JPH08109065A - 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 - Google Patents
高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料Info
- Publication number
- JPH08109065A JPH08109065A JP6247792A JP24779294A JPH08109065A JP H08109065 A JPH08109065 A JP H08109065A JP 6247792 A JP6247792 A JP 6247792A JP 24779294 A JP24779294 A JP 24779294A JP H08109065 A JPH08109065 A JP H08109065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- zirconia
- based sintered
- strength
- boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crushing And Grinding (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 とＹｂ2 Ｏ
3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2Ｏ3 ，Ｄｙ2 Ｏ3 のうち１種又
は２種以上の希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ）とを含み、
Ｒ2 Ｏ3 中のＹ2 Ｏ3 の割合が３０〜７０重量％のＺｒ
Ｏ2 質焼結体。この配合にて酸化物混合法等で得た原料
を５００〜１２００℃で仮焼した後、１３００〜１７０
０℃で焼結する。結晶粒子が主として正方晶又は正方晶
と立方晶の混合相よりなり、平均結晶粒子径５μｍ以
下、嵩密度５．８ｇ／ｃｍ3 以上のＺｒＯ2 質焼結体か
らなる粉砕用部品材料。 【効果】 著しく高強度なＺｒＯ2 質焼結体を安価に提
供することが可能とされる。高強度、高靭性で且つ耐摩
耗性、熱安定性に優れ粉砕効率の良い粉砕用部品材料が
提供される。
3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2Ｏ3 ，Ｄｙ2 Ｏ3 のうち１種又
は２種以上の希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ）とを含み、
Ｒ2 Ｏ3 中のＹ2 Ｏ3 の割合が３０〜７０重量％のＺｒ
Ｏ2 質焼結体。この配合にて酸化物混合法等で得た原料
を５００〜１２００℃で仮焼した後、１３００〜１７０
０℃で焼結する。結晶粒子が主として正方晶又は正方晶
と立方晶の混合相よりなり、平均結晶粒子径５μｍ以
下、嵩密度５．８ｇ／ｃｍ3 以上のＺｒＯ2 質焼結体か
らなる粉砕用部品材料。 【効果】 著しく高強度なＺｒＯ2 質焼結体を安価に提
供することが可能とされる。高強度、高靭性で且つ耐摩
耗性、熱安定性に優れ粉砕効率の良い粉砕用部品材料が
提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い機械的強度を有
し、熱安定性に優れた希土類金属酸化物安定化高強度ジ
ルコニア質焼結体及びその製造方法並びにこの高強度ジ
ルコニア質焼結体を用いた粉砕用部品材料に関する。
し、熱安定性に優れた希土類金属酸化物安定化高強度ジ
ルコニア質焼結体及びその製造方法並びにこの高強度ジ
ルコニア質焼結体を用いた粉砕用部品材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア（ＺｒＯ2 ）は、室温では単
斜晶が安定であり、これを加熱していくと１１７０℃前
後で大きな体積収縮を起こし正方晶に転移し、続いて２
３７０℃前後で立方晶に転移する。一方、立方晶ジルコ
ニアを冷却していくと、正方晶に転移し、続いて９６０
℃前後で大きな体積膨張を伴い、室温で安定な単斜晶に
転移する。
斜晶が安定であり、これを加熱していくと１１７０℃前
後で大きな体積収縮を起こし正方晶に転移し、続いて２
３７０℃前後で立方晶に転移する。一方、立方晶ジルコ
ニアを冷却していくと、正方晶に転移し、続いて９６０
℃前後で大きな体積膨張を伴い、室温で安定な単斜晶に
転移する。
【０００３】このようにジルコニアは、可逆性転移をす
る際、大きな体積収縮ないしは体積膨張を伴うものであ
り、焼結体とした際に、割れが発生し易いという欠点を
有している。
る際、大きな体積収縮ないしは体積膨張を伴うものであ
り、焼結体とした際に、割れが発生し易いという欠点を
有している。
【０００４】この欠点を解決するために、さまざまな研
究が行われ、現在では、マグネシア、カルシア等のアル
カリ土類金属酸化物やセリア、イットリア等の希土類金
属酸化物などをジルコニアに添加することにより、ジル
コニアの相転移が抑制できることが知られている。
究が行われ、現在では、マグネシア、カルシア等のアル
カリ土類金属酸化物やセリア、イットリア等の希土類金
属酸化物などをジルコニアに添加することにより、ジル
コニアの相転移が抑制できることが知られている。
【０００５】これにより、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）質焼
結体は、その強靭性を応用したセラミックスハサミや、
断熱性，熱膨張性の特性を利用した断熱型エンジン用部
品、酸素イオン導電性を応用した酸素センサーや燃料電
池等に使用されるようになり、近年では、セラミックス
材料や金属粉、或いは、食品関連などの混合や粉砕に利
用される粉砕媒体（メディア）や金属及び樹脂等の押出
し又は、線引などに使われるダイスの材料としても注目
を集めている。
結体は、その強靭性を応用したセラミックスハサミや、
断熱性，熱膨張性の特性を利用した断熱型エンジン用部
品、酸素イオン導電性を応用した酸素センサーや燃料電
池等に使用されるようになり、近年では、セラミックス
材料や金属粉、或いは、食品関連などの混合や粉砕に利
用される粉砕媒体（メディア）や金属及び樹脂等の押出
し又は、線引などに使われるダイスの材料としても注目
を集めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
供されているジルコニア質焼結体は、煩雑な製造方法を
使用するため比較的高価な材料である上に、２００〜３
００℃付近で長時間にわたり放置されると著しく強度が
低下するといった熱劣化現象が見られるため、十分な市
場繁栄には至っていない。
供されているジルコニア質焼結体は、煩雑な製造方法を
使用するため比較的高価な材料である上に、２００〜３
００℃付近で長時間にわたり放置されると著しく強度が
低下するといった熱劣化現象が見られるため、十分な市
場繁栄には至っていない。
【０００７】この熱劣化は、ジルコニア質焼結体の結晶
相の内、常温では準安定相である正方晶が熱エージング
により、安定相である単斜晶に転移し、相転移に伴う体
積膨張により焼結体内に微小亀裂が発生して、強度の著
しい低下を引き起こすことによるものと考えられてい
る。また、このような現象は、水中もしくは水蒸気中の
環境下において、比較的低温でも現れており、空気中に
比べ劣化速度も非常に早くなっている。更に、従来のジ
ルコニア質焼結体は、ジルコニア質焼結体が本来持って
いる高い機械的強度特性や優れた靭性特性を十分に引き
出した材料であるとは言い難い。
相の内、常温では準安定相である正方晶が熱エージング
により、安定相である単斜晶に転移し、相転移に伴う体
積膨張により焼結体内に微小亀裂が発生して、強度の著
しい低下を引き起こすことによるものと考えられてい
る。また、このような現象は、水中もしくは水蒸気中の
環境下において、比較的低温でも現れており、空気中に
比べ劣化速度も非常に早くなっている。更に、従来のジ
ルコニア質焼結体は、ジルコニア質焼結体が本来持って
いる高い機械的強度特性や優れた靭性特性を十分に引き
出した材料であるとは言い難い。
【０００８】このような問題点を解決するものとして、
特公平３−２９０２１号公報や特公平２−２９６２５号
公報等に改良法が提案されているが、これらの大半は、
ジルコニア質焼結体の結晶構造を制御しようとするもの
であり、従来の製造方法よりも更に煩雑な製造方法が必
要となる上に、十分な問題解決がなされるものでもな
い。また、特開平４−３４９１７２号公報には、Ｙ2 Ｏ
3 を安定化剤とするＺｒＯ2 に酸化ホウ素、酸化ゲルマ
ニウム、酸化ガリウムから選ばれる元素を添加するとい
う方法が提案されている。この特開平４−３４９１７２
号公報による材料は、熱劣化に関しては、比較的良好な
特性を示すが、ジルコニア質焼結体が本来持っている高
い機械的強度特性や優れた靭性特性を十分に引き出すま
でには至っていない。更に、熱安定性を向上させるため
添加される添加物は全て酸素との化合物であり、その他
の化合物での効果などについては述べられておらず、技
術的には不十分なものとなっている。
特公平３−２９０２１号公報や特公平２−２９６２５号
公報等に改良法が提案されているが、これらの大半は、
ジルコニア質焼結体の結晶構造を制御しようとするもの
であり、従来の製造方法よりも更に煩雑な製造方法が必
要となる上に、十分な問題解決がなされるものでもな
い。また、特開平４−３４９１７２号公報には、Ｙ2 Ｏ
3 を安定化剤とするＺｒＯ2 に酸化ホウ素、酸化ゲルマ
ニウム、酸化ガリウムから選ばれる元素を添加するとい
う方法が提案されている。この特開平４−３４９１７２
号公報による材料は、熱劣化に関しては、比較的良好な
特性を示すが、ジルコニア質焼結体が本来持っている高
い機械的強度特性や優れた靭性特性を十分に引き出すま
でには至っていない。更に、熱安定性を向上させるため
添加される添加物は全て酸素との化合物であり、その他
の化合物での効果などについては述べられておらず、技
術的には不十分なものとなっている。
【０００９】一方、ジルコニア質焼結体からなる粉砕用
部品材料に関しては、特公平２−２０５８７号公報等が
提案されているが、未だ強度や耐摩耗性面において問題
が見られる。しかも、ジルコニア質焼結体の欠点とも言
える熱安定性の面に関しても考慮されていない。このた
め、溶媒として水を用いるような湿式による粉砕工程で
の使用後、又は、粉砕用部品材料を水等で洗浄した後、
高温（２００℃付近）にて乾燥工程を行う場合などにお
いて、支障をきたすことになる。
部品材料に関しては、特公平２−２０５８７号公報等が
提案されているが、未だ強度や耐摩耗性面において問題
が見られる。しかも、ジルコニア質焼結体の欠点とも言
える熱安定性の面に関しても考慮されていない。このた
め、溶媒として水を用いるような湿式による粉砕工程で
の使用後、又は、粉砕用部品材料を水等で洗浄した後、
高温（２００℃付近）にて乾燥工程を行う場合などにお
いて、支障をきたすことになる。
【００１０】また、ジルコニア質焼結体製セラミックス
ダイスに関しては、特開昭６０−２１５５７０号公報や
特開昭６１−４８４８３号公報などが提案されている
が、ダイス材料として求められる、高強度、高靭性、高
耐熱衝撃性及び熱安定性を全て満たせるようなものでは
ない。
ダイスに関しては、特開昭６０−２１５５７０号公報や
特開昭６１−４８４８３号公報などが提案されている
が、ダイス材料として求められる、高強度、高靭性、高
耐熱衝撃性及び熱安定性を全て満たせるようなものでは
ない。
【００１１】以上のように、これら従来の技術では、高
い機械的強度特性や優れた靭性特性を有し、且つ、熱安
定性に優れたジルコニア質焼結体を得ることは困難であ
り、このような材料よりなる粉砕用部品材料やセラミッ
クスダイスでは、それぞれの材料特性のみでなく、信頼
性の面においても不十分なものとなってしまう。
い機械的強度特性や優れた靭性特性を有し、且つ、熱安
定性に優れたジルコニア質焼結体を得ることは困難であ
り、このような材料よりなる粉砕用部品材料やセラミッ
クスダイスでは、それぞれの材料特性のみでなく、信頼
性の面においても不十分なものとなってしまう。
【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、安価
で比較的簡単な製造方法の一つである酸化物粉末の混合
による方法でも製造することが可能で、且つ、高い機械
的強度を有し、熱安定性に優れたジルコニア質焼結体を
得ることができる高強度ジルコニア質焼結体及びその製
造方法、また、このような高強度、高耐摩耗性、高熱安
定性で、粉砕効率の良い高強度ジルコニア質焼結体を用
いた粉砕用部品材料を提供することを目的とする。
で比較的簡単な製造方法の一つである酸化物粉末の混合
による方法でも製造することが可能で、且つ、高い機械
的強度を有し、熱安定性に優れたジルコニア質焼結体を
得ることができる高強度ジルコニア質焼結体及びその製
造方法、また、このような高強度、高耐摩耗性、高熱安
定性で、粉砕効率の良い高強度ジルコニア質焼結体を用
いた粉砕用部品材料を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の高強度ジルコ
ニア質焼結体は、ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 と、
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及びＤｙ2 Ｏ3 よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸
化物とで安定化され、かつ、安定化剤としての希土類金
属酸化物中に占めるＹ2 Ｏ3 の割合が３０〜７０重量％
であることを特徴とする。
ニア質焼結体は、ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 と、
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及びＤｙ2 Ｏ3 よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸
化物とで安定化され、かつ、安定化剤としての希土類金
属酸化物中に占めるＹ2 Ｏ3 の割合が３０〜７０重量％
であることを特徴とする。
【００１４】請求項２の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項１に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中の安定化剤の含有量が１．５〜５．０モル％である
ことを特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。
請求項１に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中の安定化剤の含有量が１．５〜５．０モル％である
ことを特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。
【００１５】請求項３の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項１又は請求項２に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体にホウ素成分が含有されていることを特
徴とする。
請求項１又は請求項２に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体にホウ素成分が含有されていることを特
徴とする。
【００１６】請求項４の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項３に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中に含まれるホウ素の添加成分が、酸化ホウ素，窒化
ホウ素，炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウム及び安定化剤
を構成する希土類金属のホウ化物よりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上のホウ素化合物であることを特徴と
する。
請求項３に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中に含まれるホウ素の添加成分が、酸化ホウ素，窒化
ホウ素，炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウム及び安定化剤
を構成する希土類金属のホウ化物よりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上のホウ素化合物であることを特徴と
する。
【００１７】請求項５の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項３又は請求項４に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体中のホウ素（Ｂ）の含有量が０．０５〜
８モル％であることを特徴とする。
請求項３又は請求項４に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体中のホウ素（Ｂ）の含有量が０．０５〜
８モル％であることを特徴とする。
【００１８】請求項６の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジルコニア質
焼結体において、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳ
ｉＯ2 が含有されていることを特徴とする。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジルコニア質
焼結体において、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳ
ｉＯ2 が含有されていることを特徴とする。
【００１９】請求項７の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項６に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中に含まれるホウ素の添加成分が、ホウ化アルミニウ
ム及び／又はホウ化ケイ素であることを特徴とする。
請求項６に記載のジルコニア質焼結体において、該焼結
体中に含まれるホウ素の添加成分が、ホウ化アルミニウ
ム及び／又はホウ化ケイ素であることを特徴とする。
【００２０】請求項８の高強度ジルコニア質焼結体は、
請求項６又は請求項７に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 ０．１〜５モル％及び／
又はＳｉＯ2 ０．０５〜１．５モル％が含有されている
ことを特徴とする。
請求項６又は請求項７に記載のジルコニア質焼結体にお
いて、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 ０．１〜５モル％及び／
又はＳｉＯ2 ０．０５〜１．５モル％が含有されている
ことを特徴とする。
【００２１】請求項９の高強度ジルコニア質焼結体の製
造方法は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の高
強度ジルコニア質焼結体の製造方法であって、化学合成
法（中和共沈法、加水分解法、アルコキシド法等）又
は、酸化物粉末の混合による方法にて得られた原料粉を
５００〜１２００℃で仮焼した後、１３００〜１７００
℃にて焼結させることを特徴とする。
造方法は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の高
強度ジルコニア質焼結体の製造方法であって、化学合成
法（中和共沈法、加水分解法、アルコキシド法等）又
は、酸化物粉末の混合による方法にて得られた原料粉を
５００〜１２００℃で仮焼した後、１３００〜１７００
℃にて焼結させることを特徴とする。
【００２２】請求項１０の粉砕用部品材料は、請求項１
ないし８のいずれか１項に記載のジルコニア質焼結体を
用いて構成された粉砕用部品材料であって、該焼結体の
平均粒子径が５μｍ以下で且つ、嵩密度が５．８ｇ／ｃ
ｍ3 以上であり、焼結体の結晶粒子構造が主として正方
晶の相又は正方晶と立方晶の混合相よりなり、１００〜
３００℃の温度にて大気中又は水及び水蒸気中において
長時間使用しても焼結体の劣化が起こりにくいことを特
徴とする。
ないし８のいずれか１項に記載のジルコニア質焼結体を
用いて構成された粉砕用部品材料であって、該焼結体の
平均粒子径が５μｍ以下で且つ、嵩密度が５．８ｇ／ｃ
ｍ3 以上であり、焼結体の結晶粒子構造が主として正方
晶の相又は正方晶と立方晶の混合相よりなり、１００〜
３００℃の温度にて大気中又は水及び水蒸気中において
長時間使用しても焼結体の劣化が起こりにくいことを特
徴とする。
【００２３】以下に本発明を詳細に説明する。
【００２４】本発明のジルコニア質焼結体において、安
定化剤の希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ）としては、Ｙ2
Ｏ3 と、Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 ，Ｄｙ2
Ｏ3等の１種又は２種以上とを用いる。（Ｔｍ2 Ｏ3 及
びＬｕ2 Ｏ3 を用いることもできるが、Ｔｍ2 Ｏ3 及び
Ｌｕ2 Ｏ3 は非常に高価であり、ジルコニア製品とした
場合、市場競争力で問題となる。）なお、焼結体中のＺ
ｒＯ2 及びＲ2 Ｏ3 の合計に対し、０．５モル％以下で
あれば、上記以外の希土類金属酸化物を含んでも良い。
この場合、ＺｒＯ2 及びＲ2 Ｏ3 の合計に対し０．５モ
ル％以下であるなら、前記以外の希土類金属酸化物を含
んでも機械的強度に顕著な変化は認められないが、０．
５モル％以上含むと機械的強度の低下が見られる。
定化剤の希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ）としては、Ｙ2
Ｏ3 と、Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 ，Ｄｙ2
Ｏ3等の１種又は２種以上とを用いる。（Ｔｍ2 Ｏ3 及
びＬｕ2 Ｏ3 を用いることもできるが、Ｔｍ2 Ｏ3 及び
Ｌｕ2 Ｏ3 は非常に高価であり、ジルコニア製品とした
場合、市場競争力で問題となる。）なお、焼結体中のＺ
ｒＯ2 及びＲ2 Ｏ3 の合計に対し、０．５モル％以下で
あれば、上記以外の希土類金属酸化物を含んでも良い。
この場合、ＺｒＯ2 及びＲ2 Ｏ3 の合計に対し０．５モ
ル％以下であるなら、前記以外の希土類金属酸化物を含
んでも機械的強度に顕著な変化は認められないが、０．
５モル％以上含むと機械的強度の低下が見られる。
【００２５】本発明において、安定化剤としての希土類
金属酸化物Ｒ2 Ｏ3 中のＹ2 Ｏ3 の割合が３０重量％未
満のものでは、強度的には向上するが、熱安定性の悪い
ものとなってしまう。また、このＹ2 Ｏ3 の割合が７０
重量％を超えるものでは、熱安定性の低下はみられない
が、高強度なものは得られない。従って、本発明の高強
度ジルコニア質焼結体において、安定化剤のＲ2 Ｏ3 中
のＹ2 Ｏ3 の割合は３０〜７０重量％とする。
金属酸化物Ｒ2 Ｏ3 中のＹ2 Ｏ3 の割合が３０重量％未
満のものでは、強度的には向上するが、熱安定性の悪い
ものとなってしまう。また、このＹ2 Ｏ3 の割合が７０
重量％を超えるものでは、熱安定性の低下はみられない
が、高強度なものは得られない。従って、本発明の高強
度ジルコニア質焼結体において、安定化剤のＲ2 Ｏ3 中
のＹ2 Ｏ3 の割合は３０〜７０重量％とする。
【００２６】これらのＲ2 Ｏ3 の割合は、Ｒ2 Ｏ3 ／Ｚ
ｒＯ2 のモル比で１．５／９８．５〜５．０／９５．
０、特に２／９８〜４／９６の範囲内にあることが好ま
しい。Ｒ2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 のモル比が、１．５／９８．
５未満では、得られるジルコニア質焼結体に安定した正
方晶が生成しないことから、焼結の際に、焼結体中に微
亀裂が発生し易くなり、好ましい材料とはならない。ま
た、５．０／９５．０を超えるものでは、熱安定性は向
上するが、機械的特性が低下するため、十分な機械的強
度を有する高強度ジルコニア質焼結体を得ることができ
ない。
ｒＯ2 のモル比で１．５／９８．５〜５．０／９５．
０、特に２／９８〜４／９６の範囲内にあることが好ま
しい。Ｒ2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 のモル比が、１．５／９８．
５未満では、得られるジルコニア質焼結体に安定した正
方晶が生成しないことから、焼結の際に、焼結体中に微
亀裂が発生し易くなり、好ましい材料とはならない。ま
た、５．０／９５．０を超えるものでは、熱安定性は向
上するが、機械的特性が低下するため、十分な機械的強
度を有する高強度ジルコニア質焼結体を得ることができ
ない。
【００２７】本発明のジルコニア質焼結体は、その原料
組成中に好ましくはホウ素を含有する。このホウ素の添
加は、本発明者らが、ジルコニア質焼結体の機械的特性
を向上させることのできるような添加物の検討を行って
いた際に偶然見出したものであり、ホウ素は、既に特願
平５−２１３０５５号公報にて本出願人より提案してい
るように、ジルコニア質焼結体を更に高強度とさせると
共に熱安定性を向上させることのできる添加物として極
めて有効である。従って、本発明の希土類金属酸化物安
定化ジルコニア質焼結体についても、ホウ素化合物を添
加してホウ素を含有させることにより、ジルコニア質焼
結体の熱安定性及び機械的特性を更に向上させることが
可能となる。
組成中に好ましくはホウ素を含有する。このホウ素の添
加は、本発明者らが、ジルコニア質焼結体の機械的特性
を向上させることのできるような添加物の検討を行って
いた際に偶然見出したものであり、ホウ素は、既に特願
平５−２１３０５５号公報にて本出願人より提案してい
るように、ジルコニア質焼結体を更に高強度とさせると
共に熱安定性を向上させることのできる添加物として極
めて有効である。従って、本発明の希土類金属酸化物安
定化ジルコニア質焼結体についても、ホウ素化合物を添
加してホウ素を含有させることにより、ジルコニア質焼
結体の熱安定性及び機械的特性を更に向上させることが
可能となる。
【００２８】しかし、焼結体中にホウ素を含有する場合
であってもその含有量が０．０５モル％未満では、ホウ
素化合物の添加による効果は見られない。また、ホウ素
が８モル％を超えて含まれるような焼結体では、かえっ
て強度の低下及び熱安定性の低下を招く傾向がある。こ
のことから、本発明のジルコニア質焼結体中におけるホ
ウ素（Ｂ）の含有量は、０．０５〜８モル％、特に０．
０５〜５モル％とするのが好ましい。
であってもその含有量が０．０５モル％未満では、ホウ
素化合物の添加による効果は見られない。また、ホウ素
が８モル％を超えて含まれるような焼結体では、かえっ
て強度の低下及び熱安定性の低下を招く傾向がある。こ
のことから、本発明のジルコニア質焼結体中におけるホ
ウ素（Ｂ）の含有量は、０．０５〜８モル％、特に０．
０５〜５モル％とするのが好ましい。
【００２９】本発明の高強度ジルコニア質焼結体は、更
に、焼結助剤としてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を含
有させることが可能である。これらの焼結助剤を含有さ
せることにより試料の焼結が容易となり、低温にて焼成
することができるようになる。また、ホウ素の添加量を
少なくすることも可能である。特に、Ａｌ2 Ｏ3 は、ジ
ルコニア質焼結体の硬さ特性の向上にも有効である。
に、焼結助剤としてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を含
有させることが可能である。これらの焼結助剤を含有さ
せることにより試料の焼結が容易となり、低温にて焼成
することができるようになる。また、ホウ素の添加量を
少なくすることも可能である。特に、Ａｌ2 Ｏ3 は、ジ
ルコニア質焼結体の硬さ特性の向上にも有効である。
【００３０】Ａｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を含有する
場合、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量が５モル％を超えると強度が
低下し、０．１モル％未満ではＡｌ2 Ｏ3 の添加効果が
得られない。また、ＳｉＯ2 の含有量が１．５モル％を
超えると著しい強度の低下を招き、０．０５モル％未満
ではＳｉＯ2 の添加効果は得られない。従って、Ａｌ2
Ｏ3 の添加量は０．１〜５モル％、好ましくは０．３〜
２モル％、ＳｉＯ2 の添加量は０．０５〜１．５モル
％、好ましくは０．１〜０．５モル％が好適な範囲とな
る。
場合、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量が５モル％を超えると強度が
低下し、０．１モル％未満ではＡｌ2 Ｏ3 の添加効果が
得られない。また、ＳｉＯ2 の含有量が１．５モル％を
超えると著しい強度の低下を招き、０．０５モル％未満
ではＳｉＯ2 の添加効果は得られない。従って、Ａｌ2
Ｏ3 の添加量は０．１〜５モル％、好ましくは０．３〜
２モル％、ＳｉＯ2 の添加量は０．０５〜１．５モル
％、好ましくは０．１〜０．５モル％が好適な範囲とな
る。
【００３１】本発明において、これらの添加物は、添加
成分（Ａｌ，Ｓｉ）を酸化物の他、窒化物，炭化物又
は、水酸化物などの形で添加しても同様の効果が得られ
る。
成分（Ａｌ，Ｓｉ）を酸化物の他、窒化物，炭化物又
は、水酸化物などの形で添加しても同様の効果が得られ
る。
【００３２】また、ホウ素に関しては、ホウ素の酸化物
の他、窒化物（窒化ホウ素），炭化物（炭化ホウ素）又
は、主成分であるＺｒ或いは、添加成分のＡｌなどから
なる化合物（ホウ化ジルコニウム，ホウ化アルミニウ
ム，ホウ化ケイ素）又は、安定化剤の希土類金属酸化物
を構成する希土類金属のホウ化物による添加でも同様な
効果を得ることができる。
の他、窒化物（窒化ホウ素），炭化物（炭化ホウ素）又
は、主成分であるＺｒ或いは、添加成分のＡｌなどから
なる化合物（ホウ化ジルコニウム，ホウ化アルミニウ
ム，ホウ化ケイ素）又は、安定化剤の希土類金属酸化物
を構成する希土類金属のホウ化物による添加でも同様な
効果を得ることができる。
【００３３】本発明の方法に従って、高強度ジルコニア
質焼結体を製造するには、まず、酸化物混合法又は、中
和共沈法、加水分解法、アルコキシド法等化学合成法を
用い、ＺｒＯ2 にＲ2 Ｏ3 及びホウ素化合物、更に必要
に応じてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を含有するよう
な上記所定組成原料を作成する。次に、得られた原料粉
を５００〜１２００℃の温度範囲内で仮焼し、仮焼粉を
解砕した後、成形して１３００〜１７００℃の温度範囲
内で焼結させる。
質焼結体を製造するには、まず、酸化物混合法又は、中
和共沈法、加水分解法、アルコキシド法等化学合成法を
用い、ＺｒＯ2 にＲ2 Ｏ3 及びホウ素化合物、更に必要
に応じてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を含有するよう
な上記所定組成原料を作成する。次に、得られた原料粉
を５００〜１２００℃の温度範囲内で仮焼し、仮焼粉を
解砕した後、成形して１３００〜１７００℃の温度範囲
内で焼結させる。
【００３４】本発明の方法において、仮焼は、混合原料
をできる限り均一なものとするため、及び、ＺｒＯ2 の
一部を相転移させておき焼成過程での焼結の促進を図る
ためのものであり、本発明の製造方法において重要な要
件である。ここで言う仮焼条件においての下限値５００
℃は、仮焼によってＺｒＯ2 の単斜晶の一部を正方晶に
相転移させることが可能な最低温度である。一般に、Ｚ
ｒＯ2 の単斜晶から正方晶への転移は、１１７０℃付近
と言われているが、ＺｒＯ2 に安定化剤を加えることに
よりその温度は低温に移動し、例えばＹ2 Ｏ3 を安定化
剤として用いたものでは、８００℃ぐらいの温度で相転
移が見られる。この温度は、安定化剤の種類或いは量に
よる異なる値となる。一方、仮焼温度の上限値１２００
℃は、仮焼後の原料に見られる凝集粉が、解砕工程によ
り十分粉砕され得る最高温度であり、この温度を超えて
仮焼を行ったものでは、解砕後においても凝集粒が残留
し、これが大きな破壊点となり、ジルコニア質焼結体の
強度の低下を招く。従って、仮焼温度は５００〜１２０
０℃とする。
をできる限り均一なものとするため、及び、ＺｒＯ2 の
一部を相転移させておき焼成過程での焼結の促進を図る
ためのものであり、本発明の製造方法において重要な要
件である。ここで言う仮焼条件においての下限値５００
℃は、仮焼によってＺｒＯ2 の単斜晶の一部を正方晶に
相転移させることが可能な最低温度である。一般に、Ｚ
ｒＯ2 の単斜晶から正方晶への転移は、１１７０℃付近
と言われているが、ＺｒＯ2 に安定化剤を加えることに
よりその温度は低温に移動し、例えばＹ2 Ｏ3 を安定化
剤として用いたものでは、８００℃ぐらいの温度で相転
移が見られる。この温度は、安定化剤の種類或いは量に
よる異なる値となる。一方、仮焼温度の上限値１２００
℃は、仮焼後の原料に見られる凝集粉が、解砕工程によ
り十分粉砕され得る最高温度であり、この温度を超えて
仮焼を行ったものでは、解砕後においても凝集粒が残留
し、これが大きな破壊点となり、ジルコニア質焼結体の
強度の低下を招く。従って、仮焼温度は５００〜１２０
０℃とする。
【００３５】また、本焼成となる焼結温度が１３００℃
未満では、結晶粒子が単斜晶と正方晶の混合相となり、
主として正方晶の相又は正方晶と立方晶の混合相とはな
らず、マルテンサイト変態によるジルコニア特有の特性
を引き出すことが困難となる。一方、１７００℃を超え
ると、立方晶の量の増加や結晶粒の異常粒成長などが原
因となり、特性の低下を招いてしまうため、高強度な焼
結体とはならない。なおここで言う、主として正方晶よ
りなる相とは、結晶相のうち９５％以上を正方晶が占め
ているという意味をもち、５％未満の単斜晶が含有され
ていることを示唆するものである。
未満では、結晶粒子が単斜晶と正方晶の混合相となり、
主として正方晶の相又は正方晶と立方晶の混合相とはな
らず、マルテンサイト変態によるジルコニア特有の特性
を引き出すことが困難となる。一方、１７００℃を超え
ると、立方晶の量の増加や結晶粒の異常粒成長などが原
因となり、特性の低下を招いてしまうため、高強度な焼
結体とはならない。なおここで言う、主として正方晶よ
りなる相とは、結晶相のうち９５％以上を正方晶が占め
ているという意味をもち、５％未満の単斜晶が含有され
ていることを示唆するものである。
【００３６】本発明の粉砕用部品材料は、上記したよう
な組成及び製造方法よりなり、且つ、平均結晶粒子径が
５μｍ以下で嵩密度が５．８ｇ／ｃｍ3 以上であり、焼
結体の結晶粒子が主として正方晶の相又は正方晶と立方
晶の混合相より構成されており、１００〜３００℃の温
度にて大気中又は水及び水蒸気中での長時間における使
用に際し、焼結体の劣化が起こりにくいものである。こ
の平均結晶粒子径が５μｍを超えるような焼結体では、
耐摩耗性及び熱安定性の面において良い特性を得ること
ができない。また、嵩密度が５．８ｇ／ｃｍ3 未満の焼
結体では、メディアとして用いたときの粉砕効率が小さ
なものとなってしまう。また、このような材料は、強度
面においても低い値を示すため好ましくない。
な組成及び製造方法よりなり、且つ、平均結晶粒子径が
５μｍ以下で嵩密度が５．８ｇ／ｃｍ3 以上であり、焼
結体の結晶粒子が主として正方晶の相又は正方晶と立方
晶の混合相より構成されており、１００〜３００℃の温
度にて大気中又は水及び水蒸気中での長時間における使
用に際し、焼結体の劣化が起こりにくいものである。こ
の平均結晶粒子径が５μｍを超えるような焼結体では、
耐摩耗性及び熱安定性の面において良い特性を得ること
ができない。また、嵩密度が５．８ｇ／ｃｍ3 未満の焼
結体では、メディアとして用いたときの粉砕効率が小さ
なものとなってしまう。また、このような材料は、強度
面においても低い値を示すため好ましくない。
【００３７】なお、材料の結晶相内の単斜晶、正方晶、
及び立方晶の含有量は、焼結体表面を＃６００のダイア
モンド砥石で研削した後、１〜５μｍのダイアモンド粒
により鏡面に仕上げ、その表面のＸ線回折による強度比
より以下の式を用いて求めた。
及び立方晶の含有量は、焼結体表面を＃６００のダイア
モンド砥石で研削した後、１〜５μｍのダイアモンド粒
により鏡面に仕上げ、その表面のＸ線回折による強度比
より以下の式を用いて求めた。
【００３８】
【数１】
【００３９】また、平均粒子径の測定は、まず、上記す
るような鏡面に仕上げた焼結体の表面をフッ化水素酸に
よりエッチング処理し、電子顕微鏡写真で粒子を５０個
以上含むような一定面積Ｓ内に等しい円の直径ｄを、式
ｄ＝（４Ｓ／π）1/2 により計算する。そして、ｄを同
一試料の３ケ所以上の視野について求めその平均値を平
均粒子径とする。粒子数ｎは、一定面積Ｓに完全に含ま
れる粒子の数と一定面積の境界線で切られる粒子の数の
１／２との和とする（測定法については、特公昭６１−
２１１８４号公報参照）。
るような鏡面に仕上げた焼結体の表面をフッ化水素酸に
よりエッチング処理し、電子顕微鏡写真で粒子を５０個
以上含むような一定面積Ｓ内に等しい円の直径ｄを、式
ｄ＝（４Ｓ／π）1/2 により計算する。そして、ｄを同
一試料の３ケ所以上の視野について求めその平均値を平
均粒子径とする。粒子数ｎは、一定面積Ｓに完全に含ま
れる粒子の数と一定面積の境界線で切られる粒子の数の
１／２との和とする（測定法については、特公昭６１−
２１１８４号公報参照）。
【００４０】本発明においては、特に、加圧焼結処理に
よりジルコニア質焼結体を製造することにより、より一
層高強度なジルコニア質焼結体を製造することができ
る。例えば、後述の実施例においてＣＩＰ成型後の焼成
により製造された強度１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のもの
は、ＨＩＰ処理により１４０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高強
度な焼結体とすることができる。
よりジルコニア質焼結体を製造することにより、より一
層高強度なジルコニア質焼結体を製造することができ
る。例えば、後述の実施例においてＣＩＰ成型後の焼成
により製造された強度１００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のもの
は、ＨＩＰ処理により１４０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高強
度な焼結体とすることができる。
【００４１】本発明の粉砕用部品材料もまた、上述の方
法に従って製造することができる。
法に従って製造することができる。
【００４２】
【作用】一般に希土類金属酸化物を安定化剤とする場合
は、Ｙ2 Ｏ3 を使用するものが多く見られる。しかしな
がら、機械的特性、特に強度特性を向上させる場合にお
いては、Ｙ2 Ｏ3 の利用よりもＹｂ2 Ｏ3 やＨｏ2 Ｏ、
Ｅｒ2 Ｏ3 などを用いる方が良好な特性が得られる。中
でも、Ｙｂ2 Ｏ3 を安定化剤として用いたものは、かな
り高強度なジルコニア質焼結体を得ることが可能であ
る。
は、Ｙ2 Ｏ3 を使用するものが多く見られる。しかしな
がら、機械的特性、特に強度特性を向上させる場合にお
いては、Ｙ2 Ｏ3 の利用よりもＹｂ2 Ｏ3 やＨｏ2 Ｏ、
Ｅｒ2 Ｏ3 などを用いる方が良好な特性が得られる。中
でも、Ｙｂ2 Ｏ3 を安定化剤として用いたものは、かな
り高強度なジルコニア質焼結体を得ることが可能であ
る。
【００４３】しかし、これらの希土類金属酸化物を用い
て安定化されたジルコニア質焼結体は、Ｙ2 Ｏ3 を安定
化剤として用いたジルコニア質焼結体に比べ、熱安定性
が悪いといった傾向が見られる。即ち、熱安定性を向上
させるためには、安定化剤にＹ2 Ｏ3 を用いたほうが良
いが、反面、高強度なジルコニア質焼結体を作成するこ
とは困難となる。
て安定化されたジルコニア質焼結体は、Ｙ2 Ｏ3 を安定
化剤として用いたジルコニア質焼結体に比べ、熱安定性
が悪いといった傾向が見られる。即ち、熱安定性を向上
させるためには、安定化剤にＹ2 Ｏ3 を用いたほうが良
いが、反面、高強度なジルコニア質焼結体を作成するこ
とは困難となる。
【００４４】そこで、本発明者らは、出来る限り高強度
でかつ熱安定性が低下しないような安定化剤の組合わせ
を検討した。その結果、安定化剤として、Ｙ2 Ｏ3 と、
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及びＤｙ2 Ｏ3 よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸
化物とを用い、安定化剤の中に占めるＹ2 Ｏ3 を３０〜
７０重量％にすることにより、Ｙ2 Ｏ3 安定化ジルコニ
アのもつ熱安定性を低下させることなく強度特性を向上
させることができることを突き止めた。
でかつ熱安定性が低下しないような安定化剤の組合わせ
を検討した。その結果、安定化剤として、Ｙ2 Ｏ3 と、
Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及びＤｙ2 Ｏ3 よ
りなる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸
化物とを用い、安定化剤の中に占めるＹ2 Ｏ3 を３０〜
７０重量％にすることにより、Ｙ2 Ｏ3 安定化ジルコニ
アのもつ熱安定性を低下させることなく強度特性を向上
させることができることを突き止めた。
【００４５】本発明の特定組成のジルコニア質焼結体で
あれば、化学合成法のみでなく、比較的安価な酸化物混
合法による原料を用いても、高強度でかつ、熱安定性に
優れたジルコニア質焼結体を得ることができる。
あれば、化学合成法のみでなく、比較的安価な酸化物混
合法による原料を用いても、高強度でかつ、熱安定性に
優れたジルコニア質焼結体を得ることができる。
【００４６】本発明の高強度ジルコニア質焼結体、即
ち、本発明に規定される組成を有し、結晶構成相，平均
結晶粒子径，嵩密度を満足するジルコニア質焼結体を用
いることにより、従来にない、高強度で且つ、耐摩耗
性、熱安定性に優れた粉砕効率の良い粉砕用部品材料が
提供される。
ち、本発明に規定される組成を有し、結晶構成相，平均
結晶粒子径，嵩密度を満足するジルコニア質焼結体を用
いることにより、従来にない、高強度で且つ、耐摩耗
性、熱安定性に優れた粉砕効率の良い粉砕用部品材料が
提供される。
【００４７】本発明の粉砕用部品材料は、特に、乾式又
は湿式でセラミックス、金属、有機高分子などの粒子を
微粉砕する粉砕装置に使用される内張材、メディアなど
に有効である。
は湿式でセラミックス、金属、有機高分子などの粒子を
微粉砕する粉砕装置に使用される内張材、メディアなど
に有効である。
【００４８】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
【００４９】実施例１ 表１に示す組成となるように酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
2 ），希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ），酸化アルミニウ
ム（Ａｌ2 Ｏ3 ），二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），酸化ホ
ウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）を秤量して、溶媒としてイオン交換水
を用い、ゴムライニングのボールミルにてＺｒＯ2 質玉
石を使用して混練した後、乾燥を行った。
2 ），希土類金属酸化物（Ｒ2 Ｏ3 ），酸化アルミニウ
ム（Ａｌ2 Ｏ3 ），二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），酸化ホ
ウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）を秤量して、溶媒としてイオン交換水
を用い、ゴムライニングのボールミルにてＺｒＯ2 質玉
石を使用して混練した後、乾燥を行った。
【００５０】次に、表２に示す温度にて仮焼を行い（た
だし、表２中、仮焼温度０℃のものは仮焼せず）、得ら
れた仮焼粉を上記混練時と同様のボールミルにて解砕
し、アクリル系共重合樹脂を３重量％加えてスプレー造
粒した。得られた造粒粉を１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧
力でＣＩＰ成型して表２に示す温度にて本焼成を行っ
た。
だし、表２中、仮焼温度０℃のものは仮焼せず）、得ら
れた仮焼粉を上記混練時と同様のボールミルにて解砕
し、アクリル系共重合樹脂を３重量％加えてスプレー造
粒した。得られた造粒粉を１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧
力でＣＩＰ成型して表２に示す温度にて本焼成を行っ
た。
【００５１】得られたジルコニア質焼結体の結晶相，フ
ァインセラミックスの曲げ強さ試験方法（ＪＩＳ Ｒ１
６０１）にしたがって測定した３点曲げ強度，ビッカー
ス硬さ（ＪＩＳ Ｒ１６１０），ＩＦ法により求めた破
壊靭性値（ＪＩＳ Ｒ１６０７）及び焼結体の熱安定性
を表２に示す。
ァインセラミックスの曲げ強さ試験方法（ＪＩＳ Ｒ１
６０１）にしたがって測定した３点曲げ強度，ビッカー
ス硬さ（ＪＩＳ Ｒ１６１０），ＩＦ法により求めた破
壊靭性値（ＪＩＳ Ｒ１６０７）及び焼結体の熱安定性
を表２に示す。
【００５２】なお、焼結体の結晶相は、単斜晶をＭ，正
方晶をＴ，立方晶をＣとし、それぞれが５％以上含まれ
ている場合について表示を行った。また、焼結体の熱安
定性は、焼結体をオートクレーブに入れ、２００℃の熱
水中にて２５０時間のエージングテストを行った後、焼
結体の劣化具合を◎，○，△，×の４段階に分けて評価
した（◎を良好として×に近づくほど悪いものとし
た）。
方晶をＴ，立方晶をＣとし、それぞれが５％以上含まれ
ている場合について表示を行った。また、焼結体の熱安
定性は、焼結体をオートクレーブに入れ、２００℃の熱
水中にて２５０時間のエージングテストを行った後、焼
結体の劣化具合を◎，○，△，×の４段階に分けて評価
した（◎を良好として×に近づくほど悪いものとし
た）。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】表２の結果より次のことが明らかである。
【００５６】本発明のジルコニア質焼結体は、安定化剤
にＹ2 Ｏ3 と、Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及
びＤｙ2 Ｏ3 から選ばれる１種又は２種以上の希土類金
属酸化物とを用いるものであり、その中に占めるＹ2 Ｏ
3 の割合が３０〜７０重量％の範囲でなくてはならな
い。この範囲よりずれるもの（組成Ｎｏ．１，組成Ｎ
ｏ．２）では、本発明が意図するような高強度でかつ、
熱安定性に優れた高強度ジルコニア質焼結体とはならな
い。また、安定化剤Ｒ2 Ｏ3 とＺｒＯ2 との割合は、Ｒ
2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 のモル比で１．５／９８．５〜５．０
／９５．０の範囲内にあるものであり、この範囲よりず
れるもの（組成Ｎｏ．３，組成Ｎｏ．９）であっても本
発明の高強度ジルコニア質焼結体を得ることはできな
い。
にＹ2 Ｏ3 と、Ｙｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及
びＤｙ2 Ｏ3 から選ばれる１種又は２種以上の希土類金
属酸化物とを用いるものであり、その中に占めるＹ2 Ｏ
3 の割合が３０〜７０重量％の範囲でなくてはならな
い。この範囲よりずれるもの（組成Ｎｏ．１，組成Ｎ
ｏ．２）では、本発明が意図するような高強度でかつ、
熱安定性に優れた高強度ジルコニア質焼結体とはならな
い。また、安定化剤Ｒ2 Ｏ3 とＺｒＯ2 との割合は、Ｒ
2 Ｏ3 ／ＺｒＯ2 のモル比で１．５／９８．５〜５．０
／９５．０の範囲内にあるものであり、この範囲よりず
れるもの（組成Ｎｏ．３，組成Ｎｏ．９）であっても本
発明の高強度ジルコニア質焼結体を得ることはできな
い。
【００５７】本発明のジルコニア質焼結体は、ホウ素か
らなる化合物を添加することにより、より高特性なジル
コニア質焼結体とすることが可能となる。ただし、ホウ
素からなる化合物は、添加効果を得るには、本発明にて
指定するホウ素の範囲、すなわち、ホウ素（Ｂ）の含有
量が、０．０５〜８モル％でなくてはならない。よっ
て、この範囲より外れるもの（組成Ｎｏ．２２）では、
ホウ素の添加効果を得ることはできない。
らなる化合物を添加することにより、より高特性なジル
コニア質焼結体とすることが可能となる。ただし、ホウ
素からなる化合物は、添加効果を得るには、本発明にて
指定するホウ素の範囲、すなわち、ホウ素（Ｂ）の含有
量が、０．０５〜８モル％でなくてはならない。よっ
て、この範囲より外れるもの（組成Ｎｏ．２２）では、
ホウ素の添加効果を得ることはできない。
【００５８】本発明の高強度ジルコニア質焼結体は、焼
結助剤としてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を添加する
ことが可能である。これらの焼結助剤を添加することに
より試料の焼結が容易となり、低温にて焼成することが
できるため、これまで、高強度なジルコニア質焼結体の
作成には、不向きとされていた酸化物原料の混合による
方法でも、本発明の高強度ジルコニア質焼結体を得るこ
とが可能となる。
結助剤としてＡｌ2 Ｏ3 及び／又はＳｉＯ2 を添加する
ことが可能である。これらの焼結助剤を添加することに
より試料の焼結が容易となり、低温にて焼成することが
できるため、これまで、高強度なジルコニア質焼結体の
作成には、不向きとされていた酸化物原料の混合による
方法でも、本発明の高強度ジルコニア質焼結体を得るこ
とが可能となる。
【００５９】ただし、本発明にて指定する数値限定範囲
内の組成を有するものであっても、本発明にて指定する
製造条件よりずれるもの、すなわち、仮焼温度が５００
〜１２００℃の範囲よりずれるものや本焼結温度１３０
０〜１７００℃の範囲をずれるものでは、本発明のジル
コニア質焼結体を製造することはできない。
内の組成を有するものであっても、本発明にて指定する
製造条件よりずれるもの、すなわち、仮焼温度が５００
〜１２００℃の範囲よりずれるものや本焼結温度１３０
０〜１７００℃の範囲をずれるものでは、本発明のジル
コニア質焼結体を製造することはできない。
【００６０】実施例２ 表３に示す組成となるようにジルコニウムの塩と安定化
剤とを混合溶解し、これにアンモニア水を加えて水酸化
物の共沈ゾルを得た。これを１２０℃で乾燥した後、表
４に示す温度にて仮焼し、実施例１と同様にして解砕及
び成型を行い、表４に示す温度にて本焼成してジルコニ
ア質焼結体を得た。
剤とを混合溶解し、これにアンモニア水を加えて水酸化
物の共沈ゾルを得た。これを１２０℃で乾燥した後、表
４に示す温度にて仮焼し、実施例１と同様にして解砕及
び成型を行い、表４に示す温度にて本焼成してジルコニ
ア質焼結体を得た。
【００６１】得られた焼結体の特性を実施例１と同様に
して求め、結果を表４に示した。
して求め、結果を表４に示した。
【００６２】
【表３】
【００６３】
【表４】
【００６４】表４の結果より、本発明の高強度ジルコニ
ア質焼結体は、従来のジルコニア質焼結体に比べ、高い
強度を有し、熱安定性に優れていることが明らかであ
る。
ア質焼結体は、従来のジルコニア質焼結体に比べ、高い
強度を有し、熱安定性に優れていることが明らかであ
る。
【００６５】実施例３ 実施例１の方法に従って作成した原料（仮焼温度１００
０℃）を用いて、焼結後に直径１／２インチのボール形
状になるよう、１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力にてＣＩ
Ｐ成型し、１５００℃にて焼成を行い粉砕用メディアを
作成した。得られた粉砕用メディアを使用して、摩耗テ
ストを行った。摩耗テストは、２リットルアルミナ質ボ
ールミルポットを用い、試料メディア３．６Ｋｇと８０
０ｃｃの水及び、電融アルミナ粉末（＃３２５）を入
れ、回転数１００ｒｐｍで４８時間回転させ、テスト前
後のメディア重量の減少量及び電融アルミナの粒度分布
状態を測定した。
０℃）を用いて、焼結後に直径１／２インチのボール形
状になるよう、１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力にてＣＩ
Ｐ成型し、１５００℃にて焼成を行い粉砕用メディアを
作成した。得られた粉砕用メディアを使用して、摩耗テ
ストを行った。摩耗テストは、２リットルアルミナ質ボ
ールミルポットを用い、試料メディア３．６Ｋｇと８０
０ｃｃの水及び、電融アルミナ粉末（＃３２５）を入
れ、回転数１００ｒｐｍで４８時間回転させ、テスト前
後のメディア重量の減少量及び電融アルミナの粒度分布
状態を測定した。
【００６６】表５に用いた原料の組成Ｎｏ．及び粉砕用
メディアの摩耗量を、また、図１に粉砕能率を示す。
メディアの摩耗量を、また、図１に粉砕能率を示す。
【００６７】
【表５】
【００６８】表５の結果より明らかなように、本発明の
高強度ジルコニア質焼結体を用いた粉砕用部品材料は、
耐摩耗率が小さく、かつ、熱安定性に優れているため、
熱水テストを行った後においても、摩耗率が変化しない
ことが認められる。また、図１より、粉砕効率の面にお
いても、優れていることが認められる。
高強度ジルコニア質焼結体を用いた粉砕用部品材料は、
耐摩耗率が小さく、かつ、熱安定性に優れているため、
熱水テストを行った後においても、摩耗率が変化しない
ことが認められる。また、図１より、粉砕効率の面にお
いても、優れていることが認められる。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高強度ジル
コニア質焼結体及びその製造方法によれば、化学合成法
による製造のみではなく、比較的安価な製造方法である
酸化物混合法を用いても、従来にない高強度なジルコニ
ア質焼結体が提供される。
コニア質焼結体及びその製造方法によれば、化学合成法
による製造のみではなく、比較的安価な製造方法である
酸化物混合法を用いても、従来にない高強度なジルコニ
ア質焼結体が提供される。
【００７０】従って、本発明によれば、高靭性、潤滑
性、断熱性、熱膨張特性、酸素イオン導電性等の様々な
特性を備え、各特性を利用して、工業的に幅広い応用分
野が望まれているジルコニア質焼結体であって、著しく
高強度なジルコニア質焼結体を安価に提供することが可
能とされ、その工業的有用性は極めて大である。
性、断熱性、熱膨張特性、酸素イオン導電性等の様々な
特性を備え、各特性を利用して、工業的に幅広い応用分
野が望まれているジルコニア質焼結体であって、著しく
高強度なジルコニア質焼結体を安価に提供することが可
能とされ、その工業的有用性は極めて大である。
【００７１】また、本発明に係るジルコニア質焼結体を
用いた粉砕用部品材料によれば、高強度、高靭性でか
つ、耐摩耗性、耐熱安定性に優れ粉砕効率の良い粉砕用
部品材料が提供される。このような本発明の粉砕用部品
材料は、乾式及び湿式にてセラミックス、金属、有機高
分子などの粒子を微粉砕する各種粉砕用装置や、各種材
料の混合装置などに使用される内張り材、メディア等の
粉砕用部品材料として工業的に極めて有用である。
用いた粉砕用部品材料によれば、高強度、高靭性でか
つ、耐摩耗性、耐熱安定性に優れ粉砕効率の良い粉砕用
部品材料が提供される。このような本発明の粉砕用部品
材料は、乾式及び湿式にてセラミックス、金属、有機高
分子などの粒子を微粉砕する各種粉砕用装置や、各種材
料の混合装置などに使用される内張り材、メディア等の
粉砕用部品材料として工業的に極めて有用である。
【００７２】更に、本発明に係る組成を有するジルコニ
ア質焼結体を用いることにより、高強度、高靭性で且
つ、耐摩耗性、熱安定性に優れたセラミックス材料が提
供される。このような本発明のセラミックス材料は、金
属あるいは樹脂の押出しや線引き等に使用されるダイス
材料などとしても、優れた特性を有するものであり、工
業的に極めて有用である。
ア質焼結体を用いることにより、高強度、高靭性で且
つ、耐摩耗性、熱安定性に優れたセラミックス材料が提
供される。このような本発明のセラミックス材料は、金
属あるいは樹脂の押出しや線引き等に使用されるダイス
材料などとしても、優れた特性を有するものであり、工
業的に極めて有用である。
【図１】実施例３における摩耗テストの結果を示すグラ
フである。
フである。
【手続補正書】
【提出日】平成７年１２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】
【表１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】
【表３】
Claims (10)
- 【請求項１】 ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 と、Ｙ
ｂ2 Ｏ3 ，Ｈｏ2 Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 及びＤｙ2 Ｏ3 より
なる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸化
物とで安定化され、かつ、安定化剤としての希土類金属
酸化物中に占めるＹ2 Ｏ3 の割合が３０〜７０重量％で
あることを特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。 - 【請求項２】 請求項１に記載のジルコニア質焼結体に
おいて、該焼結体中の安定化剤の含有量が１．５〜５．
０モル％であることを特徴とする高強度ジルコニア質焼
結体。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のジルコニ
ア質焼結体において、該焼結体にホウ素成分が含有され
ていることを特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。 - 【請求項４】 請求項３に記載のジルコニア質焼結体に
おいて、該焼結体中に含まれるホウ素の添加成分が、酸
化ホウ素，窒化ホウ素，炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウ
ム及び安定化剤を構成する希土類金属のホウ化物よりな
る群から選ばれる１種又は２種以上のホウ素化合物であ
ることを特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。 - 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載のジルコニ
ア質焼結体において、該焼結体中のホウ素（Ｂ）の含有
量が０．０５〜８モル％であることを特徴とする高強度
ジルコニア質焼結体。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項に記載
のジルコニア質焼結体において、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ
3 及び／又はＳｉＯ2 が含有されていることを特徴とす
る高強度ジルコニア質焼結体。 - 【請求項７】 請求項６に記載のジルコニア質焼結体に
おいて、該焼結体中に含まれるホウ素の添加成分が、ホ
ウ化アルミニウム及び／又はホウ化ケイ素であることを
特徴とする高強度ジルコニア質焼結体。 - 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載のジルコニ
ア質焼結体において、該焼結体中にＡｌ2 Ｏ3 ０．１〜
５モル％及び／又はＳｉＯ2 ０．０５〜１．５モル％が
含有されていることを特徴とする高強度ジルコニア質焼
結体。 - 【請求項９】 化学合成法（中和共沈法、加水分解法、
アルコキシド法等）又は、酸化物粉末の混合による方法
にて得られた原料粉を５００〜１２００℃で仮焼した
後、１３００〜１７００℃にて焼結させることを特徴と
する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の高強度ジ
ルコニア質焼結体の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１ないし８のいずれか１項に記
載のジルコニア質焼結体を用いて構成された粉砕用部品
材料であって、該焼結体の平均粒子径が５μｍ以下で且
つ、嵩密度が５．８ｇ／ｃｍ3 以上であり、焼結体の結
晶粒子構造が主として正方晶の相又は正方晶と立方晶の
混合相よりなり、１００〜３００℃の温度にて大気中又
は水及び水蒸気中において長時間使用しても焼結体の劣
化が起こりにくいことを特徴とする高強度ジルコニア質
焼結体を用いた粉砕用部品材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247792A JPH08109065A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247792A JPH08109065A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109065A true JPH08109065A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17168725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6247792A Pending JPH08109065A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109065A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003033433A1 (fr) * | 2001-10-18 | 2003-04-24 | Nikkato Corporation | Produit fritte a base de zircone presentant une excellente durabilite et element resistant a l'abrasion comprenant ce dernier |
| JP2009513373A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | プリメット プレシジョン マテリアルズ， インコーポレイテッド | 小粒子組成物および関連する方法 |
| JP2011020873A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Tosoh Corp | 黄色ジルコニア焼結体 |
| JP2012041240A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Noritake Co Ltd | ジルコニア焼結体、並びにその焼結用組成物及び仮焼体 |
| US20220332649A1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | Tosoh Corporation | Sintered body |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP6247792A patent/JPH08109065A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003033433A1 (fr) * | 2001-10-18 | 2003-04-24 | Nikkato Corporation | Produit fritte a base de zircone presentant une excellente durabilite et element resistant a l'abrasion comprenant ce dernier |
| JP2009513373A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | プリメット プレシジョン マテリアルズ， インコーポレイテッド | 小粒子組成物および関連する方法 |
| JP2011020873A (ja) * | 2009-07-14 | 2011-02-03 | Tosoh Corp | 黄色ジルコニア焼結体 |
| JP2012041240A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Noritake Co Ltd | ジルコニア焼結体、並びにその焼結用組成物及び仮焼体 |
| US20220332649A1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | Tosoh Corporation | Sintered body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3368090B2 (ja) | ジルコニア質焼結体及びその製造方法、並びに、粉砕用部品材料及び歯科矯正用ブラケット材料 | |
| US5863850A (en) | Process of making zirconia based ceramic material | |
| US5728636A (en) | Zirconia based ceramic material | |
| EP1508554A2 (en) | ZrO2-Al2O3 composite ceramic material | |
| JPH10101418A (ja) | ジルコニア系複合セラミック焼結体、及びその製法 | |
| JPS59162173A (ja) | ジルコニア焼結体 | |
| US4975397A (en) | Sintered molding, a method for producing it and its use | |
| JP3736649B2 (ja) | ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 | |
| JPH08109065A (ja) | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料 | |
| JPH07187774A (ja) | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料及びセラミックスダイス | |
| JPH0553751B2 (ja) | ||
| JP2000095564A (ja) | ジルコニア質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料 | |
| JP2002154873A (ja) | 耐久性にすぐれたジルコニア質焼結体 | |
| JP2533336B2 (ja) | 部分安定化された酸化ジルコニウムからなる焼結成形体およびその製造法 | |
| JP2001302345A (ja) | 耐久性にすぐれたジルコニア質焼結体およびその製造方法 | |
| JP2517249B2 (ja) | 高強度ジルコニア系ｈｉｐ焼結体 | |
| JP2517253B2 (ja) | 高強度ジルコニア系焼結体の製造法 | |
| JPH06239662A (ja) | 高強度ジルコニア質焼結体及びその製造方法並びに粉砕用部品材料及びセラミックスダイス | |
| JPH07215758A (ja) | ジルコニア質焼結体 | |
| JPH0772102B2 (ja) | ジルコニア焼結体の製造方法 | |
| JP2002121070A (ja) | 耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結体及びその製造方法 | |
| Xu et al. | Fabrication and characterization of (Nd, Y)-TZP ceramics from stabilizer-coated nanopowder | |
| JP2676008B2 (ja) | 耐摩耗性ジルコニア焼結体及びその製造方法 | |
| JPH0694390B2 (ja) | 窒化珪素焼結体 | |
| JP2537132B2 (ja) | 耐熱安定性に優れた高靱性セラミック焼結体及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040601 |