公开主要由含有Ｎａ、Ｂｉ、Ｃｏ和Ｌｎ（镧系元素）的铋层状化合物组成的压电陶瓷组合物。还公开主要由含有Ｎａ、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｃｏ和Ｌｎ（镧系元素）并且具有由Ｎａ↓［０．５］Ｂｉ↓［４．５］Ｔｉ↓［４］Ｏ↓［１５］表示的结晶相的化合物组成的压电陶瓷组合物。所述压电陶瓷组合物的特征在于，原子比满足以下关系：０＜Ｌｎ／（Ｎａ＋Ｂｉ＋Ｌｎ）≤０．０４。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压电陶瓷组合物和使用其的压电器件。
技术介绍
目前实际^吏用的大部分压电陶瓷材料包含铅，以钛酸铅(PT)和锆钛酸铅(PZT)为代表。然而，含铅压电陶瓷材料引起 对它们铅组分环境影响的关注。此外，含铅压电陶瓷材料具有 居里点(居里温度)约200至500。C ,并且在高于或等于居里点的 温度下失去它们的压电性，以致难以将含铅压电陶瓷材料用于 操作温度通常为50CTC以上的压电陶瓷传感器。存在对于在 5 0 0 。C以上可用的具有更小环境影响且不损失压电性的无铅压 电陶瓷的需求。作为此类无铅压电陶瓷，已知铋层状结构铁电材料 Nao.5Bi4.5Ti40，5(NBT)。(参见专利文献1和2以及非专利文献1和 2。)期望铋层状结构铁电材料NBT作为在高温条件下可用的无 铅压电陶资，这是因为以下事实铋层状结构铁电材料NBT的 居里点为约670°C ,其高于PT和PZT材料的居里点。 专利文献1:日本特开专利7>开No. S50-67492 专利文献2:日本特开专利公开No. HI 1-29356 非专利文南大 1: "Piezoelectricity in Ceramics of Ferroelectric Bismuth compound with Layer Structure", S. Ikegami and I. Ueda Japanese Journal of Applied Physics, 13(1974), p.1572-1577 非 专利 文献2 : "Grain-Orientedand Mn-Doped (NaBi)(1-x)/2CaxBi4Ti40i5 Ceramics for Piezo- and Pyrosensor Materials", T. Takenaka and K. Sakata, Sensor and Materials,1(1988)， p.35-46铋层状结构铁电材料Na。.5BU.5Ti4Ch5(NBT)具有高的居里点和高的耐热性，但是具有低的压电畸变常数(d33)和低的机械品质因数(Qm)。 难以将铋层状结构铁电材料Nao.5BiU.5Ti4(^5(NBT)用于共振器和传感器，因为共振器和传感器要求高的压电畸变常数和高的机械品质因数。尽管已知像铋层状结构铁电材料N B T等的各向异性结晶材料的压电畸变常数能够通过将材料取向为特定结晶方向来改进，但是此类晶体取向技术要求热压处理等，以致材料的生产方法变得复杂，从而导致生产成本增加。
技术实现思路
已进行本专利技术以解决以上问题。本专利技术的目的在于提供压电陶瓷组合物，所述压电陶瓷组合物包含铋层状结构化合物作为主要组分，其显示良好的压电性、显著高的压电畸变常数和高的机械品质因数，并能够易于生产。本专利技术的目的还在于提供使用所述压电陶瓷组合物的压电器件。才艮据本专利技术的第一方面，提供包括含有Na、 Bi、 Co和Ln(镧系元素)的铋层状结构化合物作为主要组分的压电陶瓷组合物，其中所述压电陶瓷组合物具侖原子比为0<Ln/(Na+Bi+;Ln)S0.04。根据本专利技术的第二方面，提供包括含有Na、 Bi、 Ti、 Co和Ln(镧系元素)并具有Nao.5Bi4.5Ti40b型晶体结构的化合物作为主要组分的压电陶瓷组合物，其中所述压电陶瓷组合物具有原子比为0<Ln/(Na+Bi+Ln)S0.04。优选以上压电陶乾组合物实质上不含元素周期表的第2族元素。进一步优选以上压电陶瓷组合物包含La、 Ce、 Pr、 Nd和Yb的至少之一作为Ln。根据本专利技术的另一方面，提供压电器件，其包含在任一以上压电陶资组合物上设置的不同极性的电极。附图说明图l为根据本专利技术的一个实施方案的压电器件的透视图。图2A为示出比较例的压电陶瓷组合物的X-射线书f射观察结果的图表。图2B为示出实施例的压电陶瓷组合物的X-射线衍射观察结果的图表。具体实施例方式以下将详细描述本专利技术。本专利技术提供压电陶瓷组合物，所述压电陶瓷组合物含有铋层状结构化合物(特别地，铋层状结构铁电化合物Na0.5Bi4.5Ti4O15 (NBT))作为主要组分，并且即-使没有晶体取向，通过组成范围控制也获得高的压电畸变常数和高的机械品质因数。更具体地，根据本专利技术第一实施方案的压电陶瓷组合物包括含有Na、 Bi、 Co和Ln(镧系元素)的铋层状结构化合物作为主要组分，其特征在于具有原子比为0〈Ln/(Na+Bi+Ln)S0.04。通过将Co添加至含Na和Bi的铋层状结构化合物的组成中，可以防止在生产压电陶瓷组合物期间杂质相与铋层状结构化合物一起生成，由此提高铋层状结构化合物的生成比率。也可以在铋层状结构化合物的晶体结构中产生畸变，并增大压电陶资组合物的压电畸变常凄t。此外，可以通过添加Ln(镧系元素)增大压电陶瓷组合物的机械品质因数。压电陶瓷组合物的机械品质因数5增大的原因推测为压电陶瓷组合物的矫顽场(coercive field) 随着Ln的添加而降低，以使压电陶瓷组合物充分极化。此外，根据本专利技术第二实施方案的压电陶覺组合物包括含 有Na、 Bi、 Ti、 Co和Ln(镧系元素)并具有Nao.sBi4.5Ti4Ch5型晶体 结构的化合物作为主要组分，其特征在于具有原子比为 0<Ln/(Na+Bi+LnK0.04 。通过将Co添加至铋层状结构《失电NBT 化合物(Na。 5Bi4 5Ti4015型晶体结构的化合物)的组成中，可以防 止在生产压电陶覺组合物期间杂质相与NBT化合物一起生成， 由此提高NBT化合物的生成比率。也可以在NBT化合物晶体结 构中产生畸变，并增大压电陶瓷组合物的压电畸变常数。进一 步可以通过添加L n (镧系元素)增大压电陶瓷组合物的4几械品质 因数。压电陶瓷组合物的机械品质因数增大的原因推测为压 电陶瓷组合物的矫顽场随着Ln的添加而降低，以使压电陶瓷组 合物充分极化。在仅由不含Co元素的铋层状结构铁电NBT材料形成压电 陶瓷组合物的情况下，B i4Ti3O i2(BiT)的杂质相与NBT材料 一 起 生成，以致引起NBT材料的生成比率和压电陶瓷组合物的压电 畸变常it降^f氐。在将Co元素添加至NBT材坤牛而形成压电陶瓷组 合物的情况下，不仅杂质BiT相的生成比率降低，而且由于在 N B T材料的晶体结构中畸变的发生，导致压电陶瓷组合物的压 电畸变常数增大。在仅由不含Ln元素的铋层状结构铁电NBT化合物形成压 电陶瓷组合物的情况下，即，在原子比Ln/(Na十Bi + Ln)为0的 情况下，因为压电陶资组合物的高矫顽场，所以其不可能被极 化。这导致压电陶瓷组合物的机械品质因数低。随着在铋层状 结构铁电NBT化合物中的Ln的含量比增加，压电陶瓷组合物的 矫顽场降低，使得在NBT化合物的晶体结构中发生畸变。然而，当原子比Ln/(Na + Bi + Ln)超过0.04时，NBT化合物的晶体结构 变得不稳定，以致压电陶瓷组合物的压电畸变常数降低至低于 20pC/N。由于烧结性劣化，导致压电陶瓷组合物还变得难以烧 结。此处，当压电陶资组合物仅由NBT化合物形成时，压电陶 瓷组合物的压电常数为约13 p C / N 。因此，根据本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电陶瓷组合物，其包括含有Ｎａ、Ｂｉ、Ｃｏ和Ｌｎ（镧系元素）的铋层状结构化合物作为主要组分，其中所述压电陶瓷组合物具有原子比为０＜Ｌｎ／（Ｎａ＋Ｂｉ＋Ｌｎ）≤０．０４。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山崎正人，伊藤浩平，山际胜也，光冈健，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]
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