JPH0359032B2 - - Google Patents
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- JPH0359032B2 JPH0359032B2 JP58122771A JP12277183A JPH0359032B2 JP H0359032 B2 JPH0359032 B2 JP H0359032B2 JP 58122771 A JP58122771 A JP 58122771A JP 12277183 A JP12277183 A JP 12277183A JP H0359032 B2 JPH0359032 B2 JP H0359032B2
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- Japan
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- sintering
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- Expired - Lifetime
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- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
(イ) 技術分野
この発明は極めて高強度のジルコニア焼結体を
安価に製造する方法に関するものである。 (ロ) 技術背景 部分安定化ジルコニア（ZrO2）焼結体はZrO2
の相転移を利用した強靭セラミツクとして従来か
らよく知られている。 即ち、ZrO2にY2O3、CaO、MgOなどを適当量
固溶することによつて焼結体中のZrO2が正方晶
のまま準安定状態で存在する。この正方晶ZrO2
が応力集中によつて単斜晶に移転することから、
亀裂先端の応力緩和が起り、著しい靭性の向上が
達成されている。 しかしながら、破壊靭性は他のセラミツク材料
に比し、著しく高いものの、常圧焼結では抗折力
が1GPa以下のものしか得られないのが実情であ
る。 これは焼結体中に残存する巣が破壊の起点とな
るためである。 これを1.5GPaといつた高強度セラミツクとす
るためにはホツトプレス焼結を行なうことが必要
であるが、これによつてコストが高くつくことが
欠点とされているのである。 (ハ) 発明の開示 本発明者らは上記の欠点に鑑みて高強度ジルコ
ニア焼結体を安価に製造する方法について種々検
討した結果、酸化ジルコニウム粉末を主成分とす
る成形体を一担開気孔のなくなるまで予備焼結体
し、その後引き続きキヤニングしないで熱間静水
圧プレスにて焼結することによつて従来のホツト
プレス焼結によるもの以上の高強度でしかも安価
なジルコニア焼結体が得られることを見出したも
のである。 部分安定化ZrO2は準安定正方晶の形で存在す
るために粒径のできるだけ小さい焼結体とするこ
とが必要であり、使用原料としては1μ以下の微
粒粉を使用する必要があるが、このため極めて圧
粉成形性が悪く、焼結体にポアが残存することが
多かつた。 従来これらの欠点はホツトプレス焼結すること
で解決されてきたが、ホツトプレス焼結ではコス
トが高くつき、また寸法、形状の制約も大きくこ
の為に用途等が限定されていた。 本発明者らは予備焼結後に熱間静水圧プレスを
行なう場合の製造条件を最適化することによつ
て、ポアの存在しない極めて高強度のジルコニア
焼結体を得ることに成功したものである。 以下にその方法について詳細に説明する。 まずジルコニア粉末にY2O3、MgOまたはCaO
などを混合し、例えばY2O3であれば２〜４モル
を固溶させた公知の組成（特開昭54−4913号公
報）を使用し、公知の成形法でジルコニア粉末成
形体を得る。その後この成形体を真空雰囲気中、
1390〜1600℃の温度条件で開気孔のなくなるまで
予備焼結する。 キヤニングレスの熱間静水圧プレス（HIP）を
行う為には、望ましく理論密度比で95％から98％
に焼結する必要がある。温度条件を1390〜1600℃
の範囲内とするのは1390℃以下では開気孔の消滅
が達成されず、また1600℃以上ではZrO2粒成長
のため1μ以上の粒子となり強度の低下が著しい
ためである。また真空雰囲気中で焼結することに
より、焼結中の吸着ガスの除去がスムーズに行わ
れ開気孔は消滅し易くなる。 得られた予備焼結体を、さらに不活性ガス雰囲
気中、熱間静水圧プレス（HIP）によつて、200
Kg／cm2以上の圧力下、1200〜1600℃で焼結する。 このHIPにおいて圧力を200Kg／cm2以上とする
のは、これが200Kg／cm2以下では残留気孔の除去
効果がなく従つて緻密化しない。また1200〜1600
℃と温度条件を限定する理由は予備焼結の場合の
理由と同様である。つまり1200℃以下の温度では
緻密化の進行が遅く1600℃を越えるとZrO2の粒
成長が著しく強度の低下と正方晶の減少を招く。 かくして得られるジルコニア焼結体は98％以上
の密度で正方晶量ができるだけ多いことがのぞま
しい。 特に正方晶と単斜晶の比は 正方晶（111）／正方晶（111）＋単斜晶（111）＋単斜
晶（111） で算出されるが、上式によつて、0.9以下では強
度の低下が著しく好ましくない。 またZrO2の平均粒径は1μ以上では強度の低下
が著しくなるので、1μ以下に抑えることが好ま
しく、より望ましいのは0.5μ以下である。 この発明によつて得られるジジルコニア焼結体
は、抗折力が1.5GPaに達し、しかも製造コスト
はホツトプレス法に比べ小さく、その化学的安定
性などの特性面からも工業上実用価値が極めて高
いものである。 以下この発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 １ ZrO2と３モルのY2O3を共沈させて得た部分安
定化ジルコニア粉末（第一稀元素工業(株)製、
HSY−３）をボールミルにて24時間湿式粉砕し、
得られたスラリー状溶液を大気中乾燥した。 さらに静水圧プレスにて1t／cm2の圧力で成形し
たのち、テストピースとして７mm×６mm×45mm試
片を切出した。 この成形体試片を第１表に示す条件ですべて２
時間焼結し、平均粒径1μ以下の焼結体をキヤニ
ングしないでさらに1400℃×１時間の条件でAr
ガス中1t／cm2の圧力で熱間静水圧プレスを行つ
た。それぞれの焼結体の特性値即ち、比重、抗折
力（GPa）、破壊靭性値（KIC）、正方晶ZrO2量な
どについて調べた結果は第１表に示した。 この第１表からこの発明の方法がすぐれている
ことが認められた。なお第１表中〓印の番号はこ
の発明の請求範囲外である。
安価に製造する方法に関するものである。 (ロ) 技術背景 部分安定化ジルコニア（ZrO2）焼結体はZrO2
の相転移を利用した強靭セラミツクとして従来か
らよく知られている。 即ち、ZrO2にY2O3、CaO、MgOなどを適当量
固溶することによつて焼結体中のZrO2が正方晶
のまま準安定状態で存在する。この正方晶ZrO2
が応力集中によつて単斜晶に移転することから、
亀裂先端の応力緩和が起り、著しい靭性の向上が
達成されている。 しかしながら、破壊靭性は他のセラミツク材料
に比し、著しく高いものの、常圧焼結では抗折力
が1GPa以下のものしか得られないのが実情であ
る。 これは焼結体中に残存する巣が破壊の起点とな
るためである。 これを1.5GPaといつた高強度セラミツクとす
るためにはホツトプレス焼結を行なうことが必要
であるが、これによつてコストが高くつくことが
欠点とされているのである。 (ハ) 発明の開示 本発明者らは上記の欠点に鑑みて高強度ジルコ
ニア焼結体を安価に製造する方法について種々検
討した結果、酸化ジルコニウム粉末を主成分とす
る成形体を一担開気孔のなくなるまで予備焼結体
し、その後引き続きキヤニングしないで熱間静水
圧プレスにて焼結することによつて従来のホツト
プレス焼結によるもの以上の高強度でしかも安価
なジルコニア焼結体が得られることを見出したも
のである。 部分安定化ZrO2は準安定正方晶の形で存在す
るために粒径のできるだけ小さい焼結体とするこ
とが必要であり、使用原料としては1μ以下の微
粒粉を使用する必要があるが、このため極めて圧
粉成形性が悪く、焼結体にポアが残存することが
多かつた。 従来これらの欠点はホツトプレス焼結すること
で解決されてきたが、ホツトプレス焼結ではコス
トが高くつき、また寸法、形状の制約も大きくこ
の為に用途等が限定されていた。 本発明者らは予備焼結後に熱間静水圧プレスを
行なう場合の製造条件を最適化することによつ
て、ポアの存在しない極めて高強度のジルコニア
焼結体を得ることに成功したものである。 以下にその方法について詳細に説明する。 まずジルコニア粉末にY2O3、MgOまたはCaO
などを混合し、例えばY2O3であれば２〜４モル
を固溶させた公知の組成（特開昭54−4913号公
報）を使用し、公知の成形法でジルコニア粉末成
形体を得る。その後この成形体を真空雰囲気中、
1390〜1600℃の温度条件で開気孔のなくなるまで
予備焼結する。 キヤニングレスの熱間静水圧プレス（HIP）を
行う為には、望ましく理論密度比で95％から98％
に焼結する必要がある。温度条件を1390〜1600℃
の範囲内とするのは1390℃以下では開気孔の消滅
が達成されず、また1600℃以上ではZrO2粒成長
のため1μ以上の粒子となり強度の低下が著しい
ためである。また真空雰囲気中で焼結することに
より、焼結中の吸着ガスの除去がスムーズに行わ
れ開気孔は消滅し易くなる。 得られた予備焼結体を、さらに不活性ガス雰囲
気中、熱間静水圧プレス（HIP）によつて、200
Kg／cm2以上の圧力下、1200〜1600℃で焼結する。 このHIPにおいて圧力を200Kg／cm2以上とする
のは、これが200Kg／cm2以下では残留気孔の除去
効果がなく従つて緻密化しない。また1200〜1600
℃と温度条件を限定する理由は予備焼結の場合の
理由と同様である。つまり1200℃以下の温度では
緻密化の進行が遅く1600℃を越えるとZrO2の粒
成長が著しく強度の低下と正方晶の減少を招く。 かくして得られるジルコニア焼結体は98％以上
の密度で正方晶量ができるだけ多いことがのぞま
しい。 特に正方晶と単斜晶の比は 正方晶（111）／正方晶（111）＋単斜晶（111）＋単斜
晶（111） で算出されるが、上式によつて、0.9以下では強
度の低下が著しく好ましくない。 またZrO2の平均粒径は1μ以上では強度の低下
が著しくなるので、1μ以下に抑えることが好ま
しく、より望ましいのは0.5μ以下である。 この発明によつて得られるジジルコニア焼結体
は、抗折力が1.5GPaに達し、しかも製造コスト
はホツトプレス法に比べ小さく、その化学的安定
性などの特性面からも工業上実用価値が極めて高
いものである。 以下この発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 １ ZrO2と３モルのY2O3を共沈させて得た部分安
定化ジルコニア粉末（第一稀元素工業(株)製、
HSY−３）をボールミルにて24時間湿式粉砕し、
得られたスラリー状溶液を大気中乾燥した。 さらに静水圧プレスにて1t／cm2の圧力で成形し
たのち、テストピースとして７mm×６mm×45mm試
片を切出した。 この成形体試片を第１表に示す条件ですべて２
時間焼結し、平均粒径1μ以下の焼結体をキヤニ
ングしないでさらに1400℃×１時間の条件でAr
ガス中1t／cm2の圧力で熱間静水圧プレスを行つ
た。それぞれの焼結体の特性値即ち、比重、抗折
力（GPa）、破壊靭性値（KIC）、正方晶ZrO2量な
どについて調べた結果は第１表に示した。 この第１表からこの発明の方法がすぐれている
ことが認められた。なお第１表中〓印の番号はこ
の発明の請求範囲外である。
【表】
実施例 ２
実施例１に示した試料番号３の予備焼結体を第
２表に示す種々のHIP条件でキヤニングなしの
HIP焼結したところ第２表に示す特性値を得た。 この結果からHIP条件が焼結体特性に与える影
響の大きいことが認められた。なお〓印の番号は
この発明の請求範囲外である。
２表に示す種々のHIP条件でキヤニングなしの
HIP焼結したところ第２表に示す特性値を得た。 この結果からHIP条件が焼結体特性に与える影
響の大きいことが認められた。なお〓印の番号は
この発明の請求範囲外である。
【表】
実施例 ３
５モルMgOを含むZrO2粉末、８モルCaOを含
むZrO2粉末を実施例１の試料番号３に示した条
件で予備焼結、キヤニングなしのHIP焼結まで実
施し、第３表に示す特性を得た。
むZrO2粉末を実施例１の試料番号３に示した条
件で予備焼結、キヤニングなしのHIP焼結まで実
施し、第３表に示す特性を得た。
Claims (1)
- １ 粒径1μ以下の焼結性に優れた酸化ジルコニ
ウムを主成分とするセラミツクス粉末を成形し、
1390〜1600℃の真空雰囲気中で理論密度比が95％
以上の開気孔のない状態まで焼結したのち、キヤ
ニングせずに1200〜1600℃、圧力200Kg／cm2以上
の条件下で熱間静水圧プレスすることにより、Ｘ
線回折によるピーク強度比で正方晶が0.9以上、
単斜晶または／および立方晶が0.1以下でZrO2の
平均粒径が1μm以下であるジルコニア焼結体を得
ることを特徴とする抗折力が1.0GPa以上の高強
度ジルコニア焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122771A JPS6016864A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 高強度ジルコニア焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122771A JPS6016864A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 高強度ジルコニア焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016864A JPS6016864A (ja) | 1985-01-28 |
| JPH0359032B2 true JPH0359032B2 (ja) | 1991-09-09 |
Family
ID=14844205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122771A Granted JPS6016864A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 高強度ジルコニア焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016864A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004527280A (ja) * | 2001-02-14 | 2004-09-09 | スリーエム エスペ アーゲー | 歯科補綴物作成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5883914A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-19 | 東レ株式会社 | 食器具 |
-
1983
- 1983-07-05 JP JP58122771A patent/JPS6016864A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5883914A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-19 | 東レ株式会社 | 食器具 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004527280A (ja) * | 2001-02-14 | 2004-09-09 | スリーエム エスペ アーゲー | 歯科補綴物作成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6016864A (ja) | 1985-01-28 |
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