(57)【要約】【課題】鉛を含まず、高い圧電特性及び誘電特性を有し、特に圧電ｄ31定数、比誘電率、誘電損失、及びキュリー温度Ｔｃのいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物及びその製造方法、並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子を提供すること。【解決手段】一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表され、かつｘ、ｙ、ｚ、ｗ，ａ，ｂがそれぞれ０＜ｘ≦０．２、０．０５≦ｙ≦１、０＜ｚ≦０．４、０＜ｗ≦０．２の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は、Ａｇを添加元素として含有してなる。そして上記添加物の含有量は、上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して、０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚ，ｗ，ａ，ｂがそれぞれ０＜ｘ≦０．２，０．０５≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２，０．９５≦ａ，ｂ≦１．０５の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって，
該圧電磁器組成物は，Ａｇを添加元素として含有してなり，
上記添加元素の含有量は，上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して，０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌであることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項２】
請求項１において，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記圧電磁器組成物は，圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記圧電磁器組成物は，キュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項５】
請求項１において，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項６】
請求項１において，上記圧電磁器組成物は，圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎで，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項７】
請求項１において，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上で，かつ電気機械結合係数Ｋｐが０．３以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電磁器組成物を有することを特徴とする圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物，並びに該圧電磁器組成物を有する圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電磁器組成物としては、鉛を含んだＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3−ＰｂＺｒＯ3）
成分系磁器が用いられてきた。上記ＰＺＴは、大きな圧電性を示し、かつ高い機械的品質係数を有しており、センサ、アクチュエータ、フィルター等の各用途に要求される様々な特性の材料を容易に作製できるからである。
また、上記ＰＺＴは高い比誘電率を有するためコンデンサ等としても利用することができる。
【０００３】
ところが、上記ＰＺＴからなる圧電磁器組成物は、優れた特性を有する一方で、その構成元素に鉛を含んでいるため、ＰＺＴを含んだ製品の産業廃棄物から有害な鉛が溶出し、環境汚染を引き起こすおそれがあった。そして、近年の環境問題に対する意識の高まりは、ＰＺＴのように環境汚染の原因となりうる製品の製造を困難にしてきた。そのため、組成物中に鉛を含有しない圧電磁器組成物の開発が求められ、一般式（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し、０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器組成物（非特許文献１参照）が注目されてきた。
【０００４】
しかしながら、上記一般式（Ｋ1-xＮａx）ＮｂＯ3（但し、０＜ｘ＜１）で表される圧電磁器組成物は、圧電ｄ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、機械的品質係数Ｑｍ等の圧電特性が低いという問題があった。そのため、例えば高い圧電ｄ31定数を必要とする圧電アクチュエータ、圧電フィルター、圧電振動子、圧電トランス、圧電超音波モータ、圧電ジャイロセンサ、ノックセンサ、ヨーレートセンサ、エアバッグセンサ、バックソナー、コーナーソナー、圧電ブザー、圧電スピーカー、圧電着火器等の圧電素子への適用が困難であった。
【０００５】
また、上記一般式で表される圧電磁器組成物は、比誘電率ε33T／ε0及び誘電損失ｔａｎδ等の誘電特性が低いため、コンデンサ等の誘電素子への適用が困難であるという問題があった。
【非特許文献１】“Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ    ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ”、米国、１９６２、Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．５、ｐ．２０９
【０００６】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，鉛を含まず，高い圧電特性及び誘電特性を有し，特に圧電ｄ31定数，比誘電率，誘電損失，及びキュリー温度Ｔｃのいずれか一つ以上に優れた圧電磁器組成物，並びに該圧電磁器組成物を利用した圧電素子を提供しようとするものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は，一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚ，ｗ，ａ，ｂがそれぞれ０＜ｘ≦０．２，０．０５≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２，０．９５≦ａ，ｂ≦１．０５の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物であって，
該圧電磁器組成物は，Ａｇを添加元素として含有してなり，
上記添加元素の含有量は，上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して，０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌであることを特徴とする圧電磁器組成物にある（請求項１）。
【０００８】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
本発明の圧電磁器組成物は、その組成中に鉛を含有していない。
そのため、上記圧電磁器組成物は、その廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出することがなく、安全である。
【０００９】
また，上記圧電磁器組成物は，上記一般式で表される化合物を含有してなり，かつ上記一般式におけるｘ，ｙ，ｚ，ｗがそれぞれ上記の範囲にある。
そのため，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数，電気機械結合係数Ｋｐ，圧電ｇ31定数等の圧電特性，比誘電率ε33T／ε0，誘電損失ｔａｎδ等の誘電特性，またキュリー温度Ｔｃに優れている。
なお，上記添加元素を含有しておらず，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される組成を，以下適宜，「基本組成」という。
【００１０】
さらに、上記圧電磁器組成物は、上記一般式で表される基本組成の化合物に加えて、Ａｇを添加元素として、上記含有量の範囲で含有している。そのため、本発明の圧電磁器組成物は、圧電ｄ31定数、圧電ｇ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδ、及びキュリー温度Ｔｃのいずれか一つ以上の特性が一層向上しており、上記一般式で表される、上記添加元素を含有しない圧電磁器組成物に比べてもより一層優れたものとなる。
なお、上記圧電磁器組成物において、上記添加元素は、上記一般式で表される化合物に対して置換添加により含有されていてもよく、また、上記一般式で表される化合物に対して外添加により含有されていてもよい。
【００１１】
このように、本発明の圧電磁器組成物は、鉛を含有していないため環境に対して安全であり、また優れた圧電特性を有するため、高性能な圧電素子として利用することができる。
また、上記圧電磁器組成物は、上記圧電特性に加えて比誘電率及び誘電損失等の誘電特性にも優れている。そのため、高性能な誘電素子としても利用することができる。即ち、上記第１の発明における圧電磁器組成物は、圧電特性を有する圧電磁器組成物に限らず、誘電特性を有する誘電磁器組成物をも含む概念である。
【００１２】
第２の発明は，上記第１の発明の圧電磁器組成物を有することを特徴とする圧電素子にある（請求項８）。
【００１３】
上記第２の発明の圧電素子は，上記第１の発明（請求項１）の圧電磁器組成物を有している。そのため，上記圧電素子は，鉛を含有せず，環境に対して安全である。
また，上記圧電素子は，上記圧電磁器組成物が有する，圧電ｄ31定数等の圧電特性が優れるという性質をそのまま利用することができる。そのため，上記圧電素子は，感度の高い圧電センサ素子，高い電気機械エネルギー変換効率を有する圧電振動子及びアクチュエータ素子等として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上記第１の発明において，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物は，ｘ，ｙ，ｚ，ｗの範囲がそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２にある。
ここで，ｘ＞０．２，ｚ＞０．４，ｗ＞０．２，ｚ＝０，又はｗ＝０の場合には，圧電ｄ31定数などの圧電特性及び誘電特性が低下し，所望の特性の圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
また，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物において，ｙの範囲は，０≦ｙ≦０．８５であることがより好ましく，０．０５≦ｙ≦０．７５であることがさらに好ましい。これらの場合には，上記圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数及び電気機械結合係数Ｋｐを一層向上させることができる。さらに一層好ましくは，０．０５≦ｙ＜０．７５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。
【００１５】
上記圧電磁器組成物は、上記のごとく、ペロブスカイト構造（ＡＢＯ3）の化合物を主成分としている。本発明において、上記ペロブスカイト構造（ＡＢＯ3）におけるＡサイトの元素構成は、Ｋ、Ｎａ乃至はＫ、Ｎａ、Ｌｉに相当し、Ｂサイトの元素構成は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂに相当する。このペロブスカイト構造の組成式においては、Ａサイトを構成する原子とＢサイト構成する原子が１：１となる化学量論比のとき、完全なペロブスカイト構造となるが、上記圧電磁器組成物の場合には、特にＫ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｓｂが焼成工程等で数％、具体的には３％程度揮発したり、また全構成元素が混合粉砕や造粒工程等にて数％、具体的には３％程度変動することがある。即ち、製法のバラツキにより、化学量論組成からの変動が起こる場合がある。
【００１６】
このような製造工程上の組成変動への対応として、意図的に配合組成比を変えることにより、焼成後の圧電磁器組成物の組成比を、±数％、より具体的には±３〜５％程度変動させることができる。このことは、例えば従来のチタン酸ジルコン酸塩（ＰＺＴ）の場合でも同様であり、焼成時の鉛の蒸発や、粉砕メディアであるジルコニアボールからのジルコニアの混入を考慮して配合比を調整することができる。
【００１７】
本発明の圧電磁器組成物においては，上記のように意図的に配合組成比を変えても，圧電特性等の電気的特性は大きく変化しない。
したがって，本発明においては，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3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モル％程度までずれた構成比とすることができる。なお，構成される結晶中の格子欠陥をより少なくし，高い電気的特性を得るためには，好ましくは±３％程度までの組成がよい。
即ち，上記圧電磁器組成物の主成分としての上記一般式で表される化合物は，［Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x］a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3（０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２，０．９５≦ａ，ｂ≦１．０５）となる範囲を含むものである。また，上述のごとく，上記の式において，ａ及びｂの範囲は０．９７≦ａ，ｂ≦１．０３であることが好ましい。
【００１８】
また，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3におけるｘの範囲は，０＜ｘ≦０．２であることが好ましい。
この場合には，Ｌｉが必須成分となるので，上記圧電磁器組成物は，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，圧電特性をより向上させ，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が焼成助剤の役割を果たし，空孔の少ない焼成を可能とするからである。
【００１９】
また，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3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，上記一般式は（Ｋ1-yＮａy）a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される。そしてこの場合には，上記圧電磁器組成物を作製する際に，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，原料を混合し上記圧電磁器組成物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。
【００２０】
また、上記第１の発明において、上記圧電磁器組成物は、Ａｇを添加元素として含有してなり、上記添加元素の含有量は、上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して、０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌである。
【００２１】
上記含有量が０．００１ｍｏｌ未満の場合、又は０．１５ｍｏｌを超える場合には、上記圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数等が低下し、所望の圧電特性を有する圧電磁器組成物を得ることができないおそれがある。
なお、上記添加元素の含有量は、Ａｇのモル数である。
【００２２】
また，上記添加元素は，上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物のＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂの少なくとも一部を，Ａｇに置換して配置する形態や，Ａｇ又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物の状態で上記圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界中に存在する形態をとることができる。
【００２３】
特に、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ等の＋１又は＋２価になりうる金属元素については、上記一般式で表される化合物のＬｉ、Ｋ、Ｎａの少なくとも一部を置換して配置することができる。一方、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の＋３〜＋６価になりうる金属元素については、上記一般式で表される化合物のＮｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一部を置換して配置することもできる。そして、このような置換固溶の形態をとることにより、圧電ｄ31定数等の特性を更に一層向上させることができる。
【００２４】
次に，上記圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数は，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数よりも大きいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（以下適宜基本圧電磁器組成物という）の圧電ｄ31定数よりも大きい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
【００２５】
上述の「上記一般式で表され、上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数よりも大きい」とは、上記添加元素を含有する圧電磁器組成物の圧電ｄ31定数が、この圧電磁器組成物の基本組成を有し上記添加元素を含有していない基本圧電磁器組成物に比べて、大きいことを意味するものであり、後述する電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、比誘電率、誘電損失、キュリー温度Ｔｃについても同様である。
【００２６】
次に，上記圧電磁器組成物の電気機械結合係数Ｋｐは，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の電気機械結合係数Ｋｐよりも大きいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（基本圧電磁器組成物）の電気機械結合係数Ｋｐよりも大きい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
【００２７】
次に，上記圧電磁器組成物の圧電ｇ31定数は，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の圧電ｇ31定数よりも大きいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（基本圧電磁器組成物）の圧電ｇ31定数よりも大きい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等の圧電素子への適用がより容易になる。
【００２８】
次に，上記圧電磁器組成物の比誘電率は，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の比誘電率よりも大きいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（基本圧電磁器組成物）の比誘電率よりも大きい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，コンデンサ等の誘電素子への適用がより容易になる。
【００２９】
次に，上記圧電磁器組成物の誘電損失は，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物の誘電損失よりも小さいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（基本圧電磁器組成物）の誘電損失よりも小さい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，コンデンサ等の誘電素子への適用がより容易になる。
【００３０】
次に，上記圧電磁器組成物のキュリー温度Ｔｃは，上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物のキュリー温度Ｔｃよりも大きいことが好ましい。
上記一般式で表され，上記添加元素を含有していない圧電磁器組成物（基本圧電磁器組成物）のキュリー温度よりも大きい場合には，上記添加元素の効果を充分に得ることができ，例えば自動車のエンジン付近等のように１００℃を超える高温度の環境下における利用がより容易になる。
【００３１】
次に，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上であることが好ましい（請求項２）。
この場合には，３０ｐｍ／Ｖ以上という高い圧電ｄ31定数を生かして，上記圧電磁器組成物を，圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等として利用することができる。
上記圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ未満の場合には，実用に充分耐えうる特性の圧電素子として利用できないおそれがある。
【００３２】
また、より感度に優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために、上記圧電ｄ31定数は４０ｐｍ／Ｖ以上であることがより好ましい。更に好ましくは８０ｐｍ／Ｖ以上がよい。さらに一層好ましくは、１００ｐｍ／Ｖ以上がよい。
【００３３】
次に，上記圧電磁器組成物は，電気機械結合係数Ｋｐが０．３０以上であることが好ましい。
この場合には，０．３０以上という高い電気機械結合係数Ｋｐを生かして，上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等として利用することができる。
【００３４】
上記電気機械結合係数Ｋｐが０．３０未満の場合には、上記圧電磁器組成物を、上記機械エネルギーと電気エネルギーの優れた変換効率を必要とする圧電素子に利用することができなくなるおそれがある。
また、機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには、上記電気機械結合係数Ｋｐは０．３４以上であることがより好ましい。さらに好ましくは０．４以上がよい。さらに一層好ましくは、０．５以上がよい。
【００３５】
次に，上記圧電磁器組成物は，圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上という高い圧電ｇ31定数を活かして，上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス，超音波モータ素子，センサ素子等として利用することができる。
【００３６】
上記圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ未満の場合には、上記圧電磁器組成物を優れた昇圧比を必要とする圧電素子に利用することができないおそれがある。
また、さらに昇圧比の優れたものを得るために、上記圧電ｇ31定数は、８×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることがより好ましい。
【００３７】
次に，上記圧電磁器組成物は，比誘電率が４００以上であることが好ましい。
この場合には，４００以上という高い比誘電率を活かして，上記圧電磁器組成物を静電容量の大きなコンデンサなどの誘電素子として利用することができる。
【００３８】
上記比誘電率が４００未満の場合には、静電容量が低下し、上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子等として利用することができないおそれがある。
また、上記比誘電率は、４３０以上であることが好ましい。さらに好ましくは、６００以上がよい。
【００３９】
次に，上記圧電磁器組成物は，誘電損失が０．０９以下であることが好ましい。
この場合には，０．０９以下という低い誘電損失を生かして，上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子，圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等として利用することができる。
【００４０】
上記誘電損失が０．０９を超える場合には、上記圧電磁器組成物を上記コンデンサ等の誘電素子、圧電トランス素子、超音波モータ素子等として利用することができないおそれがある。そのため、より好ましくは、上記誘電損失は０．０３５以下がよい。更に好ましくは、０．０２５以下がよい。
【００４１】
次に，上記圧電磁器組成物は，キュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい（請求項４）。
この場合には，２００℃以上という高いキュリー温度Ｔｃを活かして，上記圧電磁器組成物を，例えば自動車のエンジン付近等のように１００℃を超える高温度の環境下にて利用することができる。
上記キュリー温度Ｔｃが２００℃未満の場合には，上記圧電磁器組成物を例えば自動車のエンジン付近のように高温の場所に用いると，その圧電ｄ31定数や電気機械結合係数Ｋｐ等の特性が低下するおそれがある。そのため，より好ましくは，上記キュリー温度Ｔｃは２５０℃以上であることがよい。
【００４２】
次に，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい（請求項５）。
この場合には，温度１００℃を超える高温度環境下において，上記圧電磁器組成物を感度の高いセンサ素子，超音波モータ素子，アクチュエータ素子，圧電トランス素子，圧電振動子等として利用することができる。
また，より感度の優れた圧電センサ特性又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために，上記圧電ｄ31定数は４０ｐｍ／Ｖ以上であることが好ましい。さらに好ましくは８０ｐｍ／Ｖ以上がよい。さらに一層好ましくは，上記圧電ｄ31定数は１００ｐｍ／Ｖ以上がよい。
また，上記キュリー温度Ｔｃは２５０℃以上であることがより好ましい。
【００４３】
次に，上記圧電磁器組成物は，圧電ｇ31定数が７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい（請求項６）。
この場合には，温度１００℃を超える高温度環境下において，上記圧電磁器組成物を昇圧比の優れた圧電トランス，超音波モータ素子，センサ素子等として利用することができる。
また，さらに昇圧比の優れたものを得るために，上記圧電ｇ31定数は８×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上であることがより好ましい。
また，上記キュリー温度Ｔｃは２５０℃以上であることがより好ましい。
【００４４】
次に，上記圧電磁器組成物は，電気機械結合係数Ｋｐが０．３以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい。
この場合には，温度１００℃を超える高温度環境下において，上記圧電磁器組成物を機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れた圧電アクチュエータ素子，圧電振動子，センサ素子，圧電トランス素子，超音波モータ素子等として利用することができる。
また，機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率がより一層優れたものを得るためには，上記電気機械結合係数Ｋｐは０．３４以上であることがより好ましい。さらに好ましくは，０．４以上がよい。
また，上記キュリー温度Ｔｃは２５０℃以上であることがより好ましい。
【００４５】
次に，上記圧電磁器組成物は，誘電損失が０．０９以下で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい。
この場合には，温度１００℃を超える高温度環境下において，上記圧電磁器組成物をコンデンサ等の誘電素子，圧電トランス素子，超音波モータ素子，センサ素子等として利用することができる。
また，上記誘電損失は０．０３５以下であることがより好ましい。更に好ましくは，０．０２以下がよい。
また，上記キュリー温度Ｔｃは２５０℃以上であることがより好ましい。
【００４６】
次に，上記圧電磁器組成物は，圧電ｄ31定数が３０ｐｍ／Ｖ以上で，かつ電気機械結合係数Ｋｐが０．３以上で，かつキュリー温度Ｔｃが２００℃以上であることが好ましい（請求項７）。
この場合には，上記圧電磁器組成物を，温度１００℃を超える高温度環境下において使用することができ，感度及び機械エネルギーと電気エネルギーの変換効率に優れたものとすることができる。
また，より感度の優れた圧電センサ特性，又はより大きな圧電アクチュエータ特性を得るために，上記圧電ｄ31定数は４０ｐｍ／Ｖ以上であることがより好ましい。また，上記電気機械結合係数Ｋｐは，０．３４以上であることがより好ましい。
【００４７】
また，上記圧電磁器組成物は，例えば上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚ，ｗ，ａ，ｂがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２，０．９５≦ａ，ｂ≦１．０５の組成範囲にある化合物と，Ａｇを含む添加物とを上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対する上Ａｇ元素量が０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌとなるように混合し，焼成することにより製造することができる。このとき，上記一般式で表される化合物に対して，上記のＡｇを置換添加させてもよく，また外添加させてもよい。また，上記焼成後に得られる上記圧電磁器組成物においては，上記添加物が添加された結果，上記一般式で表される化合物のＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂのいずれか１種以上の少なくとも一部を，Ａｇが置換して含有されたり，Ａｇ又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物として上記圧電磁器組成物中の粒内乃至は粒界に含有されたりする。なお，本明細書における「添加物を含有する」は，すべて上記の意味である。
また，上記圧電磁器組成物は，例えばＬｉを含有する化合物と，Ｎａを含有する化合物と，Ｋを含有する化合物と，Ｎｂを含有する化合物と，Ｔａを含有する化合物と，Ｓｂを含有する化合物とを，焼成後に一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表され，かつｘ，ｙ，ｚ，ｗ，ａ，ｂがそれぞれ０≦ｘ≦０．２，０≦ｙ≦１，０＜ｚ≦０．４，０＜ｗ≦０．２，０．９５≦ａ，ｂ≦１．０５の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて，又は下記の添加物に含有されるＡｇによる置換を考慮した化学量論比にて混合し，さらに，Ａｇを含む添加物を上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対する上記Ａｇ元素量が０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌとなるように混合し，焼成することにより製造することができる。
このとき，Ｌｉを含有する化合物と，Ｎａを含有する化合物と，Ｋを含有する化合物と，Ｎｂを含有する化合物と，Ｔａを含有する化合物と，Ｓｂを含有する化合物と，上記添加物とを，該添加物に含有されるＡｇによる置換を考慮した化学量論比にて混合した場合には，上記一般式で表される化合物中のＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｎｂ，Ｔａ，及びＳｂのいずれか１種以上の少なくとも一部を，上記添加物が含有するＡｇに積極的に置換させることができる。
上記の「添加物に含有されるＡｇによる置換を考慮した化学量論比にて混合」は，例えば上記一般式で表される化合物のＬｉに，上記添加物のＡｇを置換させる場合には，Ｌｉを含む化合物の量を減らし，その減らした分だけ上記添加物を添加して混合すると共に，全体としては，焼成後に一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物が合成されるような化学量論比にて混合すること等により，実現することができる。上記一般式中の，Ｋ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂという他の原子に置換させる場合にもこれらを含む化合物の量を減らし，その分だけ置換させたい金属元素を含む添加物を添加すること等により実現することができる。例えばＡｇを置換添加する場合は，｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x-uＡｇu｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3のようになる。
一方，焼成後に上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物となるような化学量論比にて，Ｌｉを含有する化合物と，Ｎａを含有する化合物と，Ｋを含有する化合物と，Ｎｂを含有する化合物と，Ｔａを含有する化合物と，Ｓｂを含有する化合物とを混合し，ここに上記添加物をさらに混合し，これを焼成することにより，上記Ａｇ又はこれを含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等として上記添加物を含有する圧電磁器組成物を積極的に作製することができる。
上記添加物としては，Ａｇ又はこれを含む化合物等がある。
上記添加物を添加した結果，その添加物に含まれるＡｇは添加元素として，上記焼成後に一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝a（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）bＯ3で表される化合物のＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｎｂ，Ｔａ，及びＳｂの少なくとも一部に置換して，圧電磁器組成物中に含有される場合がある。また，上記金属元素又は該金属元素を含む酸化物乃至はペロブスカイト構造化合物等の化合物として，上記圧電磁器組成物中の粒内乃至は粒界に含有される場合もある。
【００４８】
また，上記リチウムを含有する化合物としては，例えばＬｉ2ＣＯ3，Ｌｉ2Ｏ，ＬｉＮＯ3，ＬｉＯＨ等がある。また，上記ナトリウムを含有する化合物としては，Ｎａ2ＣＯ3，ＮａＨＣＯ3，ＮａＮＯ3等がある。
【００４９】
また、上記カリウムを含有する化合物としては、Ｋ2ＣＯ3、ＫＮＯ3、ＫＮｂＯ3、ＫＴａＯ3等がある。また、上記ニオブを含有する化合物としては、例えばＮｂ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ3、ＮｂＯ2等がある。また、上記タンタルを含有する化合物としては、Ｔａ2Ｏ5等がある。また、上記アンチモンを含有する化合物としては、例えばＳｂ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ4等がある。
【００５０】
次に，上記Ｌｉを含有する化合物としてはＬｉ2ＣＯ3，上記Ｎａを含有する化合物としてはＮａ2ＣＯ3，上記Ｋを含有する化合物としてはＫ2ＣＯ3，上記Ｎｂを含有する化合物としてはＮｂ2Ｏ5，上記Ｔａを含有する化合物としてはＴａ2Ｏ5，上記Ｓｂを含有する化合物としてはＳｂ2Ｏ5又はＳｂ2Ｏ3を用い，上記添加物としては，ＰｄＯ2，Ａｇ2Ｏ，Ａｕ，Ａｕ2Ｏ，Ｒｕ2Ｏ，ＲｈＯ，Ｒｅ2Ｏ5，ＯｓＯ2，ＩｒＯ2，及びＰｔＯ2から選ばれるいずれか一種以上を用いることが好ましい。
この場合には，上記圧電磁器組成物を容易に作製することができる。
【００５１】
次に，上記第２（請求項８）の発明において，上記圧電素子としては，例えば圧電アクチュエータ，圧電フィルター，圧電振動子，圧電トランス，圧電超音波モータ，圧電ジャイロセンサ，ノックセンサ，ヨーレートセンサ，エアバッグセンサ，バックソナー，コーナーソナー，圧電ブザー，圧電スピーカー，圧電着火器等がある。
【００５２】
次に，上記誘電素子としては，例えばコンデンサ，積層コンデンサ等がある。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
次に、本発明の実施例にかかる圧電磁器組成物について説明する。
本例では、上記圧電磁器組成物を製造し、その特性を測定する。
本例の圧電磁器組成物は、一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3で表され、かつｘ、ｙ、ｚ、ｗがそれぞれ０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦０．４、０＜ｗ≦０．２の組成範囲にある化合物を主成分とする圧電磁器組成物である。該圧電磁器組成物は、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選ばれるいずれか１種以上の金属元素を添加元素として含有してなる。そして、上記添加元素の含有量の合計は、上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して、０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌである。
【００５４】
本例の圧電磁器組成物の製造方法は、Ｌｉを含有する化合物と、Ｎａを含有する化合物と、Ｋを含有する化合物と、Ｎｂを含有する化合物と、Ｔａを含有する化合物と、Ｓｂを含有する化合物とを、焼成後に一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3で表され、かつｘ、ｙ、ｚ、ｗがそれぞれ０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦０．４、０＜ｗ≦０．２の組成範囲にある化合物となるような化学量論比にて混合し、さらにＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔから選ばれるいずれか１種以上の金属元素を含む添加物を混合し、焼成する。
【００５５】
以下、本例の圧電磁器組成物の製造方法につき、詳細に説明する。
まず、圧電磁器組成物の基本組成の原料として、純度９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5、及び上記添加物としてのＰｄＯ2、Ａｇ2Ｏ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｒｅ2Ｏ7、ＩｒＯ2、ＰｔＯ2を準備した。
【００５６】
これらの原料のうち、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5を、上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3において、ｘ、ｙ、ｚ、ｗがそれぞれｘ＝０．０４、ｙ＝０．５、ｚ＝０．１、ｗ＝０．０４となるような化学量論比、即ち上記一般式が｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3となるような化学量論比にて配合し、さらに上記添加物としてのＰｄＯ2、Ａｇ2Ｏ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｒｅ2Ｏ7、ＩｒＯ2、又はＰｔＯ2をそれぞれ配合して、７種類の配合物を得た。
【００５７】
上記添加物の配合量については、上記化学量論比にて配合して得られると予想される化合物｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3１ｍｏｌに対して、上記添加物としてのＰｄＯ2、Ａｇ2Ｏ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｒｅ2Ｏ7、ＩｒＯ2又はＰｔＯ2をそれぞれ０．０１ｍｏｌ、０．００５ｍｏｌ、０．０１ｍｏｌ、０．０１ｍｏｌ、０．００５ｍｏｌ、０．０１ｍｏｌ、０．０１ｍｏｌ配合した。即ち、各添加物中に含まれる金属元素が０．０１ｍｏｌ配合されるようにした。
そして、上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で２４時間混合して混合物を作製した。
【００５８】
次に、各混合物をそれぞれ７５０℃にて５時間仮焼し、続いてこの仮焼後の各混合物をそれぞれボールミルにて２４時間粉砕した。続いて、バインダーとしてポリビニールブチラールを添加し、造粒した。
造粒後の各粉体を圧力２ｔｏｎ／ｃｍ2にて、直径１３ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状に加圧成形し、得られる成形体を温度１０００〜１３００℃にて１時間焼成し、焼成体を作製した。なお、このときの具体的な焼成温度は、上記の１０００℃〜１３００℃という温度範囲のうち、１時間の焼成によって最大密度の焼成体が得られる温度を選定した。そしてこのとき、上記焼成体は、すべて相対密度９８％以上に緻密化されていた。
【００５９】
次に、各焼成体の両面を平行研磨し、円形研磨した後、この円盤試料の両面にスパッタ法により金電極を設けた。そして、１００℃のシリコーンオイル中にて１〜５ｋＶ／ｍｍの直流電圧を１０分間電極間に印加し、厚み方向に分極を施して圧電磁器組成物とした。
このようにして、７種類の圧電磁器組成物（試料Ｅ１〜Ｅ７）を作製した。各試料における原料及び添加物の配合比を表１に示す。表１における各試料は、上記添加物中の各金属元素を外添加する方法で作製されたものである。
【００６０】
なお、本例の製造方法と異なる方法として、上記｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3で表される化合物を焼成により作製し、これを粉砕して上記添加物と混合し、その後本例の製造方法と同様に、仮焼、造粒、成形、焼成を行っても、上記試料Ｅ１〜Ｅ７と同様の圧電磁器組成物を作製することができる。
【００６１】
また、本例の試料Ｅ１〜Ｅ７において、上記添加物としてのＰｄＯ2、Ａｇ2Ｏ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｒｅ2Ｏ7、ＩｒＯ2又はＰｔＯ2は、一部がそのままの形、乃至は基本組成構成元素であるＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ、Ｔａ、及びＳｂのいずれか１種以上とペロブスカイト構造化合物等の化合物を形成しその形態で、各圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界に含まれ、また一部は、上記｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3で表される化合物のＬｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一部に、各添加物中のＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｉｒ、又はＰｔ原子を置換した状態で含まれていると考えられる。特に、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ等の＋１又は＋２価となりうる金属元素は、上記化合物のＬｉ、Ｋ、Ｎａの少なくとも一部に置換され易い。また、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の＋３〜＋６価となりうる金属元素は、上記化合物のＮｂ、Ｔａ、Ｓｂの少なくとも一部に置換され易い。
【００６２】
次に、本例では、上記圧電磁器組成物の優れた特性を明らかにするため、以下のようにして比較品（試料Ｃ１及び試料Ｃ２）を作製した。
まず、比較品の原料として、純度９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、及びＳｂ2Ｏ5を準備した。
【００６３】
これらの原料うちＫ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、及びＮｂ2Ｏ5を、上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3において、ｘ＝ｚ＝ｗ＝０及びｙ＝０．５とな
るような化学量論比、即ち上記一般式が（Ｋ0.5Ｎａ0.5）ＮｂＯ3となるような化学量論比にて、配合し、ボールミルによりアセトン中で２４時間混合して混合物を得た。
この混合物を上記試料Ｅ１〜Ｅ７と同様にして、仮焼、造粒、成形、焼成し、分極を施して、比較品としての圧電磁器組成物（試料Ｃ１）を作製した。
試料Ｃ１は、（Ｋ0.5Ｎａ0.5）ＮｂＯ3を含有してなる圧電磁器組成物である。
【００６４】
次に、以下のようにして試料Ｃ２を作製する。
まず、上記にて準備した原料のＬｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、及びＳｂ2Ｏ5を、焼成後に上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3において、ｘ＝０．０４、ｙ＝０．５、ｚ＝０．１、及びｗ＝０．０４となるような化学量論比、即ち上記一般式が｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3で表される化合物となるような化学量論比にて、混合し、ボールミルによりアセトン中で２４時間混合して混合物を得た。
【００６５】
この混合物を上記試料Ｅ１〜Ｅ７と同様にして、仮焼、造粒、成形、焼成し、分極を施して、比較品としての圧電磁器組成物（試料Ｃ２）を作製した。
試料Ｃ２は、上記試料Ｅ１〜Ｅ７と同様に化合物｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.86Ｔａ0.1Ｓｂ0.04）Ｏ3を主成分として含有するが、その一方で上記添加元素を含有してない圧電磁器組成物である。
上記試料Ｃ１及び試料Ｃ２の組成比を表１に示す。
【００６６】
【表１】
2008169113.tif 000002
【００６７】
次に、上記試料Ｅ１〜Ｅ７、試料Ｃ１及び試料Ｃ２について、圧電ｄ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδ、及びキュリー温度Ｔｃをそれぞれ測定した。
【００６８】
上記圧電ｄ31定数、圧電ｇ31定数及び電気機械結合係数Ｋｐは、インピーダンスアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ社製のプレシジョンインピ−ダンスアナライザ４２９４Ａ）を用いて共振−反共振法により測定した。
また、上記誘電損失ｔａｎδ及び比誘電率ε33T／ε0は、上記と同様のインピーダンスアナライザーを用いて、測定周波数１ｋＨｚにて測定した。
また、キュリー温度Ｔｃは、比誘電率ε33T／ε0が最も高いときの温度をもってキュリー温度Ｔｃとした。
その結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2008169113.tif 000003
【００７０】
表２より知られるごとく、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ７は、その圧電ｄ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、比誘電率ε33T／ε0、及び誘電損失ｔａｎδにおいて、上記した従来の圧電磁器組成物である試料Ｃ１よりも優れた特性を有していた。
また、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ７は、試料Ｃ２に比較しても、圧電ｄ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδ、キュリー温度Ｔｃにおいて、同程度以上の優れた特性を有していた。
特に、圧電ｄ31定数、電気解決合計数Ｋｐ、及び比誘電率ε33T／ε0については、試料Ｅ１〜Ｅ７のほとんどが試料Ｃ１及び試料Ｃ２よりも優れており、また誘電損失ｔａｎδについては、試料Ｅ１〜Ｅ７のすべてが試料Ｃ１及び試料Ｃ２よりも優れていた。
【００７１】
ここで、圧電ｄ31定数に注目すると、表２より知られるごとく、試料Ｅ２の圧電ｄ31定数が、１２２．４ｐｍ／Ｖというもっとも高い値を示した。
【００７２】
電荷検出型回路或いは電流検出型回路を用いた場合には、一般に上記圧電ｄ31定数は、
加速度センサ、加重センサ、衝撃センサ及びノックセンサ等の圧電型センサの出力電圧に比例する。その点からみると、圧電ｄ31定数が高い圧電磁器組成物ほど電荷センサ出力の大きなセンサ素子を作ることができる。そして、比較品としての試料Ｃ１と同等以上の特性を有するセンサ素子を作製するには、少なくとも３０ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ31定数を有することが好ましいといえる。さらに信号雑音比（ＳＮ比）及び出力電圧を高めて高感度なセンサ素子を作製するためには、上記圧電ｄ31定数は８０ｐｍ／Ｖ以上のものがよい。さらに好ましくは１００ｐｍ／Ｖ以上のものがよい。
【００７３】
また、アクチュエータとして使用する場合には、一般に上記圧電ｄ31定数は圧電アクチュエータの発生歪或いは変位量に比例する。その点からみると、圧電ｄ31定数が高い圧電磁器組成物ほど発生歪或いは変位量の大きなアクチュエータ素子を作ることができる。そして比較品と同等以上の特性を有するアクチュエータ素子を作製するには、少なくとも３０ｐｍ／Ｖ以上の圧電ｄ31定数を有することが好ましいといえる。より好ましくは４０ｐｍ／Ｖ以上がよい。さらに変位量の大きなアクチュエータを作製するためには、上記圧電ｄ31定数は８０ｐｍ／Ｖ以上のものがよい。さらに好ましくは１００ｐｍ／Ｖ以上のものがよい。
【００７４】
また、電気機械結合係数Ｋｐに注目すると、表２より知られるごとく、試料Ｅ２の電気機械結合係数Ｋｐが、０．５３１というもっとも高い値を示した。
【００７５】
一般に、上記電気機械結合係数Ｋｐは、圧電トランス素子、超音波モータ素子、アクチュエータ素子、又は超音波振動子等の電気機械エネルギー変換効率に比例する。その点からみると、電気機械結合係数Ｋｐが高い圧電磁器組成物ほど電気機械エネルギー変換効率の高い圧電トランス素子、超音波モータ素子、アクチュエータ素子、又は超音波振動子を作ることができる。そして、比較品である試料Ｃ１と同等以上の特性を有する圧電トランス素子、超音波モータ素子、アクチュエータ素子、又は超音波振動子を作製するには、少なくとも０．３以上の電気機械結合係数Ｋｐを有することが好ましいといえる。より好ましくは０．３４以上がよい。さらに好ましくは、０．４以上がよい。また、さらに一層好ましくは０．５以上がよい。
【００７６】
また、キュリー温度Ｔｃに注目すると、上記試料Ｅ１〜Ｅ７のキュリー温度Ｔｃは、すべて２００℃以上という高い値をとっている。そのため、本例の圧電磁器組成物（試料Ｅ１〜Ｅ７）は、例えば自動車のエンジン付近等の高温度部においても長時間安定に使用することができるノックセンサ等の高温用のセンサ部品、アクチュエータ部品、超音波モータ部品等として利用することができる。
また、上記高温用のセンサ部品、アクチュエータ部品、超音波モータ部品等としてさらに長時間安定に使用するためには、上記キュリー温度Ｔｃは、２００℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは、２５０℃以上のものがよい。
【００７７】
また、圧電ｇ31定数に注目すると、表２より知られるごとく、試料Ｅ７の圧電ｇ31定数
は、８．９４×１０-3Ｖｍ／Ｎというもっとも高い値を示した。
【００７８】
圧電ｇ31定数は、上記圧電ｄ31定数と同様に、圧電型センサ、圧電トランス素子、超音
波モータ素子等の出力電圧に比例する。そのため、圧電ｇ31定数が高い圧電磁器組成物ほ
ど電圧センサ出力の大きなセンサを作ることができる。そして、比較品と同等以上の特性を有するセンサを作製するには、少なくとも７×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上の圧電ｇ31定数を有することが好ましいといえる。さらに好ましくは、８×１０-3Ｖｍ／Ｎ以上のものがよい。
【００７９】
また、比誘電率ε33T／ε0に注目すると、試料Ｅ１〜Ｅ７の比誘電率ε33T／ε0は、１３００以上という非常に高い値をとっている。
【００８０】
上記比誘電率ε33T／ε0は、一般に積層コンデンサ部品等のコンデンサの静電容量に比例する。その点からみると、上記比誘電率が高い圧電磁器組成物ほど静電容量の大きなコンデンサを作ることができる。コンデンサを作製するためには、少なくとも４００以上の比誘電率を有することが好ましいといえる。また、より好ましくは、４３０以上のものがよい。さらに好ましくは、６００以上のものがよい。
【００８１】
また、誘電損失ｔａｎδに注目すると、試料Ｅ１〜Ｅ７の誘電損失ｔａｎδは、０．０２３以下という非常に低い値をとっている。
【００８２】
上記誘電損失は、コンデンサ部品等のコンデンサ、圧電超音波モータ、圧電アクチュエータ、圧電トランス等の部品に交流電圧を印加した際に、該部品が損失する熱エネルギーに比例する。その点からみると、上記誘電損失が小さい圧電磁器組成物ほどエネルギー損失の少ないコンデンサ及び発熱の少ない圧電超音波モータ、圧電アクチュエータ、圧電トランスを作製することができる。そして、エネルギー損失の少ない上記部品を作製するためには、０．０９以下の誘電損失を有することが好ましい。より好ましくは、０．０３５以下のものがよい。さらに好ましくは０．０２５以下がよい。
【００８３】
以上のごとく、本例の圧電磁器組成物（試料Ｅ１〜試料Ｅ７）は、組成中に鉛を含有せず、上記のように優れた圧電特性及び誘電特性を有している。そのため、環境に対して安全で、かつ高性能な圧電素子及び誘電素子に利用することができる。
【００８４】
（実施例２）
本例は、上記添加物の含有量の臨界域を決定するために、上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3で表される化合物に、上記添加物としてのＡｇ2Ｏを、その量を変化させて含有させた例である。
【００８５】
まず、圧電磁器組成物の原料として、純度９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ5、及び上記添加物としてのＡｇ2Ｏを準備
した。
これらの原料のうち、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｂ
2Ｏ5を焼成後に上記一般式｛Ｌｉx（Ｋ1-yＮａy）1-x｝（Ｎｂ1-z-wＴａzＳｂw）Ｏ3にお
いて、ｘ、ｙ、ｚ、ｗがそれぞれｘ＝０．０４、ｙ＝０．５、ｚ＝０．１、ｗ＝０．０６となるような化学量論比にて配合し、さらに上記添加物としてのＡｇ2Ｏを、その添加量
を変えて配合し１６種類の配合物を得た。
【００８６】
Ａｇ2Ｏの配合量については、上記化学量論比にて配合して焼成後に得られると予想される化合物｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3１ｍｏｌに対して、上記添加物としてのＡｇ2Ｏを０．０００５ｍｏｌ〜０．２５ｍｏｌ配合した。即ち、Ａｇが０．００１〜０．５ｍｏｌ配合されるようにした。
そして、上記の各配合物をそれぞれボールミルによりアセトン中で２４時間混合して混合物を作製した。
【００８７】
次に、実施例１の試料Ｅ１〜試料Ｅ７と同様にして、各混合物を仮焼、造粒、成形、焼成し、分極を施して、１６種類の圧電磁器組成物を作製し、これらを試料Ｘ１〜試料Ｘ１６とした。各試料における原料及び添加物の配合比を表３に示す。
【００８８】
ここで得られた試料Ｘ１〜Ｘ１６において、上記添加物としてのＡｇ2Ｏは、一部がそのままの形、乃至は基本組成の構成元素であるＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ、Ｔａ、及びＳｂのいずれか一種以上とペロブスカイト構造化合物等の化合物を形成し、その形態で各圧電磁器組成物の粒内乃至は粒界に含まれ、また一部は、上記｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3で表される化合物のＬｉ、Ｋ、Ｎａの少なくとも一部に、Ａｇ2Ｏ中のＡｇを置換した状態で含まれていると考えられる。特に、Ａｇ2Ｏの添加量が、上記｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3で表される化合物１ｍｏｌに対して、０．１ｍｏｌを超えるとき、即ち金属元素Ａｇの含有量が０．２ｍｏｌを超えるとき、上記添加物としてのＡｇ2Ｏは、圧電磁器組成物の粒界にＡｇ又は／及びＡｇ2Ｏ乃至はＡｇを含む化合物の形態で析出し易くなる。
本例では、Ａｇを添加したときの効果を明らかにする目的で、｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3で表される化合物中のＫ及びＮａに対してＡｇが置換添加される添加方法で各試料を作製した。即ち、例えば試料Ｘ８においては、その組成が｛Ｌｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.86Ａｇ1.0｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3となるようにした。
【００８９】
また、本例では、Ａｇ2Ｏの配合による効果を明らかにするため、上記添加物としてのＡｇ2Ｏを含有しない試料を準備した。
具体的には、まず純度９９％以上の高純度のＬｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、及びＳｂ2Ｏ5を準備し、これらの原料を、焼成後にＬｉ0.04（Ｋ0.5Ｎａ0.5）0.96｝（Ｎｂ0.84Ｔａ0.1Ｓｂ0.06）Ｏ3で表される化合物となるような化学量論比にて、混合し、ボールミルによりアセトン中で２４時間混合して混合物を得た。続いて、この混合物を実施例１の試料Ｅ１〜試料Ｅ７と同様にして、仮焼、造粒、成形、焼成し、分極を施して、圧電磁器組成物（試料Ｙ１）を得た。試料Ｙ１の組成比を表３に示す。
【００９０】
【表３】
2008169113.tif 000004
【００９１】
次に、上記試料Ｘ１〜Ｘ１６及び試料Ｙ１について、圧電ｄ31定数、電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδ、及びキュリー温度Ｔｃを、実施例１と同様にしてそれぞれ測定した。その結果を表４に示す。なお、表４には、比較のため、上記実施例１にて作製した試料Ｃ１の結果も併記した。
【００９２】
【表４】
2008169113.tif 000005
【００９３】
表４より知られるごとく、試料Ｘ１〜Ｘ９は、いずれも、試料Ｙ１及び試料Ｃ１よりも高い圧電ｄ31定数、比誘電率ε33T／ε0を有していた。また、誘電損失ｔａｎδも試料Ｙ１及び試料Ｃ１よりも小さく、優れていた。
すなわち、表３及び表４より知られるごとく、添加物としてのＡｇ2Ｏの添加量が、上記一般式で表される化合物１ｍｏｌに対して、添加元素Ａｇの含有量で、０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌであるとき、上記圧電磁器組成物は、圧電ｄ31定数、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδに特に優れることがわかる。
また、表４により知られるごとく、上記試料Ｘ１〜Ｘ９は、その電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、及びキュリー温度Ｔｃにおいても、試料Ｙ１と同程度の優れた特性を示した。
【００９４】
一方、試料Ｘ１０〜Ｘ１６、即ち、上記添加物としてのＡｇ2Ｏの添加量が、添加元素Ａｇの含有量で、０．１５ｍｏｌを超える場合には、圧電ｄ31定数をはじめ、電気機械結合係数Ｋｐ、圧電ｇ31定数、比誘電率ε33T／ε0、誘電損失ｔａｎδ、及びキュリー温度Ｔｃのすべての特性において、試料Ｙ１よりも低い値を示した。
【００９５】
このように、本例によれば、上記添加元素の含有量は、０．００１ｍｏｌ〜０．１５ｍｏｌのとき、最も顕著に圧電磁器組成物の特性を向上させることがわかる。なお、表中には示していないが、他の金属元素についても本例と同様の結果が得られた。
【００９６】
また、本例においては、具体的には明示していないが、上記添加元素による特性の向上は、置換添加であっても外添加であっても良いことを確認している。また、本例において用いた圧電磁器組成物の主成分は選択可能な組成物の一組成に過ぎず、他の組成でも同様に、特性が向上することを確認している。