压电组合物和压电元件的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及广泛地利用在压电发声体、压电传感器、压电驱动器（piezoelectric actuator)、压电变压器或者压电超声波马达等领域中的压电组合物以及压电元件。
【背景技术】
[0002] 利用了压电组合物的压电元件具有通过从外部施加电场从而发生形变的效果、通 过受到来自外部的应力从而在表面产生电荷的效果，近年来，其被广泛地利用在各种领域 中。
[0003] 例如，利用了锆钛酸铅（Pb(Zr，Ti)03:PZT)等压电组合物的压电元件因为会发生 与施加电压成比例的形变并且位移量为IXlO^V/V程度的水平，所以在微小的位置调整方 面表现优异，并且还可以被利用于光学系统的微调。
[0004] 另外，除此之外，压电组合物因为会产生与所施加的应力或者与由该应力而引起 的变形量成比例的大小的电荷，所以也可以作为用于读取微小的力或者变形量的传感器来 进行利用。
[0005] 进而，电压组合物因为具有优异的应答性，所以通过施加交流电场还能够激发压 电组合物自身或者处于与压电组合物有接合关系的弹性体并引发共振，从而也可以作为压 电变压器、超声波马达等来进行利用。
[0006] 现在，实用化的大部分压电组合物为由PbZr03(PZ)_PbTi03(PT)构成的固溶体类 (PZT系）。通过将各种副成分或者添加物加入到该PZT系压电组合物中，从而能够广泛地 开发应对于多种多样需求的压电组合物。
[0007] 例如，从虽然机械品质因数（Qm)小但压电常数（d)大且用于以直流性的使用方 法寻求大位移量的位置调节用的驱动器等中的压电组合物，到虽然压电常数（d)小但机械 品质因数（Qm)大且适合如超声波马达等超声波发生元件那样的交流性的用途的压电组合 物，可以存在各种压电组合物。
[0008] 另外，除了PZT系之外还存在作为压电组合物被实用化的物质，但那些物质也基 本上是将铌镁酸铅（Pb(Mg，Nb)03:PMN)等铅类钙钛矿组成作为主成分的固溶体。
[0009] 然而，这些铅类压电组合物大量含有60~70质量％左右的即使在低温下挥发性 也极高的氧化铅，考虑到对环境的影响而希望降低使用的氧化铅。
[0010] 因此，如果今后压电陶瓷以及压电单晶的应用领域扩展，使用量增大，则压电组合 物的无铅化将成为极为重要的技术问题。
[0011] 作为完全不含有铅的压电组合物，例如已知有钛酸钡（BaTi03)或者铋层状铁电体 等。但是，由于钛酸钡其居里点低至120°C，在该温度以上压电性消失，所以如果考虑通过焊 接的接合或者车载用等用途的话不实用。
[0012] 另一方面，铋层状铁电体虽然通常具有400°C以上的居里点并且在热稳定性方面 表现优异，但是晶体各向异性大。因此，需要用如热锻法那样的通过施加的剪切应力而使自 发极化取向的手法，从而在生产性方面存在问题。
[0013] 另外，最近对于作为新的压电组合物的钛酸铋钠系组合物正在进行研宄。例如，在 专利文献1中公开了含有钛酸铋钠的压电陶瓷组合物。
[0014] 专利文献1的压电陶瓷组合物含有基体材料（matrixmaterial)且该基体材料包 含具有钙钛矿结构的至少2种基体成分，或者所述压电陶瓷组合物仅由该基体成分构成， 并且公开有以下的压电陶瓷组合物，其中，第1基体成分选自以及BaE03，另一 种基体成分是Bi(Mea5Ea5) 03;A为碱金属，特别是A选自钠或钾、或者碱金属的混合物；E独 立地选自钛、锆以及钛与锆的混合物；Me选自二价的金属。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1 :日本特表2013-500919号公报
【发明内容】
[0018] 发明所要解决的技术问题
[0019] 然而，专利文献1所公开的压电组合物与铅类压电组合物相比，不能够获得充分 的压电特性。尤其是因为自发极化低，所以要求进一步提高压电特性。
[0020] 进一步，在Bi(Mea5Ea5)03*材料的情况下，会产生不能够获得高绝缘性的技术问 题。在将这样的材料作为驱动器元件来进行制造的情况下，也产生在元件驱动时多数电流 流到材料中，电路的电力消耗增大的技术问题。为了解决这样的技术问题，必须材料高电阻 化。
[0021] 因此，本发明研宄了可以得到自发极化以及电阻值增加的组成范围。另外，从低公 害化、环境性以及生态学的观点出发，其目的也在于通过制成不含铅的化合物从而提供一 种优异的压电组合物以及压电元件。
[0022] 解决技术问题的手段
[0023] 本发明人们为了解决上述技术问题，用钛酸铋钠系组合物来进行显示良好压电特 性的压电组合物的验证，从而发现与现有组成范围不同的压电组合物。
[0024] 该压电组合物的特征在于：主成分包含钙钛矿型结构的下述通式所表示的物质。
[0025] (Bi(〇. 5x+y+z)Na0.5x)m (Tix+0.5yMg0.5yAlz) 03
[0026] 式中，0? 01 彡x彡 0? 8,0. 2 彡y彡 0? 8,0. 01 彡z彡 0? 6,0. 75 彡m彡 1. 0,并且 x+y+z= 1〇
[0027] 通过成为上述范围的组成，从而能够提高压电特性、尤其是自发极化，进一步还能 够使电阻率增加。
[0028] 另外，可以提供一种使用了上述压电组合物的压电元件，例如喷墨头、压电驱动器 中的驱动器位移大的压电元件。由于能够获得高电阻率，所以在作为驱动器元件进行工作 的情况下，能够抑制驱动电路的电力消耗。
[0029] 可以提供一种使用了上述压电组合物的压电传感器，例如以用于自动停车系统等 的车间距离测定传感器、液面传感器等为代表的超声波传感器中的测定范围长且灵敏度高 的压电元件。另外，因为能够获得高的电阻率，所以能够抑制在作为传感器进行工作的情况 下的驱动电路的电力消耗。
[0030] 可以提供一种使用了上述压电组合物的薄膜压电装置，例如压电陀螺、加速度传 感器、压电薄膜泵。这些通过优异的压电特性，在压电陀螺或加速度传感器中能够获得高的 传感器灵敏度，另外，在压电泵中能够获得高的泵流量。
[0031]发明的效果
[0032] 如上所述，本发明所涉及的压电组合物具有自发极化大并且电阻率也大的特征。 另外，因为不使用铅，所以从低公害化、环境性以及生态学的观点出发极为优异。而且，该材 料能够得到优异的压电特性。
【附图说明】
[0033]图1是压电薄膜元件的截面模式图。
[0034] 图2是层叠体的截面模式图。
[0035] 实施方式
[0036] 以下就本发明的实施方式进行详细地说明。
[0037] 本发明的第1实施方式的压电组合物的特征在于：主成分包含钙钛矿型结构的下 述通式所表示的物质，
[0038] (Bi(〇. 5x+y+z)Na0.5x)m (Tix+0.5yMg0.5yAlz) 03
[0039] 式中，0? 01 彡x彡 0? 8,0. 2 彡y彡 0? 8,0. 01 彡z彡 0? 6,0. 75 彡m彡 1. 0,并且 x+y+z= 1〇
[0040] 上述x的范围优选为0. 01 <x< 0. 8,在x小于0. 01的情况下，难以形成钙钛矿 结构。在x大于0. 8的情况下，不能获得充分的压电特性。
[0041] 进一步，y的范围优选为0. 2彡y彡0. 8的范围，在y小于0. 2的情况下，不能获 得充分的压电特性。在y大于〇. 8的情况下，伴随异相产生压电特性降低或者电阻率降低。
[0042] 进一步，z的范围优选为0. 01彡z彡0. 6的范围，在z小于0. 01的情况下，不能 获得充分的压电特性。在z大于0. 6的情况下，伴随钙钛矿结构以外的异相产生压电特性 降低。
[0043] 上述通式的m优选为0.75 1.0的范围。m表示在压电组合物整体中钙钛矿 结构化合物