JP2009242168A - Method for manufacturing crystal-oriented ceramics - Google Patents

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龍彦 野々山
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Yasuyoshi Saito
康善 齋藤
尚史 ▲高▼尾
Hisafumi Takao
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing crystal-oriented ceramics, in which the orientational degree of each of the crystal-oriented ceramics can be improved. <P>SOLUTION: The method for manufacturing crystal-oriented ceramics includes a mixing step, a molding step and a firing step. At the mixing step, anisotropic powder is mixed with reactive raw material powder, which is reacted with the anisotropic powder to produce an isotropic perovskite-type compound, to obtain a raw material mixture. At the molding step, the obtained raw material mixture is molded so that the crystal surfaces of the anisotropic powder are oriented to almost the same direction to obtain a molding. At the firing step, the obtained molding is heated to obtain the crystal-oriented ceramics. At the mixing step, the anisotropic powder is mixed with the reactive raw material powder at such a stoichiometric ratio that the isotropic perovskite-type compound shown by general formula (1): äLi<SB>x</SB>(K<SB>1-y</SB>Na<SB>y</SB>)<SB>1-x</SB>}<SB>a</SB>(Nb<SB>1-z-w</SB>Ta<SB>z</SB>Sb<SB>w</SB>)O<SB>3</SB>is produced, and Nb<SB>2</SB>O<SB>5</SB>powder of 0.005-0.02 moles is mixed in 1 mole isotropic perovskite-type compound. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、等方性ペロブスカイト化合物を主相とする多結晶体からなり、該多結晶体を構成する結晶粒の特定の結晶面が配向した結晶配向セラミックスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a crystallographically-oriented ceramic composed of a polycrystal having an isotropic perovskite compound as a main phase, in which specific crystal planes of crystal grains constituting the polycrystal are oriented.

近年、圧電材料及び誘電材料には、環境負荷物質である鉛を含まずに良好な圧電特性や誘電特性を示す材料が求められている。このような材料の候補として、(Li,K,Na)(Nb,Ta,Sb)O3系の結晶配向セラミックスが有望視されている。 In recent years, piezoelectric materials and dielectric materials have been demanded that do not contain lead, which is an environmentally hazardous substance, and have good piezoelectric characteristics and dielectric characteristics. As a candidate for such a material, (Li, K, Na) (Nb, Ta, Sb) O 3 -based crystallographic ceramics are considered promising.

具体的には、例えば一般式{Lix(K1-yNay)1-x}(Nb1-z-wTazSbw)O3(但し、0≦x≦0.2、0≦y≦1、0≦z≦0.4、0≦w≦0.2、x+z+w>0)で表される等方性ペロブスカイト型結晶配向セラミックスが開発されている(特許文献1参照)。この結晶配向セラミックスの作製には、NaNbO3からなる板状粉末が用いられていた。具体的には、板状粉末と反応原料とを混合して得られる混合物をシート成形し、得られるシートを複数枚積層して積層体を作製し、その後、積層体の圧延、脱脂、及び静水圧(CIP)処理を行い、酸素中で加熱することにより結晶配向セラミックスを作製することができる(特許文献1参照)。かかる結晶配向セラミックスは、高密度でかつ比較的高い配向度を示すことができる。 Specifically, for example, the general formula {Li x (K 1-y Na y) 1-x} (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3 ( where, 0 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ w ≦ 0.2, x + z + w> 0) has been developed (see Patent Document 1). A plate-like powder made of NaNbO 3 has been used for the production of this crystal oriented ceramic. Specifically, a mixture obtained by mixing the plate-like powder and the reaction raw material is formed into a sheet, and a plurality of the obtained sheets are laminated to produce a laminated body. Thereafter, the laminated body is rolled, degreased, and statically treated. A crystallographically-oriented ceramic can be produced by performing a water pressure (CIP) treatment and heating in oxygen (see Patent Document 1). Such a crystallographically-oriented ceramic can have a high density and a relatively high degree of orientation.

しかしながら、かかる従来の製造方法によって製造される結晶配向セラミックスの配向度は未だ充分であるとはいえなかった。即ち、鉛系の圧電材料及び誘電材料に匹敵する高い圧電特性及び誘電特性を非鉛系の材料で得るためには、より配向度の高い結晶配向セラミックスの開発が望まれていた。   However, the degree of orientation of crystal-oriented ceramics produced by such a conventional production method has not yet been sufficient. That is, in order to obtain high piezoelectric properties and dielectric properties comparable to lead-based piezoelectric materials and dielectric materials with non-lead-based materials, it has been desired to develop crystal-oriented ceramics with a higher degree of orientation.

特開2004−300019号公報JP 2004-300019 A

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、結晶配向セラミックスの配向度を向上できる結晶配向セラミックスの製造方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a crystallographically-oriented ceramic that can improve the degree of orientation of the crystallographically-oriented ceramic.

本発明は、等方性ペロブスカイト型化合物を主相とする多結晶体からなり、該多結晶体を構成する結晶粒の結晶面{100}面が配向する結晶配向セラミックスの製造方法であって、
結晶面{100}面が配向する異方形状の配向粒子からなる異方形状粉末と、該異方形状粉末と反応して上記等方性ペロブスカイト型化合物を生成する反応原料粉末とを混合することにより原料混合物を作製する混合工程と、
上記異方形状粉末の結晶面{100}面が略同一の方向に配向するように、上記原料混合物を成形して成形体を作製する成形工程と、
上記成形体を加熱することにより、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とを反応させると共に焼結させて上記結晶配向セラミックスを得る焼成工程とを有し、
上記混合工程においては、上記焼成工程後に上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とから一般式(1){Lix(K1-yNay)1-x}a(Nb1-z-wTazSbw)O3(但し、0≦x≦0.2、0≦y≦1、0≦z≦0.4、0≦w≦0.2、x+z+w>0、0.95≦a≦1.05)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物が生成する化学量論比にて上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とを混合し、さらに、上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対する添加量が0.005〜0.02molとなるように、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を混合することを特徴とする結晶配向セラミックスの製造方法にある(請求項1)。
The present invention is a method for producing a crystallographically-oriented ceramic comprising a polycrystal having an isotropic perovskite type compound as a main phase, wherein the crystal plane {100} plane of crystal grains constituting the polycrystal is oriented,
Mixing an anisotropically shaped powder composed of anisotropically oriented particles having a crystal plane {100} plane oriented and a reaction raw material powder that reacts with the anisotropically shaped powder to produce the isotropic perovskite compound. A mixing step of preparing a raw material mixture by:
A molding step of molding the raw material mixture to produce a molded body such that the crystal plane {100} plane of the anisotropically shaped powder is oriented in substantially the same direction;
A heating step of reacting and sintering the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder by heating the molded body to obtain the crystal-oriented ceramics,
In the mixing step, the general formula (1) {Li x (K 1 -y Na y ) 1-x } a (Nb 1 -zw Ta z ) is obtained from the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder after the firing step. Sb w ) O 3 (where 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ w ≦ 0.2, x + z + w> 0, 0.95 ≦ a ≦ 1. 05) The anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are mixed at a stoichiometric ratio that produces the isotropic perovskite compound represented by (05), and the above-described general formula (1) is further mixed. Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder are mixed so that the amount added per mole of isotropic perovskite compound is 0.005 to 0.02 mol. (Claim 1).

本発明の製造方法においては、上記混合工程、上記成形工程、上記評価工程、及び上記焼成工程を行うことにより、上記結晶配向セラミックスを製造する。本発明において最も注目すべき点は、上記混合工程において、上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対する添加量が0.005〜0.02molとなるようにさらにNb25粉末及び/又はTa25粉末を添加することにある。
このように、Nb25粉末及び/又はTa25粉末が上記所定量添加された上記原料混合物を用いて上記成形工程及び上記焼成工程を行うと、Nb25粉末又はTa25粉末を添加しない場合に比べて、より配向度の高い上記結晶配向セラミックスを製造することができる。
In the production method of the present invention, the crystallographically-oriented ceramic is produced by performing the mixing step, the forming step, the evaluation step, and the firing step. The most notable point in the present invention is that, in the mixing step, Nb is further added so that the addition amount with respect to 1 mol of the isotropic perovskite compound represented by the general formula (1) is 0.005 to 0.02 mol. 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added.
As described above, when the forming step and the firing step are performed using the raw material mixture to which the predetermined amount of Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added, Nb 2 O 5 powder or Ta 2 O Compared to the case where 5 powders are not added, the above-mentioned crystallographically-oriented ceramic having a higher degree of orientation can be produced.

この理由は、次のように推察される。
上記結晶配向セラミックスの形成は、焼成過程で異方形状粉末が周囲の反応原料と反応焼結することで結晶配向粒子が形成されるとともに焼結することにより起こる。また、上記結晶配向セラミックスは、固相線よりも高温で焼結する。即ち、焼結時に反応原料は半溶融状態(液相と固相の混合状態)となっている。このとき、液相の量が多いと、焼結の駆動力により異方形状粉末の配列が乱れ、焼結体の結晶配向度が低下すると考えられる。
したがって、本発明者らはこの液相の量を低減させれば結晶配向度を向上できる点に着目した。
The reason is presumed as follows.
Formation of the above-mentioned crystallographically-oriented ceramics occurs when crystal-oriented particles are formed and sintered as a result of the anisotropically shaped powder reacting and sintering with surrounding reaction raw materials in the firing process. The crystal-oriented ceramic is sintered at a higher temperature than the solid phase line. That is, the reaction raw material is in a semi-molten state (mixed state of liquid phase and solid phase) during sintering. At this time, if the amount of the liquid phase is large, it is considered that the arrangement of the anisotropically shaped powder is disturbed by the driving force of sintering, and the crystal orientation degree of the sintered body is lowered.
Therefore, the present inventors paid attention to the fact that the degree of crystal orientation can be improved by reducing the amount of the liquid phase.

即ち、上記液相はアルカリ金属元素を含有するため、アルカリ金属元素と反応し固化する元素を添加すれば液相量を低減できる点に着目し、具体的には、Nb2O5及び/又はTa25を添加することにより、液相量を低減させることができることを見出した。Nb2O5粉末及び/又はTa25粉末は焼結過程で発生する液相と直接反応し液相量を低減する作用を有する。
特に、Nbは上記一般式(1)における主要な元素成分となるため、Nb25粉末を添加しても、その添加による組成比率の変化をより小さくすることができる。
That is, since the liquid phase contains an alkali metal element, it is noted that the amount of the liquid phase can be reduced by adding an element that reacts and solidifies with the alkali metal element. Specifically, Nb 2 O 5 and / or It has been found that the amount of liquid phase can be reduced by adding Ta 2 O 5 . Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder has a function of directly reacting with the liquid phase generated during the sintering process to reduce the amount of the liquid phase.
In particular, since Nb is a main elemental component in the general formula (1), even if Nb 2 O 5 powder is added, the change in the composition ratio due to the addition can be further reduced.

また、Nb2O5粉末及び/又はTa25粉末を添加すると、ペロブスカイト型化合物(ABO3)のAサイトとBサイトとの比(A/B)が変化する。したがって、Nb2O5粉末及び/又はTa25粉末による結晶配向度の向上効果は、添加によりA/B比が変化したことが原因であるとも考えられるが、後述の実施例においても示すごとく、A/Bが変化しないようにNb2O5粉末及び/又はTa25粉末を添加しても配向度の向上効果が生じる。したがって、配向度の向上効果は、Nb2O5粉末及び/又はTa25粉末を添加すること自体による効果であると考えられる。 Further, when Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added, the ratio (A / B) between the A site and the B site of the perovskite type compound (ABO 3 ) changes. Therefore, it is considered that the effect of improving the degree of crystal orientation by the Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is caused by the change in the A / B ratio due to the addition, but also shown in the examples described later. Thus, even if Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added so that A / B does not change, the effect of improving the degree of orientation occurs. Therefore, it is considered that the effect of improving the degree of orientation is the effect of adding Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder itself.

また、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を上記の添加量加えても焼成工程における焼結性にあまり影響はなく、密度をほとんど低下させることなく結晶配向セラミックスを製造することができる。
また、本発明においては、{100}面が配向した上記結晶配向セラミックスを製造することができる。かかる結晶配向セラミックスは、優れた圧電d定数等の圧電特性を発揮することができる。そのため、圧電素子等の圧電材料として好適である。
Further, even if Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added in the above amount, there is not much influence on the sinterability in the firing step, and crystal oriented ceramics can be produced without substantially reducing the density. it can.
In the present invention, the above-mentioned crystallographically-oriented ceramic with {100} planes oriented can be produced. Such crystal oriented ceramics can exhibit excellent piezoelectric properties such as piezoelectric d constant. Therefore, it is suitable as a piezoelectric material such as a piezoelectric element.

以上のように、本発明によれば、結晶配向セラミックスの配向度を向上できる結晶配向セラミックスの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing a crystallographically-oriented ceramic that can improve the degree of orientation of the crystallographically-oriented ceramic.

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明においては、上記混合工程と上記成形工程と上記焼成工程とを行って、等方性ペロブスカイト型化合物を主相とする多結晶体からなり、該多結晶体を構成する結晶粒の結晶面{100}面が配向する上記結晶配向セラミックスを製造する。
ここで、「等方性」とは、擬立方基本格子でペロブスカイト型構造ABO3を表現したとき、軸長a、b、cの相対比が0.8〜1.2であり、軸角α、β、γが80〜100°の範囲にあることを示す。また、結晶面は、擬立方{100}面である。
「結晶面{100}面が配向する」とは、上記ペロブスカイト型化合物の{100}面が互いに平行になるように、各結晶粒が配列していること(以下、このような状態を適宜「面配向」という。)を意味する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In the present invention, the mixing step, the forming step, and the firing step are performed to form a polycrystal having an isotropic perovskite compound as a main phase, and the crystal plane of the crystal grains constituting the polycrystal The above-mentioned crystallographically-oriented ceramic in which the {100} plane is oriented is produced.
Here, “isotropic” means that when the perovskite structure ABO 3 is expressed by a pseudo cubic basic lattice, the relative ratio of axial lengths a, b, c is 0.8 to 1.2, and the axial angle α , Β, and γ are in the range of 80 to 100 °. The crystal plane is a pseudo-cubic {100} plane.
“The crystal plane {100} plane is oriented” means that the crystal grains are arranged so that the {100} planes of the perovskite type compound are parallel to each other (hereinafter, this state is appropriately referred to as “ "Plane orientation").

「擬立方{HKL}」とは、一般に等方性ペロブスカイト型化合物は、正方晶、斜方晶、三方晶等、立方晶からわずかにゆがんだ構造をとるが、その歪みはわずかであるので、立方晶とみなしてミラー指数表示することを意味する。
特定の結晶面が面配向している場合において、面配向の程度は、次の数1の式で表されるロットゲーリング(Lotgering)法による平均配向度F(HKL)で表すことができる。
“Pseudocubic {HKL}” is generally an isotropic perovskite type compound that has a slightly distorted structure from cubic, such as tetragonal, orthorhombic, and trigonal crystals, but the distortion is slight. This means that it is regarded as a cubic crystal and displayed by Miller index.
In the case where a specific crystal plane is plane-oriented, the degree of plane orientation can be represented by an average degree of orientation F (HKL) by the Lotgering method expressed by the following equation (1).

Figure 2009242168
Figure 2009242168

数1の式において、ΣI(hkl)は、結晶配向セラミックスについて測定されたすべての結晶面(hkl)のX線回折強度の総和であり、ΣI0(hkl)は、結晶配向セラミックスと同一組成を有する無配向の圧電セラミックスについて測定されたすべての結晶面(hkl)のX線回折強度の総和である。また、Σ’I(HKL)は、結晶配向セラミックスについて測定された結晶学的に等価な特定の結晶面(HKL)のX線回折強度の総和であり、Σ’I0(HKL)は、結晶配向セラミックスと同一組成を有する無配向の圧電セラミックスについて測定された結晶学的に等価な特定の結晶面(HKL)のX線回折強度の総和である。 In Equation 1, ΣI (hkl) is the sum of X-ray diffraction intensities of all crystal planes (hkl) measured for the crystal oriented ceramics, and ΣI 0 (hkl) has the same composition as the crystal oriented ceramics. It is the sum total of the X-ray diffraction intensities of all crystal planes (hkl) measured with respect to the non-oriented piezoelectric ceramic. Σ′I (HKL) is the sum of X-ray diffraction intensities of crystallographically equivalent specific crystal planes (HKL) measured for crystal-oriented ceramics, and Σ′I 0 (HKL) is the crystal It is the sum total of X-ray diffraction intensities of specific crystal planes (HKL) that are crystallographically equivalent measured for non-oriented piezoelectric ceramics having the same composition as oriented ceramics.

したがって、多結晶体を構成する各結晶粒が無配向である場合には、平均配向度F(HKL)は0%となる。また、多結晶体を構成するすべての結晶粒の(HKL)面が測定面に対して平行に配向している場合には、平均配向度F(HKL)は100%となる。
上記結晶配向セラミックスにおいて、配向している結晶粒の割合が多くなるほど、高い特性が得られる。
Therefore, when the crystal grains constituting the polycrystal are non-oriented, the average degree of orientation F (HKL) is 0%. Further, when the (HKL) planes of all the crystal grains constituting the polycrystal are oriented parallel to the measurement plane, the average degree of orientation F (HKL) is 100%.
In the above-mentioned crystallographically-oriented ceramic, higher properties are obtained as the proportion of oriented crystal grains increases.

上記混合工程においては、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とNb25粉末及び/又はTa25とを混合することにより原料混合物を作製する。 In the mixing step, the raw material mixture is prepared by mixing the anisotropically shaped powder, the reaction raw material powder, Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 .

本発明において、「異方形状」とは、幅方向又は厚さ方向の寸法に比して、長手方向の寸法が大きいことをいう。具体的には、板状、柱状、鱗片状、針状等の形状が好適な例として挙げられる。
上記配向粒子としては、成形工程の際に一定の方向に配向させることが容易な形状を有しているものを用いることが好ましい。そのため、上記配向粒子としては、平均アスペクト比が3以上であることが好ましい。平均アスペクト比が3未満の場合には、後述の成形工程において、上記異方形状粉末を一方向に配向させることが困難になる。より高い配向度の上記結晶配向セラミックスを得るためには、上記配向粒子のアスペクト比は5以上であることがより好ましい。なお、平均アスペクト比は、上記配向粒子の最大寸法/最小寸法の平均値である。
In the present invention, the “anisotropic shape” means that the dimension in the longitudinal direction is larger than the dimension in the width direction or the thickness direction. Specifically, shapes such as a plate shape, a column shape, a scale shape, and a needle shape are preferable examples.
As the oriented particles, it is preferable to use particles having a shape that can be easily oriented in a certain direction during the molding step. For this reason, the oriented particles preferably have an average aspect ratio of 3 or more. When the average aspect ratio is less than 3, it becomes difficult to orient the anisotropically shaped powder in one direction in the molding step described later. In order to obtain the above-mentioned crystal-oriented ceramic with a higher degree of orientation, the aspect ratio of the oriented particles is more preferably 5 or more. The average aspect ratio is an average value of the maximum dimension / minimum dimension of the oriented particles.

また、上記配向粒子の平均アスペクト比が大きくなるほど、成形工程において上記配向粒子を配向させることがより容易になる傾向がある。しかし、平均アスペクト比が過大になると、上記混合工程において、上記配向粒子が破壊されてしまうおそれがある。その結果、成形工程において、上記配向粒子が配向した成形体が得られなくなるおそれがある。したがって、上記配向粒子の平均アスペクト比は、100以下であることが好ましい。より好ましくは50以下、さらには30以下が良い。   In addition, as the average aspect ratio of the oriented particles increases, it becomes easier to orient the oriented particles in the molding step. However, if the average aspect ratio is excessive, the oriented particles may be destroyed in the mixing step. As a result, in the molding step, a molded body in which the oriented particles are oriented may not be obtained. Therefore, the average aspect ratio of the oriented particles is preferably 100 or less. More preferably, it is 50 or less, and more preferably 30 or less.

また、上記焼成工程においては、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とが反応し焼結することにより結晶粒子が形成されるため、上記異方形状粉末の上記配向粒子が大きすぎると結晶粒子が大きくなり、得られる結晶配向セラミックスの強度が低下する恐れがある。従って、上記配向粒子の長手方向の最大寸法は、30μm以下であることが好ましい。より好ましくは20μm以下、さらには15μm以下が良い。また、配向粒子が小さすぎると結晶粒子が小さくなり、得られる結晶配向セラミックスの圧電性能が低下する恐れがある。従って、上記配向粒子の長手方向の最大寸法は、0.5μm以上であることが好ましい。より好ましくは1μm以上、さらには2μm以上が良い。   In the firing step, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder react and sinter to form crystal particles. Therefore, if the oriented particles of the anisotropically shaped powder are too large, the crystal particles May increase and the strength of the obtained crystallographically-oriented ceramic may be reduced. Accordingly, the maximum dimension in the longitudinal direction of the oriented particles is preferably 30 μm or less. More preferably, it is 20 μm or less, and further preferably 15 μm or less. Further, if the oriented particles are too small, the crystal particles become small, and the piezoelectric performance of the obtained crystal oriented ceramics may be lowered. Therefore, the maximum dimension in the longitudinal direction of the oriented particles is preferably 0.5 μm or more. More preferably, it is 1 μm or more, and more preferably 2 μm or more.

上記混合工程において、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とは、上記焼成工程において一般式(1){Lix(K1-yNay)1-x}a(Nb1-z-wTazSbw)O3(但し、0≦x≦0.2、0≦y≦1、0≦z≦0.4、0≦w≦0.2、x+z+w>0、0.95≦a≦1.05)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物が生成する化学量論比にて混合する。
上記一般式(1)において、「x+z+w>0」は、置換元素として、Li、Ta及びSbの内の少なくとも1つが含まれていればよいことを示す。
In the mixing step, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are represented by the general formula (1) {Li x (K 1 -y Na y ) 1 -x } a (Nb 1 -zw Ta z ) in the firing step. Sb w ) O 3 (where 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ w ≦ 0.2, x + z + w> 0, 0.95 ≦ a ≦ 1. 05) and is mixed at a stoichiometric ratio that produces the above isotropic perovskite type compound.
In the general formula (1), “x + z + w> 0” indicates that at least one of Li, Ta, and Sb may be included as a substitution element.

また、上記一般式(1)で表される化合物は、これをペロブスカイト構造の組成式ABO3にあてはめたときに、Aサイト原子とBサイト原子の構成比を1:1に対してそれぞれ±5%までずらした構成比とすることができる。なお、最終的に上記結晶配向セラミックスの結晶中の格子欠陥をより少なくし、より優れた圧電特性を得るためには、好ましくは±3%までの組成がよい。すなわち、上記一般式において0.95≦a≦1.05であり、好ましくは、0.97≦a≦1.03である。
なお、上記異方形状粉末及び上記反応原料粉末に加えてさらに上記Nb25粉末及び/又は上記Ta25粉末を加えて焼成した後の実際の等方性ペロブスカイト型化合物(ABO3)の組成においては、Aサイト元素とBサイト元素との比A/Bは、0.94〜1であることが好ましい。0.94未満の場合には、異相が発生し配向度が低下するおそれがある。一方、1を超える場合には、アルカリ金属成分が結晶粒界に偏析し絶縁抵抗が低下するおそれがある。かかる観点からも、上記混合工程においては、上述のごとく上記一般式(1)におけるaが0.95≦a≦1.05、より好ましくは0.97≦a≦1.03となるように上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とを混合することが好ましい。
Further, when the compound represented by the general formula (1) is applied to the composition formula ABO 3 of the perovskite structure, the composition ratio of the A site atom and the B site atom is ± 5 with respect to 1: 1, respectively. The composition ratio can be shifted to%. In order to finally reduce the number of lattice defects in the crystal of the crystal-oriented ceramic and to obtain more excellent piezoelectric characteristics, the composition is preferably up to ± 3%. That is, in the above general formula, 0.95 ≦ a ≦ 1.05, and preferably 0.97 ≦ a ≦ 1.03.
The actual isotropic perovskite type compound (ABO 3 ) after adding the Nb 2 O 5 powder and / or the Ta 2 O 5 powder in addition to the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder and calcining. In the composition, the ratio A / B of the A site element to the B site element is preferably 0.94 to 1. If it is less than 0.94, a heterogeneous phase may occur and the degree of orientation may decrease. On the other hand, if it exceeds 1, the alkali metal component may segregate at the crystal grain boundaries and the insulation resistance may decrease. Also from this viewpoint, in the mixing step, as described above, a in the general formula (1) is 0.95 ≦ a ≦ 1.05, more preferably 0.97 ≦ a ≦ 1.03. It is preferable to mix the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder.

また、一般式(1)において、「y」は、等方性ペロブスカイト型化合物に含まれるKとNaの比を表す。上記一般式(1)で表される化合物においては、Aサイト元素として、K又はNaの少なくとも一方が含まれていればよい。
上記一般式(1)におけるyの範囲は、0<y≦1であることがより好ましい。
この場合には、上記一般式(1)で表される化合物において、Naが必須成分となる。そのため、この場合には、上記結晶配向セラミックスの圧電g31定数等の圧電特性を向上させることができる。
また、上記一般式(1)におけるyの範囲は、0≦y<1とすることができる。
この場合には、上記一般式(1)で表される化合物において、Kが必須成分となる。そのため、この場合には、上記結晶配向セラミックスの圧電d31定数等の圧電特性を向上させることができる。また、この場合には、K添加量の増加に伴い、より低温での焼結が可能になるため、省エネルギーかつ低コストで上記結晶配向セラミックスを作製することができる。
また、上記一般式(1)において、yは、0.05≦y≦0.75であることがより好ましく、0.20≦y≦0.70であることがさらに好ましい。これらの場合には、上記結晶配向セラミックスの圧電d31定数及び電気解決合計数Kpを一層向上させることができる。そのため、上記結晶配向セラミックスはより圧電材料として好適になる。さらに一層好ましくは、0.20≦y<0.70がよく、さらには0.35≦y≦0.65がよく、さらには0.35≦y<0.65がより好ましい。また、最も好ましくは、0.42≦y≦0.60がよい。
In the general formula (1), “y” represents the ratio of K and Na contained in the isotropic perovskite compound. In the compound represented by the general formula (1), it is sufficient that at least one of K or Na is contained as the A site element.
The range of y in the general formula (1) is more preferably 0 <y ≦ 1.
In this case, Na is an essential component in the compound represented by the general formula (1). Therefore, in this case, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric g 31 constant of the crystal-oriented ceramic can be improved.
The range of y in the general formula (1) can be 0 ≦ y <1.
In this case, K is an essential component in the compound represented by the general formula (1). Therefore, in this case, the piezoelectric characteristics such as the piezoelectric d 31 constant of the crystal-oriented ceramic can be improved. Further, in this case, since the sintering at a lower temperature becomes possible as the K addition amount increases, the above-mentioned crystallographically-oriented ceramic can be produced with energy saving and low cost.
In the general formula (1), y is more preferably 0.05 ≦ y ≦ 0.75, and further preferably 0.20 ≦ y ≦ 0.70. In these cases, the piezoelectric d 31 constant and the total number of electrical solutions Kp of the crystal oriented ceramics can be further improved. Therefore, the crystal oriented ceramic is more suitable as a piezoelectric material. Even more preferably, 0.20 ≦ y <0.70 is satisfied, 0.35 ≦ y ≦ 0.65 is further preferable, and 0.35 ≦ y <0.65 is more preferable. Most preferably, 0.42 ≦ y ≦ 0.60.

「x」は、Aサイト元素であるK及び/又はNaを置換するLiの置換量を表す。K及び/又はNaの一部をLiで置換すると、圧電特性等の向上、キュリー温度の上昇、及び/又は緻密化の促進という効果が得られる。
上記一般式(1)におけるxの範囲は、0<x≦0.2であることがより好ましい。
この場合には、上記一般式(1)で表される化合物において、Liが必須成分となるので、上記結晶配向セラミックスは、その作製時の焼成を一層容易に行うことができると共に、圧電特性がより向上し、キュリー温度(Tc)を一層高くすることができる。これは、Liを上記のxの範囲内において必須成分とすることにより、焼成温度が低下すると共に、Liが焼成助剤としての役割を果たし、空孔の少ない焼成を可能にするからである。
xの値が0.2を越えると、圧電特性(圧電d31定数、電気機械結合係数kp、圧電g31定数等)が低下するおそれがある。
“X” represents a substitution amount of Li for substituting K and / or Na which are A site elements. Replacing a part of K and / or Na with Li provides the effect of improving the piezoelectric characteristics, increasing the Curie temperature, and / or promoting densification.
The range of x in the general formula (1) is more preferably 0 <x ≦ 0.2.
In this case, in the compound represented by the general formula (1), Li is an essential component. Therefore, the crystallographically-oriented ceramic can be more easily fired at the time of production, and has piezoelectric characteristics. This further improves the Curie temperature (Tc). This is because by making Li an essential component within the range of x described above, the firing temperature is lowered, and Li serves as a firing aid and enables firing with less voids.
If the value of x exceeds 0.2, the piezoelectric characteristics (piezoelectric d 31 constant, electromechanical coupling coefficient kp, piezoelectric g 31 constant, etc.) may be reduced.

また、上記一般式(1)におけるxの値は、x=0とすることができる。
この場合には、上記一般式(1)は、(K1-yNay)a(Nb1-z-wTazSbw)O3で表される。そしてこの場合には、上記結晶配向セラミックスを作製する際に、その原料中に例えばLiCO3のように、最も軽量なLiを含有してなる化合物を含まないので、原料を混合し上記結晶配向セラミックスを作製するときに原料粉の偏析による特性のばらつきを小さくすることができる。また、この場合には、高い比誘電率と比較的大きな圧電g定数を実現できる。上記一般式(1)において、xの値は、0≦x≦0.15がより好ましく、0≦x≦0.10がさらに好ましい。
In addition, the value x in the general formula (1) can be set to x = 0.
In this case, the general formula (1) is represented by (K 1-y Na y) a (Nb 1-zw Ta z Sb w) O 3. In this case, when producing the above-mentioned crystal oriented ceramic, since the raw material does not include the lightest compound containing Li, such as LiCO 3 , the raw materials are mixed and the above crystal oriented ceramics are mixed. The variation in characteristics due to segregation of the raw material powder can be reduced. In this case, a high relative dielectric constant and a relatively large piezoelectric g constant can be realized. In the general formula (1), the value of x is more preferably 0 ≦ x ≦ 0.15, and further preferably 0 ≦ x ≦ 0.10.

「z」は、Bサイト元素であるNbを置換するTaの置換量を表す。Nbの一部をTaで置換すると、圧電特性等の向上という効果が得られる。上記一般式(1)において、zの値が0.4を越えると、キュリー温度が低下し、家電や自動車用の圧電材料としての利用が困難になるおそれがある。
上記一般式(1)におけるzの範囲は、0<z≦0.4であることが好ましい。
この場合には、上記一般式(1)で表される化合物において、Taが必須成分となる。そのため、この場合には、焼結温度が低下すると共に、Taが焼結助剤の役割を果たし、上記結晶配向セラミックス中の空孔を少なくすることができる。
“Z” represents the amount of Ta substituted for Nb which is a B-site element. If a part of Nb is replaced with Ta, an effect of improving the piezoelectric characteristics and the like can be obtained. In the general formula (1), if the value of z exceeds 0.4, the Curie temperature is lowered, and there is a possibility that it may be difficult to use it as a piezoelectric material for home appliances or automobiles.
The range of z in the general formula (1) is preferably 0 <z ≦ 0.4.
In this case, Ta is an essential component in the compound represented by the general formula (1). Therefore, in this case, the sintering temperature is lowered, and Ta serves as a sintering aid, so that the number of pores in the crystal-oriented ceramic can be reduced.

また、上記一般式(1)におけるzの値は、z=0とすることができる。
この場合には、上記一般式(1)は、{Lix(K1-yNay)1-x} a(Nb1-wSbw)O3で表される。そして、この場合には、上記一般式(1)で表される化合物はTaを含まない。そのためこの場合には、上記一般式(1)で表される化合物は、その作製時に高価なTa成分を使用することなく、優れた圧電特性を示すことができる。
上記一般式(1)において、zの値は、0≦z≦0.35がより好ましく、0≦z≦0.30がさらに好ましい。
In addition, the value of z in the general formula (1) can be set to z = 0.
In this case, the general formula (1) is represented by {Li x (K 1 -y Na y ) 1 -x } a (Nb 1 -w Sb w ) O 3 . In this case, the compound represented by the general formula (1) does not contain Ta. Therefore, in this case, the compound represented by the general formula (1) can exhibit excellent piezoelectric characteristics without using an expensive Ta component at the time of production.
In the general formula (1), the value of z is more preferably 0 ≦ z ≦ 0.35, and further preferably 0 ≦ z ≦ 0.30.

さらに、「w」は、Bサイト元素であるNbを置換するSbの置換量を表す。Nbの一部をSbで置換すると、圧電特性等の向上という効果が得られる。wの値が0.2を越えると、圧電特性、及び/又はキュリー温度が低下するので好ましくない。
また、上記一般式(1)におけるwの値は、0<w≦0.2であることが好ましい。
この場合には、上記一般式(1)で表される化合物において、Sbが必須成分となる。そのため、この場合には、焼結温度が低下し、焼結性を向上させることができると共に、誘電損失tanδの安定性を向上させることができる。
Further, “w” represents the substitution amount of Sb that substitutes Nb, which is a B site element. If a part of Nb is replaced with Sb, an effect of improving the piezoelectric characteristics and the like can be obtained. If the value of w exceeds 0.2, the piezoelectric characteristics and / or the Curie temperature are lowered, which is not preferable.
Moreover, it is preferable that the value of w in the said General formula (1) is 0 <w <= 0.2.
In this case, Sb is an essential component in the compound represented by the general formula (1). Therefore, in this case, the sintering temperature can be lowered, the sinterability can be improved, and the stability of the dielectric loss tan δ can be improved.

また、上記一般式(1)におけるwの値は、w=0とすることができる。この場合には、上記一般式(1)は、{Lix(K1-yNay1-x} a(Nb1-zTaz)O3で表される。そして、この場合には、上記一般式(1)で表される化合物は、Sbを含まず、比較的高いキュリー温度を示すことができる。上記一般式(1)において、wの値は、0≦w≦0.15であることがより好ましく、0≦w≦0.10であることがさらに好ましい。 Moreover, the value of w in the general formula (1) can be set to w = 0. In this case, the general formula (1) is represented by {Li x (K 1 -y Na y ) 1 -x } a (Nb 1 -z Ta z ) O 3 . In this case, the compound represented by the general formula (1) does not contain Sb and can exhibit a relatively high Curie temperature. In the general formula (1), the value of w is more preferably 0 ≦ w ≦ 0.15, and further preferably 0 ≦ w ≦ 0.10.

また、上記結晶配向セラミックスは、高温から低温になるにつれて、結晶相が立方晶→正方晶(第1の結晶相転移温度=キュリー温度)、正方晶→斜方晶(第2の結晶相転移温度)、斜方結晶→菱面体晶(第3の結晶相転移温度)と変化する。第1の結晶相転移温度より高い温度領域では立方晶となるため変位特性が消滅し、また、第2の結晶相転移温度より低い温度領域では斜方結晶となり、変位ならびに見かけの動的静電容量の温度依存性が大きくなる。従って、第1の結晶相転移温度は使用温度範囲より高く、第2の結晶相転移温度は使用温度範囲より低くすることで使用温度範囲全域にわたって正方晶であることが望ましい。   In the above-mentioned crystallographically-oriented ceramic, the crystal phase changes from cubic to tetragonal (first crystal phase transition temperature = Curie temperature) and tetragonal to orthorhombic (second crystal phase transition temperature as the temperature changes from high to low. ), Rhombohedral to rhombohedral (third crystal phase transition temperature). In the temperature region higher than the first crystal phase transition temperature, the displacement characteristic disappears because it becomes a cubic crystal, and in the temperature region lower than the second crystal phase transition temperature, it becomes an orthorhombic crystal. The temperature dependence of the capacity increases. Therefore, it is desirable that the first crystal phase transition temperature is higher than the use temperature range, and the second crystal phase transition temperature is lower than the use temperature range so that the first crystal phase transition temperature is tetragonal over the entire use temperature range.

ところが、上記結晶配向セラミクスの基本組成であるニオブ酸カリウムナトリウム(K1-yNayNbO3)は、「ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソサイエティ“Journal of American Ceramic Society ”」、米国、1959年、第42巻[9]p.438−442、ならびに米国特許2976246号明細書によれば、高温から低温になるにつれて、結晶相が立方晶→正方晶(第1の結晶相転移温度=キュリー温度)、正方晶→斜方晶(第2の結晶相転移温度)、斜方結晶→菱面体晶(第3の結晶相転移温度)と変化する。また、「y=0.5」における第1の結晶相転移温度は約420℃、第2の結晶相転移温度は約190℃、第3の結晶相転移温度は約−150℃である。従って、正方晶である温度領域は190〜420℃の範囲であり、一般的な工業製品の使用温度範囲である−40〜160℃と一致しない。
一方、上記結晶配向セラミックスは、基本組成であるニオブ酸カリウムナトリウム(K1-yNayNbO3)に対して、Li、Ta、Sbの置換元素の量を変化させることにより、第1の結晶相転移温度ならびに第2の結晶相転移温度を自由に変えることができる。
However, potassium sodium niobate (K 1-y Na y NbO 3 ), which is the basic composition of the above-mentioned crystal orientation ceramics, is the “Journal of American Ceramic Society”, USA, 1959. 42 [9] p. According to 438-442 and U.S. Pat. No. 2,976,246, the crystal phase is changed from cubic to tetragonal (first crystal phase transition temperature = Curie temperature), tetragonal to orthorhombic ( (Second crystal phase transition temperature), rhombic crystal → rhombohedral crystal (third crystal phase transition temperature). The first crystal phase transition temperature at “y = 0.5” is about 420 ° C., the second crystal phase transition temperature is about 190 ° C., and the third crystal phase transition temperature is about −150 ° C. Accordingly, the temperature range of tetragonal crystal is in the range of 190 to 420 ° C., which does not coincide with −40 to 160 ° C., which is a general industrial product use temperature range.
On the other hand, the above-mentioned crystallographic ceramics can be obtained by changing the amounts of Li, Ta, and Sb substitution elements with respect to potassium sodium niobate (K 1-y Na y NbO 3 ), which is the basic composition. The phase transition temperature as well as the second crystal phase transition temperature can be freely changed.

圧電特性が最も大きくなるy=0.4〜0.6において、Li,Ta,Sbの置換量と結晶相転移温度実測値の重回帰分析を行った結果を下記の式B1、式B2に示す。
式B1及び式B2から、Li置換量は第1の結晶相転移温度を上昇させ、かつ、第2の結晶相転移温度を低下させる作用を有することがわかる。また、TaならびにSbは第1の結晶相転移温度を低下させ、かつ、第2の結晶相転移温度を低下させる作用を有することがわかる。
第1の結晶相転移温度=(388+9x−5z−17w)±50[℃]・・・(式B1)
第2の結晶相転移温度=(190−18.9x−3.9z−5.8w)±50[℃]・・・(式B2)
The following formulas B1 and B2 show the results of multiple regression analysis of the substitution amounts of Li, Ta, and Sb and the actual measured values of the crystal phase transition temperature at y = 0.4 to 0.6 at which the piezoelectric characteristics become the largest. .
From formulas B1 and B2, it can be seen that the amount of Li substitution has the effect of increasing the first crystal phase transition temperature and decreasing the second crystal phase transition temperature. It can also be seen that Ta and Sb have the effect of lowering the first crystal phase transition temperature and lowering the second crystal phase transition temperature.
First crystal phase transition temperature = (388 + 9x−5z−17w) ± 50 [° C.] (formula B1)
Second crystal phase transition temperature = (190-18.9x-3.9z-5.8w) ± 50 [° C.] (formula B2)

第1の結晶相転移温度は圧電性が完全に消失する温度であり、かつその近傍で動的容量急激に大きくなることから、(製品の使用環境上限温度+60℃)以上が望ましい。第2の結晶相転移温度は単に結晶相転移する温度であり、圧電性は消失しないため変位、あるいは動的容量の温度依存性に悪影響が出ない範囲に設定すればよいため、(製品の使用環境下限温度+40℃)以下が望ましい。   The first crystal phase transition temperature is a temperature at which the piezoelectricity completely disappears, and the dynamic capacity rapidly increases in the vicinity thereof. Therefore, the first crystal phase transition temperature is desirably (product use environment upper limit temperature + 60 ° C.) or higher. The second crystal phase transition temperature is simply the temperature at which the crystal phase transition occurs, and since the piezoelectricity does not disappear, it may be set within a range that does not adversely affect the temperature dependence of displacement or dynamic capacity. Environmental lower limit temperature + 40 ° C.) or less is desirable.

一方、製品の使用環境上限温度は、用途により異なり、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃などである。製品の使用環境下限温度は−30℃、−40℃などである。   On the other hand, the use environment upper limit temperature of a product changes with uses, and is 60 degreeC, 80 degreeC, 100 degreeC, 120 degreeC, 140 degreeC, 160 degreeC, etc. The use environment minimum temperature of a product is -30 degreeC, -40 degreeC, etc.

従って、上記式B1に示す第1の結晶相転移温度は120℃以上が望ましいため、「x」、「z」、「w」は(388+9x−5z−17w)+50≧120を満足することが望ましい。
また、式B2に示す第2の結晶相転移温度は、10℃以下が望ましいため、「x」、「z」、「w」は(190−18.9x−3.9z−5.8w)−50≦10を満足することが望ましい。
即ち、上記一般式(1)は、9x−5z−17w≧−318、及び−18.9x−3.9z−5.8w≦−130という関係を満足することが好ましい(請求項4)。
Therefore, since the first crystal phase transition temperature shown in the above formula B1 is desirably 120 ° C. or higher, it is desirable that “x”, “z”, and “w” satisfy (388 + 9x−5z−17w) + 50 ≧ 120. .
In addition, since the second crystal phase transition temperature represented by Formula B2 is desirably 10 ° C. or lower, “x”, “z”, and “w” are (190-18.9x-3.9z-5.8w) − It is desirable to satisfy 50 ≦ 10.
That is, it is preferable that the general formula (1) satisfies the relations 9x-5z-17w ≧ −318 and −18.9x−3.9z−5.8w ≦ −130.

次に、上記異方形状粉末としては、一般式(2)(Bi22)2+{Bi0.5(KuNa1-u)m-1.5(Nb1-vTav)m3m+1}2-(但し、mは2以上の整数、0≦u≦0.8、0≦v≦0.4)で表されるビスマス層状ペロブスカイト型化合物からなる異方形状の出発原料を酸処理することに得られる酸処理体を採用することが好ましい(請求項2)。
この場合には、密度の低下をより抑制しつつ配向度を向上させることができる。即ち、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を添加して液相量が低減すると、結晶配向セラミックスの配向度を向上できる反面、結晶配向セラミックスが焼結し難くなるおそれがあるが、上記酸処理体は、Aサイト欠陥(アルカリ金属元素欠陥)が多く、焼結時に反応原料由来のアルカリ金属元素を含有した液相との反応性に優れるため、焼結性を向上させることができる。
Next, as the anisotropically shaped powder, the general formula (2) (Bi 2 O 2 ) 2+ {Bi 0.5 (K u Na 1-u ) m-1.5 (Nb 1-v Ta v ) m O 3m + 1 } 2- (where m is an integer of 2 or more, 0 ≦ u ≦ 0.8, 0 ≦ v ≦ 0.4) acid treatment of an anisotropically shaped starting material composed of a bismuth layered perovskite compound It is preferable to employ an acid-treated product obtained by doing this (claim 2).
In this case, the degree of orientation can be improved while further suppressing the decrease in density. That is, if the amount of liquid phase is reduced by adding Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder, the degree of orientation of the crystal-oriented ceramic can be improved, but the crystal-oriented ceramic may be difficult to sinter. The acid-treated body has many A-site defects (alkali metal element defects) and is excellent in reactivity with a liquid phase containing an alkali metal element derived from a reaction raw material at the time of sintering, so that the sinterability can be improved. it can.

また、例えばNaNbO3からなる板状粉末等を異方形状粉末として用いて結晶配向セラミックスを作製する場合においては、板状粉末の表面が荒れた性状をなすため、成形時に板状粉末の配向性が低下するおそれがある。これに対し、上記酸処理体を上記異方形状粉末とした場合には、板状粉末の表面が平滑なため、成形時の配向性を向上させることができる。そのため、より高配向度の結晶配向セラミックスを得ることができる。 For example, in the case of producing a crystallographically-oriented ceramic using a plate-like powder made of NaNbO 3 or the like as an anisotropically shaped powder, the surface of the plate-like powder has a rough property, so that the orientation of the plate-like powder during molding is May decrease. On the other hand, when the acid-treated product is the anisotropically shaped powder, the surface of the plate-like powder is smooth, so that the orientation during molding can be improved. Therefore, a crystallographically-oriented ceramic with a higher degree of orientation can be obtained.

一般式(2)におけるuの値が0.8を越える場合には、上記異方形状粉末の融点が低下し、該異方形状粉末を用いて結晶配向セラミックスを作製すると、高配向度の結晶配向セラミックスを得ることが困難になるおそれがある。一方、vが0.4を越える場合には、上記異方形状粉末を用いて結晶配向セラミックスを作製したときに、得られる結晶配向セラミックスのキュリー温度が低下し、家電及び自動車用の圧電材料等としての利用が困難になるおそれがある。また、mが大きくなりすぎると、その合成時においてビスマス層状ペロブスカイト型化合物の異方形状粉末以外にペロブスカイトの非異方形状微粒子が発生するおそれがある。したがって、異方形状粒子の歩留まりを向上させるという観点からmは15以下の整数であることが好ましい。   When the value of u in the general formula (2) exceeds 0.8, the melting point of the anisotropically shaped powder is lowered, and when crystal oriented ceramics are produced using the anisotropically shaped powder, It may be difficult to obtain oriented ceramics. On the other hand, when v exceeds 0.4, when crystal oriented ceramics are produced using the anisotropically shaped powder, the Curie temperature of the obtained crystal oriented ceramics decreases, and piezoelectric materials for home appliances and automobiles, etc. May be difficult to use. On the other hand, if m is too large, non-anisotropically shaped fine particles of perovskite may be generated in addition to the anisotropically shaped powder of the bismuth layered perovskite type compound. Therefore, m is preferably an integer of 15 or less from the viewpoint of improving the yield of anisotropically shaped particles.

酸処理は、上記出発原料を、塩酸等の酸に接触させることにより行うことができる。
具体的には、例えば出発原料粉末を酸中で加熱しながら混合する方法を採用することができる。
The acid treatment can be performed by bringing the starting material into contact with an acid such as hydrochloric acid.
Specifically, for example, a method of mixing starting material powder while heating in an acid can be employed.

また、上記反応原料粉末としては、上記異方形状粉末と共に焼結させることにより該異方形状粉末と反応して、目的の等方性ペロブスカイト型化合物を生成するものを選択する   Further, as the reaction raw material powder, a powder that reacts with the anisotropically shaped powder by sintering together with the anisotropically shaped powder to produce a desired isotropic perovskite type compound is selected.

上記反応原料粉末は、上記異方形状粉末の1/3以下の粒径を有することが好ましい。
上記反応原料粉末の粒径が上記異方形状粉末の粒径の1/3を超える場合には、上記成形工程において、上記異方形状粉末の上記{100}面が略同一の方向に配向するように、上記原料混合物を成形することが困難になるおそれがある。より好ましくは、1/4以下がよく、さらには1/5以下がよい。
上記反応原料粉末と上記異方形状粉末との粒径の比較は、上記反応原料粉末の平均粒径と上記異方形状粉末の平均粒径とを比較することによって行うことができる。なお、上記異方形状粉末の粒径及び上記反応原料粉末の粒径は、いずれも最も長尺の径のことをいう。
The reaction raw material powder preferably has a particle size of 1/3 or less of the anisotropically shaped powder.
When the particle size of the reaction raw material powder exceeds 1/3 of the particle size of the anisotropically shaped powder, the {100} plane of the anisotropically shaped powder is oriented in substantially the same direction in the molding step. Thus, it may be difficult to form the raw material mixture. More preferably, it is 1/4 or less, and further preferably 1/5 or less.
The particle size of the reaction raw material powder and the anisotropic shaped powder can be compared by comparing the average particle size of the reaction raw material powder with the average particle size of the anisotropic shaped powder. The particle diameter of the anisotropically shaped powder and the particle diameter of the reaction raw material powder both mean the longest diameter.

上記反応原料粉末の組成は、上記異方形状粉末の組成、及び作製しようとする上記一般式(1)で表される等方性ペロブスカイト型化合物の組成に応じて決定できる。また、上記反応原料粉末としては、例えば酸化粉末、複合酸化物粉末、水酸化物粉末、あるいは炭酸塩、硝酸塩、主酸塩等の塩、あるいはアルコキシド等を用いることができる。   The composition of the reaction raw material powder can be determined according to the composition of the anisotropically shaped powder and the composition of the isotropic perovskite compound represented by the general formula (1) to be produced. Further, as the reaction raw material powder, for example, an oxide powder, a composite oxide powder, a hydroxide powder, a salt such as carbonate, nitrate, main acid salt, or an alkoxide can be used.

上記反応原料粉末としては、Li源、K源、Na源、Nb源、Ta源、及びSb源から選ばれる1種以上の仮焼粉を用いることができる。上述の各元素源としては、少なくともこれらの元素を1種以上含有する化合物を採用することができる。各元素源の配合割合は、上記一般式(1)で表されるペロブスカイト型化合物の組成及び上記異方形状粉末の組成とから決定できる。   As said reaction raw material powder, 1 or more types of calcined powder chosen from Li source, K source, Na source, Nb source, Ta source, and Sb source can be used. As each element source described above, a compound containing at least one of these elements can be employed. The blending ratio of each element source can be determined from the composition of the perovskite type compound represented by the general formula (1) and the composition of the anisotropically shaped powder.

また、上記反応原料粉末としては、一般式(3){Lip(K1-qNaq)1-p}c(Nb1-r-sTarSbs)O3(但し、0≦p≦1、0≦q≦1、0≦r≦1、0≦s≦1、0.95≦c≦1.05)で表される等方性ペロブスカイト型化合物からなる粉末を採用することが好ましい(請求項3)。
この場合には、高密度で高配向度な結晶配向セラミックスを容易に作製することができる。
Further, as the reaction raw material powders, the general formula (3) {Li p (K 1-q Na q) 1-p} c (Nb 1-rs Ta r Sb s) O 3 ( where, 0 ≦ p ≦ 1 , 0 ≦ q ≦ 1, 0 ≦ r ≦ 1, 0 ≦ s ≦ 1, 0.95 ≦ c ≦ 1.05) is preferably employed (preferably a powder composed of an isotropic perovskite type compound). Item 3).
In this case, it is possible to easily produce a high-density and highly oriented crystal-oriented ceramic.

上記一般式(3)においても、これをペロブスカイト構造の組成式ABO3にあてはめたときに、Aサイト原子とBサイト原子の構成比を1:1に対してそれぞれ±5%までずらした構成比とすることができる。なお、最終的に上記結晶配向セラミックスの結晶中の格子欠陥をより少なくし、より優れた圧電特性を得るためには、好ましくは±3%までの組成がよい。すなわち、上記一般式(3)においては0.95≦c≦1.05であることが好ましく、より好ましくは、0.97≦c≦1.03である。
また、上記一般式(1)と同様に、上記一般式(3)においても9p−5q−17s≧−318、及び−18.9p−3.9r−5.8s≦−130という関係を満足することが好ましい。
Also in the above general formula (3), when this is applied to the compositional formula ABO 3 of the perovskite structure, the composition ratio of the A site atom and the B site atom shifted to ± 5% with respect to 1: 1, respectively. It can be. In order to finally reduce the number of lattice defects in the crystal of the crystal-oriented ceramic and to obtain more excellent piezoelectric characteristics, the composition is preferably up to ± 3%. That is, in the general formula (3), 0.95 ≦ c ≦ 1.05 is preferable, and 0.97 ≦ c ≦ 1.03 is more preferable.
Similarly to the general formula (1), the general formula (3) also satisfies the relations of 9p-5q-17s ≧ −318 and −18.9p−3.9r−5.8s ≦ −130. It is preferable.

上記混合工程において、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とは、上記一般式(1)で表される化学量論比にて配合する。このとき、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末との配合割合は、モル比で、異方形状粉末:反応原料粉末=0.02〜0.10:0.98〜0.90(ただし、異方形状粉末と反応原料との合計を1モルとする)にすることが好ましい。
上記配合割合(モル比)において、異方形状粉末が0.02未満の場合又は反応原料粉末が0.98を越える場合には、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を添加することによる配向度の向上効果は得られるものの、圧電材料等の用途として実用上充分なレベルまで配向度を高くすることが困難になるおそれがある。
一方、異方形状粉末が0.10を越える場合又は反応原料粉末が0.90未満の場合には密度の高い結晶配向セラミックスを得ることができなくなるおそれがある。そのため、上記結晶配向セラミックスの圧電特性が不十分になるおそれがある。
In the mixing step, the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder are blended in a stoichiometric ratio represented by the general formula (1). At this time, the blending ratio of the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder is a molar ratio, anisotropically shaped powder: reactive raw material powder = 0.02 to 0.10: 0.98 to 0.90 (however, The total of the anisotropically shaped powder and the reaction raw material is preferably 1 mol).
In the above blending ratio (molar ratio), when the anisotropically shaped powder is less than 0.02 or when the reaction raw material powder exceeds 0.98, Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added. Although the effect of improving the degree of orientation can be obtained, it may be difficult to increase the degree of orientation to a practically sufficient level for applications such as piezoelectric materials.
On the other hand, when the anisotropically shaped powder exceeds 0.10 or when the reaction raw material powder is less than 0.90, there is a possibility that a crystal-oriented ceramic with high density cannot be obtained. For this reason, the piezoelectric properties of the crystal-oriented ceramic may be insufficient.

また、上記混合工程においては、上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対する添加量が0.005〜0.02molとなるように、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を混合する。Nb25粉末及びTa25粉末の両方を用いる場合には、これらの合計が上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対して0.005〜0.02molとなるよう添加することができる。
Nb25粉末及び/又はTa25粉末の添加量が0.005mol未満の場合には、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を添加することによる、上述の配向度の向上効果が充分に得られなくなるおそれがある。一方、0.02molを越える場合には、むしろ配向度が小さくなるおそれがある。より好ましくは、Nb25粉末及び/又はTa25粉末の添加量は、上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対して、0.015モル以下がよい。
Further, in the mixing step, so that the amount added to said isotropic perovskite compound 1mol represented by the general formula (1) is 0.005~0.02mol, Nb 2 O 5 powder and / or Mix Ta 2 O 5 powder. When both Nb 2 O 5 powder and Ta 2 O 5 powder are used, the sum of these is 0.005 to 0.005 with respect to 1 mol of the isotropic perovskite compound represented by the general formula (1). It can add so that it may become 02 mol.
When the addition amount of Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is less than 0.005 mol, the above-mentioned degree of orientation can be increased by adding Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder. There is a possibility that the improvement effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.02 mol, the degree of orientation may rather be reduced. More preferably, the addition amount of Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is 0.015 mol or less with respect to 1 mol of the isotropic perovskite compound represented by the general formula (1). Good.

Nb25粉末及びTa25粉末は、焼成後に上記等方性ペロブスカイト型化合物の成分元素の一部を構成することができる。そのため、上記焼成工程後の結晶配向セラミックスの組成は、実際には上記混合工程における上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とからの狙い組成から上記Nb25粉末及び/又は上記Ta25粉末の添加分だけずれると考えられる。本発明において、上記混合工程における上記一般式(1)で表される組成は、Nb25粉末及びTa25粉末の添加を考慮していない上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とから決定される組成であり、上記混合工程においては、かかる組成1モルに対して上述のごとく所定量のNb25粉末及び/又はTa25粉末を添加する。 Nb 2 O 5 powder and Ta 2 O 5 powder can constitute a part of the component elements of the isotropic perovskite compound after firing. Therefore, the composition of the crystallographically-oriented ceramic after the firing step is actually the Nb 2 O 5 powder and / or the Ta 2 O from the target composition from the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder in the mixing step. It is thought that it is shifted by the added amount of 5 powders. In the present invention, the composition represented by the general formula (1) in the mixing step includes the anisotropic shaped powder not considering the addition of Nb 2 O 5 powder and Ta 2 O 5 powder, and the reaction raw material powder. In the mixing step, a predetermined amount of Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder is added as described above with respect to 1 mol of the composition.

好ましくは、上記混合工程においては、Nb25粉末及びTa25粉末のうち、Nb25粉末を添加することがよい。
この場合には、Nb25粉末を添加することによる上記ペロブスカイト型化合物の組成変化の比率を小さくすることができる。
Preferably, in the mixing step, it is preferable to add Nb 2 O 5 powder out of Nb 2 O 5 powder and Ta 2 O 5 powder.
In this case, the ratio of the composition change of the perovskite type compound due to the addition of Nb 2 O 5 powder can be reduced.

上記混合工程においては、上記異方形状粉末、上記反応原料、上記Nb25粉末、及びTa25粉末の混合は、乾式で行ってもよく、あるいは、水、アルコール等の適当な分散媒を加えて湿式で行ってもよい。さらにこのとき、必要に応じてバインダ、可塑剤、及び分散剤等から選ばれる1種以上を加えることもできる。 In the mixing step, the anisotropically shaped powder, the reaction raw material, the Nb 2 O 5 powder, and the Ta 2 O 5 powder may be mixed by a dry method, or an appropriate dispersion of water, alcohol, or the like. It may be carried out wet by adding a medium. Further, at this time, one or more selected from a binder, a plasticizer, a dispersant, and the like can be added as necessary.

次に、上記成形工程においては、上記異方形状粉末の結晶面{100}が略同一の方向に配向するように、上記原料混合物を成形して成形体を作製する。
成形方法については、上記異方形状粉末を配向させることが可能な方法であればよい。上記異方形状粉末を面配向させる成形方法としては、具体的にはドクターブレード法、プレス成形法、圧延法等が好適な例としてあげられる。これらの成形方法によれば、異方形状粉末に作用するせん断応力等によって、異方形状粉末を成形体内で略同一の方向に配向させることができる。
Next, in the molding step, the raw material mixture is molded so that the crystal plane {100} of the anisotropically shaped powder is oriented in substantially the same direction, thereby producing a molded body.
Any molding method may be used as long as the anisotropically shaped powder can be oriented. Specific examples of a molding method for orienting the anisotropically shaped powder include a doctor blade method, a press molding method, and a rolling method. According to these molding methods, the anisotropically shaped powder can be oriented in substantially the same direction within the molded body due to shear stress acting on the anisotropically shaped powder.

上記焼成工程においては、上記成形体を加熱することにより、少なくとも上記異方形状粉末と上記反応原料とを反応させると共に焼結させ、上記結晶配向セラミックスを得る。上記焼成工程においては、上記成形体を加熱することにより焼結が進行し、上記等方性ペロブスカイト型化合物を主相とする多結晶体からなる上記結晶配向セラミックスを作製する。また、上記焼成工程においては、上記異方形状粉末及び上記反応原料の組成によっては、余剰成分も同時に生成する。   In the firing step, by heating the shaped body, at least the anisotropically shaped powder and the reaction raw material are reacted and sintered to obtain the crystal oriented ceramics. In the firing step, the compact is heated by heating the compact, and the crystal-oriented ceramic composed of a polycrystalline body having the isotropic perovskite compound as a main phase is produced. In the firing step, an excess component is also generated at the same time depending on the composition of the anisotropically shaped powder and the reaction raw material.

上記焼成工程における加熱温度は、反応及び/又は焼結が効率よく進行し、かつ目的とする組成を有する反応物が生成するように、使用する異方形状粉末、反応原料、及び作製しようとする結晶配向セラミックスの組成等に応じて最適な温度を選択することができる。具体的には、例えば温度900℃〜1300℃で行うことができる。   The heating temperature in the firing step is an anisotropic powder to be used, a reaction raw material, and an attempt to produce so that the reaction and / or sintering can proceed efficiently and a reactant having the desired composition is generated. The optimum temperature can be selected according to the composition of the crystal oriented ceramics. Specifically, it can be performed at a temperature of 900 ° C. to 1300 ° C., for example.

(実施例1)
次に、本発明の実施例につき、説明する。
本例は、混合工程、成形工程、及び焼成工程を行って、等方性ペロブスカイト型化合物を主相とする多結晶体からなり、該多結晶体を構成する結晶粒の結晶面{100}面が配向する結晶配向セラミックスを製造する例である。
Example 1
Next, examples of the present invention will be described.
This example comprises a polycrystal having an isotropic perovskite compound as a main phase by performing a mixing step, a forming step, and a firing step, and the crystal plane {100} plane of the crystal grains constituting the polycrystal This is an example of producing a crystallographically-oriented ceramic in which is oriented.

混合工程においては、結晶面{100}面が配向する異方形状の配向粒子からなる異方形状粉末と、この異方形状粉末と反応して等方性ペロブスカイト型化合物を生成する反応原料粉末とを混合することにより原料混合物を作製する。また、混合工程においては、後工程の焼成工程後に、異方形状粉末と反応原料粉末とから{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}1.020(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3で表される等方性ペロブスカイト型化合物が生成する化学量論比にて異方形状粉末と反応原料粉末とを混合し、さらに、等方性ペロブスカイト型化合物1molに対する添加量が0.005〜0.02molとなるようにNb25粉末を混合する。 In the mixing step, an anisotropically shaped powder comprising anisotropically oriented particles whose crystal plane {100} plane is oriented, and a reaction raw material powder that reacts with this anisotropically shaped powder to produce an isotropic perovskite type compound, To prepare a raw material mixture. Further, in the mixing step, after the post-baking step, the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder are represented by {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 1.020 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3. The anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder are mixed at a stoichiometric ratio that produces the isotropic perovskite compound, and the addition amount with respect to 1 mol of the isotropic perovskite compound is 0.005 to 0.02 mol. Nb 2 O 5 powder is mixed.

成形工程においては、異方形状粉末の結晶面{100}面が略同一の方向に配向するように、原料混合物を成形して成形体を作製する。
焼成工程においては、成形体を加熱することにより、異方形状粉末と反応原料粉末とを反応させると共に焼結させて結晶配向セラミックスを得る。
In the forming step, the raw material mixture is formed so that the crystal plane {100} plane of the anisotropically shaped powder is oriented in substantially the same direction to produce a formed body.
In the firing step, by heating the compact, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are reacted and sintered to obtain crystal oriented ceramics.

以下、本例の結晶配向セラミックスの製造方法につき、詳細に説明する。
まず、異方形状粉末を作製する。本例においては、異方形状粉末として、Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518(即ち、(Bi22)2+{(Bi0.5Na3.5)(Nb0.93Ta0.07)516}2-)で表されるビスマス層状ペロブスカイト型化合物からなる異方形状の出発原料を酸処理することに得られる酸処理体を採用する。
Hereinafter, the manufacturing method of the crystallographically-oriented ceramic of this example will be described in detail.
First, an anisotropic shaped powder is produced. In this example, Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 (ie, (Bi 2 O 2 ) 2+ {(Bi 0.5 Na 3.5 ) (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O is used as the anisotropically shaped powder. 16 } Use an acid-treated product obtained by acid-treating an anisotropic starting material composed of a bismuth layered perovskite type compound represented by 2- ).

即ち、まず、Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518となるような化学量論比で、Bi23粉末、NaHCO3粉末、Nb25粉末、及びTa25粉末を秤量し、湿式混合した。次いで、得られた混合物100重量部に対して、フラックスとしてNaClを80重量部添加し、1時間乾式混合した。
次に、得られた混合物を白金るつぼ中で温度1100℃で2時間加熱し、Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518の合成を行った。加熱は、室温から温度850℃までを昇温速度150℃/hで行い、温度850℃から1100℃までを昇温速度100℃/hで行った。その後、降温速度150℃/hで冷却し、反応物を湯洗してフラックスを取り除き、Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末を得た。このBi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末は{001}面を配向面(最大面)とする板状粉末であった。
That is, first, Bi 2 O 3 powder, NaHCO 3 powder, Nb 2 O 5 powder, and Ta 2 O 5 powder with a stoichiometric ratio of Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 are used. Weighed and wet mixed. Next, 80 parts by weight of NaCl as a flux was added to 100 parts by weight of the obtained mixture, and dry mixed for 1 hour.
Next, the obtained mixture was heated in a platinum crucible at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours to synthesize Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 . Heating was performed from room temperature to a temperature of 850 ° C. at a heating rate of 150 ° C./h, and from 850 ° C. to 1100 ° C. at a heating rate of 100 ° C./h. Then cooled at a cooling rate 0.99 ° C. / h, the reaction was removed flux hot water washing to obtain a Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07) 5 O 18 powder. This Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 powder was a plate-like powder having the {001} plane as the orientation plane (maximum plane).

次に、Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末をジェットミルにより粉砕した。
粉砕後のBi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末は、平均粒径が約12μmであり、アスペクト比が約10〜20μmであった。
Next, Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 powder was pulverized by a jet mill.
The Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 powder after pulverization had an average particle size of about 12 μm and an aspect ratio of about 10 to 20 μm.

次いで、ビーカ内でこの出発原料粉末(Bi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末)1gに対して30mlの割合で6NのHClを添加し、温度60℃で24時間撹拌した。その後、吸引ろ過を行った。この酸洗浄工程を2回繰返してBi2.5Na3.5(Nb0.93Ta0.07)518粉末の酸処理体を得た。 Then, 6N HCl was added at a rate of 30 ml to 1 g of this starting material powder (Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 powder) in a beaker, and the mixture was stirred at a temperature of 60 ° C. for 24 hours. Thereafter, suction filtration was performed. This acid washing step was repeated twice to obtain an acid-treated product of Bi 2.5 Na 3.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) 5 O 18 powder.

この異方形状粉末について、エネルギー分散型X線装置(EDX)を用いた成分分析及びX線回折装置(XRD)を用いた結晶相の同定を行った結果、異方形状粉末は、Na0.5(Nb0.93Ta0.07)O3粉末を主成分とし、ぺロブスカイト化合物からなる構造とビスマス層状化合物からなる構造をあわせ持つ構造であることが分かった。この異方形状粉末は、平均粒径約12μm、アスペクト比約10〜20μmの板状粉末であった。 As a result of component analysis using an energy dispersive X-ray apparatus (EDX) and identification of a crystal phase using an X-ray diffractometer (XRD), the anisotropic shaped powder is Na 0.5 ( Nb 0.93 Ta 0.07 ) O 3 powder was found as the main component, and it was found that this structure had both a structure composed of a perovskite compound and a structure composed of a bismuth layered compound. This anisotropically shaped powder was a plate-like powder having an average particle size of about 12 μm and an aspect ratio of about 10 to 20 μm.

次に、以下のようにして反応原料粉末を作製した。
まず、{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}1.020(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3の組成1モルから、異方形状粉末として用いるNa0.5(Nb0.93Ta0.07)O30.05モルを差し引いた組成となるように、市販のNaHCO3粉末、KHCO3粉末、Li2CO3粉末、Nb25粉末、Ta25粉末、及びNaSbO3粉末を秤量した。
具体的には、{Li0.06(K0.45Na0.55)0.94}1.047(Nb0.835Ta0.1Sb0.065)O3という化学量論組成となるように秤量した。
その後、有機溶剤を媒体としてZrO2ボールで20時間の湿式混合を行った。次いで、750℃で5Hr仮焼し、さらに有機溶剤を媒体としてZrO2ボールで20時間の湿式粉砕を行うことで平均粒径が約0.5μmの仮焼物粉体(反応原料粉末)を得た。
Next, a reaction raw material powder was produced as follows.
First, from 1 mol of {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 1.020 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3 , Na 0.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) O 3 0.05 mol used as anisotropically shaped powder The commercially available NaHCO 3 powder, KHCO 3 powder, Li 2 CO 3 powder, Nb 2 O 5 powder, Ta 2 O 5 powder, and NaSbO 3 powder were weighed so as to obtain a composition obtained by subtracting.
Specifically, it was weighed so as to have a stoichiometric composition of {Li 0.06 (K 0.45 Na 0.55 ) 0.94 } 1.047 (Nb 0.835 Ta 0.1 Sb 0.065 ) O 3 .
Thereafter, wet mixing was performed for 20 hours with a ZrO 2 ball using an organic solvent as a medium. Next, calcined for 5 hours at 750 ° C., and further wet pulverized for 20 hours with a ZrO 2 ball using an organic solvent as a medium to obtain a calcined powder (reaction raw material powder) having an average particle size of about 0.5 μm. .

上記のようにして作製した異方形状粉末と反応原料粉末とを、{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}1.020(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3になるような化学量論比で秤量し、さらに添加物としてのNb25粉末を添加して原料混合物を得た(混合工程)。具体的には、異方形状粉末と反応原料粉末とはモル比で0.05:0.95(異方形状粉末:反応原料粉末)となるように秤量し、さらに添加物としてのNb25粉末を0.01モル添加した。
秤量後、有機溶剤を媒体にして、ZrO2ボールで湿式混合を20時間行うことにより、原料混合物のスラリーを得た。その後、スラリーに対してバインダ(ポリビニルブチラール)及び可塑剤(フタル酸ジブチル)を加え、さらに混合した。なお、バインダ及び可塑剤は、100gの原料混合物(粉末成分)に対して、それぞれ8.0g(バインダ)及び4.0g(可塑剤)添加した。このようにして、スラリー状の原料混合物を得た。
The anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder produced as described above are weighed in a stoichiometric ratio such that {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 1.020 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3. Further, Nb 2 O 5 powder as an additive was added to obtain a raw material mixture (mixing step). Specifically, the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder are weighed so as to have a molar ratio of 0.05: 0.95 (anisotropic shaped powder: reactive raw material powder), and further Nb 2 O as an additive. 5 powder 0.01 mol was added.
After weighing, a raw material mixture slurry was obtained by performing wet mixing with a ZrO 2 ball for 20 hours using an organic solvent as a medium. Thereafter, a binder (polyvinyl butyral) and a plasticizer (dibutyl phthalate) were added to the slurry and further mixed. The binder and plasticizer were added in an amount of 8.0 g (binder) and 4.0 g (plasticizer) to 100 g of the raw material mixture (powder component), respectively. In this way, a slurry-like raw material mixture was obtained.

次に、ドクターブレード装置を用いて、混合したスラリー状の原料混合物を厚み100μmのテープ状に成形し、さらに得られるテープを積層及び圧着することにより、厚さ1.2mmの積層状態の成形体を得た(成形工程)。このとき、異方形状粉末に作用するせん断応力等によって、異方形状粉末を成形体内で略同一の方向に配向させることができる。   Next, using a doctor blade device, the mixed slurry-like raw material mixture is formed into a tape having a thickness of 100 μm, and the resulting tape is laminated and pressure-bonded, whereby a laminated body having a thickness of 1.2 mm is formed. (Molding process). At this time, the anisotropically shaped powder can be oriented in substantially the same direction in the molded body due to shear stress acting on the anisotropically shaped powder.

次いで、成形体を大気中において温度400℃で加熱することにより脱脂を行った。脱脂後の成形体をマグネシア鉢中のPt版上に配置し、大気中で温度1120℃で2時間加熱することにより焼成し、その後冷却することにより、結晶配向セラミックスを得た(焼成工程)。これを試料E1とする。なお、加熱及び冷却は、昇温速度200℃/h、冷却速度は1120℃〜1000℃の間を10℃/h、1000℃以下は200℃/hの焼成パターンで行った。   Next, the molded body was degreased by heating in the atmosphere at a temperature of 400 ° C. The degreased compact was placed on a Pt plate in a magnesia pot, fired by heating in the atmosphere at a temperature of 1120 ° C. for 2 hours, and then cooled to obtain crystal-oriented ceramics (firing step). This is designated as Sample E1. Heating and cooling were performed at a heating rate of 200 ° C./h, a cooling rate of 10 ° C./h between 1120 ° C. and 1000 ° C., and a heating rate of 1000 ° C. or lower was 200 ° C./h.

得られた結晶配向セラミックス(試料E1)の組成は、異方形状粉末と反応原料粉末とNb25粉末との組成及び配合割合から最終的に{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}(Nb0.843Ta0.097Sb0.06)O3となっていると考えられる。
上記試料E1の作製に用いた異方形状粉末及び反応原料粉末の組成、Nb25粉末の添加量、混合工程における異方形状粉末と反応原料粉末との混合時の狙い組成、焼成後のペロブスカイト型化合物の組成を後述の表1に示す。
The composition of the obtained crystallographically-oriented ceramic (sample E1) is finally {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } from the composition and blending ratio of the anisotropic shaped powder, the reaction raw material powder, and the Nb 2 O 5 powder. Nb 0.843 Ta 0.097 Sb 0.06 ) O 3 .
Composition of anisotropic shaped powder and reaction raw material powder used for preparation of sample E1, addition amount of Nb 2 O 5 powder, target composition at the time of mixing anisotropic shaped powder and reaction raw material powder in mixing step, after firing The composition of the perovskite type compound is shown in Table 1 below.

また、上記試料E1の結晶配向セラミックスについて、嵩密度を測定した。
具体的には、まず結晶配向セラミックスの乾燥時の重量(乾燥重量)を測定した。次いで、結晶配向セラミックスを水に浸漬して開口部に水を浸透させた後、結晶配向セラミックスの重量(含水重量)を測定した。次いで、含水重量と乾燥重量との差から、結晶配向セラミックス中に存在する開気孔の体積を算出した。また、アルキメデス法により、結晶配向セラミックスについて、開気孔を除いた部分の体積を測定した。次に、結晶配向セラミックスの乾燥重量を全体積(開気孔の体積と開気孔を除いた部分の体積との合計)で除することにより、結晶配向セラミックスの嵩密度を算出した。その結果を後述の表1に示す。
Further, the bulk density of the crystal oriented ceramic of the sample E1 was measured.
Specifically, first, the weight (dry weight) at the time of drying of the crystal oriented ceramics was measured. Next, the crystallographically-oriented ceramic was immersed in water to allow water to penetrate into the opening, and then the weight of the crystal-oriented ceramic (water content) was measured. Next, the volume of open pores present in the crystal-oriented ceramic was calculated from the difference between the moisture content and the dry weight. Further, the volume of the portion excluding the open pores was measured for the crystallographically-oriented ceramic by the Archimedes method. Next, the bulk density of the crystal-oriented ceramics was calculated by dividing the dry weight of the crystal-oriented ceramics by the total volume (the sum of the volume of open pores and the volume of the portion excluding the open pores). The results are shown in Table 1 below.

また、上記試料E1の結晶配向セラミックスについて、その内部の配向度を測定した。
具体的には、まず、テープ面と平行な面を表面から150μmの深さまで研磨した。この研磨面について、ロットゲーリング法による{100}面の平均配向度F(100)を上述の数1の式を用いて算出した。その結果を後述の表1に示す。
Moreover, the degree of orientation inside the crystal-oriented ceramic of the sample E1 was measured.
Specifically, first, a surface parallel to the tape surface was polished from the surface to a depth of 150 μm. With respect to this polished surface, the average orientation degree F (100) of {100} planes by the Lotgering method was calculated using the above equation (1). The results are shown in Table 1 below.

また、本例においては、上記試料E1の比較用として、異方形状粉末と反応原料粉末との混合時にNb25粉末を添加せずに混合工程を行って結晶配向セラミックス(試料C1)を作製した。試料C1の作製にあたっては、最終的に得られる結晶配向セラミックスのAサイト/Bサイト比が上記試料E1と同一(Aサイト/Bサイト=1)になるように反応原料組成を上記E1の場合から変更した。 Further, in this example, as a comparison with the sample E1, the crystal-oriented ceramic (sample C1) is obtained by performing a mixing step without adding the Nb 2 O 5 powder when mixing the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder. Produced. In the preparation of the sample C1, the reaction raw material composition was changed from the case of E1 so that the A-site / B-site ratio of the finally obtained crystal-oriented ceramic was the same as the sample E1 (A site / B site = 1). changed.

即ち、試料C1の作製にあたっては、まず、上記試料E1の場合と同様にして、異方形状粉末を作製した。
また、{Li0.06(K0.45Na0.55)0.94}1.026(Nb0.835Ta0.1Sb0.065)O3という化学量論組成となるように、市販のNaHCO3粉末、KHCO3粉末、Li2CO3粉末、Nb25粉末、Ta25粉末、及びNaSbO3粉末を秤量した。その後、上記試料E1の場合と同様に、有機溶剤を媒体としてZrO2ボールで20時間の湿式混合を行った。次いで、750℃で5Hr仮焼し、さらに有機溶剤を媒体としてZrO2ボールで20時間の湿式粉砕を行うことで平均粒径が約0.5μmの仮焼物粉体(反応原料粉末)を得た。
That is, in producing the sample C1, first, an anisotropic shaped powder was produced in the same manner as in the case of the sample E1.
Further, commercially available NaHCO 3 powder, KHCO 3 powder, Li 2 CO 3 powder, so as to have a stoichiometric composition of {Li 0.06 (K 0.45 Na 0.55 ) 0.94 } 1.026 (Nb 0.835 Ta 0.1 Sb 0.065 ) O 3 , Nb 2 O 5 powder, Ta 2 O 5 powder, and NaSbO 3 powder were weighed. Thereafter, as in the case of the sample E1, wet mixing was performed for 20 hours with a ZrO 2 ball using an organic solvent as a medium. Next, calcined for 5 hours at 750 ° C., and further wet pulverized for 20 hours with a ZrO 2 ball using an organic solvent as a medium to obtain a calcined powder (reaction raw material powder) having an average particle size of about 0.5 μm. .

次いで、上記試料E1と同様に、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とをモル比で0.05:0.95(異方形状粉末:反応原料粉末)となるように秤量した。
秤量後、上記試料E1と同様にして、有機溶剤を媒体にして湿式混合を行い、バインダ及び可塑剤を加えてさらに混合してスラリー状の原料混合物を得た。
Subsequently, similarly to the sample E1, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder were weighed so that the molar ratio was 0.05: 0.95 (anisotropically shaped powder: reactive raw material powder).
After weighing, in the same manner as the sample E1, wet mixing was performed using an organic solvent as a medium, and a binder and a plasticizer were added and further mixed to obtain a slurry-like raw material mixture.

さらに上記試料E1と同様にして、上記原料混合物をテープ状に成形し、さらに積層及び圧着することにより、厚さ1.2mmの積層状態の成形体を作製し、その後、脱脂及び焼成を行って結晶配向セラミックスを得た。これを試料C1とする。
試料C1の作製に用いた異方形状粉末及び反応原料粉末の組成、Nb25粉末の添加量、混合工程における異方形状粉末と反応原料粉末との混合時の狙い組成、焼成後のペロブスカイト型化合物の組成を後述の表1に示す。
また、試料C1についても、上記試料E1と同様にして、焼成後の組成、嵩密度、及び平均配向度の測定を行った。その結果を表1に示す。
Further, in the same manner as the sample E1, the raw material mixture is formed into a tape shape, and further laminated and pressed to produce a laminated body having a thickness of 1.2 mm, and then degreased and fired. A crystallographically oriented ceramic was obtained. This is designated as Sample C1.
Composition of anisotropic shaped powder and reaction raw material powder used for preparation of sample C1, addition amount of Nb 2 O 5 powder, target composition at the time of mixing anisotropic shaped powder and reaction raw material powder in mixing process, perovskite after firing The composition of the mold compound is shown in Table 1 below.
For sample C1, the composition after firing, the bulk density, and the average degree of orientation were measured in the same manner as in sample E1. The results are shown in Table 1.

Figure 2009242168
Figure 2009242168

表1より知られるごとく、混合工程において、異方形状粉末と反応原料粉末に加えてNb25粉末を添加して作製した試料E1は、Nb25粉末を用いずに作製した試料C1に比べて配向度が向上している。また、各試料は、同程度の密度を示していた。
したがって、混合工程において、Nb25粉末を加えることにより、密度を低下させることなく、結晶配向セラミックスの配向度を向上できることがわかる。
また、本例においては、Nb25粉末を配合した試料E1とNb25粉末を配合していない試料C1とについて、組成がほぼ同一でAサイトとBサイトとの比が同じ(A/B=1)結晶配向セラミックスを作製した。にもかかわらず、両者の配向度に差異が生じており、Nb25粉末を配合した試料E1の配向度は、試料C1に比べて向上していた(表1参照)。このことから、Nb25粉末を配合することによる配向度の向上効果が、これを配合した結果AサイトとBサイトの比が変化したことによるものではなく、Nb25粉末配合したこと自体によるものであることがわかる。
As is known from Table 1, sample E1 prepared by adding Nb 2 O 5 powder in addition to the anisotropically shaped powder and reaction raw material powder in the mixing step is sample C1 prepared without using Nb 2 O 5 powder. The degree of orientation is improved compared to. Moreover, each sample showed a comparable density.
Therefore, it can be seen that by adding Nb 2 O 5 powder in the mixing step, the degree of orientation of the crystal-oriented ceramic can be improved without reducing the density.
In the present example, Nb 2 O 5 powder for the sample E1 and Nb 2 O 5 powder sample C1 not blended were blended, the ratio of the A site and the B site composition substantially the same are the same (A / B = 1) Crystal oriented ceramics were produced. Nevertheless, there was a difference in the degree of orientation between the two, and the degree of orientation of sample E1 blended with Nb 2 O 5 powder was improved as compared to sample C1 (see Table 1). Therefore, it improves the effect of the orientation degree by blending a Nb 2 O 5 powder, the ratio of the results A site and B site blended with this not due to the change, which is Nb 2 O 5 powder formulation It turns out that it is by itself.

(実施例2)
本例は、実施例1の上記試料E1及び上記試料C1とは異なる組成で異方形状粉末と反応原料粉末を混合して結晶配向セラミックスを作製する例である。本例においては、混合工程において、異方形状粉末と反応原料粉末とを{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}0.975(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3となる化学量論比にて混合する。
具体的には、まず、実施例1と同様にして異方形状粉末(Na0.5(Nb0.93Ta0.07)O3粉末)を作製した。次に、{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}0.975(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3の組成1モルから異方形状粉末として用いるNa0.5(Nb0.93Ta0.07)O3粉末0.05モルを差し引いた組成となるように、市販のNaHCO3粉末、KHCO3粉末、Li2CO3粉末、Nb25粉末、Ta25粉末、及びNaSbO3粉末を秤量した。具体的には{Li0.06(K0.45Na0.55)0.94}(Nb0.835Ta0.1Sb0.065)O3という化学量論組成となるように、NaHCO3粉末、KHCO3粉末、Li2CO3粉末、Nb25粉末、Ta25粉末、及びNaSbO3粉末を秤量した。
その後、実施例1と同様に、仮焼・湿式粉砕を行うことで平均粒径が約0.5μmの仮焼物粉体(反応原料粉末)を得た。
(Example 2)
This example is an example in which a crystal-oriented ceramic is produced by mixing an anisotropically shaped powder and a reaction raw material powder with a composition different from those of the sample E1 and the sample C1 of Example 1. In this example, in the mixing step, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are mixed at a stoichiometric ratio of {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 0.975 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3. To do.
Specifically, first, an anisotropic shaped powder (Na 0.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) O 3 powder) was prepared in the same manner as in Example 1. Next, the composition of {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 0.975 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3 is used as an anisotropically shaped powder, and the Na 0.5 (Nb 0.93 Ta 0.07 ) O 3 powder 0.05 Commercially available NaHCO 3 powder, KHCO 3 powder, Li 2 CO 3 powder, Nb 2 O 5 powder, Ta 2 O 5 powder, and NaSbO 3 powder were weighed so as to obtain a composition with moles subtracted. Specifically, NaHCO 3 powder, KHCO 3 powder, Li 2 CO 3 powder, Nb so as to have a stoichiometric composition of {Li 0.06 (K 0.45 Na 0.55 ) 0.94 } (Nb 0.835 Ta 0.1 Sb 0.065 ) O 3 2 O 5 powder, Ta 2 O 5 powder, and NaSbO 3 powder were weighed.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, calcination and wet pulverization were performed to obtain a calcined powder (reaction raw material powder) having an average particle diameter of about 0.5 μm.

次に、上記のようにして得られた異方形状粉末と反応原料とを、組成が{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}0.975(Nb0.84Ta0.099Sb0.061)O3になるような化学量論比で秤量し、さらに添加物としてのNb25粉末を添加した。具体的には、異方形状粉末と反応原料とをモル比で0.05:0.95(異方形状粉末:反応原料)となるように秤量し、さらに添加物としてのNb25粉末を0.005モル添加した。 Next, the anisotropically shaped powder obtained as described above and the reaction raw material are chemically converted into {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 0.975 (Nb 0.84 Ta 0.099 Sb 0.061 ) O 3. Weighed in a stoichiometric ratio, and Nb 2 O 5 powder as an additive was further added. Specifically, the anisotropically shaped powder and the reaction raw material are weighed so as to have a molar ratio of 0.05: 0.95 (anisotropically shaped powder: reactive raw material), and further Nb 2 O 5 powder as an additive 0.005 mol was added.

秤量後、実施例1と同様にして、有機溶剤を媒体にして湿式混合を行い、バインダ及び可塑剤を加えてさらに混合してスラリー状の原料混合物を得た。
さらに実施例1と同様にして、上記原料混合物をテープ状に成形し、さらに積層及び圧着することにより、厚さ1.2mmの積層状態の成形体を作製し、その後、脱脂及び焼成を行って結晶配向セラミックスを得た。これを試料E2とする。
After weighing, in the same manner as in Example 1, wet mixing was performed using an organic solvent as a medium, and a binder and a plasticizer were added and further mixed to obtain a slurry-like raw material mixture.
Further, in the same manner as in Example 1, the raw material mixture was formed into a tape shape, and further laminated and pressure-bonded to produce a laminated body having a thickness of 1.2 mm, followed by degreasing and firing. A crystallographically oriented ceramic was obtained. This is designated as Sample E2.

得られた結晶配向セラミックス(試料E2)の組成は、異方形状粉末と反応原料粉末とNb25粉末との組成及び配合割合から最終的に{Li0.059(K0.438Na0.562)0.941}0.965(Nb0.841Ta0.098Sb0.061)O3となっていると考えられる。
上記試料E2の作製に用いた異方形状粉末及び反応原料粉末の組成、Nb25粉末の添加量、混合工程における異方形状粉末と反応原料粉末との混合時の狙い組成、焼成後のペロブスカイト型化合物の組成を後述の表2に示す。
The composition of the obtained crystallographically-oriented ceramic (sample E2) is finally {Li 0.059 (K 0.438 Na 0.562 ) 0.941 } 0.965 from the composition and blending ratio of the anisotropic shaped powder, the reaction raw material powder, and the Nb 2 O 5 powder. It is considered that (Nb 0.841 Ta 0.098 Sb 0.061 ) O 3 .
Composition of anisotropic shaped powder and reaction raw material powder used for preparation of sample E2, amount of Nb 2 O 5 powder added, target composition at the time of mixing anisotropic shaped powder and reaction raw material powder in mixing step, after firing The composition of the perovskite type compound is shown in Table 2 below.

また、本例においては、上記試料E2とは、異方形状粉末と反応原料粉末との混合時に添加するNb25粉末の添加量が異なる4種類の結晶配向セラミックスをさらに作製した(試料E3、試料E4、試料C2、及び試料C3)。
これらは、Nb25粉末の添加量が異なる点を除いては上記試料E2と同様にして作製した。
各試料(試料E2〜試料E4、試料C2、及び試料C3)の作製に用いた異方形状粉末及び反応原料粉末の組成、Nb25粉末の添加量、混合工程における異方形状粉末と反応原料粉末との混合時の狙い組成、焼成後のペロブスカイト型化合物の組成を後述の表2に示す。
また、これらの各試料についても、実施例1と同様にして、焼成後の組成、嵩密度、及び平均配向度の測定を行った。その結果を表2に示す。
Further, in this example, four types of crystal-oriented ceramics with different addition amounts of Nb 2 O 5 powder added at the time of mixing the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder were prepared (sample E3). Sample E4, Sample C2, and Sample C3).
These were prepared in the same manner as Sample E2 except that the amount of Nb 2 O 5 powder added was different.
Composition of anisotropic shaped powder and reaction raw material powder used for preparation of each sample (sample E2 to sample E4, sample C2, and sample C3), addition amount of Nb 2 O 5 powder, anisotropic shaped powder and reaction in mixing step The target composition at the time of mixing with the raw material powder and the composition of the perovskite type compound after firing are shown in Table 2 below.
For each of these samples, the composition after firing, the bulk density, and the average degree of orientation were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 2009242168
Figure 2009242168

表2より知られるごとく、実施例1とは異なる組成の結晶配向セラミックスを作製する場合においても、異方形状粉末と反応原料粉末との混合時にNb25粉末を0.005モル〜0.02モル添加した結晶配向セラミックス(試料E2〜試料E4)は、Nb25粉末を用いずに作製した試料C2に比べて配向度が向上している。また、試料C2と同等以上の高い密度を示した。
一方、比較的多量(0.04モル)のNb25粉末を添加して作製した結晶配向セラミックス(試料C3)は、むしろ配向度が低下していた。
したがって、Nb25粉末の添加量は、等方性ペロブスカイト型化合物1molに対して0.005〜0.02molが好ましいことがわかる。より好ましくは、0.005〜0.015molがよい。
As is known from Table 2, even when crystal-oriented ceramics having a composition different from that of Example 1 is produced, Nb 2 O 5 powder is added in an amount of 0.005 to 0.005 mol when the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are mixed. The crystal orientation ceramics (samples E2 to E4) added with 02 mol have an improved degree of orientation as compared with the sample C2 prepared without using the Nb 2 O 5 powder. Further, it showed a high density equivalent to or higher than that of the sample C2.
On the other hand, the crystal orientation ceramic (sample C3) produced by adding a relatively large amount (0.04 mol) of Nb 2 O 5 powder had rather a low degree of orientation.
Therefore, it can be seen that the amount of Nb 2 O 5 powder added is preferably 0.005 to 0.02 mol with respect to 1 mol of the isotropic perovskite compound. More preferably, 0.005-0.015 mol is good.

Claims (4)

等方性ペロブスカイト型化合物を主相とする多結晶体からなり、該多結晶体を構成する結晶粒の結晶面{100}面が配向する結晶配向セラミックスの製造方法であって、
結晶面{100}面が配向する異方形状の配向粒子からなる異方形状粉末と、該異方形状粉末と反応して上記等方性ペロブスカイト型化合物を生成する反応原料粉末とを混合することにより原料混合物を作製する混合工程と、
上記異方形状粉末の結晶面{100}面が略同一の方向に配向するように、上記原料混合物を成形して成形体を作製する成形工程と、
上記成形体を加熱することにより、上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とを反応させると共に焼結させて上記結晶配向セラミックスを得る焼成工程とを有し、
上記混合工程においては、上記焼成工程後に上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とから一般式(1){Lix(K1-yNay)1-x}a(Nb1-z-wTazSbw)O3(但し、0≦x≦0.2、0≦y≦1、0≦z≦0.4、0≦w≦0.2、x+z+w>0、0.95≦a≦1.05)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物が生成する化学量論比にて上記異方形状粉末と上記反応原料粉末とを混合し、さらに、上記一般式(1)で表される上記等方性ペロブスカイト型化合物1molに対する添加量が0.005〜0.02molとなるように、Nb25粉末及び/又はTa25粉末を混合することを特徴とする結晶配向セラミックスの製造方法。
A method for producing a crystallographically-oriented ceramic comprising a polycrystal having an isotropic perovskite type compound as a main phase, wherein a crystal plane {100} plane of crystal grains constituting the polycrystal is oriented,
Mixing an anisotropically shaped powder composed of anisotropically oriented particles having a crystal plane {100} plane oriented and a reaction raw material powder that reacts with the anisotropically shaped powder to produce the isotropic perovskite compound. A mixing step of preparing a raw material mixture by:
A molding step of molding the raw material mixture to produce a molded body such that the crystal plane {100} plane of the anisotropically shaped powder is oriented in substantially the same direction;
A heating step of reacting and sintering the anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder by heating the molded body to obtain the crystal-oriented ceramics,
In the mixing step, the general formula (1) {Li x (K 1 -y Na y ) 1-x } a (Nb 1 -zw Ta z ) is obtained from the anisotropic shaped powder and the reaction raw material powder after the firing step. Sb w ) O 3 (where 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ w ≦ 0.2, x + z + w> 0, 0.95 ≦ a ≦ 1. 05) The anisotropically shaped powder and the reaction raw material powder are mixed at a stoichiometric ratio that produces the isotropic perovskite compound represented by (05), and the above-described general formula (1) is further mixed. Nb 2 O 5 powder and / or Ta 2 O 5 powder are mixed so that the amount added per mole of isotropic perovskite compound is 0.005 to 0.02 mol. .
請求項1において、上記異方形状粉末としては、一般式(2)(Bi22)2+{Bi0.5(KuNa1-u)m-1.5(Nb1-vTav)m3m+1}2-(但し、mは2以上の整数、0≦u≦0.8、0≦v≦0.4)で表されるビスマス層状ペロブスカイト型化合物からなる異方形状の出発原料を酸処理することに得られる酸処理体を採用することを特徴とする結晶配向セラミックスの製造方法。 According to claim 1, said as the anisotropically-shaped powder, the general formula (2) (Bi 2 O 2 ) 2+ {Bi 0.5 (K u Na 1-u) m-1.5 (Nb 1-v Ta v) m O 3m + 1 } 2− (where m is an integer of 2 or more, 0 ≦ u ≦ 0.8, 0 ≦ v ≦ 0.4), and an anisotropic starting material composed of a bismuth layered perovskite type compound A method for producing a crystallographically-oriented ceramic, characterized by employing an acid-treated product obtained by acid treatment. 請求項1又は2において、上記反応原料粉末としては、一般式(3){Lip(K1-qNaq)1-p}c(Nb1-r-sTarSbs)O3(但し、0≦p≦1、0≦q≦1、0≦r≦1、0≦s≦1、0.95≦c≦1.05)で表される等方性ペロブスカイト型化合物からなる粉末を採用することを特徴とする結晶配向セラミラミックスの製造方法。 According to claim 1 or 2, as the reaction raw material powders, the general formula (3) {Li p (K 1-q Na q) 1-p} c (Nb 1-rs Ta r Sb s) O 3 ( where, 0 ≦ p ≦ 1, 0 ≦ q ≦ 1, 0 ≦ r ≦ 1, 0 ≦ s ≦ 1, 0.95 ≦ c ≦ 1.05), and a powder made of an isotropic perovskite compound is employed. A method for producing a crystallographic ceramic mix characterized by the above. 請求項1〜3のいずれか一項において、上記一般式(1)は、9x−5z−17w≧−318、及び−18.9x−3.9z−5.8w≦−130という関係を満足することを特徴とする結晶配向セラミックスの製造方法。   In any one of Claims 1-3, the said General formula (1) satisfies the relationship of 9x-5z-17w> = 318 and -18.9x-3.9z-5.8w <=-130. A method for producing a crystallographically-oriented ceramic.
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