KR20240133505A - Piezoelectric ceramics sintered body and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전 세라믹스 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, 하기 화학식 1의 PNN-PMN-PZT 세라믹스 조성물 또는 하기 화학식 2의 PZN-PMN-PZT 세라믹스 조성물; 및 이에 첨가된 안티모니; 를 포함한다:
[화학식 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3
(0.01≤x≤0.13)
[화학식 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).The present invention relates to a piezoelectric ceramic sintered body and a method for manufacturing the same. The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention comprises a PNN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 1 or a PZN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 2; and antimony added thereto:
[Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3
(0.01≤x≤0.13)
[Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
Description
본 발명은 압전 세라믹스 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric ceramic sintered body and a method for manufacturing the same.
압전 세라믹을 이용하여 만든 압전형 진동자는 구조가 간단해 소형화, 경량화가 가능하며 그 주파수 대역이 매우 넓어 중심주파수 크기에 따라 다양하게 응용이 가능하다. 원통형, 원판, 굴곡형 등의 압전 세라믹 형상에 따라 진동모드를 다르게 하여 사용할 수 있는데 원판형의 경우 금속과의 결합으로 낮은 주파수영역에서 높은 파워를 갖는 장점이 있어 수요가 확대되고 있다.Piezoelectric vibrators made using piezoelectric ceramics have a simple structure, so they can be made miniaturized and lightweight, and their frequency band is very wide, so they can be used in various ways depending on the center frequency. Depending on the shape of the piezoelectric ceramic, such as cylinder, disk, or curved, the vibration mode can be used differently, and in the case of the disk type, there is an advantage of high power in the low frequency range due to the combination with metal, so demand is increasing.
압전 재료를 초음파 진동자로 응용하기 위해서는 소자가 탄성진동을 이용하여 동작하기 때문에 높은 압전상수와 변환효율을 갖는 소재의 개발이 중요하고, 발열에 의한 손실을 줄이기 위해서 높은 기계적 품질계수를 동시에 만족시킬 수 있는 우수한 압전 재료의 개발이 필수적이다. In order to apply piezoelectric materials as ultrasonic vibrators, it is important to develop materials with high piezoelectric constants and conversion efficiency because the devices operate using elastic vibrations. In addition, it is essential to develop excellent piezoelectric materials that can simultaneously satisfy a high mechanical quality factor in order to reduce losses due to heat generation.
압전 특성 개선을 위해 PZT 조성을 기반으로 ABO3의 페로브스카이트 구조의 B-site 자리에 서로 다른 원자가를 갖는 금속이온을 조합시켜 PZT의 일부를 릴렉서(Relaxor)로 불리는 완화형 강유전 물질로 치환하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 때 B-site 자리에 치환되는 금속 이온끼리 먼저 반응하여 파이로클로르 상과 같은 이차상을 형성함으로써 소재의 압전 특성 저하로 이어지는 문제가 있어 소재의 특성 저하를 방지할 수 있는 새로운 소재의 개발이 요구되고 있다.In order to improve the piezoelectric properties, research is actively being conducted to replace part of the PZT with a relaxor-type ferroelectric material by combining metal ions with different valences in the B-site of the perovskite structure of ABO 3 based on the PZT composition. At this time, there is a problem that the metal ions substituted in the B-site react first to form a secondary phase such as a pyrochlore phase, which leads to a deterioration in the piezoelectric properties of the material, and therefore the development of a new material that can prevent the deterioration of the material properties is required.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The background technology described above is technology that the inventor possessed or acquired in the process of deriving the disclosure content of the present application, and cannot necessarily be said to be a publicly known technology disclosed to the general public prior to the present application.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해, PZT계 압전 세라믹스 조성물에 안티모니를 첨가함으로써 압전 성능이 향상된 압전 세라믹스 소결체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above-described problem, the present invention aims to provide a piezoelectric ceramic sintered body having improved piezoelectric performance by adding antimony to a PZT series piezoelectric ceramic composition, and a method for manufacturing the same.
구체적으로, 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 PZT계 조성물을 합성 후 도핑 물질로 안티모니를 첨가하여 소재의 특성 저하를 방지할 수 있으며 압전 진동자용 소재로 활용할 수 있는 압전 세락믹스 소결체를 제공하고자 한다.Specifically, the piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can prevent the deterioration of the material properties by adding antimony as a doping material after synthesizing a PZT composition, and provides a piezoelectric ceramic mix sintered body that can be utilized as a material for a piezoelectric vibrator.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the relevant technical field from the description below.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, 하기 화학식 1의 PNN-PMN-PZT 세라믹스 조성물 또는 하기 화학식 2의 PZN-PMN-PZT 세라믹스 조성물; 및 이에 첨가된 안티모니; 를 포함한다:The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention comprises a PNN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 1 or a PZN-PMN-PZT ceramic composition of the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3
(0.01≤x≤0.13)(0.01≤x≤0.13)
[화학식 2][Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 (0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the antimony may include at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.5 중량%인 것일 수 있다.In one embodiment, the antimony may be present in an amount of 0.05 wt% to 0.5 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body.
일 실시예에 따르면, 경화제;를 더 첨가하고, 상기 경화제는, 산화철(Fe2O3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 코발트산화물(Co2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, a curing agent is further added, and the curing agent may include at least one selected from the group consisting of iron oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and cobalt oxide (Co 2 O 3 ).
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 압전계수가 300 pC/N 내지 500 pC/N이고, 기계적 품질계수가 1000 내지 1500인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a piezoelectric coefficient of 300 pC/N to 500 pC/N and a mechanical quality factor of 1000 to 1500.
일 실시예에 따르면, 상기 x는 0.05 내지 0.10인 것일 수 있다.In one embodiment, x may be from 0.05 to 0.10.
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 250 ℃ 내지 300 ℃인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a Curie temperature of 250° C. to 300° C.
일 실시예에 따르면, 상기 y는 0.05 내지 0.10이고, 상기 z는 0.50 내지 0.52인 것일 수 있다.In one embodiment, y may be from 0.05 to 0.10 and z may be from 0.50 to 0.52.
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 280 ℃ 내지 350 ℃인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a Curie temperature of 280° C. to 350° C.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체의 제조방법은, 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2의 조성식이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, Nb2O5 및 MnO2를 포함하는 제1 원료 분말 또는 PbO, ZrO2, TiO2, ZnO, Nb2O5 및 MnO2를 포함하는 제2 원료 분말을 용매에 넣고 습식 혼합법으로 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 건조 후 하소(calcination)하여 제1 분말을 형성하는 단계; 상기 제1 분말에 안티모니를 첨가하고 습식 혼합 후 건조하여 제2 분말을 형성하는 단계; 및 상기 제2 분말을 성형 후 소결하여 압전체를 형성하는 단계;를 포함한다:A method for manufacturing a piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention comprises the steps of: adding a first raw material powder containing PbO, ZrO 2 , TiO 2 , NiO, Nb 2 O 5 and MnO 2 or a second raw material powder containing PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 and MnO 2 to a solvent so as to have a composition formula of the following chemical formula 1 or the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3
(0.01≤x≤0.13)(0.01≤x≤0.13)
[화학식 2][Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 (0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
일 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 제1 원료 분말 또는 상기 제2 원료 분말을 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 증류수로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 용매와 10 시간 내지 40 시간 동안 습식 혼합하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the step of preparing the mixture may be wet mixing the first raw material powder or the second raw material powder with at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, and distilled water for 10 to 40 hours.
일 실시예에 따르면, 상기 하소는, 800 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, the calcination may be performed at a temperature of 800° C. to 900° C.
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the antimony may include at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
일 실시예에 따르면, 상기 소결은, 900 ℃ 내지 1100 ℃의 온도에서 1 시간 내지 5 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, the sintering may be performed at a temperature of 900° C. to 1100° C. for 1 hour to 5 hours.
본 발명은 PZT계 압전 세라믹스 조성물에 안티모니를 첨가함으로써 압전 성능이 향상된 압전 세라믹스 소결체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a piezoelectric ceramic sintered body having improved piezoelectric performance by adding antimony to a PZT-based piezoelectric ceramic composition, and a method for manufacturing the same.
구체적으로, 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 완화형 강유전 물질을 첨가하여 PZT계 조성물을 합성 후 도핑 물질로 안티모니를 첨가하여 소재의 특성 저하를 방지하는 압전 세라믹스 소결체를 제공할 수 있다. 압전 진동자용 소재로 활용하기 위해 기존의 상용화 된 소재와 비교해 높은 압전계수, 변환효율과 동시에 높은 기계적 품질계수를 나타낼 수 있고, 값비싼 희귀원소의 첨가 없는 새로운 소재의 개발이 가능할 수 있다.Specifically, the piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can provide a piezoelectric ceramic sintered body in which a PZT composition is synthesized by adding a relaxed ferroelectric material and then antimony is added as a doping material to prevent deterioration of the material properties. In order to be utilized as a material for a piezoelectric vibrator, it can exhibit a high piezoelectric coefficient and conversion efficiency as well as a high mechanical quality factor at the same time compared to existing commercialized materials, and it can enable the development of a new material without the addition of expensive rare elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PMN 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 전기적 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 PNN-PMN-PZT 소결체의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 PNN-PMN-PZT 소결체의 밀도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 전기적 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 1 kHz에서의 온도변화에 따른 유전 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 Ti 함량에 따른 PZN-PMN-PZT 소결체의 (a) 전기적 특성 측정 결과 및 (b) 유전 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the results of measuring electrical characteristics of (a) a PNN-PMN-PZT sintered body and (b) a PZN-PMN-PZT sintered body according to the PMN content manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of XRD analysis of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a SEM image of a PNN-PMN-PZT sintered body according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the density measurement results of PNN-PMN-PZT sintered bodies according to the antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) doping content manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the results of measuring electrical characteristics of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the results of measuring dielectric properties according to temperature changes at 1 kHz of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing (a) the electrical property measurement results and (b) the dielectric property measurement results of PZN-PMN-PZT sintered bodies with different Ti contents manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, since various modifications may be made to the embodiments, the scope of rights of the patent application is not limited or restricted by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for the purpose of description only and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in common dictionaries, should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant art, and shall not be interpreted in an idealized or overly formal sense, unless expressly defined in this application.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when describing with reference to the attached drawings, regardless of the drawing number, the same components will be given the same reference numbers and redundant descriptions thereof will be omitted. When describing an embodiment, if it is determined that a specific description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted. In addition, when describing a component of an embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the component from other components, and the nature, order, or sequence of the component is not limited by the terms. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, it should be understood that the component may be directly connected or connected to the other component, but another component may also be "connected," "coupled," or "connected" between each component.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions given in one embodiment can be applied to other embodiments, and specific descriptions will be omitted to the extent of overlap.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, 하기 화학식 1의 PNN-PMN-PZT 세라믹스 조성물 또는 하기 화학식 2의 PZN-PMN-PZT 세라믹스 조성물; 및 이에 첨가된 안티모니;를 포함한다:The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention comprises a PNN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 1 or a PZN-PMN-PZT ceramic composition of the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 (이하 "PNN-PMN-PZT"라 함) (0.01≤x≤0.13)(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 (hereinafter referred to as "PNN-PMN-PZT") (0.01≤x≤0.13)
[화학식 2][Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 (이하 "PZN-PMN-PZT"라 함) (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 (hereinafter referred to as "PZN-PMN-PZT") (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
본 발명의 압전 세라믹스 소결체는 (Pb, Ni, Nb)-(Pb, Mn, Nb)-(Pb, Zr, Ti) 상으로 이루어져 PNN-PMN-PZT로 표시되는 화합물 또는 (Pb, Zn, Nb)-(Pb, Mn, Nb)-(Pb, Zr, Ti) 상으로 이루어져 PZN-PMN-PZT로 표시되는 화합물에 도핑 물질인 안티모니가 첨가되어 (0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 + W wt% 안티모니 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) 또는 (0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 + W wt% 안티모니 (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5)의 조성식을 갖는다.The piezoelectric ceramic sintered body of the present invention is a compound represented by PNN-PMN-PZT consisting of a (Pb, Ni, Nb)-(Pb, Mn, Nb)-(Pb, Zr, Ti) phase or a compound represented by PZN-PMN-PZT consisting of a (Pb, Zn, Nb)-(Pb, Mn, Nb)-(Pb, Zr, Ti) phase, to which antimony as a doping material is added, to form (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 + W wt% antimony (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) or (0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 + W wt% antimony (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5).
PNN, PZN 및 PMN은 완화형 강유전 물질로 PZT계에 동시 치환할 수 있으며, PNN 또는 PZN은 소프트 릴렉서(Soft relaxor)로, PMN은 하드 릴렉서(Hard relaxor)로 작용하며 우수한 압전계수(d-33)와 기계적 품질계수(Qm)를 나타낼 수 있다.PNN, PZN, and PMN are relaxor-type ferroelectric materials that can be simultaneously substituted for the PZT system. PNN or PZN acts as a soft relaxor, and PMN acts as a hard relaxor, and can exhibit excellent piezoelectric coefficient (d -33 ) and mechanical quality factor (Q m ).
안티모니가 포함된 완화형 강유전 물질은 PZT 조성에 안티모니를 ABO3 구조(Pb(Sb, Nb)O3)로 치환시켜 3성분계 조성으로 형성될 수 있는데, 이 경우 금속 이온끼리 먼저 반응하여 파이로클로르 상과 같은 이차상을 형성함으로써 소재의 압전 특성 저하가 일어날 수 있다. 본 발명은 안티모니의 치환을 통한 Pb(B'B")O3 복합 페로브스카이트 화합물 형성이 아닌 PNN-PMN-PZT계 조성물 또는 PZN-PMN-PZT계 조성물을 먼저 합성 후 도핑 물질로 안티모니를 소량 첨가함으로써 소재의 특성 저하를 방지하고 압전 성능을 향상시킬 수 있다.A relaxorative ferroelectric material containing antimony can be formed as a ternary composition by substituting antimony in the PZT composition with the ABO 3 structure (Pb(Sb, Nb)O 3 ). In this case, the metal ions may first react with each other to form a secondary phase such as a pyrochlore phase, which may cause a deterioration in the piezoelectric properties of the material. The present invention prevents the deterioration of the properties of the material and improves the piezoelectric performance by first synthesizing a PNN-PMN-PZT composition or a PZN-PMN-PZT composition and then adding a small amount of antimony as a doping material, rather than forming a Pb(B'B")O 3 composite perovskite compound through the substitution of antimony.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 일반적으로 낮은 유전 상수 및 기계적 품질로 인해 에너지 전환 장치에 적용이 제한된 3성분계 압전 세라믹스 조성물을 릴렉서의 조성비를 조절하고 안티모니를 추가로 도핑하여 4성분계 시스템을 구성하여 우수한 온도 안정성 및 상전이를 가짐으로써 압전 진동자와 같은 에너지 전환 장치로 사용되는 것일 수 있다.The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention is a 3-component piezoelectric ceramic composition, which is generally limited in application to energy conversion devices due to low dielectric constant and mechanical quality, and is configured as a 4-component system by controlling the composition ratio of the relaxor and additionally doping antimony, so that it has excellent temperature stability and phase transition, and thus can be used as an energy conversion device such as a piezoelectric vibrator.
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the antimony may include at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
도핑 물질인 안티모니는 안티모니 이온이 비슷한 이온반경을 갖고 원자가가 높은 B-site 자리를 차지하며 페로브스카이트 결정에 산소 공공(Oxygen vacancy)을 발생시켜 공간 전하가 형성되어 압전 세라믹스 조성물의 기계적 품질계수(Qm)를 증가시킬 수 있다.Antimony, a doping material, can generate oxygen vacancies in the perovskite crystal by forming space charges as antimony ions occupy B-site sites with similar ionic radii and high valence, which can increase the mechanical quality factor (Q m ) of the piezoelectric ceramic composition.
바람직하게는, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3)인 것일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 압전 세라믹스 소결체는, 바람직하게는, (0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 + W wt% Sb2O3 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) 또는 (0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 + W wt% Sb2O3 (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5)의 조성식을 가질 수 있다.Preferably, the antimony may be antimony trioxide (Sb 2 O 3 ). Accordingly, the piezoelectric ceramic sintered body of the present invention is preferably (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 + W wt% Sb 2 O 3 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) or (0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 + W wt% Sb 2 O 3 (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, It can have a composition formula of 0.05<W<0.5).
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.5 중량%인 것일 수 있다.In one embodiment, the antimony may be present in an amount of 0.05 wt% to 0.5 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body.
상기 안티모니는, 바람직하게는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.4 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 0.4 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 0.2 중량%인 것일 수 있다. 안티모니의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 압전 세라믹스 소결체의 기계적 품질계수(Qm)를 향상시키는 효과를 나타낼 수 없고, 0.5 중량% 초과인 경우 압전 세라믹스 소결체 내부에 산소 공공과 같은 더 많은 결함이 생성되어 밀도 감소에 영향을 미쳐 소재의 압전 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.The antimony may preferably be 0.05 wt% to 0.4 wt%, 0.1 wt% to 0.4 wt%, 0.1 wt% to 0.3 wt%, or 0.1 wt% to 0.2 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body. When the content of antimony is less than 0.05 wt%, the effect of improving the mechanical quality factor (Q m ) of the piezoelectric ceramic sintered body cannot be exhibited, and when it exceeds 0.5 wt%, more defects such as oxygen vacancies are generated inside the piezoelectric ceramic sintered body, which may affect a decrease in density and cause a problem of deterioration in the piezoelectric properties of the material.
일 실시예에 따르면, 경화제;를 더 첨가하고, 상기 경화제는, 산화철(Fe2O3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 코발트산화물(Co2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, a curing agent is further added, and the curing agent may include at least one selected from the group consisting of iron oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and cobalt oxide (Co 2 O 3 ).
상기 경화제는 도핑 물질로 사용되는 것으로서, 이에 제한되는 것은 아니고, 압전 세라믹스 소결체의 경화제로 알려진 물질은 사용 가능할 수 있다.The above curing agent is used as a doping material, but is not limited thereto, and a material known as a curing agent for piezoelectric ceramic sintered bodies may be used.
상기 경화제는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.1 중량% 내지 1.0 중량%인 것일 수 있다. 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%이거나, 0.3 중량% 내지 0.8 중량%이거나, 0.3 중량% 내지 0.6 중량%인 것일 수 있다. 경화제가 상기 범위로 첨가되는 경우 기계적 품질계수(Qm)를 높일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 전기기계적 결합계수(kp) 등의 물성 저하가 일어날 수 있다.The above-mentioned curing agent may be 0.1 wt% to 1.0 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body. Preferably, it may be 0.1 wt% to 0.8 wt%, 0.3 wt% to 0.8 wt%, or 0.3 wt% to 0.6 wt%. When the curing agent is added within the above range, the mechanical quality factor (Q m ) can be increased, and when it is out of the above range, the physical properties such as the electromechanical coupling factor (k p ) may be deteriorated.
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 압전계수가 300 pC/N 내지 500 pC/N이고, 기계적 품질계수가 1000 내지 1500인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a piezoelectric coefficient of 300 pC/N to 500 pC/N and a mechanical quality factor of 1000 to 1500.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 압전 진동자용으로 사용할 수 있으며, 진동자로 응용하기 위해 탄성진동을 이용하여 전기 에너지를 기계적 에너지로 적절하게 변환할 필요가 있다. 따라서, 높은 압전계수(d33), 에너지 변환 효율을 향상시키기 위한 전기기계적 결합계수(kp), 열 손실을 줄이기 위한 높은 기계적 품질계수(Qm)와 같은 압전 특성을 만족하는 것이 중요하다.The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can be used as a piezoelectric vibrator, and in order to be applied as a vibrator, it is necessary to appropriately convert electrical energy into mechanical energy by using elastic vibration. Therefore, it is important to satisfy piezoelectric characteristics such as a high piezoelectric coefficient (d 33 ), an electromechanical coupling coefficient (k p ) for improving energy conversion efficiency, and a high mechanical quality factor (Q m ) for reducing heat loss.
상기 압전계수(d33)는 d33 미터(Model YE2730, HANTECH, Gunpo, Korea)를 이용하고 기계적 품질계수(Qm)는 IEEE 표준 방법에 따라 임피던스 분석기(Model 4990A, Keysight Technologies Inc., Santa Rosa, CA, USA)를 이용하여 계산할 수 있다.The above piezoelectric coefficient (d 33 ) can be calculated using a d 33 meter (Model YE2730, HANTECH, Gunpo, Korea), and the mechanical quality factor (Q m ) can be calculated using an impedance analyzer (Model 4990A, Keysight Technologies Inc., Santa Rosa, CA, USA) according to the IEEE standard method.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, PZT계 조성물에 완화형 강유전 물질을 적절한 조성비로 치환하고 안티모니를 추가 도핑하여 압전 특성의 저하 없이 높은 압전 계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp) 및 기계적 품질계수(Qm)를 나타낼 수 있다. 압전계수(d33) 및 기계적 품질계수(Qm)가 상기 범위일 때 압전계수와 기계적 품질계수 모두 우수한 값을 나타내면서 에너지 변환 효율 및 열 손실을 줄여 뛰어난 압전 특성을 유지할 수 있고 고효율 진동자용 소재로 적합한 특성 값을 나타낼 수 있다.The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can exhibit a high piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) without deterioration of piezoelectric properties by substituting a relaxor-type ferroelectric material in an appropriate composition ratio in a PZT composition and additionally doping antimony. When the piezoelectric coefficient (d 33 ) and the mechanical quality factor (Q m ) are within the above ranges, both the piezoelectric coefficient and the mechanical quality factor exhibit excellent values, while reducing energy conversion efficiency and heat loss, thereby maintaining excellent piezoelectric properties and exhibiting characteristic values suitable as a material for a high-efficiency vibrator.
일 실시예에 따르면, 상기 x는 0.05 내지 0.10인 것일 수 있다.In one embodiment, x may be from 0.05 to 0.10.
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 + W wt% 안티모니 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) 조성식에서 x는 0.01 내지 0.12; 0.03 내지 0.12; 0.03 내지 0.10; 또는 0.05 내지 0.10인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 x는 0.05 내지 0.10인 것일 수 있다.(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 + W wt% antimony (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) In the composition formula, x may be 0.01 to 0.12; 0.03 to 0.12; 0.03 to 0.10; or 0.05 to 0.10. Preferably, x may be 0.05 to 0.10.
완화형 강유전 물질인 PNN 및 PMN의 조성비에 따라 압전 특성이 달라질 수 있다. x가 상기 범위일 때 PNN 및 PMN 화합물의 조성이 최적으로 설계됨으로써, 압전계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp) 및 기계적 품질계수(Qm)가 최적화되어 우수한 압전 특성을 가질 수 있다.The piezoelectric properties can vary depending on the composition ratio of PNN and PMN, which are relaxed ferroelectric materials. When x is in the above range, the composition of PNN and PMN compounds is optimally designed, so that the piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) are optimized, thereby achieving excellent piezoelectric properties.
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 250 ℃ 내지 300 ℃인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a Curie temperature of 250° C. to 300° C.
일반적으로, PZT에 PSN 형태로 안티모니를 첨가하면 퀴리온도가 감소되는 현상이 나타날 수 있다. 이에 따라 열적 안정성이 감소하여, 열 발생이 많은 압전 진동자로 응용하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 압전 진동자로 활용하기 위해 퀴리온도가 중요한 특성으로 작용할 수 있으며, 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 안티모니를 ABO3 구조(Pb(Sb, Nb)O3)로 치환하지 않고 PNN-PMN-PZT 세라믹스 조성물에 도핑 물질로 안티모니를 첨가함으로써, 안티모니 첨가로 인한 퀴리온도의 감소를 방지할 수 있다.In general, when antimony is added to PZT in the form of PSN, a phenomenon of a decrease in the Curie temperature may occur. Accordingly, the thermal stability decreases, which makes it difficult to apply the piezoelectric vibrator which generates a lot of heat. Therefore, the Curie temperature may act as an important characteristic for use as a piezoelectric vibrator, and the piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can prevent a decrease in the Curie temperature due to the addition of antimony by adding antimony as a doping material to the PNN-PMN-PZT ceramic composition without replacing antimony with the ABO 3 structure (Pb(Sb, Nb) O 3 ).
퀴리온도는, 바람직하게는, 260 ℃ 내지 300 ℃이거나, 260 ℃ 내지 290 ℃이거나, 270 ℃ 내지 290 ℃인 것일 수 있다. 퀴리온도가 250 ℃ 미만일 경우, 열 안정성이 떨어져 압전 진동자용 소자로 응용하기 어려울 수 있다.The Curie temperature may preferably be 260° C. to 300° C., 260° C. to 290° C., or 270° C. to 290° C. When the Curie temperature is less than 250° C., the thermal stability may be poor and it may be difficult to apply it as a piezoelectric vibrator element.
일 실시예에 따르면, 상기 y는 0.05 내지 0.10이고, 상기 z는 0.50 내지 0.52인 것일 수 있다.In one embodiment, y may be from 0.05 to 0.10 and z may be from 0.50 to 0.52.
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 + W wt% 안티모니 (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5) 조성식에서 y는 0.02 내지 0.15; 0.04 내지 0.15; 0.04 내지 0.12; 0.05 내지 0.12; 또는 0.05 내지 0.10인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 y는 0.05 내지 0.10인 것이고, 상기 z는 0.50 내지 0.52인 것일 수 있다.(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 + W wt% antimony (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5), wherein y may be 0.02 to 0.15; 0.04 to 0.15; 0.04 to 0.12; 0.05 to 0.12; or 0.05 to 0.10. Preferably, y may be 0.05 to 0.10, and z may be 0.50 to 0.52.
완화형 강유전 물질인 PZN 및 PMN의 조성비에 따라 압전 특성이 달라질 수 있으며, PZT의 Zr/Ti 비율에 따라 상전이에 의한 압전 특성이 달라질 수 있다. y 및 z가 상기 범위일 때, 완화형 강유전 물질에 의해 발생하는 특성 열화를 방지하고, 낮은 상 전이를 보완하여 장기간 사용 후에도 우수한 온도 안정성을 가질 수 있다. 또한, 압전계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp) 및 기계적 품질계수(Qm)가 최적화되어 우수한 압전 특성을 가질 수 있다.The piezoelectric properties can vary depending on the composition ratio of PZN and PMN, which are relaxed ferroelectric materials, and the piezoelectric properties can vary due to phase transition depending on the Zr/Ti ratio of PZT. When y and z are within the above ranges, the degradation of properties caused by relaxed ferroelectric materials can be prevented, and the low phase transition can be compensated for, so that excellent temperature stability can be maintained even after long-term use. In addition, the piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) can be optimized, so that excellent piezoelectric properties can be achieved.
일 실시예에 따르면, 상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 280 ℃ 내지 350 ℃인 것일 수 있다.According to one embodiment, the piezoelectric ceramic sintered body may have a Curie temperature of 280° C. to 350° C.
일반적으로, PZT에 PSN 형태로 안티모니를 첨가하면 퀴리온도가 감소되는 현상이 나타나며 이에 따라 열적 안정성이 감소하여, 열 발생이 많은 압전 진동자로 응용하기 어려운 문제가 있다. 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 안티모니를 ABO3 구조(Pb(Sb, Nb)O3)로 치환하지 않고 PZN-PMN-PZT 세라믹스 조성물에 도핑 물질로 안티모니를 첨가함으로써, 안티모니 첨가로 인한 퀴리온도의 감소를 방지할 수 있다.In general, when antimony is added to PZT in the form of PSN, the Curie temperature decreases, which reduces thermal stability, making it difficult to apply to a piezoelectric vibrator that generates a lot of heat. The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention prevents a decrease in the Curie temperature due to the addition of antimony by adding antimony as a doping material to a PZN-PMN-PZT ceramic composition without replacing antimony with the ABO 3 structure (Pb(Sb, Nb)O 3 ).
압전 진동자는 진동하면서 소자 자체에 열을 많이 발생시키므로, 퀴리온도, 즉 상전이 온도점을 넘어가면 압전성을 잃어버리면서 소자 자체가 구동이 되지 않을 수 있다. 따라서, 퀴리온도가 높을수록 열적 안정성이 높아 소자의 특성을 잃지 않고 압전 진동자로 작동할 수 있다. 상기 PZN(Tc~140℃)은 PNN(Tc ~120℃)에 비해 높은 상전이 온도를 가지므로 상기 범위의 높은 퀴리온도를 형성할 수 있으며, 소자로 응용하기에 다소 낮은 퀴리온도를 보완하여 다양한 압전 응용 소자에 활용할 수 있으며 장기적인 신뢰성 및 수명이 향상될 수 있다.Since a piezoelectric vibrator generates a lot of heat in the element itself while vibrating, if the Curie temperature, i.e. the phase transition temperature, is exceeded, the piezoelectricity is lost and the element itself may not operate. Therefore, the higher the Curie temperature, the higher the thermal stability, so that the element can operate as a piezoelectric vibrator without losing its characteristics. The PZN (Tc~140℃) has a higher phase transition temperature than PNN (Tc~120℃), so it can form a high Curie temperature in the above range, and it can be utilized in various piezoelectric application elements by compensating for the somewhat low Curie temperature for application as an element, and long-term reliability and lifespan can be improved.
퀴리온도는, 바람직하게는, 280 ℃ 내지 340 ℃이거나, 300 ℃ 내지 340 ℃이거나, 300 ℃ 내지 320 ℃인 것일 수 있다. 퀴리온도가 상기 범위일 경우, 우수한 열안전성을 나타내며 최적의 조건으로 압전 진동자용 소자로 응용할 수 있다.The Curie temperature may preferably be 280° C. to 340° C., 300° C. to 340° C., or 300° C. to 320° C. When the Curie temperature is within the above range, it exhibits excellent thermal stability and can be applied as a piezoelectric vibrator element under optimal conditions.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, 높은 압전계수(d33)와 기계적 품질계수(Qm)로 인한 고전력 작동 중 낮은 열 발산 뿐만 아니라 압전 진동자로 활용할 수 있는 높은 퀴리온도의 압전 특성을 나타낼 수 있다.The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can exhibit piezoelectric properties such as a high Curie temperature that can be utilized as a piezoelectric vibrator as well as low heat dissipation during high-power operation due to a high piezoelectric coefficient (d 33 ) and mechanical quality factor (Q m ).
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체의 제조방법은, 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2의 조성식이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, Nb2O5 및 MnO2를 포함하는 제1 원료 분말 또는 PbO, ZrO2, TiO2, ZnO, Nb2O5 및 MnO2를 포함하는 제2 원료 분말을 용매에 넣고 습식 혼합법으로 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 건조 후 하소(calcination)하여 제1 분말을 형성하는 단계; 상기 제1 분말에 안티모니를 첨가하고 습식 혼합 후 건조하여 제2 분말을 형성하는 단계; 및 상기 제2 분말을 성형 후 소결하여 압전체를 형성하는 단계;를 포함한다:A method for manufacturing a piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention comprises the steps of: adding a first raw material powder containing PbO, ZrO 2 , TiO 2 , NiO, Nb 2 O 5 and MnO 2 or a second raw material powder containing PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 and MnO 2 to a solvent so as to have a composition formula of the following chemical formula 1 or the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 (이하 "PNN-PMN-PZT"라 함) (0.01≤x≤0.13)(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 (hereinafter referred to as "PNN-PMN-PZT") (0.01≤x≤0.13)
[화학식 2][Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 (이하 “PZN-PMN-PZT”라 함) (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 (hereinafter referred to as “PZN-PMN-PZT”) (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체의 제조방법은, PNN-PMN-PZT계 조성물 또는 PZN-PMN-PZT계 조성물을 먼저 합성 후 도핑 물질로 안티모니를 첨가함으로써 소재의 특성 저하를 방지할 수 있다.The method for manufacturing a piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can prevent a deterioration in the properties of the material by first synthesizing a PNN-PMN-PZT composition or a PZN-PMN-PZT composition and then adding antimony as a doping material.
상기 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 화학식 1의 조성식이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, Nb2O5 및 MnO2을 포함하는 원료 분말로 PNN-PMN-PZT 혼합물을 제조하는 것일 수 있다. 구체적으로, PNN-PMN-PZT 혼합물은 PbO 1 몰(mol)에 대하여 ZrO2 0.1 내지 1 몰(mol), TiO2 0.1 내지 1 몰(mol), NiO 0.1 내지 0.5 몰(mol), Nb2O5 0.5 내지 1.5 몰(mol) 및 MnO2 0.1 내지 0.5 몰(mol)을 포함하여 제조될 수 있다. 원료분말이 상기 범위를 벗어나는 함량으로 혼합되는 경우에는 PNN-PMN-PZT 화합물이 아닌 다른 화합물이 제조될 수 있으며 상기와 같이 원료 분말들의 몰 분율을 조절하여 PNN-PMN-PZT 화합물의 조성을 최적으로 설계함으로써 높은 압전계수(d33) 및 기계적 품질계수(Qm) 등의 압전 특성을 갖도록 할 수 있다.The step of preparing the mixture may be to manufacture a PNN-PMN-PZT mixture using raw material powders including PbO, ZrO 2 , TiO 2 , NiO, Nb 2 O 5 and MnO 2 so as to have the composition formula of the chemical formula 1. Specifically, the PNN-PMN-PZT mixture may be manufactured by including 0.1 to 1 mol (mol) of ZrO 2 , 0.1 to 1 mol (mol) of TiO 2 , 0.1 to 0.5 mol (mol) of NiO, 0.5 to 1.5 mol (mol) of Nb 2 O 5 , and 0.1 to 0.5 mol (mol) of MnO 2 with respect to 1 mol (mol) of PbO. When the raw material powders are mixed in an amount outside the above range, a compound other than the PNN-PMN-PZT compound can be manufactured, and by optimally designing the composition of the PNN-PMN-PZT compound by controlling the mole fraction of the raw material powders as described above, it is possible to have piezoelectric properties such as a high piezoelectric coefficient (d 33 ) and mechanical quality factor (Q m ).
상기 x는 0.01 내지 0.13; 0.01 내지 0.12; 0.03 내지 0.12; 0.03 내지 0.10; 또는 0.05 내지 0.10;인 것일 수 있다.The above x may be 0.01 to 0.13; 0.01 to 0.12; 0.03 to 0.12; 0.03 to 0.10; or 0.05 to 0.10.
상기 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 화학식 2의 조성식이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, ZnO, Nb2O5 및 MnO2을 포함하는 원료 분말로 PZN-PMN-PZT 혼합물을 제조하는 것일 수 있다. 구체적으로, PZN-PMN-PZT 혼합물은 PbO 1 몰(mol)에 대하여 ZrO2 0.1 내지 1 몰(mol), TiO2 0.1 내지 1 몰(mol), ZnO 0. 1 내지 0.5 몰(mol), Nb2O5 0.5 내지 1.5 몰(mol) 및 MnO2 0.1 내지 0.5 몰(mol)을 포함하여 제조될 수 있다. 원료분말이 상기 범위를 벗어나는 함량으로 혼합되는 경우에는 PZN-PMN-PZT 화합물이 아닌 다른 화합물이 제조될 수 있으며 상기와 같이 원료 분말들의 몰 분율을 조절하여 PZN-PMN-PZT 화합물의 조성을 최적으로 설계함으로써 높은 압전계수(d33) 및 기계적 품질계수(Qm) 등의 압전 특성을 갖도록 할 수 있다.The step of preparing the mixture may be to manufacture a PZN-PMN-PZT mixture using raw material powders including PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 and MnO 2 so as to have the composition formula of the
상기 y는 0.02 내지 0.18; 0.02 내지 0.15; 0.04 내지 0.15; 0.04 내지 0.12; 0.05 내지 0.12; 또는 0.05 내지 0.10;인 것일 수 있고, 상기 z는 0.50 내지 0.55 또는 0.50 내지 0.52인 것일 수 있다.The above y may be 0.02 to 0.18; 0.02 to 0.15; 0.04 to 0.15; 0.04 to 0.12; 0.05 to 0.12; or 0.05 to 0.10; and the above z may be 0.50 to 0.55 or 0.50 to 0.52.
일 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 제1 원료 분말 또는 상기 제2 원료 분말을 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 증류수로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 용매와 10 시간 내지 40 시간 동안 습식 혼합하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the step of preparing the mixture may be wet mixing the first raw material powder or the second raw material powder with at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, and distilled water for 10 to 40 hours.
본 발명은 일반적인 고상반응법을 이용한 것으로, 고상반응법은 고온에서 분말들의 반응을 일으켜 원하는 조성의 압전 세라믹스 분말을 얻는 것이고, 습식 혼합은 분말을 혼합하기 위해 진행하는 볼밀 공정에서 습식으로 진행한 것이다.The present invention utilizes a general solid-state reaction method. The solid-state reaction method causes a reaction of powders at high temperature to obtain piezoelectric ceramic powder of a desired composition, and wet mixing is performed in a wet manner in a ball mill process performed to mix powders.
구체적으로, 상기 제1 원료 분말 또는 제2 원료 분말을 혼합하여 자(jar)에 넣고 지르코니아볼 및 용매와 함께 10 시간 내지 40시간 동안 습식 혼합한다. 상기 원료 분말들의 바람직한 순도는 98% 이상일 수 있다. 상기 용매는 바람직하게는, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 증류수로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있지만, 원료 분말과 함께 습식 혼합이 가능하면 특별히 한정되지는 않는다.Specifically, the first raw material powder or the second raw material powder is mixed and placed in a jar, and wet-mixed with zirconia balls and a solvent for 10 to 40 hours. The preferable purity of the raw material powders may be 98% or higher. The solvent may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, and distilled water, but is not particularly limited as long as wet-mixing with the raw material powder is possible.
일 실시예에 따르면, 상기 하소는, 800 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, the calcination may be performed at a temperature of 800° C. to 900° C.
제1 분말을 형성하는 단계는, 건조한 혼합물을 하소함으로써 PNN-PMN-PZT 또는 PZN-PMN-PZT 조성물을 준비하는 것일 수 있다.The step of forming the first powder may be to prepare a PNN-PMN-PZT or PZN-PMN-PZT composition by calcining the dry mixture.
일 실시형태에 따르면, 상기 하소는 혼합한 분말을 합성하기 위해 진행하는 단계로 800 ℃ 내지 900 ℃의 온도 범위에서 2 시간 내지 6 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 상기 온도 및 시간 범위를 벗어날 경우 압전 물질의 결정화가 적절하지 않을 수 있고, 밀도, 압전계수 및 기계적 품질계수 등 압전 특성이 저하될 수 있다.According to one embodiment, the calcination may be performed at a temperature range of 800° C. to 900° C. for 2 to 6 hours as a step for synthesizing the mixed powder. If the temperature and time ranges are exceeded, the crystallization of the piezoelectric material may not be appropriate, and the piezoelectric properties such as density, piezoelectric coefficient, and mechanical quality factor may deteriorate.
일 실시예에 따르면, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the antimony may include at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
상기 제2 분말을 형성하는 단계는, 상기 제1 분말에 안티모니를 첨가하고 습식 혼합 후 건조하여 제2 분말을 형성하는 단계이다.The step of forming the second powder is a step of adding antimony to the first powder, wet mixing, and then drying to form the second powder.
바람직하게는, 상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3)인 것일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 압전 세라믹스 소결체의 제조방법에 의해 제조되는 압전 세라믹스 소결체는, 바람직하게는, (0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 + W wt% Sb2O3 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) 또는 (0.20y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1zTiz)O3 + W wt% Sb2O3 (0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5)의 조성식을 가질 수 있다.Preferably, the antimony may be antimony trioxide (Sb 2 O 3 ). Accordingly, the piezoelectric ceramic sintered body manufactured by the method for manufacturing the piezoelectric ceramic sintered body of the present invention is preferably (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 + W wt% Sb 2 O 3 (0.01≤x≤0.13, 0.05<W<0.5) or (0.20y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1z Ti z )O 3 + W wt% Sb 2 O 3 (0.02≤y≤0.18, It can have a composition formula of 0.50≤z≤0.55, 0.05<W<0.5).
상기 안티모니는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.5 중량% 범위로 첨가하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.4 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 0.4 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%인 것일 수 있다. 안티모니의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 압전 세라믹스 소결체의 기계적 품질계수를 향상시키는 효과를 나타낼 수 없을 수 있고, 0.5 중량% 초과인 경우 압전 세라믹스 소결체 내부에 산소 공공과 같은 더 많은 결함이 생성되어 밀도 감소에 영향을 미쳐 소재의 압전 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.The antimony may be added in the range of 0.05 wt% to 0.5 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body. Preferably, it may be 0.05 wt% to 0.4 wt%, 0.1 wt% to 0.4 wt%, or 0.1 wt% to 0.3 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body. When the content of antimony is less than 0.05 wt%, the effect of improving the mechanical quality coefficient of the piezoelectric ceramic sintered body may not be exhibited, and when it exceeds 0.5 wt%, more defects such as oxygen vacancies may be generated inside the piezoelectric ceramic sintered body, which may affect a decrease in density and cause a problem of deterioration of the piezoelectric properties of the material.
일 실시예에 따르면, 상기 소결은, 900 ℃ 내지 1100 ℃의 온도에서 1 시간 내지 5 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, the sintering may be performed at a temperature of 900° C. to 1100° C. for 1 hour to 5 hours.
상기 압전체를 형성하는 단계는, 상기 제2 분말을 원하는 모양으로 가압하여 성형 후 소결하여 압전체를 형성하는 단계이다.The step of forming the above piezoelectric body is a step of forming the second powder by pressing it into a desired shape and then sintering it to form the piezoelectric body.
상기 성형은, 바인더로서 폴리비닐알코올(PVA)을 5 중량% 내지 20 중량% 첨가하여 압력을 가하여 성형하는 것일 수 있다. 상기 성형 후 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도 범위에서 30 분 내지 2 시간 동안 상기 바인더를 제거하는 과정을 더 포함하는 것일 수 있다.The above molding may be performed by adding 5 to 20 wt% of polyvinyl alcohol (PVA) as a binder and applying pressure to form the mold. After the molding, the process of removing the binder at a temperature range of 400° C. to 600° C. for 30 minutes to 2 hours may be further included.
상기 소결은 900 ℃ 내지 1050 ℃; 950 ℃ 내지 1050 ℃; 또는 950 ℃ 내지 1000 ℃;의 온도에서 1 시간 내지 4 시간; 2 시간 내지 4 시간; 또는 2 시간 내지 3 시간; 동안 수행하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 950 ℃ 내지 1000 ℃ 온도에서 2 시간 내지 3 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 상기 소결 온도가 900 ℃ 미만인 경우 압전 물질의 결정화가 일어나지 않을 수 있고, 1100 ℃ 초과인 경우 Pb의 휘발로 조성의 변화가 생겨 압전 물질 특성 저하 문제가 발생할 수 있다.The above sintering may be performed at a temperature of 900° C. to 1050° C.; 950° C. to 1050° C.; or 950° C. to 1000° C.; for 1 hour to 4 hours; 2 hours to 4 hours; or 2 hours to 3 hours. Preferably, the sintering may be performed at a temperature of 950° C. to 1000° C. for 2 hours to 3 hours. When the sintering temperature is less than 900° C., crystallization of the piezoelectric material may not occur, and when it exceeds 1100° C., a change in the composition may occur due to volatilization of Pb, which may cause a problem of deterioration in the properties of the piezoelectric material.
본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는 안티모니가 첨가됨으로써 우수한 기계적 품질계수를 나타낼 수 있으며, 안티모니의 치환으로 인한 퀴리온도의 감소를 나타내지 않아 압전 특성의 저하 없이 높은 압전계수, 전기기계적 결합계수, 기계적 품질 계수 및 퀴리온도를 가지는 압전 진동자 소자 구현이 가능할 수 있디.The piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can exhibit an excellent mechanical quality factor by adding antimony, and does not exhibit a decrease in the Curie temperature due to the substitution of antimony, so that it is possible to implement a piezoelectric vibrator element having a high piezoelectric coefficient, electromechanical coupling coefficient, mechanical quality factor, and Curie temperature without deterioration of piezoelectric properties.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only intended to illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
압전 세라믹스 소결체 제조Manufacturing of piezoelectric ceramic sintered bodies
출발원료로 Kojundo Chemical Laboratory 사의 98% 이상 고순도 분말로 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, Nb2O5, ZnO 및 MnO2를 사용하였다. 기본 조성은 (0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3 (PNN-PMN-PZT, x = 0.01-0.13) 또는 (0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 (PZN-PMN-PZT, y = 0.02-0.18, z = 0.50-0.54)로 다양한 조성비에 따라 칭량하였다. 분말은 균일하게 분산하기 위해 에탄올 용액에 원료 분말과 지르코니아 볼을 함께 24 시간 동안 혼합 후 120 ℃의 온도에서 4 시간 이상 건조하였다. 혼합한 분말은 850 ℃에서 4 시간 동안 하소를 진행하여 합성하였다. 도핑 물질인 삼산화 안티모니(Sb2O3)는 0.1 중량%에서 0.7 중량%까지 변화시켜 제조한 분말과 24 시간 동안 혼합하였다. 상기 원료 분말에 바인더로 10 중량% 폴리비닐알코올(PVA) 수용액을 적당량 첨가하고, 약 10 MPa의 압력을 가해 20 mm 직경의 원판형으로 성형하였다. 성형 된 세라믹이 더 치밀한 구조를 갖도록 130 MPa의 수압을 인가하였으며, 소결은 1000 ℃에서 2 시간 동안 진행하였다.As starting materials, high purity powders of PbO, ZrO 2 , TiO 2 , NiO, Nb 2 O 5 , ZnO and MnO 2 with a purity of 98% or higher from Kojundo Chemical Laboratory were used. The basic compositions were weighed according to various composition ratios, such as (0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 (PNN-PMN-PZT, x = 0.01-0.13) or (0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 (PZN-PMN-PZT, y = 0.02-0.18, z = 0.50-0.54). To uniformly disperse the powder, the raw material powder and zirconia balls were mixed together in an ethanol solution for 24 hours, and then dried at a temperature of 120°C for more than 4 hours. The mixed powder was synthesized by calcining at 850°C for 4 hours. The doping material, antimony trioxide ( Sb2O3 ) , was mixed with the manufactured powder by varying it from 0.1 wt% to 0.7 wt% for 24 hours. An appropriate amount of 10 wt% polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution as a binder was added to the raw material powder, and a pressure of about 10 MPa was applied to mold it into a disk shape with a diameter of 20 mm. A hydraulic pressure of 130 MPa was applied so that the molded ceramic had a denser structure, and sintering was performed at 1000°C for 2 hours.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 PMN 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 전기적 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the results of measuring electrical characteristics of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the PMN content manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)를 참조하면, PMN 함량에 따른 PNN-PMN-PZT의 조성비에 따라 압전계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp), 기계적 품질계수(Qm)가 차이가 있음을 확인할 수 있다. 압전계수(d33) 및 전기기계적 결합계수(kp)는 x = 0.04인 조성에서 최대였고, 그 이상의 함량에서는 PMN 함량이 증가함에 따라 입자 크기에 비례하여 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 기계적 품질계수(Qm)는 PMN 함량이 증가함에 따라 입자 크기가 감소하고 이에 따라 내부 스트레스가 향상되어 도메인(domain) 이동이 어려워지면서 증가할 수 있다. 따라서 이차상의 생성 없이 안정적인 페로브스카이트 상이 형성되면서 입자크기 및 전기적 특성을 모두 고려하였을 때 0.08Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.07Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3의 최적의 조성비를 확인할 수 있었다.Referring to Fig. 1 (a), it can be confirmed that the piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) differ depending on the composition ratio of PNN-PMN-PZT according to the PMN content. The piezoelectric coefficient (d 33 ) and electromechanical coupling coefficient (k p ) were maximum at the composition where x = 0.04, and it could be confirmed that they decreased in proportion to the particle size as the PMN content increased above that content. On the other hand, the mechanical quality factor (Q m ) may increase as the PMN content increases, as the particle size decreases and internal stress improves, making domain movement difficult. Therefore, when considering both particle size and electrical properties while forming a stable perovskite phase without secondary phase formation, the optimal composition ratio of 0.08Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.07Pb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3 was confirmed.
도 1의 (b)를 참조하면, PMN 함량에 따른 PZN-PMN-PZT의 조성비에 따라 압전계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp), 기계적 품질계수(Qm)가 차이가 있음을 확인할 수 있다. PMN 함량이 증가함에 따라 압전계수(d33) 및 전기기계적 결합계수(kp)가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 기계적 품질계수는 y = 0.06에서 최대로 증가하고 그 이후 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 밀도의 급격한 감소에 의한 결과일 수 있다. 따라서 이차상의 생성 없이 안정적인 페로브스카이트 상이 형성되면서 입자크기 및 전기적 특성을 모두 고려하였을 때 0.14Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.06Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3의 최적의 조성비를 확인할 수 있었다.Referring to Fig. 1 (b), it can be confirmed that the piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) differ depending on the composition ratio of PZN-PMN-PZT according to the PMN content. It was confirmed that the piezoelectric coefficient (d 33 ) and electromechanical coupling coefficient (k p ) decreased as the PMN content increased. On the other hand, it was confirmed that the mechanical quality factor increased to a maximum at y = 0.06 and decreased thereafter. This may be the result of a rapid decrease in density. Therefore, when considering both particle size and electrical properties while forming a stable perovskite phase without secondary phase formation, the optimal composition ratio of 0.14Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.06Pb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 was confirmed.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the results of XRD analysis of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제조한 압적 세라믹스 소결체는 이차상의 생성 없이 안정적인 페로브스카이트 상이 형성된 것으로 확인되었다. 특히, 도핑 물질인 삼산화 안티모니(Sb2O3)를 첨가 시 Sb3+ 이온이 비슷한 이온반경을 갖고 원자가가 높은 B-site 자리를 차지해 등방성의 능면(Rhombohedral) 상을 안정화시키는 효과가 확인되었다.Referring to FIG. 2, it was confirmed that the pressure-sensitive ceramic sintered body manufactured according to the present invention formed a stable perovskite phase without the generation of a secondary phase. In particular, when antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), which is a doping material, was added, it was confirmed that the Sb 3+ ion had a similar ionic radius and occupied a B-site with a high valence, thereby stabilizing the isotropic rhombohedral phase.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 PNN-PMN-PZT 소결체의 SEM 이미지이다.FIG. 3 is a SEM image of a PNN-PMN-PZT sintered body according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 삼산화 안티모니(Sb2O3)의 도핑 함량이 증가하면서 평균 결정립 사이즈가 2.43 ㎛에서 1.17 ㎛로 감소하였다. 이는 도핑 함량의 증가로 인한 능면(Rhombohedral) 상으로의 상 전이가 입자사이즈 감소에 영향을 미친 것으로 판단된다.Referring to Fig. 3, as the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) increased, the average grain size decreased from 2.43 ㎛ to 1.17 ㎛. It is believed that the phase transition to a rhombohedral phase due to the increase in doping content affected the decrease in particle size.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 PNN-PMN-PZT 소결체의 밀도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the density measurement results of PNN-PMN-PZT sintered bodies according to the antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) doping content manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 삼산화 안티모니(Sb2O3)의 도핑 함량이 0.1 중량% 내지 0.3 중량%일 때 상대밀도 약 98%의 우수한 값을 나타내었다. 이는 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 양이 증가하면서 입자 사이즈 감소가 나타남에 따라 밀도 값이 감소한 것으로 판단된다.Referring to Fig. 4, when the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) was 0.1 wt% to 0.3 wt%, an excellent value of relative density of about 98% was shown. It is judged that the density value decreased as the particle size decreased as the doping amount of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) increased.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 전기적 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the results of measuring electrical characteristics of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies according to the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (a)를 참조하면, 삼산화 안티모니(Sb2O3)의 도핑 함량이 0.3 중량% 일 때 압전계수(d33), 전기기계적 결합계수(kp), 기계적 품질계수(Qm)가 각각 372 pC/N, 0.54, 1151로 가장 우수한 값을 나타내었다. 이는 PZT계에 PNN, PMN과 같은 완화형 강유전 물질을 치환한 4성분계 기본 조성에 결정 내부에 산소 공공을 발생시켜 기계적 품질계수 값을 향상시킬 수 있는 삼산화 안티모니(Sb2O3)를 첨가하여 도핑 효과에 의해 우수한 압전 특성을 갖는 것으로 간주된다.Referring to Fig. 5 (a), when the doping content of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) was 0.3 wt%, the piezoelectric coefficient (d 33 ), electromechanical coupling coefficient (k p ), and mechanical quality factor (Q m ) showed the best values of 372 pC/N, 0.54, and 1151, respectively. It is considered that this is because the 4-component basic composition in which relaxor-type ferroelectric materials such as PNN and PMN are substituted for the PZT system, and antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), which can generate oxygen vacancies inside the crystal and improve the mechanical quality factor value, has excellent piezoelectric properties due to the doping effect.
도 5의 (b)를 참조하면, 압전상수(d33) 및 전기기계적 결합계수(kp)는 삼산화 안티모니(Sb2O3) 함량이 증가함에 따라 감소하는 반면 기계적 품질계수(Qm)는 증가한 것을 확인할 수 있었다. 기계적 품질계수(Qm)는 삼산화 안티모니의 도핑 함량이 0.1 중량%일 때 1237로 가장 우수한 값을 나타내었으며 압전상수(d33) 및 전기기계결합계수(kp) 또한 338 pC/N, 0.56으로 양호한 값을 나타내었다.Referring to Fig. 5 (b), it was confirmed that the piezoelectric constant (d 33 ) and the electromechanical coupling factor (k p ) decreased as the antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) content increased, while the mechanical quality factor (Q m ) increased. The mechanical quality factor (Q m ) showed the best value of 1237 when the doping content of antimony trioxide was 0.1 wt%, and the piezoelectric constant (d 33 ) and the electromechanical coupling factor (k p ) also showed good values of 338 pC/N and 0.56.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량에 따른 (a) PNN-PMN-PZT 소결체 및 (b) PZN-PMN-PZT 소결체의 1 kHz에서의 온도변화에 따른 유전 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다. FIG . 6 is a graph showing the results of measuring dielectric properties according to temperature changes at 1 kHz of (a) PNN-PMN-PZT sintered bodies and (b) PZN-PMN-PZT sintered bodies with different antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) doping contents manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 6의 (a)를 참조하면, 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량이 0.1 중량% 내지 0.3 중량%일 때 삼산화 안티모니를 첨가하지 않은 경우와 비교했을 때 퀴리온도가 감소하는 현상이 나타나지 않았으며, 도 6의 (b)를 참조하면, 삼산화 안티모니(Sb2O3) 도핑 함량이 0.1 중량%일 때 삼산화 안티모니를 첨가하지 않은 경우와 비교했을 때 퀴리온도가 감소하는 현상이 나타나지 않았다.Referring to (a) of Fig. 6, when the antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) doping content was 0.1 wt% to 0.3 wt%, the Curie temperature did not decrease compared to the case where antimony trioxide was not added, and referring to (b) of Fig. 6, when the antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) doping content was 0.1 wt%, the Curie temperature did not decrease compared to the case where antimony trioxide was not added.
상기 결과는 삼산화 안티모니(Sb2O3)를 Pb(B’B”)O3 와 같은 복합 페로브스카이트 화합물로 PZT계에 치환할 경우 치환되는 금속 이온끼리 먼저 반응하여 파이로클로르 상과 같은 이차상을 형성함으로써 소재의 압전 특성 저하로 이루어지기 때문에, PNN-PMN-PZT계 또는 PZN-PMN-PZT계로 합성된 조성물에 도핑 물질로 첨가함으로써 특성의 저하 없는 소재의 개발이 가능한 것으로 판단된다. 또한, 도핑 물질인 삼산화 안티모니(Sb2O3)가 0.5 중량% 이상인 경우 소결체 내부에 산소 공공과 같은 더 많은 결함이 생성되어 소재의 압전 특성이 저하되면서 온도 안정성도 저하된 것으로 판단된다.The above results show that when antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is substituted for the PZT system with a complex perovskite compound such as Pb(B'B”)O 3 , the substituted metal ions first react to form a secondary phase such as a pyrochlore phase, which leads to a deterioration of the piezoelectric properties of the material. Therefore, it is judged that the development of a material without deterioration of properties is possible by adding it as a doping material to a composition synthesized with the PNN-PMN-PZT system or the PZN-PMN-PZT system. In addition, it is judged that when the doping material antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is 0.5 wt% or more, more defects such as oxygen vacancies are created inside the sintered body, which deteriorates the piezoelectric properties of the material and also lowers the temperature stability.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 Ti 함량에 따른 PZN-PMN-PZT 소결체의 (a) 전기적 특성 측정 결과 및 (b) 유전 특성 측정 결과를 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing (a) the electrical property measurement results and (b) the dielectric property measurement results of a PZN-PMN-PZT sintered body according to the Ti content manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 7의 (a)를 참조하면, Zr/Ti 비율이 49/51일 때 폴링 효율(poling efficiency)의 증가로 압전계수 및 기계적 품질계수가 각각 361 pC/N 및 1234로 최대값을 나타내었다. Referring to Fig. 7 (a), when the Zr/Ti ratio was 49/51, the piezoelectric coefficient and mechanical quality factor showed maximum values of 361 pC/N and 1234, respectively, due to an increase in the poling efficiency.
도 7의 (b)를 참조하면, 일반적으로, PbTiO3(Tc~490 ℃)의 퀴리온도는 PbZrO3(Tc~230 ℃)의 퀴리온도 보다 높기 때문에 Ti 함량이 더 많은 49/51 조성비의 경우 Zr과 Ti의 함량이 동일한 조성비일 때보다 퀴리온도가 더 높게 확인되었다. 그러나 48/51의 조성비 이후로는 퀴리온도가 감소하였고 이는 압전계수(d33)와도 같은 양상을 보였다. 따라서, 안티모니가 첨가된 최적화된 0.14PZN-0.06PMN-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3 조성물 구성에서 Zr/Ti 비율을 최적으로 변경함에 따라 높은 퀴리온도를 나타내면서 압전계수(d33) 및 기계적 품질계수(Qm)의 열화의 문제가 없는 압전 세라믹스 소결체를 개발할 수 있다.Referring to Fig. 7 (b), since the Curie temperature of PbTiO 3 (Tc~490 ℃) is generally higher than that of PbZrO 3 (Tc~230 ℃), the Curie temperature was confirmed to be higher in the case of a composition ratio of 49/51 with a higher Ti content than when the contents of Zr and Ti are the same. However, the Curie temperature decreased after a composition ratio of 48/51, which showed the same trend as the piezoelectric coefficient (d 33 ). Therefore, by optimally changing the Zr/Ti ratio in the optimized 0.14PZN-0.06PMN-0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3 composition with added antimony, it is possible to develop a piezoelectric ceramic sintered body exhibiting a high Curie temperature without the problem of deterioration of the piezoelectric coefficient (d 33 ) and mechanical quality factor (Q m ).
이를 통해, 본 발명에 따른 압전 세라믹스 소결체는, 안티모니를 포함하는 PZT계 압전 세라믹스 조성물을 개발하여 값비싼 희귀원소의 첨가 없이 기존 상용화 된 소재와 비교하여 우수한 압전 특성 값을 갖는 압전 진동자용 압전 소재를 제작할 수 있다.Through this, the piezoelectric ceramic sintered body according to the present invention can develop a PZT-based piezoelectric ceramic composition including antimony, thereby producing a piezoelectric material for a piezoelectric vibrator having superior piezoelectric characteristic values compared to existing commercialized materials without adding expensive rare elements.
이상과 같이 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described above, those skilled in the art will appreciate that various technical modifications and variations can be applied based on the above. For example, appropriate results can be achieved even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also included in the scope of the claims described below.
Claims (14)
이에 첨가된 안티모니;
를 포함하는
압전 세라믹스 소결체:
[화학식 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3
(0.01≤x≤0.13)
[화학식 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
A PNN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 1 or a PZN-PMN-PZT ceramic composition of the following chemical formula 2; and
Antimony added to it;
Including
Piezoelectric ceramic sintered body:
[Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3
(0.01≤x≤0.13)
[Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above antimony comprises at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 안티모니는, 상기 압전 세라믹스 소결체 중 0.05 중량% 내지 0.5 중량%인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above antimony is 0.05 wt% to 0.5 wt% of the piezoelectric ceramic sintered body.
Piezoelectric ceramic sintered body.
경화제;를 더 첨가하고,
상기 경화제는, 산화철(Fe2O3), 산화알루미늄(Al2O3) 및 코발트산화물(Co2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
Add more hardener;
The above hardener comprises at least one selected from the group consisting of iron oxide (Fe 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and cobalt oxide (Co 2 O 3 ).
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 압전 세라믹스 소결체는, 압전계수가 300 pC/N 내지 500 pC/N이고, 기계적 품질계수가 1000 내지 1500인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above piezoelectric ceramic sintered body has a piezoelectric coefficient of 300 pC/N to 500 pC/N and a mechanical quality coefficient of 1000 to 1500.
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 x는 0.05 내지 0.10인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
wherein the above x is between 0.05 and 0.10,
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 250 ℃ 내지 300 ℃인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above piezoelectric ceramic sintered body has a Curie temperature of 250°C to 300°C.
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 y는 0.05 내지 0.10이고,
상기 z는 0.50 내지 0.52인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above y is 0.05 to 0.10,
The above z is 0.50 to 0.52,
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 압전 세라믹스 소결체는, 퀴리온도가 280 ℃ 내지 350 ℃인 것인,
압전 세라믹스 소결체.
In the first paragraph,
The above piezoelectric ceramic sintered body has a Curie temperature of 280°C to 350°C.
Piezoelectric ceramic sintered body.
상기 혼합물을 건조 후 하소(calcination)하여 제1 분말을 형성하는 단계;
상기 제1 분말에 안티모니를 첨가하고 습식 혼합 후 건조하여 제2 분말을 형성하는 단계; 및
상기 제2 분말을 성형 후 소결하여 압전체를 형성하는 단계;
를 포함하는,
압전 세라믹스 소결체의 제조방법:
[화학식 1]
(0.15-x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-xPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.85Pb(Zr0.5Ti0.5)O3
(0.01≤x≤0.13)
[화학식 2]
(0.20-y)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-yPb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.80Pb(Zr1-zTiz)O3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
A step of preparing a mixture by a wet mixing method by adding a first raw material powder including PbO, ZrO 2 , TiO 2 , NiO, Nb 2 O 5 and MnO 2 or a second raw material powder including PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 and MnO 2 to a solvent so as to have a composition formula of the following chemical formula 1 or the following chemical formula 2;
A step of forming a first powder by drying and then calcining the above mixture;
A step of adding antimony to the first powder, wet mixing, and drying to form a second powder; and
A step of forming a piezoelectric body by molding and sintering the second powder;
Including,
Method for manufacturing piezoelectric ceramic sintered body:
[Chemical Formula 1]
(0.15-x)Pb(Ni 1/3 Nb 2/3 )O 3 -xPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.85Pb(Zr 0.5 Ti 0.5 )O 3
(0.01≤x≤0.13)
[Chemical formula 2]
(0.20-y)Pb(Zn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -yPb(Mn 1/3 Nb 2/3 )O 3 -0.80Pb(Zr 1-z Ti z )O 3
(0.02≤y≤0.18, 0.50≤z≤0.55).
상기 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 제1 원료 분말 또는 상기 제2 원료 분말을 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 증류수로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 용매와 10 시간 내지 40 시간 동안 습식 혼합하는 것인,
압전 세라믹스 소결체의 제조방법.
In Article 10,
The step of preparing the mixture is wet mixing the first raw material powder or the second raw material powder with at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, and distilled water for 10 to 40 hours.
Method for manufacturing piezoelectric ceramic sintered body.
상기 하소는, 800 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행하는 것인,
압전 세라믹스 소결체의 제조방법.
In Article 10,
The above calcination is performed at a temperature of 800 ℃ to 900 ℃.
Method for manufacturing piezoelectric ceramic sintered body.
상기 안티모니는, 삼산화 안티모니(Sb2O3), 사산화 안티모니(Sb2O4), 삼염화 안티모니(SbCl3) 및 삼황화 안티모니(Sb2S3)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
압적 세라믹스 소결체의 제조방법.
In Article 10,
The above antimony comprises at least one selected from the group consisting of antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ), antimony trichloride (SbCl 3 ), and antimony trisulfide (Sb 2 S 3 ).
A method for manufacturing a sintered ceramic body.
상기 소결은, 900 ℃ 내지 1100 ℃의 온도에서 1 시간 내지 5 시간 동안 수행하는 것인,
압전 세라믹스 소결체의 제조방법.In Article 10,
The above sintering is performed at a temperature of 900°C to 1100°C for 1 to 5 hours.
Method for manufacturing piezoelectric ceramic sintered body.
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