JPH0615191A - 粉砕機用部材 - Google Patents
粉砕機用部材Info
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- JPH0615191A JPH0615191A JP5088565A JP8856593A JPH0615191A JP H0615191 A JPH0615191 A JP H0615191A JP 5088565 A JP5088565 A JP 5088565A JP 8856593 A JP8856593 A JP 8856593A JP H0615191 A JPH0615191 A JP H0615191A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- zirconia
- grain size
- strength
- crystal grain
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- Crushing And Pulverization Processes (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、従来の粉砕機用部材が有する欠点を
軽減し、該部材から摩耗によって混入する不純物摩耗量
をさらに減少させることができる粉砕機用部材を提供す
ることを主な目的とする。 【構成】本発明は、下記の粉砕機用部材を提供するもの
である。 １． （１）Ｙ2 Ｏ3 を１．０〜４．５モル％含有するジルコ
ニア焼結体からなり、（２）焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下であり、（３）焼結体のかさ密度が５．８ｇ／
ｃｍ3 以上であり、（４）焼結体が正方晶系ジルコニア
を４０容量％以上含有し、（５）焼結体の破壊靭性が
４．５ＭＰａｍ1/2 以上であり、（６）焼結体の強度が
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、（７）焼結体の平均結
晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａｍ1/2 ）および強度
（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材； （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０-7 ２．焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が５容量％以
下である上記項１に記載の粉砕機用部材。
軽減し、該部材から摩耗によって混入する不純物摩耗量
をさらに減少させることができる粉砕機用部材を提供す
ることを主な目的とする。 【構成】本発明は、下記の粉砕機用部材を提供するもの
である。 １． （１）Ｙ2 Ｏ3 を１．０〜４．５モル％含有するジルコ
ニア焼結体からなり、（２）焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下であり、（３）焼結体のかさ密度が５．８ｇ／
ｃｍ3 以上であり、（４）焼結体が正方晶系ジルコニア
を４０容量％以上含有し、（５）焼結体の破壊靭性が
４．５ＭＰａｍ1/2 以上であり、（６）焼結体の強度が
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、（７）焼結体の平均結
晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａｍ1/2 ）および強度
（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材； （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０-7 ２．焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が５容量％以
下である上記項１に記載の粉砕機用部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジルコニア質焼結体か
らなる粉砕機用部材に関する。
らなる粉砕機用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】現在、粉砕機としては、ボ
ールミル、サンドミル、アトリションミル、振動ミルな
どが使用されている。そして、これらの粉砕機の内張
材、メディアなどの摩耗しやすい部分には、通常、金
属、樹脂、ゴム、セラミックスなどが使用されている
が、これらの材料は摩耗しやすいので、被処理粉末に摩
耗粉が混入したり、部材の損耗が大きいなどの多くの問
題がある。特に最近急速に発展しつつある電子部品用材
料においては、摩耗粉として混入する不純物が、微量で
あっても、電子部品の物性に大きな影響を及ぼすので、
より耐摩耗性に優れた粉砕機用部材が求められている。
ールミル、サンドミル、アトリションミル、振動ミルな
どが使用されている。そして、これらの粉砕機の内張
材、メディアなどの摩耗しやすい部分には、通常、金
属、樹脂、ゴム、セラミックスなどが使用されている
が、これらの材料は摩耗しやすいので、被処理粉末に摩
耗粉が混入したり、部材の損耗が大きいなどの多くの問
題がある。特に最近急速に発展しつつある電子部品用材
料においては、摩耗粉として混入する不純物が、微量で
あっても、電子部品の物性に大きな影響を及ぼすので、
より耐摩耗性に優れた粉砕機用部材が求められている。
【０００３】近年ジルコニア製の粉砕機用部材が提案さ
れ（特開昭５８−１５０７９号公報など）、且つ実用さ
れるようになりつつあるが、耐摩耗性については、より
一層の改善が要望されている。
れ（特開昭５８−１５０７９号公報など）、且つ実用さ
れるようになりつつあるが、耐摩耗性については、より
一層の改善が要望されている。
【０００４】従って、本発明は、従来の粉砕機用部材が
有する欠点を軽減し、該部材から摩耗によって混入する
不純物摩耗量をさらに減少させることができる粉砕機用
部材を提供することを主な目的とする。
有する欠点を軽減し、該部材から摩耗によって混入する
不純物摩耗量をさらに減少させることができる粉砕機用
部材を提供することを主な目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の様な
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ジルコニア
質焼結体において、特定量のＹ2 Ｏ3 を含有させ、平均
結晶粒径、かさ密度、結晶相および物性値を適切に調整
する場合には、優れた耐摩耗性を有する粉砕機用部材が
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ジルコニア
質焼結体において、特定量のＹ2 Ｏ3 を含有させ、平均
結晶粒径、かさ密度、結晶相および物性値を適切に調整
する場合には、優れた耐摩耗性を有する粉砕機用部材が
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】即ち、本発明は、下記の粉砕機用部材を提
供するものである。
供するものである。
【０００７】１． （１）Ｙ2 Ｏ3 を１．０〜４．５モル％含有するジルコ
ニア焼結体からなり、（２）焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下であり、（３）焼結体のかさ密度が５．８ｇ／
ｃｍ3 以上であり、（４）焼結体が正方晶系ジルコニア
を４０容量％以上含有し、（５）焼結体の破壊靭性が
４．５ＭＰａｍ1/2 以上であり、（６）焼結体の強度が
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、（７）焼結体の平均結
晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａｍ1/2 ）および強度
（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材； （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０−７ ２．焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が５容量％以
下である上記項１に記載の粉砕機用部材。
ニア焼結体からなり、（２）焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下であり、（３）焼結体のかさ密度が５．８ｇ／
ｃｍ3 以上であり、（４）焼結体が正方晶系ジルコニア
を４０容量％以上含有し、（５）焼結体の破壊靭性が
４．５ＭＰａｍ1/2 以上であり、（６）焼結体の強度が
６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、（７）焼結体の平均結
晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａｍ1/2 ）および強度
（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が下記の式を満足するジルコニア焼
結体からなることを特徴とする粉砕機用部材； （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０−７ ２．焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が５容量％以
下である上記項１に記載の粉砕機用部材。
【０００８】以下、本発明による粉砕機用部材が充足す
べき各要件について、詳細に説明する。
べき各要件について、詳細に説明する。
【０００９】（ａ）ジルコニア焼結体中のＹ２ Ｏ3 含
有量が、１．０〜４．５モル％の範囲内にある。
有量が、１．０〜４．５モル％の範囲内にある。
【００１０】耐摩耗材料として必要な特性を発揮するた
めには、Ｙ2 Ｏ3 含有量は、１．０〜４．５モル％の範
囲内にあることを必要とする。Ｙ2 Ｏ3 含有量が、１．
０モル％を下回る場合には、ジルコニア焼結体中の単斜
晶の量が増加するのみならず、機械的特性も低下するの
で、耐摩耗性が低下して、粉砕機用部材としての実用性
に欠けるものとなる。一方、Ｙ2 Ｏ3 含有量が、４．５
モル％を上回る場合には、立方晶の量が増加し、焼結体
の結晶粒径が大きくなって、やはり耐摩耗性を低下させ
る。
めには、Ｙ2 Ｏ3 含有量は、１．０〜４．５モル％の範
囲内にあることを必要とする。Ｙ2 Ｏ3 含有量が、１．
０モル％を下回る場合には、ジルコニア焼結体中の単斜
晶の量が増加するのみならず、機械的特性も低下するの
で、耐摩耗性が低下して、粉砕機用部材としての実用性
に欠けるものとなる。一方、Ｙ2 Ｏ3 含有量が、４．５
モル％を上回る場合には、立方晶の量が増加し、焼結体
の結晶粒径が大きくなって、やはり耐摩耗性を低下させ
る。
【００１１】なお、本発明においては、更に、ＭｇＯ、
ＣａＯ及び希土類酸化物の少なくとも１種を添加しても
良い。希土類酸化物としては、原子番号５７〜７１の化
合物地の酸化物を使用できる。ＭｇＯ、ＣａＯ及び希土
類酸化物の少なくとも１種を配合する場合には、Ｙ2 Ｏ
3 含有量を、上記範囲内において比較的少なくすること
ができ、コストを低減できる。また、これらの酸化物
は、靭性の向上に寄与する。ＭｇＯ、ＣａＯ及び希土類
酸化物の少なくとも１種の酸化物の添加量は、焼結体中
に所定量の結晶相が形成される様に適宜決定すれば良
く、通常は、ジルコニア焼結体中に約６モル％以下配合
できる。
ＣａＯ及び希土類酸化物の少なくとも１種を添加しても
良い。希土類酸化物としては、原子番号５７〜７１の化
合物地の酸化物を使用できる。ＭｇＯ、ＣａＯ及び希土
類酸化物の少なくとも１種を配合する場合には、Ｙ2 Ｏ
3 含有量を、上記範囲内において比較的少なくすること
ができ、コストを低減できる。また、これらの酸化物
は、靭性の向上に寄与する。ＭｇＯ、ＣａＯ及び希土類
酸化物の少なくとも１種の酸化物の添加量は、焼結体中
に所定量の結晶相が形成される様に適宜決定すれば良
く、通常は、ジルコニア焼結体中に約６モル％以下配合
できる。
【００１２】（ｂ）ジルコニア焼結体の平均結晶粒径が
２μｍ以下である。
２μｍ以下である。
【００１３】一般に結晶粒径が大きくなると、粒脱離摩
耗による損耗が大きくなる。平均結晶粒径が２μｍを上
回ると、正方晶の安定性が劣るようになり、使用中に応
力腐食による単斜晶への変態が起こりやすくなる。単斜
晶量が増加すると、焼結体中に微細なクラックを生じ、
このクラックを起点として摩耗が促進されるだけでな
く、耐摩耗性も低下して、割れなどのトラブルを発生し
やすくなる。ジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、好ま
しくは１μｍ以下である。
耗による損耗が大きくなる。平均結晶粒径が２μｍを上
回ると、正方晶の安定性が劣るようになり、使用中に応
力腐食による単斜晶への変態が起こりやすくなる。単斜
晶量が増加すると、焼結体中に微細なクラックを生じ、
このクラックを起点として摩耗が促進されるだけでな
く、耐摩耗性も低下して、割れなどのトラブルを発生し
やすくなる。ジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、好ま
しくは１μｍ以下である。
【００１４】なお、結晶粒径の測定方法は、焼結体表面
を鏡面にまで研磨し、熱エッチングまたは化学エッチン
グした後、走査電子顕微鏡で観察してインターセプト法
により、１０点の平均値から求める。算出式は、Ｄ＝
１．５×ｎ／Ｌである（但し、Ｌは測定長さ、Ｄは平均
結晶粒径、ｎは長さＬ当たりの結晶の数である。）。
を鏡面にまで研磨し、熱エッチングまたは化学エッチン
グした後、走査電子顕微鏡で観察してインターセプト法
により、１０点の平均値から求める。算出式は、Ｄ＝
１．５×ｎ／Ｌである（但し、Ｌは測定長さ、Ｄは平均
結晶粒径、ｎは長さＬ当たりの結晶の数である。）。
【００１５】（ｃ）ジルコニア焼結体のかさ密度が５．
８ｇ／ｃｍ3 以上である。
８ｇ／ｃｍ3 以上である。
【００１６】かさ密度が５．８ｇ／ｃｍ3 未満の場合に
は、焼結体中に多数のポアーが存在することになり、ポ
アーが起点となって摩耗を促進し、耐衝撃性を低下させ
るので、好ましくない。かさ密度は、５．８５ｇ／ｃｍ
3 以上とすることがより好ましい。
は、焼結体中に多数のポアーが存在することになり、ポ
アーが起点となって摩耗を促進し、耐衝撃性を低下させ
るので、好ましくない。かさ密度は、５．８５ｇ／ｃｍ
3 以上とすることがより好ましい。
【００１７】（ｄ）焼結体が正方晶系ジルコニアを４０
容量％以上含有する。
容量％以上含有する。
【００１８】正方晶系ジルコニアの含有量が４０％を下
回る場合には、正方晶から単斜晶への応力相変態の効果
が少なくなり、靭性の低下を生じ、負荷される応力によ
って微細なクラックが生成しやすくなって、耐摩耗性お
よび耐衝撃性が低下する。
回る場合には、正方晶から単斜晶への応力相変態の効果
が少なくなり、靭性の低下を生じ、負荷される応力によ
って微細なクラックが生成しやすくなって、耐摩耗性お
よび耐衝撃性が低下する。
【００１９】また、正方晶系ジルコニアの含有量が低い
場合には、相対的に立方晶系ジルコニアの量が増加する
ため、平均結晶粒径が大きくなり、この点からも焼結体
の耐摩耗性および耐衝撃性を低下させる。
場合には、相対的に立方晶系ジルコニアの量が増加する
ため、平均結晶粒径が大きくなり、この点からも焼結体
の耐摩耗性および耐衝撃性を低下させる。
【００２０】本発明においては、単斜晶系ジルコニア
は、５容量％まで存在していても良い。
は、５容量％まで存在していても良い。
【００２１】尚、本発明における単斜晶系ジルコニア
（Ｍ）の存在の有無および含有量、正方晶系ジルコニア
（Ｔ）および立方晶系ジルコニア（Ｃ）の量について
は、Ｘ線回折により求めた。すなわち、焼結体および加
工した焼結体製品の表面は、応力誘起相変態により正方
晶が単斜晶に転移しており、真の結晶相を同定すること
は困難である。したがって、焼結体表面を鏡面まで研磨
し、Ｘ線回折により、回折角２７−３４°の範囲で測定
し、単斜晶系ジルコニアの有無および含有量は、単斜晶
系ジルコニア回折ピーク（１１１）および
（Ｍ）の存在の有無および含有量、正方晶系ジルコニア
（Ｔ）および立方晶系ジルコニア（Ｃ）の量について
は、Ｘ線回折により求めた。すなわち、焼結体および加
工した焼結体製品の表面は、応力誘起相変態により正方
晶が単斜晶に転移しており、真の結晶相を同定すること
は困難である。したがって、焼結体表面を鏡面まで研磨
し、Ｘ線回折により、回折角２７−３４°の範囲で測定
し、単斜晶系ジルコニアの有無および含有量は、単斜晶
系ジルコニア回折ピーク（１１１）および
【００２２】
【化１】
【００２３】、正方晶系ジルコニアおよび立方晶系ジル
コニア回折ピーク（１１１）のピーク高さから、次式に
より求めた。
コニア回折ピーク（１１１）のピーク高さから、次式に
より求めた。
【００２４】
【化２】
【００２５】また、正方晶系ジルコニア（Ｔ）および立
方晶系ジルコニア（Ｃ）は、単斜晶系ジルコニアの有無
を確認したのと同様にして、回折角７０−７７°の範囲
で測定し、立方晶系ジルコニア回折ピーク（４００）と
正方晶系ジルコニア回折ピーク（４００）、（００４）
のピーク高さから、次式により求めた。
方晶系ジルコニア（Ｃ）は、単斜晶系ジルコニアの有無
を確認したのと同様にして、回折角７０−７７°の範囲
で測定し、立方晶系ジルコニア回折ピーク（４００）と
正方晶系ジルコニア回折ピーク（４００）、（００４）
のピーク高さから、次式により求めた。
【００２６】
【化３】
【００２７】Ｔ＝１００−Ｍ−Ｃ（％） （ｅ）焼結体の平均結晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰ
ａｍ1/2 ）および強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が相互に関連
して下記の式を満足する。
ａｍ1/2 ）および強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が相互に関連
して下記の式を満足する。
【００２８】 （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０-7 本発明者の研究によれば、ジルコニア質焼結体を媒体攪
拌ミルなどの高速・高負荷運転の粉砕用メディア、内張
材などとして使用する場合には、焼結体の結晶粒径、密
度、結晶相の構成などが特定の規定値を満足するととも
に、焼結体の平均結晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａ
ｍ1/2 ）および強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が上記の特定の
関係式を充足しなければならないことが判明した。換言
すれば、これらの物性値は、それぞれが個々に優れてい
るだけでは不十分であり、同時に上記の関係式をも満た
さなければならない。即ち、結晶粒径は、粒子体積を示
すもので粒脱離摩耗に関与し、さらには応力腐食につな
がり、破壊靭性はクラック発生および伸展の抵抗性を示
すものであり、強度は摩耗を律速する欠陥のサイズおよ
び量を示すものである。このことから、上記関係式中の
１項または２項の値がどの様に優れていても、全体とし
ての値が１×１０-7を上回る場合には、摩耗を効果的に
抑制することはできない。上記の関係式の値は、５×１
０-8以下であることがより好ましい。
-2.7≦１×１０-7 本発明者の研究によれば、ジルコニア質焼結体を媒体攪
拌ミルなどの高速・高負荷運転の粉砕用メディア、内張
材などとして使用する場合には、焼結体の結晶粒径、密
度、結晶相の構成などが特定の規定値を満足するととも
に、焼結体の平均結晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａ
ｍ1/2 ）および強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が上記の特定の
関係式を充足しなければならないことが判明した。換言
すれば、これらの物性値は、それぞれが個々に優れてい
るだけでは不十分であり、同時に上記の関係式をも満た
さなければならない。即ち、結晶粒径は、粒子体積を示
すもので粒脱離摩耗に関与し、さらには応力腐食につな
がり、破壊靭性はクラック発生および伸展の抵抗性を示
すものであり、強度は摩耗を律速する欠陥のサイズおよ
び量を示すものである。このことから、上記関係式中の
１項または２項の値がどの様に優れていても、全体とし
ての値が１×１０-7を上回る場合には、摩耗を効果的に
抑制することはできない。上記の関係式の値は、５×１
０-8以下であることがより好ましい。
【００２９】焼結体の平均結晶粒径についての要件は、
前記に示した通りである。
前記に示した通りである。
【００３０】焼結体の破壊靭性値は、４．５ＭＰａｍ
1/2 以上であることを要する。
1/2 以上であることを要する。
【００３１】焼結体の強度は、球型として、６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上であることを要する。本発明における破壊
靭性値は、焼結体表面を鏡面まで研磨し、ＪＩＳ１６０
７に従ってＩＦ法により、負荷荷重を３０ｋｇｆとし
て、測定する。
／ｍｍ2 以上であることを要する。本発明における破壊
靭性値は、焼結体表面を鏡面まで研磨し、ＪＩＳ１６０
７に従ってＩＦ法により、負荷荷重を３０ｋｇｆとし
て、測定する。
【００３２】また、強度については、本発明部材が球型
である場合には、試料１個をＷＣ製の２枚の板の間に挟
んで材料試験機にセットし、クロスヘッドスピード０．
５ｍｍ／分で荷重を印加し、試料が破壊した時点の荷重
（Ｗ）を測定し、試料の断面積（Ａ）で割った値（Ｗ／
Ａ）を強度とした。球型以外の形状の場合には、焼結体
からＪＩＳ １６０１に準拠する形状に試料を切り出し
て、試料サイズを除いて上記ＪＩＳ法に従って強度を測
定した。
である場合には、試料１個をＷＣ製の２枚の板の間に挟
んで材料試験機にセットし、クロスヘッドスピード０．
５ｍｍ／分で荷重を印加し、試料が破壊した時点の荷重
（Ｗ）を測定し、試料の断面積（Ａ）で割った値（Ｗ／
Ａ）を強度とした。球型以外の形状の場合には、焼結体
からＪＩＳ １６０１に準拠する形状に試料を切り出し
て、試料サイズを除いて上記ＪＩＳ法に従って強度を測
定した。
【００３３】本発明の粉砕機用部材は、種々な方法によ
って製造することができる。その一例を挙げると、Ｚｒ
Ｏ2 中にＹ2 Ｏ3 が１．０〜４．５モル％含有される様
に、ジルコニア化合物（例えばオキシ塩化ジルコニル）
の水溶液とイットリア化合物（例えば塩化イットリウ
ム）の水溶液を均一に混合し、脱水、乾燥した後、４０
０〜１２００℃で仮焼し、粉砕して平均粒径０．５μｍ
以下のＺｒＯ2 一次結晶粉体を得る。ＭｇＯ、ＣａＯ及
び希土類酸化物の少なくとも一種をＺｒＯ2 に含有させ
る場合には、Ｍｇ、Ｃａ及び希土類元素の少なくとも一
種を含有する水溶液を所定量加えれば良い。また、焼結
助剤としてＡｌ2 Ｏ3 を添加することもできる。Ａｌ2
Ｏ3 を添加することにより、強度、靭性が向上し、また
結晶粒径を小さくすることができ耐摩耗性の向上にも効
果がある。Ａｌ2 Ｏ3 の添加量は、焼結体中のＡｌ2 Ｏ
3 量が１５容量％以下となるようにすればよい。Ａｌ2
Ｏ3量が１５容量％をこえると高硬度のＡｌ2 Ｏ3 結晶
の含有量が多くなって、相手部材を傷付ける原因とな
り、また組織の不均一性が増大して耐摩耗性低下の原因
となる。次いで、該ＺｒＯ2 一次結晶粉体を湿式粉砕に
より分散させた後、公知の成型助剤（ワックスエマルジ
ョン、ＰＶＡ、ＣＭＣなど）を加え、公知のセラミック
ス成形方法により、成形する。或いは、公知の転動造粒
法、アルコキシド法、液中加水分解法などによって、小
球を製造することもできる。次いで、得られた成形体を
１２００〜１６００℃程度の温度で焼成して、焼結体を
得る。焼成は、常温焼結により行なっても良いが、ＨＩ
Ｐ焼結によることがより好ましい。
って製造することができる。その一例を挙げると、Ｚｒ
Ｏ2 中にＹ2 Ｏ3 が１．０〜４．５モル％含有される様
に、ジルコニア化合物（例えばオキシ塩化ジルコニル）
の水溶液とイットリア化合物（例えば塩化イットリウ
ム）の水溶液を均一に混合し、脱水、乾燥した後、４０
０〜１２００℃で仮焼し、粉砕して平均粒径０．５μｍ
以下のＺｒＯ2 一次結晶粉体を得る。ＭｇＯ、ＣａＯ及
び希土類酸化物の少なくとも一種をＺｒＯ2 に含有させ
る場合には、Ｍｇ、Ｃａ及び希土類元素の少なくとも一
種を含有する水溶液を所定量加えれば良い。また、焼結
助剤としてＡｌ2 Ｏ3 を添加することもできる。Ａｌ2
Ｏ3 を添加することにより、強度、靭性が向上し、また
結晶粒径を小さくすることができ耐摩耗性の向上にも効
果がある。Ａｌ2 Ｏ3 の添加量は、焼結体中のＡｌ2 Ｏ
3 量が１５容量％以下となるようにすればよい。Ａｌ2
Ｏ3量が１５容量％をこえると高硬度のＡｌ2 Ｏ3 結晶
の含有量が多くなって、相手部材を傷付ける原因とな
り、また組織の不均一性が増大して耐摩耗性低下の原因
となる。次いで、該ＺｒＯ2 一次結晶粉体を湿式粉砕に
より分散させた後、公知の成型助剤（ワックスエマルジ
ョン、ＰＶＡ、ＣＭＣなど）を加え、公知のセラミック
ス成形方法により、成形する。或いは、公知の転動造粒
法、アルコキシド法、液中加水分解法などによって、小
球を製造することもできる。次いで、得られた成形体を
１２００〜１６００℃程度の温度で焼成して、焼結体を
得る。焼成は、常温焼結により行なっても良いが、ＨＩ
Ｐ焼結によることがより好ましい。
【００３４】この様にして得られた焼結体を必要に応じ
て、加工、研削、研磨などを施して製品とする。
て、加工、研削、研磨などを施して製品とする。
【００３５】本発明において、「粉砕機用部材」とは、
固体を乾式または湿式で粉砕、分散乃至解砕処理するた
めに使用する器具、治具または機械装置などにおける固
体と接触する部材の総称である。「粉砕機」としては、
具体的には、粉砕機、解砕機などが主なものであるが、
広義には分散機、分級機、混合機、造粒機、整粒機、撹
拌機、乾燥機、運搬機などをも包含する。また、「粉砕
機用部材」としては、粉砕・分散用メディア、内張材、
粉砕用容器、ロール、撹拌用ピン、アームなどを挙げる
ことができる。
固体を乾式または湿式で粉砕、分散乃至解砕処理するた
めに使用する器具、治具または機械装置などにおける固
体と接触する部材の総称である。「粉砕機」としては、
具体的には、粉砕機、解砕機などが主なものであるが、
広義には分散機、分級機、混合機、造粒機、整粒機、撹
拌機、乾燥機、運搬機などをも包含する。また、「粉砕
機用部材」としては、粉砕・分散用メディア、内張材、
粉砕用容器、ロール、撹拌用ピン、アームなどを挙げる
ことができる。
【００３６】これらの部材において、ジルコニア焼結体
は焼肌のままで使用することもできるが、この焼成面は
焼成過程中の汚染などによって、単斜晶や立方晶系の結
晶が析出している場合があるので、事前に研磨、研削な
どによって表面層を仕上げ、除去しておくことが、初期
摩耗を低減する上で望ましい。しかしながら本発明の条
件で測定した焼結体自体の結晶相が規定範囲内である場
合には、部材表面に単斜晶および／または立方晶が存在
していてもよい。これは、焼肌面の凹部にこれらの結晶
相が残存したり、研摩、研削加工中に応力誘起相変態に
よって正方晶から転移した単斜晶が存在するためで、こ
の存在する深さが非常に浅い領域に限られるためであ
る。Ｘ線回折から求める表面単斜晶量は、上限量として
１５モル％程度まで許容できる。
は焼肌のままで使用することもできるが、この焼成面は
焼成過程中の汚染などによって、単斜晶や立方晶系の結
晶が析出している場合があるので、事前に研磨、研削な
どによって表面層を仕上げ、除去しておくことが、初期
摩耗を低減する上で望ましい。しかしながら本発明の条
件で測定した焼結体自体の結晶相が規定範囲内である場
合には、部材表面に単斜晶および／または立方晶が存在
していてもよい。これは、焼肌面の凹部にこれらの結晶
相が残存したり、研摩、研削加工中に応力誘起相変態に
よって正方晶から転移した単斜晶が存在するためで、こ
の存在する深さが非常に浅い領域に限られるためであ
る。Ｘ線回折から求める表面単斜晶量は、上限量として
１５モル％程度まで許容できる。
【００３７】
【発明の効果】特定のジルコニア焼結体からなる本発明
による粉砕機用部材は、下記の様な優れた効果を発揮す
る。
による粉砕機用部材は、下記の様な優れた効果を発揮す
る。
【００３８】（イ）強度、靭性および耐衝撃性に優れて
いるので、高負荷での耐摩耗性に秀でている。
いるので、高負荷での耐摩耗性に秀でている。
【００３９】（ロ）弾性率が、アルミナなどに比して低
いので、相手材料を傷付け難い。
いので、相手材料を傷付け難い。
【００４０】（ハ）耐摩耗性に優れているので、被粉砕
物への摩砕粉の混入が少なく、また被粉砕物に摩砕粉が
混入する場合にも、摩砕粉が微細であるため、被粉砕物
の均一性を害することが少ない。
物への摩砕粉の混入が少なく、また被粉砕物に摩砕粉が
混入する場合にも、摩砕粉が微細であるため、被粉砕物
の均一性を害することが少ない。
【００４１】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明らかにする。
ころをより一層明らかにする。
【００４２】実施例１ 純度９９．５％のオキシ塩化ジルコニルと９９．９％の
硝酸イットリウムを表１の組成となる様に水溶液にして
混合した。また、Ｙ2 Ｏ3 以外の成分を含有させる場合
には、それぞれの成分を硝酸塩水溶液をさらに添加し
た。次に、この溶液を加熱還流下で加水分解し、Ｙ2 Ｏ
3 （およびＭｇＯまたはＣａＯまたは希土類酸化物）が
固溶した水和ジルコニアの沈殿を生成させ、脱水し、乾
燥し、１０００℃で１時間仮焼し、得られた粉末を水洗
した後、湿式条件下に比表面積が１０ｍ2 ／ｇになるま
で粉砕した。次いでアクリル樹脂系バインダーを２％添
加し、乾燥し、造粒して平均粒度８０μｍの成形用粉体
を得た。
硝酸イットリウムを表１の組成となる様に水溶液にして
混合した。また、Ｙ2 Ｏ3 以外の成分を含有させる場合
には、それぞれの成分を硝酸塩水溶液をさらに添加し
た。次に、この溶液を加熱還流下で加水分解し、Ｙ2 Ｏ
3 （およびＭｇＯまたはＣａＯまたは希土類酸化物）が
固溶した水和ジルコニアの沈殿を生成させ、脱水し、乾
燥し、１０００℃で１時間仮焼し、得られた粉末を水洗
した後、湿式条件下に比表面積が１０ｍ2 ／ｇになるま
で粉砕した。次いでアクリル樹脂系バインダーを２％添
加し、乾燥し、造粒して平均粒度８０μｍの成形用粉体
を得た。
【００４３】この粉体を用いてＣＩＰにより１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 で成形し、１３５０〜１６００℃で焼結し
た後、放冷し、直径５mmのボールの焼結体を得た。この
ボールをバレル研磨によって仕上して、評価用試料とし
た。これらのボールの結晶相をも表１に併記する。ま
た、これらのボールに特性を表２に示す。
ｇｆ／ｃｍ2 で成形し、１３５０〜１６００℃で焼結し
た後、放冷し、直径５mmのボールの焼結体を得た。この
ボールをバレル研磨によって仕上して、評価用試料とし
た。これらのボールの結晶相をも表１に併記する。ま
た、これらのボールに特性を表２に示す。
【００４４】なお、表１および表２において、試料１〜
６は本発明による焼結体であり、試料７〜１０は本発明
の要件の少なくとも１つを満たしていない比較品であ
る。
６は本発明による焼結体であり、試料７〜１０は本発明
の要件の少なくとも１つを満たしていない比較品であ
る。
【００４５】 表 １ Ｙ2 Ｏ3 その他の酸化物 結 晶 相（体積％） 試料No. （モル％） （モル％） 単斜晶 正 方晶 立方晶 １ ２．０ − ２ ９８ ０ ２ ２．５ − ０ ９７ ３ ３ １．５ ＭｇＯ：４ ４ ５５ ４１ ４ ３．５ − ０ ８０ ２０ ５ ２．８ − ０ ９３ ７ ６ １．５ ＣａＯ：５ ０ ４５ ５５ ７ ４．８ − ０ ３５ ６５ ８ ３．０ − ３ ８５ １２ ９ ０．５ ＣｅＯ2 ：１０ １０ ４０ ５０ 10 ３．０ ０ ８８ １２ 表 ２ 平均結晶粒径 かさ密度 強 度 破壊靭性試料No. （μｍ） ( g/cm 3 ) (k gf／mm 2 ） （MPam 1/2 ） 条件値 １ ０．３５ ６．０５ １２０ ６．５ 3.6 ×10-9 ２ ０．４０ ６．０７ １００ ６．０ 8.7 ×10-9 ３ ０．８２ ５．９３ ６５ ５．５ 9.7 ×10-8 ４ ０．８１ ６．００ ７０ ５．０ 1.0 ×10-7 ５ ０．５０ ６．０６ ９５ ５．６ 1.7 ×10-8 ６ ０．７１ ５．９０ ６０ ５．８ 8.3 ×10-8 ７ ２．８０ ５．９５ ５８ ４．４ 1.3 ×10-6 ８ ２．５０ ５．９８ ６８ ６．１ 3.1 ×10-7 ９ １．７０ ５．７３ ５８ ５．０ 4.7 ×10-7 10 ０．５０ ５．７４ ５５ ４．５ 1.3 ×10-7 注；条件値とは、下記の関係式の値を意味する。
【００４６】（平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7
×（強度）-2.7 次いで、上記で得た試料ボール４００ｍｌと水３００ｍ
ｌとを内容積６５０ｍｌのアトリションミルに入れ、ア
ーム回転数４００ｒｐｍで１００時間運転し、ボールの
摩耗率を測定した。結果を表３に示す。なお、摩耗率
は、テスト前後の重量変化の差をテスト前のボール重量
で割り、さらに単位時間当たりの重量変化率として算出
した。
×（強度）-2.7 次いで、上記で得た試料ボール４００ｍｌと水３００ｍ
ｌとを内容積６５０ｍｌのアトリションミルに入れ、ア
ーム回転数４００ｒｐｍで１００時間運転し、ボールの
摩耗率を測定した。結果を表３に示す。なお、摩耗率
は、テスト前後の重量変化の差をテスト前のボール重量
で割り、さらに単位時間当たりの重量変化率として算出
した。
【００４７】 表 ３ 試料No. 摩耗 率（ｐｐｍ／時間） １ ０．２５ ２ ０．２９ ３ ０．９８ ４ １．００ ５ ０．３５ ６ ０．８７ ７ １０．５０ ８ ３．８０ ９ ５．１０ 10 ２．００ 表３に示す結果から、本発明によるボール（試料１〜
６）は、摩耗率が１ｐｐｍ／時間以下と耐摩耗性に極め
て優れていることが明らかである。
６）は、摩耗率が１ｐｐｍ／時間以下と耐摩耗性に極め
て優れていることが明らかである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ０２Ｃ 4/30 7824−4Ｄ
Claims (2)
- 【請求項１】（１）Ｙ2 Ｏ3 を１．０〜４．５モル％含
有するジルコニア焼結体からなり、（２）焼結体の平均
結晶粒径が２μｍ以下であり、（３）焼結体のかさ密度
が５．８ｇ／ｃｍ3 以上であり、（４）焼結体が正方晶
系ジルコニアを４０容量％以上含有し、（５）焼結体の
破壊靭性が４．５ＭＰａｍ1/2 以上であり、（６）焼結
体の強度が６０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、（７）焼結
体の平均結晶粒径（μｍ）、破壊靭性（ＭＰａｍ1/2 ）
および強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が下記の式を満足するジ
ルコニア焼結体からなることを特徴とする粉砕機用部
材； （平均結晶粒径）1.4 ×（破壊靭性）-2.7×（強度）
-2.7≦１×１０-7 - 【請求項２】焼結体の単斜晶系ジルコニアの含有量が５
容量％以下である請求項１に記載の粉砕機用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5088565A JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10472792 | 1992-04-23 | ||
| JP4-104727 | 1992-04-23 | ||
| JP5088565A JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0615191A true JPH0615191A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2587767B2 JP2587767B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=26429932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5088565A Expired - Lifetime JP2587767B2 (ja) | 1992-04-23 | 1993-04-15 | 粉砕機用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2587767B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001276639A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Toray Ind Inc | 粉砕機用媒体 |
| JP2008183527A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Nikko Kinzoku Kk | 粉砕装置のライナー構造 |
| JP4597320B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2010-12-15 | 株式会社村田製作所 | 粉砕・分散・混合用メディアおよびその製造方法 |
| JP2017056429A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質微小メディア |
| WO2023210268A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質メディア、ベアリングボール及びそれらの製造方法 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP5088565A patent/JP2587767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001276639A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-09 | Toray Ind Inc | 粉砕機用媒体 |
| JP4597320B2 (ja) * | 2000-06-28 | 2010-12-15 | 株式会社村田製作所 | 粉砕・分散・混合用メディアおよびその製造方法 |
| JP2008183527A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Nikko Kinzoku Kk | 粉砕装置のライナー構造 |
| JP2017056429A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質微小メディア |
| WO2023210268A1 (ja) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | 株式会社ニッカトー | ジルコニア質メディア、ベアリングボール及びそれらの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2587767B2 (ja) | 1997-03-05 |
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