JPS63139049A - ジルコニアセラミツクス - Google Patents
ジルコニアセラミツクスInfo
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- JPS63139049A JPS63139049A JP61285598A JP28559886A JPS63139049A JP S63139049 A JPS63139049 A JP S63139049A JP 61285598 A JP61285598 A JP 61285598A JP 28559886 A JP28559886 A JP 28559886A JP S63139049 A JPS63139049 A JP S63139049A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は高強度、高硬度、高靭性ジルコニア質セラミッ
クスに関する。
クスに関する。
更に詳細には安定化剤としてＣｅ Ｏｔと少量のＹ ｚ
Ｏ３を使用した高強度、高硬度かつ高靭性のジルコニ
ア質セラミックスに関するものである。
Ｏ３を使用した高強度、高硬度かつ高靭性のジルコニ
ア質セラミックスに関するものである。
〈従来技術〉
従来より、ＺｒＯ，の安定化剤としてＣｅｎｔを用いる
ことはよく知られている。
ことはよく知られている。
例えばＺｒＯ，に対してＣｅ０１を２０モル％以上含有
する場合には正方晶及び立方晶よりなるジルコニア質セ
ラミックスを得ることができ、ＣｅＯ，を１６〜２０モ
ル％含有する場合には正方晶よりなる完全安定化ジルコ
ニア質セラミックスを得ることができ、１６モル％未満
の場合には常温で単斜晶のみよりなる非安定化ジルコニ
ア質セラミックスを得ることができるが、〔例えばジャ
ーナル オン マテリアルズサイエンス（Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５ｃｉｅｎｃｅ
）１７ （１９８２）第２５６頁 第１図参照〕いずれ
の場合にも靭性は高いものの、機械的強度や硬度が充分
でなくＹｔＯｓ等に比較してＣｅＯ，が廉価であるにも
かかわらず、高い機械的強度の要求される機械部品用材
料としては注目されることがなかった。
する場合には正方晶及び立方晶よりなるジルコニア質セ
ラミックスを得ることができ、ＣｅＯ，を１６〜２０モ
ル％含有する場合には正方晶よりなる完全安定化ジルコ
ニア質セラミックスを得ることができ、１６モル％未満
の場合には常温で単斜晶のみよりなる非安定化ジルコニ
ア質セラミックスを得ることができるが、〔例えばジャ
ーナル オン マテリアルズサイエンス（Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５ｃｉｅｎｃｅ
）１７ （１９８２）第２５６頁 第１図参照〕いずれ
の場合にも靭性は高いものの、機械的強度や硬度が充分
でなくＹｔＯｓ等に比較してＣｅＯ，が廉価であるにも
かかわらず、高い機械的強度の要求される機械部品用材
料としては注目されることがなかった。
またＺｒＯ□の安定剤としてＹ、Ｏ，を２〜６モル％含
有した部分安定化ジルコニア質セラミックスは、高強度
ではあるが靭性がＣｅｎｔに比較して低く、またＹ ｚ
Ｏｘ自体高価なものであるため、コスト的にも不利で
あった。
有した部分安定化ジルコニア質セラミックスは、高強度
ではあるが靭性がＣｅｎｔに比較して低く、またＹ ｚ
Ｏｘ自体高価なものであるため、コスト的にも不利で
あった。
〈発明が解決しようとする問題点〉
かかる事情下に鑑み本発明者らはＹｔＯｓよりも廉価な
ＣｅＯ，を主体として用い機械的強度や硬度、更には靭
性に優れたジルコニア質セラミックスを得るべく鋭意検
討した結果、酸化セリウムと酸化インドリウムを特定割
合で併用する場合には上記物性を満足し得る焼結体が得
られることを見出し本発明を完成するに至った。
ＣｅＯ，を主体として用い機械的強度や硬度、更には靭
性に優れたジルコニア質セラミックスを得るべく鋭意検
討した結果、酸化セリウムと酸化インドリウムを特定割
合で併用する場合には上記物性を満足し得る焼結体が得
られることを見出し本発明を完成するに至った。
〈発明を解決するための手段〉
すなわち、本発明は酸化セリウム７〜１０モル％、酸化
インドリウムＯ，１〜０．５モル％を含有してなるジル
コニアセラミックスを提供するにある。
インドリウムＯ，１〜０．５モル％を含有してなるジル
コニアセラミックスを提供するにある。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のジルコニアセラミックスは酸化セリウム約７〜
約１０モル％、好ましくは約８〜約９モル％、酸化イツ
トリウム約０．１〜約０．５モル％、好ましくは約０．
１５〜約０．４５モル％で残部が主として酸化ジルコニ
ウムより構成される。
約１０モル％、好ましくは約８〜約９モル％、酸化イツ
トリウム約０．１〜約０．５モル％、好ましくは約０．
１５〜約０．４５モル％で残部が主として酸化ジルコニ
ウムより構成される。
ジルコニアセラミックス中に占める酸化セリウムの量が
約７モル％未満の場合には機械的強度や破壊靭性が低下
し好ましくなく、他方１０モル％を越える場合には破壊
靭性は優れるものの硬度が低下し好ましくない。
約７モル％未満の場合には機械的強度や破壊靭性が低下
し好ましくなく、他方１０モル％を越える場合には破壊
靭性は優れるものの硬度が低下し好ましくない。
また、酸化イツトリウムの量が約０．１モル％未満の場
合には機械的強度及び硬度の改良効果が少なく、他方０
．５モル％を越える場合には破壊靭性が著しく低下する
ので好ましくない。
合には機械的強度及び硬度の改良効果が少なく、他方０
．５モル％を越える場合には破壊靭性が著しく低下する
ので好ましくない。
本発明のジルコニアセラミックスの製造方法は通常公知
の方法であればよく特に制限されるものではないが、例
えば共沈法により得た酸化セリウム含有酸化ジルコニウ
ムや酸化インドリウム含有酸化ジルコニウムを別個に或
は所望の酸化セリウム−酸化イツトリウムを含有する酸
化ジルコニウムとなる如く上記酸化インドリウム含有酸
化ジルコニウムと酸化セリウム含有酸化ジルコニウムを
混合した後、約８００〜約１２００℃の温度で１焼、粉
砕（解砕）、篩別して平均粒径が約１μｍ以下、好まし
くは約０．５μｍ以下に調整した後、また別個に焼成し
たものは所望割合で混合した後、この粉末を金型成形、
ラバープレス、押出成形、射出成形等の公知の成形方法
により成形し、次いで加熱炉中にて約１３５０〜約１６
５０℃の温度まで徐々に昇温し、その後更に１時間〜５
時間保持焼成すればよい。
の方法であればよく特に制限されるものではないが、例
えば共沈法により得た酸化セリウム含有酸化ジルコニウ
ムや酸化インドリウム含有酸化ジルコニウムを別個に或
は所望の酸化セリウム−酸化イツトリウムを含有する酸
化ジルコニウムとなる如く上記酸化インドリウム含有酸
化ジルコニウムと酸化セリウム含有酸化ジルコニウムを
混合した後、約８００〜約１２００℃の温度で１焼、粉
砕（解砕）、篩別して平均粒径が約１μｍ以下、好まし
くは約０．５μｍ以下に調整した後、また別個に焼成し
たものは所望割合で混合した後、この粉末を金型成形、
ラバープレス、押出成形、射出成形等の公知の成形方法
により成形し、次いで加熱炉中にて約１３５０〜約１６
５０℃の温度まで徐々に昇温し、その後更に１時間〜５
時間保持焼成すればよい。
このようにして得られたジルコニアセラミックスは平均
結晶粒子が約１μｍ以下、その結晶組織の約８０重量％
以上、通常は約９０重量％以上は正方晶構造であり、残
部は単斜晶より構成される。
結晶粒子が約１μｍ以下、その結晶組織の約８０重量％
以上、通常は約９０重量％以上は正方晶構造であり、残
部は単斜晶より構成される。
平均結晶粒子が約１μｍ以上を越える場合には単斜晶が
増加して機械的強度が低下する。
増加して機械的強度が低下する。
通常酸化イツトリウムを３モル％以上安定化剤として含
有する正方晶結晶構造を有する酸化ジルコニウム焼結体
は雰囲気温度１００〜３００℃で正方晶から単斜晶に自
発転移して熱安定性が低下するが、本発明のジルコニア
質セラミックスは１００〜３００℃で１０００時間放置
しても正方晶から単斜晶への変態は見られず、熱安定性
に優れると伴に、硬度並びに靭性に優れるものであり、
切断・切削工具、押出・線引ダイス、エンジン部品、ベ
アリング用ボール、ボールペン用ボール、メカニカルシ
ール、ノズル、ピストン等の機械構造材として極めて有
用である。
有する正方晶結晶構造を有する酸化ジルコニウム焼結体
は雰囲気温度１００〜３００℃で正方晶から単斜晶に自
発転移して熱安定性が低下するが、本発明のジルコニア
質セラミックスは１００〜３００℃で１０００時間放置
しても正方晶から単斜晶への変態は見られず、熱安定性
に優れると伴に、硬度並びに靭性に優れるものであり、
切断・切削工具、押出・線引ダイス、エンジン部品、ベ
アリング用ボール、ボールペン用ボール、メカニカルシ
ール、ノズル、ピストン等の機械構造材として極めて有
用である。
尚、本発明のジルコニアセラミックスの製造法に於いて
使用する原料としてはジルコニア粉末と安定化剤のみに
ついて記載したが、これはあくまで主成分であって、ほ
かに本発明の効果を損ねない範囲でシリカ、アルミナ、
チタニア、カオリン、ムライト等の当該分野において公
知の焼結促進剤、粒成長抑制剤等を使用する事は勿論可
能である。
使用する原料としてはジルコニア粉末と安定化剤のみに
ついて記載したが、これはあくまで主成分であって、ほ
かに本発明の効果を損ねない範囲でシリカ、アルミナ、
チタニア、カオリン、ムライト等の当該分野において公
知の焼結促進剤、粒成長抑制剤等を使用する事は勿論可
能である。
〈発明の効果〉
本発明は安定化剤として高価な酸化イツトリウムの使用
量を減少し、廉価な酸化セリウムと特定量割合で併用す
ることにより機械的強度は勿論の事、硬度並びに靭性に
優れたジルコニア質セラミックスの提供を可能としたも
のであり、その工業的価値は頗る大なるものである。
量を減少し、廉価な酸化セリウムと特定量割合で併用す
ることにより機械的強度は勿論の事、硬度並びに靭性に
優れたジルコニア質セラミックスの提供を可能としたも
のであり、その工業的価値は頗る大なるものである。
〈実施例〉
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、該実
施例は本発明を限定するものではない。
施例は本発明を限定するものではない。
実施例ｌ
ＺｒＯＣｌ２ ・８Ｈｚ○をアンモニア水で析出させた
析出水和物をｆ過後、硝酸セリウムと塩化イツトリウム
を焼成後の組成が第１表に示すＣｅ０ｔ Ｙ＊Ｏｓ
ＺｒＣｈとなるように硝酸セリウム、塩化イツトリウ
ムを添加し十分攪拌混合し、アンモニアを添加しセリウ
ム、インドリウム水和物を含有するジルコニア水和物と
して共沈させた。
析出水和物をｆ過後、硝酸セリウムと塩化イツトリウム
を焼成後の組成が第１表に示すＣｅ０ｔ Ｙ＊Ｏｓ
ＺｒＣｈとなるように硝酸セリウム、塩化イツトリウ
ムを添加し十分攪拌混合し、アンモニアを添加しセリウ
ム、インドリウム水和物を含有するジルコニア水和物と
して共沈させた。
次いでこの水和物をｌ過、乾燥、解砕後１０００℃２時
間暇焼し第１表に示す原料組成のジルコニア質粉末を得
た。
間暇焼し第１表に示す原料組成のジルコニア質粉末を得
た。
このようにして得られた粉末を振動ミルで平均粒子径０
．５μｍまで粉砕し、１５０℃で乾燥した後ラバープレ
ス（ＩＴ／ａｍ”）により３５ｘ５Ｘ５ｍｍに成形し電
気炉にて１５５０℃の温度で２時間焼成した。
．５μｍまで粉砕し、１５０℃で乾燥した後ラバープレ
ス（ＩＴ／ａｍ”）により３５ｘ５Ｘ５ｍｍに成形し電
気炉にて１５５０℃の温度で２時間焼成した。
得られたジルコニア質セラミックスの物性を第１表に併
せ示す。
せ示す。
尚、実施例において焼結密度はアルキメデス法、結晶構
造はＸ線回折法、破壊靭性及び硬度は、Ｅｖａｎｓらに
より提案されたＶ、 Ｉ （Ｖｉｃｋｅｒｓ Ｉ
ｄｓｎｔａｔｉｏｎ）法（測定条件を荷重３０ｋｇｘ１
５ｓｅｃ、ヤング率Ｅ＝１．８６Ｘ１０ＩＳＭＮ／ｍ”
）曲げ強度は３点曲げ試験法（スパン長３０ｍｍ、荷重
印加速度０．５ｍｍ／分）によって測定した。
造はＸ線回折法、破壊靭性及び硬度は、Ｅｖａｎｓらに
より提案されたＶ、 Ｉ （Ｖｉｃｋｅｒｓ Ｉ
ｄｓｎｔａｔｉｏｎ）法（測定条件を荷重３０ｋｇｘ１
５ｓｅｃ、ヤング率Ｅ＝１．８６Ｘ１０ＩＳＭＮ／ｍ”
）曲げ強度は３点曲げ試験法（スパン長３０ｍｍ、荷重
印加速度０．５ｍｍ／分）によって測定した。
Claims (2)
- （１）酸化セリウム７〜１０モル％、酸化イットリウム
０．１〜０．５モル％を含有してなるジルコニアセラミ
ックス。 - （２）常温でのジルコニアセラミックスを構成する結晶
粒子の８０重量％以上が正方晶、残部が単斜晶であり、
その平均結晶粒子が１μｍ以下であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のジルコニアセラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285598A JPS63139049A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ジルコニアセラミツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61285598A JPS63139049A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ジルコニアセラミツクス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139049A true JPS63139049A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17693616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61285598A Pending JPS63139049A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ジルコニアセラミツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63139049A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1508554A2 (en) | 2003-08-22 | 2005-02-23 | Matsushita Electric Works, Ltd. | ZrO2-Al2O3 composite ceramic material |
| JP2005097094A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Works Ltd | ジルコニア−アルミナ複合セラミック材料 |
| EP3521263A4 (en) * | 2016-09-30 | 2020-05-27 | Kyushu University, National University Corporation | COMPOSITION BASED ON ZEROXIDE-STABILIZED ZIRCONIUM OXIDE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61285598A patent/JPS63139049A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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