述的畴工程，需要钙钛矿型压电陶瓷，其具有假立方型(pseudo-cubic form)的{110}面取向。

BiFeO₃具有极大量的剩余极化，并且居里点也高。因此，含有BiFeO₃的钙钛矿型压电材料是有前途的压电材料。例如，可例示其中将BiFeO₃和BaTiO₃溶解的薄膜压电材料(日本专利申请公开No.2007-287745)。但是，在含有BiFeO₃的钙钛矿型压电材料中，从未提供取向并且适合畴工程的钙钛矿型压电陶瓷。原因在于，如果适当选择薄膜在其上生长的基材，容易在特定方向上获得取向，而在陶瓷的情况下，由于不设置用于支持取向的基材，因此难以获得取向。

因此，作为使陶瓷定向的方法，已知磁场取向(日本专利申请公开No.2008-037064)。日本专利申请公开No.2008-037064公开了如下方法，其包括为了使具有小磁各向异性的钙钛矿型压电材料进行利用磁场的取向，添加具有强磁各向异性的添加剂以施加磁场。但是，对于利用磁场的取向，如果添加具有强磁各向异性的添加剂，则对电特性产生不利影响，这是不希望的。此外，日本专利申请公开No.2008-037064中记载的钙钛矿型压电材料具有假立方型的{100}面取向，其为不适合畴工程的取向。

鉴于上述情况而完成了本发明，其目的在于提供含有BiFeO₃的压电陶瓷，其适合畴工程。

此外，本发明提供使用上述压电陶瓷的压电器件和该压电器件的制备方法。

发明内容

能够实现上述目的的压电陶瓷是由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物制成的陶瓷，并且具有假立方型的{110}面取向：

通式(1)

xBiFeO₃-(1-x)ABO₃

其中A和B均表示一种或多种金属离子；A表示具有1、2或3价的金属离子；B表示具有3、4或5价的金属离子，条件是x在0.3≤x≤1的范围内。

能够实现上述目的的压电器件包括经设置以夹持该压电陶瓷的电极对。

此外，能够实现上述目的的压电器件的制备方法包括：

得到包括陶瓷粉末的陶瓷浆料(slurry)的浆料步骤，该陶瓷粉末由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物制成；

在磁场中将该陶瓷浆料成形(form)以得到取向的陶瓷压实体(compact body)的取向步骤；

将该陶瓷压实体烧结以得到陶瓷烧结体的烧结步骤；和

形成电极对以夹持该陶瓷烧结体的电极形成步骤，其中该浆料步骤中的陶瓷粉末含有30摩尔％以上的溶解或混合的BiFeO₃：

通式(1)

xBiFeO₃-(1-x)ABO₃

其中A和B均表示一种或多种金属离子；A表示具有1、2或3价的金属离子；和B表示具有3、4或5价的金属离子，条件是x在0.3≤x≤1的范围内。

根据本发明，可提供陶瓷，其含有具有假立方型的{110}面取向的BiFeO₃，其适合畴工程陶瓷。

由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1A和1B是表示取向的烧结体和非取向的烧结体(实施例1和比较例3)的X射线衍射(XRD)的坐标图；

图2是表示根据本发明的实施例2的BiFeO₃的陶瓷的取向的烧结体的XRD的坐标图，其在10T的磁场中取向；