CN113631531A

CN113631531A - 氧化锆烧结体及其制造方法

Info

Publication number: CN113631531A
Application number: CN202080024561.9A
Authority: CN
Inventors: 伊藤武志; 山内正一; 山下勲
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: WO2020196505A1; EP3950638A1; CN113631531B; EP3950638A4; KR20210142629A; JP2021121576A; US20220162127A1

Abstract

本发明提供一种氧化锆烧结体及其制造方法中的至少任一者，所述氧化锆烧结体与包含透明氧化锆的现有的陶瓷接合体相比，能够应用于更广泛的用途。所述氧化锆烧结体具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部，其特征在于，双轴弯曲强度为300MPa以上。

Description

氧化锆烧结体及其制造方法

技术领域

本公开涉及一种氧化锆烧结体及其制造方法。

背景技术

陶瓷由于耐热性、耐磨耗性、耐腐蚀性优异，被广泛用于产业构件用途。其中，由于透明陶瓷具有高审美性、质感，其用途逐渐扩大。例如，作为透明陶瓷的用途，研究了在移动电话等电子机器构件、钟表构件和首饰等用途中的应用。伴随这样的用途的扩大，作为不仅具有更高审美性、还具有更高外观设计性的构件，期待提供包含透明陶瓷和呈现与其不同色调的陶瓷的陶瓷构件。

另一方面，陶瓷是韧性高的材料，难以加工为复杂的形状。因此，现有技术中，复杂的形状的陶瓷构件通过将陶瓷彼此接合而制作。

例如，报告了一种陶瓷接合体，其中，使着色氧化锆烧结体收缩而物理地固定透明氧化锆烧结体，由此使着色氧化锆烧结体与透明氧化锆烧结体接合(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-14471号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1中记载的陶瓷接合体是利用热处理中的热收缩之差制作的接合体，将烧结体彼此通过物理力接合。该接合体的强度低，能够应用的用途有限。

本公开的目的在于，提供一种与包含透明氧化锆的现有的陶瓷接合体相比，能够应用于更广泛用途的氧化锆烧结体及其制造方法中的至少任一者。

用于解决技术问题的手段

鉴于上述的技术问题，本研究人等进行了研究。其结果是，发现一种特定的氧化锆烧结体能够解决上述技术问题。

即，本公开的主旨如下所述。

[1]一种氧化锆烧结体，其具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部，其特征在于，双轴弯曲强度为300MPa以上。

[2]根据上述[1]所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部和不透明氧化锆部处于同一面上。

[3]根据上述[1]或[2]所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部的直线透射率为50％以上。

[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部的直线透射率低于5％。

[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部和不透明氧化锆部包含含有稳定化剂和氧化钛的氧化锆。

[6]根据上述[5]所述的氧化锆烧结体，其中，所述稳定化剂为选自氧化钇、氧化钙和氧化镁中的至少1种。

[7]根据上述[5]或[6]所述的氧化锆烧结体，其中，所述透明氧化锆部的稳定化剂为氧化钇，而且氧化钇含量为6mol％以上且12mol％以下。

[8]根据上述[5]至[7]中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，所述不透明氧化锆部的稳定化剂为氧化钇，而且氧化钇含量为2mol％以上且低于6mol％。

[9]根据上述[5]至[8]中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部与透明氧化锆部相比，氧化钛含量更少。

[10]根据上述[1]至[9]中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部包含着色元素。

[11]根据上述[10]所述的氧化锆烧结体，其中，前述着色元素为选自过渡金属元素、碱金属元素、碱土金属元素、铝、硅、硼、磷、锗、稀土元素中的至少1种。

[12]根据上述[1]至[11]中任一项所述的氧化锆烧结体，其特征在于，双轴弯曲强度为350MPa以上。

[13]上述[1]至[12]中任一项所述的氧化锆烧结体的制造方法，其特征在于，包括：烧结步骤，其中，将包含透明氧化锆部的原料粉末或不透明氧化锆部的原料粉末中任一者的原料粉末的一次成型体、和包含另一者的原料粉末的成型体层叠得到的二次成型体进行烧结。

[14]根据上述[13]所述的氧化锆烧结体的制造方法，其中，透明氧化锆部的原料粉末和不透明氧化锆部的原料粉末分别为包含含稳定化剂的氧化锆源和氧化钛源的混合粉末。

[15]根据上述[13]或[14]所述的氧化锆烧结体的制造方法，其中，烧结至少包括HIP处理。

[16]根据上述[13]至[15]中任一项所述的制造方法，其中，在烧结中，在1300℃以上且1400℃以下进行常压烧结后，在1450℃以上且1550℃以下进行HIP处理。

发明的效果

通过本公开的氧化锆烧结体，能够提供一种与包含透明氧化锆的现有的陶瓷接合体相比，能够应用于更广泛用途的氧化锆烧结体及其制造方法中的至少任一者。

附图说明

图1是示出双轴弯曲强度的测定的示意图。

图2是示出二次成型体的截面的示意图。

图3是示出实施例1的氧化锆烧结体的外观(正面和截面)的示意图。

具体实施方式

以下，针对本公开的氧化锆烧结体，示出实施方式的一例进行说明。

本实施方式是一种氧化锆烧结体，其具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部，其特征在于，双轴弯曲强度为300MPa以上。

本实施方式的氧化锆烧结体具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部。由此，审美性和外观设计性容易提高。另一实施方式中，本实施方式的氧化锆烧结体是多色氧化锆烧结体、即具有2种以上的色调不同的氧化锆烧结体的氧化锆烧结体。进一步的另一实施方式中，本实施方式的氧化锆烧结体是具有透光的氧化锆烧结体和不透光的氧化锆烧结体的烧结体，进一步是一种包含能够目视辨认为透明的氧化锆烧结体、和能够目视辨认为不透明的氧化锆烧结体的氧化锆烧结体。

进一步的另一实施方式是一种含有包含具有立方晶萤石型结构的氧化锆的氧化锆烧结体、和包含具有四方晶萤石型结构的氧化锆的氧化锆烧结体的氧化锆烧结体。

本实施方式的氧化锆烧结体优选具有将透明氧化锆部和不透明氧化锆部烧结得到的结构，更优选具有将透明氧化锆部和不透明氧化锆在形成界面的状态下烧结得到的结构。进一步优选该界面不具有间隙。应予说明，“不具有间隙”是指以表现出本实施方式的氧化锆烧结体的强度的程度，形成透明氧化锆部与不透明氧化锆部的界面的状态，本实施方式的氧化锆烧结体可以具有不对其强度造成影响的程度的微细缺陷。通过具有不通过结合剂等第三成分而将透明氧化锆部和不透明氧化锆接合得到的结构，本实施方式的氧化锆烧结体形成由一体的烧结组织形成的烧结体，破坏的发生源变少。此外，通过具有将透明氧化锆部和不透明氧化锆部在形成界面的状态下烧结得到的结构，机械强度容易进一步变高。进一步，通过具有不通过第三成分而将透明氧化锆部和不透明氧化锆部接合得到的结构，本实施方式的氧化锆烧结体包含的颗粒构造具有将透明氧化锆部的晶粒和不透明氧化锆部的晶粒烧结得到的晶粒结构。因此，不同于不具有该颗粒结构的氧化锆烧结体、将2种以上的氧化锆烧结体单纯嵌合得到的氧化锆接合体。即，本实施方式的氧化锆烧结体是透明氧化锆部和不透明氧化锆部通过烧结接合的状态的接合体，不同于透明氧化锆部和不透明氧化锆部仅通过物理力接合的状态的接合体。

一般而言，透明氧化锆烧结体与不透明氧化锆烧结体相比，强度更低。与此相对地，本实施方式的氧化锆烧结体通过具有将透明氧化锆部与不透明氧化锆部烧结得到的结构，与单独的透明氧化锆烧结体的情况相比，该透明氧化锆部存在本身的强度变高的倾向。

本实施方式的氧化锆烧结体的形状没有特别限定，优选至少透明氧化锆部和不透明氧化锆部处于同一面上。本实施方式中，“同一面上”是指同一平面上或同一曲面上，更优选在能够目视辨认的面中，透明氧化锆部和不透明氧化锆部处于同一面上。通过透明氧化锆部和不透明氧化锆部被配置在同一面上的结构，外观设计性容易变高。

本实施方式的氧化锆烧结体的形状是任意的，可以例示出球状、近似球状、圆板状、圆柱状、椭圆柱状、板状、立方体状、长方体状、多面体状、近似多面体状、适应于其他用途的形状。进一步，例如可以为专利文献1的图1中示出的形状等、包含以透明氧化锆部或不透明氧化锆部中任一者围绕另一者的方式配置的结构的形状，优选为具有不透明氧化锆部围绕透明氧化锆部的结构的形状。

此外，本实施方式的氧化锆烧结体也可以通过烧结使透明氧化锆部的前体和不透明氧化锆部的前体无间隙接触的状态的成型体等而得到。因此，本实施方式的氧化锆烧结体的形状的自由度高，能够作为具有复杂形状的氧化锆烧结体而得到。例如，本实施方式的氧化锆烧结体可以包含以下结构：透明氧化锆部或不透明氧化锆部中任一者具有凹凸形状、且另一者以组合该凹凸形状的方式进行层叠。

本实施方式的氧化锆烧结体中的透明氧化锆部与不透明氧化锆部的比例可以根据期望的审美性和形状而任意选择，例如作为体积比例，可以举出透明氧化锆部:不透明氧化锆部＝1:99～99:1。

本实施方式的氧化锆烧结体可以具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部中任一者在另一者的表面上形成图案的结构。在此，“图案”是指表面等本实施方式的氧化锆烧结体的能够目视辨认的部分中，在透明氧化锆部或不透明氧化锆部中任一氧化锆部上形成的、由另一氧化锆部构成的线图、图形或它们的组合。作为线图，可以例示出实线、虚线、波浪线等线形，数字、文字、记号等；作为图形，可以例示出三角形、四边形、五边形等多边形，以及圆形、椭圆形等几何形状等。图案例如可以举出形成于1cm²以下的区域、进一步1mm²以下的区域、还进一步0.5mm²以下的区域、还进一步0.05mm²以下的区域、还进一步0.005mm²以下的区域。进一步，可以举出包含150μm左右的粗细度的线的线图，间隔150μm左右的线图、图形，直径1mm以下、进一步直径0.5mm以下的图形。

从具有特别优异的审美性的观点出发，本实施方式的氧化锆烧结体优选不出现渗色现象。渗色现象可以认为是通过透明氧化锆部或不透明氧化锆部中一者的着色元素以一定量以上扩散至另一氧化锆部而产生的。在此，“着色元素”是指使氧化锆产生着色效果的元素，为离子、氧化物、复合氧化物等，对于其存在的状态没有限定。本实施方式中，“渗色现象”是指透明氧化锆部或不透明氧化锆部中一者的着色元素包含在另一者中的状态，主要在透明氧化锆部与不透明氧化锆部的界面和界面附近的区域(以下也称为“转移区域”)中，能通过目视或光学显微镜观察到。

从形成具有更优异的审美性的氧化锆烧结体的观点出发，从界面起20μm以内的透明氧化锆部的区域中的着色元素的含量优选为0.5质量％以下、进一步优选为0.3质量％以下。转移区域中的着色元素的含量可以通过利用EPMA的组成分析等而测定。

对本实施方式的氧化锆烧结体根据通过阿基米德法测定的体积相对于通过测量质量而测定的质量的比例(g/cm³)求出密度(以下也称为“实测密度”)，可以例示出5.8g/cm³以上且6.10g/cm³以下、进一步5.9g/cm³以上且6.0g/cm³以下。

本实施方式的氧化锆烧结体的相对密度优选为99.5％以上、更优选为99.7％以上、进一步优选为99.9％以上。

本实施方式中，氧化锆烧结体的相对密度可以由下式求出。

相对密度(％)＝氧化锆烧结体的实测密度(g/cm³)/氧化锆烧结体的表观真密度(見かけ真密度)(g/cm³)×100

氧化锆烧结体的实测密度(烧结体密度)是通过阿基米德法求出的密度，氧化锆烧结体的表观真密度是通过透明氧化锆部和不透明氧化锆部各自的表观真密度和体积比，由下式算出的密度。

M＝(Ma·X+Mb·Y)/(X+Y)

上述式中，M是氧化锆烧结体的表观真密度(g/cm³)，Ma是透明氧化锆部的表观真密度(g/cm³)，Mb是不透明氧化锆部的表观真密度(g/cm³)，X是透明氧化锆部相对于氧化锆烧结体的体积比，以及Y是不透明氧化锆部相对于氧化锆烧结体的体积比。Ma和Mb是通过阿基米德法测定的各个烧结体的HIP处理体的密度。该HIP处理体是密度相当于100％相对密度的烧结体，其可以通过以下方法制造：将相对密度97％以上且低于100％的一次烧结体以氩气作为压力介质，在150MPa、1500℃下进行1小时的HIP处理。

本实施方式的氧化锆烧结体的双轴弯曲强度为300MPa以上。在双轴弯曲强度低于300MPa的情况下，容易被破坏，能够使用的用途受限。为了使本实施方式的氧化锆烧结体能够应用于要求更高强度的构件，双轴弯曲强度优选为350MPa以上、进一步优选为400MPa以上、还进一步优选为450MPa以上、还进一步优选为500MPa以上、还进一步优选为600MPa以上。此外，本实施方式的双轴弯曲强度可以举出2000MPa以下、进一步1000MPa以下、还进一步900MPa以下、还进一步800MPa以下。

本实施方式中的双轴弯曲强度可以通过按照ISO/DIS6872中规定的双轴弯曲强度测定的测定方法进行测定。

双轴弯曲强度的测定中，使用多个用于配置测定试样的支点(支撑件)。支撑件以使包围测定试样的透明氧化锆部或不透明氧化锆部的界面落入连接各支撑件而画出的圆(支撑圆)内的方式配置。对以使界面落入支撑圆内的方式配置的测定试样，在支撑径的重心处负载具有小于界面的大小的载重，由此测定双轴弯曲强度即可。例如，作为测定试样，使用具有直径5mm的圆板状的透明氧化锆部被不透明氧化锆部围绕的形状的氧化锆烧结体，在此情况下，以支撑圆的直径大于5mm的方式，配置3点以上的支撑件(例如3～5点的陶瓷球)即可。在测定中，对该支撑圆的重心(中心)，通过直径小于5mm的压头施加载重即可。

图1是示出双轴弯曲强度的测定的示意图，是示出在支撑件上配置的氧化锆烧结体的图。100a表示从下面(即支撑件与氧化锆烧结体接触的面)观察双轴弯曲强度测定时的氧化锆烧结体的图，100b表示氧化锆烧结体的截面。支撑件(110a至110c)以使透明氧化锆部(101)落入支撑圆的内部的方式配置。氧化锆烧结体以使不透明氧化锆部(102)配置在各支撑件上的方式配置。在支撑圆的重心的位置施加载重(120)，由此测定双轴弯曲强度即可。

本实施方式中，“透明氧化锆部”包含通透的氧化锆烧结体，包含具有透明性的氧化锆烧结体。进一步，透明氧化锆部优选包含能够目视辨认为具有透明性的氧化锆烧结体，更优选包含无色的氧化锆烧结体，进一步优选包含入射光的透射率、特别是直线透射率高的氧化锆烧结体。透明氧化锆部的直线透射率优选为50％以上。如果直线透射率为50％以上，则容易目视辨认为透明。直线透射率更优选为60％以上、进一步优选为70％以上。由此，透明氧化锆部具有特别适合于钟表的覆盖材料、电子机器等显示用构件等用途的审美性。透明氧化锆部的直线透射率可以举出75％以下。

本实施方式中，“直线透射率”是指试样厚度1mm、D65光源下的直线透射率，是具有下式的关系的透射率。

Ti＝Tt-Td

Tt：全光线透射率(％)

Td：漫透射率(％)

Ti：直线透射率(％)

D65光源是指国际照明委员会(Commission internationale de l’eclairage；CIE)规定的代表标准光源的光源标准之一。该光源是相当于自然日光的光。因此，在将本实施方式的氧化锆烧结体设为试样厚度1mm的情况下，可以确认到直线透射率为50％以上、进一步60％以上、还进一步70％以上的区域，在此基础上可以确认本实施方式的氧化锆烧结体具有透明氧化锆部。

透明氧化锆部优选为包含具有立方晶萤石型结构的氧化锆的氧化锆烧结体，更优选为以具有立方晶萤石型结构的氧化锆作为主相的氧化锆烧结体，进一步优选为由具有立方晶萤石型结构的氧化锆组成的氧化锆烧结体。

透明氧化锆部中包含的氧化锆烧结体的平均晶粒粒径优选为5μm以上且200μm以下。本实施方式中，平均晶粒粒径是氧化锆烧结体的氧化锆的晶粒的平均直径，其可以由通过扫描电子显微镜(SEM)得到的观察图，通过截距法求出。可以以15,000倍的倍率观察烧结体的表面，从得到的SEM观察图中提取200个以上、优选250±30个氧化锆的晶粒，通过截距法(k＝1.78)测定其晶粒粒径，将其平均而求出。作为平均晶粒的测定，可以举出例如：使用扫描电子显微镜(装置名：JSM-IT100，JEOL公司制)，对在以下的测定条件下得到的SEM观察图，通过使用市售的分析软件(产品名：Intouch scope)的截距法进行分析，求出得到的粒径的平均值。

加速电压：10kV

测定倍率：400～10000倍

透明氧化锆部只要是示出透明性的烧结体，则其组成是任意的。例如，透明氧化锆部可包含含有稳定化剂和氧化钛(TiO₂)的氧化锆。

作为稳定化剂，可以举出选自氧化钇(Y₂O₃)、氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)中的至少1种，优选为氧化钇。

透明氧化锆部的稳定化剂的含量各自优选为能够使氧化锆稳定为立方晶萤石型结构的量。例如，在稳定化剂为氧化钇的情况下，氧化钇含量可以举出6mol％以上且12mol％以下、优选为7mol％以上且12mol％以下、更优选为8mol％以上且11mol％以下、进一步优选为8mol％以上且10mol％以下。

本实施方式中，稳定化剂的含量是换算为氧化物的稳定化剂相对于稳定化剂与氧化锆(ZrO₂)的总计的比例(mol％)，是由{[稳定化剂(mol)]/[氧化锆(mol)+稳定化剂(mol)]}×100求出的值。稳定化剂的氧化物换算各自可以例示出：氧化钇为Y₂O₃、氧化钙为CaO和氧化镁为MgO，包含氧化钇作为稳定化剂的氧化锆烧结体中的稳定化剂的含量(氧化钇含量)由{[Y₂O₃(mol)]/[ZrO₂(mol)+Y₂O₃(mol)]}×100求出。

透明氧化锆部的透明性容易变高，因此透明氧化锆部的氧化钛含量可以举出3mol％以上且20mol％以下、优选为5mol％以上且15mol％以下、更优选为8mol％以上且12mol％以下。

本实施方式中，氧化钛的含量是氧化钛(TiO₂)相对于氧化锆、换算为氧化物的稳定化剂和氧化钛的总计的比例(mol％)，是由{[氧化钛(mol)]/[氧化锆(mol)+稳定化剂(mol)+氧化钛(mol)]}×100求出的值。

透明氧化锆部除了氧化铪(HfO₂)等不可避免的杂质之外，只要不损害透明性，还可以含有着色元素等。例如，可以举出透明氧化锆部以Al₂O₃换算含有0质量％以上且0.1质量％以下的铝。

“不透明氧化锆部”包含不通透的氧化锆烧结体，包含不具有透明性的氧化锆烧结体。进一步，不透明氧化锆部优选包含能够目视辨认为不具有透明性的氧化锆烧结体，更优选包含有色的氧化锆烧结体，进一步优选包含入射光的透射率低的氧化锆烧结体。为了使不透明氧化锆部与透明氧化锆部的界面的目视辨认性变高，不透明氧化锆部优选包含无彩色的氧化锆烧结体。

不透明氧化锆部的直线透射率优选低于5％、更优选低于4％、进一步优选低于3％、进一步更优选低于2％。如果是直线透射率低于5％的氧化锆烧结体，则容易目视辨认为不透明。在入射光全部反射、和/或透射光全部为漫透射的情况下，氧化锆烧结体的直线透射率为0％。因此，不透明氧化锆部的直线透射率可以举出0％以上。因此，本实施方式的氧化锆烧结体在将其设为试样厚度1mm的情况下，包含直线透射率低于50％、进一步低于10％、还进一步低于5％、还进一步低于4％、还进一步低于2％的区域，在此基础上可以确认具有不透明氧化锆部。

不透明氧化锆部优选为包含具有四方晶萤石型结构的氧化锆的氧化锆烧结体，更优选为以具有四方晶萤石型结构的氧化锆作为主相的氧化锆烧结体，进一步优选为由具有四方晶萤石型结构的氧化锆组成的氧化锆烧结体。

不透明氧化锆部中包含的氧化锆的平均晶粒粒径优选为0.1μm以上且50μm以下。

不透明氧化锆部只要是不具有透明性的氧化锆烧结体，其组成就可以是任意的。作为不透明氧化锆部的优选的组成，可以举出含有稳定化剂和氧化钛的氧化锆，优选包含含有着色元素、且余部含有稳定化剂和氧化钛的氧化锆。

作为不透明氧化锆部所含有的稳定化剂，可以举出选自氧化钇、氧化钙和氧化镁中的至少1种，优选为氧化钇。

稳定化剂的含量各自可以优选为使氧化锆稳定为四方晶萤石型结构的量。例如，在稳定化剂为氧化钇的情况下，不透明氧化锆部的氧化钇含量可以举出2mol％以上且6mol％以下、优选为2mol％以上且4mol％以下、更优选为2.5mol％以上且3.5mol％以下。

由于存在机械强度变高的倾向，因此不透明氧化锆部的氧化钛含量可以举出1mol％以上且7mol％以下、优选为1.5mol％以上且6mol％以下。

本实施方式的氧化锆烧结体中，优选透明氧化锆部和不透明氧化锆部包含含有稳定化剂和氧化钛的氧化锆。

在透明氧化锆部和不透明氧化锆部各自含有氧化钛的情况下，不透明氧化锆部与透明氧化锆部相比，氧化钛含量优选更少，进一步地，透明氧化锆部与不透明氧化锆部的氧化钛含量的差优选为2mol％以上且10mol％以下、更优选为3mol％以上且7mol％以下。

不透明氧化锆部呈现的色调是任意的，可以举出白色、红色、黄色、橙色、粉色、绿色、青色、紫色、灰色或黑色中任一色调。作为厚重感更高、审美性更高的色调，可以举出青色和黑色中的至少任一色调，作为通用的色调，可以举出选自白色、灰色和黑色中的任一色调，作为富有装饰性的色调，可以举出选自红色、黄色、橙色和粉色中的任一色调。

为了呈现这样的色调，不透明氧化锆部优选包含使氧化锆产生着色效果的元素(着色元素)。作为不透明氧化锆部所包含的着色元素，可以举出例如选自过渡金属元素、碱金属元素、碱土金属元素、铝(Al)、硅(Si)、硼(B)、磷(P)、锗(Ge)、稀土元素中的至少1种，优选为选自铝、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、铕(Eu)和铒(Er)中的至少1种，更优选为选自铝、钴和铁中的1种以上。本实施方式的烧结体可以例示出包含以下任一组作为着色元素：至少钴和铁；至少钴、铁和锰；至少钴、铁和铝；至少钴、铁、铝和锰。

不透明氧化锆部可以包含氧化铪等不可避免的杂质，但优选不含锌(Zn)和铬(Cr)，锌和铬的含量各自可以举出0质量％以上且低于0.1质量％、进一步0.05质量％以下，优选为常规的组成分析中的检出限以下(例如0.005质量％以下)。锌和铬的总计含量是氧化物换算后的含量，其是将锌换算为氧化锌(ZnO)和将铬换算为氧化铬(Cr₂O₃)后的总计质量相对于不透明氧化锆部的质量的比例。

为了易于清晰地目视辨认出透明氧化锆部与不透明氧化锆部的界面，不透明氧化锆部可以例示出L^*a^*b^*表色系的色调的明度L^*为10以下，而且色相a^*为-2.00以上且2.00以下、色相b^*为-2.00以上且5.00以下。进一步，可以举出不透明氧化锆部的优选的色调明度L^*为0以上且9.0以下、优选为0以上且5.5以下、更优选为0以上且低于3.0，色相a^*为-3.00以上且2.00以下、优选为-0.1以上且0.80以下、更优选为-0.50以上且0.50以下，色相b^*为-2.00以上且4.00以下、优选为-1.50以上且2.50以下、更优选为-1.00以上且1.00以下。

L^*a^*b^*表色系的色调通过按照JIS Z 8722的方法，对表面粗糙度(Ra)为0.02nm以下的烧结体进行测定而得到。色调可以使用常规的色差计(例如Spectrophotometer SD3000，日本电色工业公司制)而测定。关于色调，可以例示出使用白色板作为背景(所谓白背景测定)，在以下的条件下测定。

光源：D65光源

视场角：10°

测定方式：SCE

不透明氧化锆部的单斜晶率优选为10％以下、更优选为6.5％以下、进一步优选为2％以下、特别优选为1％以下。单斜晶率是由烧结体的表面的XRD谱图，通过以下的式求出的值。

单斜晶率(％)＝[I_m(111)+I_m(11-1)]×100

/[I_m(111)+I_m(11-1)+I_t(111)+I_c(111)]

上式中，I_m(111)是单斜晶氧化锆的(111)面的积分强度，I_m(11-1)是单斜晶氧化锆的(11-1)面的积分强度，I_t(111)是四方晶氧化锆的(111)面的积分强度，I_c(111)是立方晶氧化锆的(111)面的积分强度。烧结体的XRD谱图可以例示出使用常规的XRD装置(例如装置名：RINT-UltimaIII、RIGAKU公司制)，在以下的条件下进行测定。

线源：CuKα线(λ＝0.15418nm)

测定模式：连续扫描

扫描速度：4°/分钟

步长：0.02°

测定范围：2θ＝26°～33°

此外，对所得XRD谱图，使用市售的分析软件(例如RINT-ULTIMA III，RIGAKU公司制)进行分析，由此可以求出各面的峰强度。

不透明氧化锆部中包含的氧化锆的平均晶粒粒径优选为3.0μm以下、更优选为2.5μm以下。作为特别优选的平均晶粒粒径，可以举出0.3μm以上且2.5μm以下、进一步0.5μm以上且1.3μm以下。

作为适合于不透明氧化锆部的氧化锆烧结体，可以举出：包含含有钴和铁的固溶体、余部包含氧化锆、将钴换算为Co₃O₄的含量和将铁换算为Fe₂O₃的含量的总计大于0.1质量％且低于3.0质量％的氧化锆烧结体(以下也称为“黑色氧化锆烧结体”)。

黑色氧化锆烧结体在利用电子探针显微分析仪得到的元素分布像中占据超过5.0μm²的钴的区域的比例优选为15％以下，该比例更优选为5％以下。

黑色氧化锆烧结体优选含有选自氧化钒和氧化钛中的至少1种，更优选含有氧化钛。

黑色氧化锆烧结体优选含有铝，可以举出铝含量为0.1质量％以上且3.0质量％以下、优选为0.1质量％以上且2.0质量％以下、更优选为0.1质量％以上且1.0质量％以下。铝含量是以Al₂O₃换算后的铝相对于黑色氧化锆烧结体的质量比例。

黑色氧化锆烧结体也可以含有锰，可以举出锰含量为0.1质量％以上且5.0质量％以下、优选为0.2质量％以上且3.0质量％以下、更优选为0.3质量％以上且2.5质量％以下。锰含量是以Mn₃O₄换算后的锰相对于黑色氧化锆烧结体的质量比例。

黑色氧化锆烧结体也可以含有二氧化硅，二氧化硅含量可以举出为0.1质量％以上且5.0质量％以下、优选为0.2质量％以上且3.0质量％以下、更优选为0.3质量％以上且2.5质量％以下。二氧化硅含量是以SiO₂换算后的硅相对于黑色氧化锆烧结体的质量比例。

例如，烧结体在包含含有钴、铁、锰和铝、余部含有氧化钛和氧化钇的氧化锆的情况下，铝含量(质量％)由下式求出：

Al₂O₃(g)/{Y₂O₃(g)+ZrO₂(g)+TiO₂(g)+Fe₂O₃(g)+Co₃O₄(g)+Mn₃O₄(g)+Al₂O₃(g)}×100，

锰含量(质量％)由下式求出：

Mn₃O₄(g)/{Y₂O₃(g)+ZrO₂(g)+TiO₂(g)+Fe₂O₃(g)+Co₃O₄(g)+Mn₃O₄(g)+Al₂O₃(g)}×100。

作为黑色氧化锆烧结体的特别优选的组成，可以举出：包含以Co₃O₄换算计0.02质量％以上且0.2质量％以下的钴、以Fe₂O₃换算计0.03质量％以上且0.5质量％以下的铁、和以Al₂O₃换算计0.1质量％以上且20质量％以下的铝、余部含有2mol％以上且6mol％以下的氧化钛和2mol％以上且5mol％以下的氧化钇的氧化锆；进一步可以举出：包含以Co₃O₄换算计0.02质量％以上且0.2质量％以下的钴、以Fe₂O₃换算计0.03质量％以上且0.5质量％以下的铁、和以Al₂O₃换算计0.1质量％以上且2质量％以下的铝、余部含有2mol％以上且6mol％以下的氧化钛和2mol％以上且4mol％以下的氧化钇的氧化锆。

接着，对本实施方式的氧化锆烧结体的制造方法进行说明。

本实施方式的氧化锆烧结体可以通过包括下述烧结步骤的制造方法而制造：将包含透明氧化锆部的原料粉末或不透明氧化锆部的原料粉末中任一者的原料粉末的一次成型体与包含另一者的原料粉末的成型体层叠得到的二次成型体进行烧结。

供于烧结步骤的成型体是包含透明氧化锆部的原料粉末(以下也称为“透明原料”)或不透明氧化锆部的原料粉末(以下也称为“不透明原料”)中任一者的原料粉末的一次成型体(以下也简称为“一次成型体”)、与包含另一者的原料粉末的成型体层叠而得到的二次成型体(以下也简称为“二次成型体”)。

一次成型体是包含透明原料的成型体(以下也称为“透明成型体”)、或包含不透明原料的成型体(以下也称为“不透明成型体”)中任一者。二次成型体是一次成型体和包含另一者的原料粉末的成型体层叠得到的成型体，是包含透明成型体和不透明成型体的成型体。在优选的实施方式中，二次成型体是透明成型体与不透明成型体接合的状态的成型体。应予说明，成型体中的“一次”、“二次”是为了便于表示层叠的状态而使用的词语，不表示上下、顺序。

一次成型体和二次成型体的形状各自是任意的，考虑到因烧结而导致的收缩，设为与目标的烧结体相同的形状即可。进一步，二次成型体中可以具有以下结构：一次成型体具有凸形状和凹形状中的至少任一构造，包含另一者的原料粉末的成型体以覆盖该构造的方式层叠。

一次成型体和二次成型体的制造方法是任意的。作为成型方法，可以例示出下述方法：首先将透明原料或不透明原料中的一种原料粉末填充在模具中，接着，将另一种原料粉末层叠在上一种原料粉末上后，将其成型，由此，同时得到一次成型体和二次成型体。此外，可以例示出以下的成型方法：首先将一种原料粉末填充在模具中并成型而制成一次成型体，接着，通过使其上的另一种原料粉末层叠在一次成型体上来成型，制成二次成型体；还可以例示出以下的成型方法：将一种原料粉末填充在模具中并成型而制成一次成型体，接着，将一次成型体配置在二次成型体的模具上，通过使另一种原料粉末层叠在一次成型体上来成型，制成二次成型体。

一次成型体和二次成型体的成型方法各自可以应用公知的成型方法，可以例示出选自单轴加压成型、冷等静压(CIP)处理、浇铸成型、片材成型和注射成型中的1种以上的成型方法，优选选自单轴加压成型、CIP处理和注射成型中的1种以上。

在成型方法为单轴加压成型的情况下，作为单轴加压条件，可以例示出20MPa以上且70MPa以下；在成型方法为CIP处理的情况下，作为CIP处理条件，可以例示出150MPa以上且250MPa以下；在成型方法为注射成型的情况下，作为注射成型条件，可以例示出50MPa以上且150MPa以下、进一步70MPa以上且130MPa以下。

透明原料为透明氧化锆部的前体，另一方面，不透明原料为不透明氧化锆部的前体。透明原料和不透明原料通常是彼此的组成不同的粉末，这些原料粉末具有通过烧结分别形成透明氧化锆烧结体和不透明氧化锆烧结体的组成即可。

透明原料和不透明原料优选各自为包含氧化锆源、稳定化剂源和氧化钛源的混合粉末，更优选各自为包含含稳定化剂的氧化锆源和氧化钛源的混合粉末。进一步，透明原料和不透明原料也可以包含着色元素源中至少任一种。

氧化锆源是氧化锆或其前体，优选为将氧化锆溶胶烧成后的状态的氧化锆，更优选为将通过水热合成法和水解法中的至少任一种得到的氧化锆溶胶进行烧成后的状态的氧化锆，进一步优选为将通过水解法得到的氧化锆溶胶进行烧成后的状态的氧化锆。

稳定化剂源是稳定化剂或其前体，可以例示出选自含稳定化元素的氧化物、氯化物和氢氧化物中的1种以上。在稳定化剂为氧化钇的情况下，稳定化剂源(氧化钇源)可以例示出选自氧化钇、氯化钇和氢氧化钇中的1种以上，优选为氧化钇和氯化钇中的至少任一种。在稳定化剂为氧化钙的情况下，稳定化剂源(氧化钙源)可以例示出选自氧化钙、氯化钙和氢氧化钙中的至少1种，优选为氧化钙和氯化钙中的至少任一种。在稳定化剂为氧化镁的情况下，稳定化剂源(氧化镁源)可以例示出选自氧化镁、氯化镁和氢氧化镁中的至少1种，优选为氧化镁和氯化镁中的至少任一种。

氧化钛源是氧化钛或其前体，可以例示出选自氧化钛、氯化钛、氢氧化钛和四异丙醇钛中的1种以上，优选为氧化钛和氯化钛中的至少任一种，更优选为氧化钛。作为更优选的氧化钛源，可以举出纯度99.9％以上、BET比表面积10m²/g以上且100m²/g以下、平均晶粒粒径为30nm以下、以及平均二次粒径为500nm以下的氧化钛粉末，进一步优选为通过硫酸法和气相热分解法中的至少任一种得到的氧化钛粉末。氧化钛源优选与氧化锆源和含稳定化剂的氧化锆源相比，BET比表面积更大。

含稳定化剂的氧化锆源是固溶有稳定化剂的氧化锆，可以例示出选自含氧化钇的氧化锆、含氧化钙的氧化锆和含氧化镁的氧化锆中的1种以上，优选为含氧化钇的氧化锆。作为优选的含氧化钇的氧化锆源，可以举出纯度99.9％以上、BET比表面积5m²/g以上且20m²/g以下、平均晶粒粒径为10nm以上且50nm以下、以及平均二次粒径为100nm以上且500nm以下的含氧化钇的氧化锆粉末，进一步优选为通过水热合成法和水解法中的至少任一种得到的含氧化钇的氧化锆粉末。

着色元素源为了使氧化锆部呈现任意的颜色而含有。着色元素源是包含着色元素的化合物，可以例示出选自着色元素的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、氯化物、硫化物、乙酸盐、硝酸盐和硫酸盐中的1种以上，优选为选自着色元素的氧化物、氢氧化物和羟基氧化物中的1种以上。在着色元素为钴的情况下，着色元素源(钴源)是包含钴(Co)的化合物，可以举出例如选自四氧化三钴(Co₃O₄)、氧化钴(III)(Co₂O₃)、氧化钴(II)(CoO)、羟基氧化钴(CoOOH)、氢氧化钴(Co(OH)₂)、硝酸钴(Co(NO₃)₂)、氯化钴(CoCl₂)和硫酸钴(CoSO₄)中的至少1种，优选为选自Co₃O₄、Co₂O₃、CoO和CoOOH中的至少1种。

在着色元素为铁的情况下，着色元素源(铁源)是包含铁(Fe)的化合物，可以举出例如选自氧化铁(III、II)(Fe₃O₄)、氧化铁(III)(Fe₂O₃)、氧化铁(II)(FeO)、羟基氧化铁(FeOOH)、氢氧化铁(FeOH)、硝酸铁(Fe(NO₃)₂)、氯化铁(FeCl)和硫酸铁(FeSO₄)中的至少1种，优选为选自Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeO和FeOOH中的至少1种。

在着色元素为铝的情况下，着色元素源(铝源)是包含铝(Al)的化合物，可以举出例如选自氧化铝(Al₂O₃)、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氯化铝(AlCl₃)、异丙醇铝(C₉H₂₁O₃Al)和硝酸铝(Al(NO₃)₃)中的至少1种，优选为氧化铝和氢氧化铝中的至少任一种。

在着色元素为锰的情况下，着色元素源(锰源)是包含锰(Mn)的化合物，可以举出选自氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO₂)、四氧化三锰(Mn₃O₄)、氢氧化锰(Mn(OH)₂)、羟基氧化锰(MnOOH)、硫酸锰(MnSO₄)、硝酸锰(Mn(NO₃)₂)和氯化锰(MnCl₂)中的至少1种，优选为选自二氧化锰、四氧化三锰和氢氧化锰中的1种以上。

在着色元素为硅的情况下，着色元素源(硅源)是包含硅(Si)的化合物，可以举出选自胶体二氧化硅、沉降法二氧化硅、无定形二氧化硅、硅酸钠、原硅酸四乙酯和二氧化硅粉末中的至少1种，优选为二氧化硅粉末。

透明原料的稳定化剂的含量优选为通过烧结使氧化锆稳定为立方晶萤石型结构的量。例如，在稳定化剂为氧化钇的情况下，氧化钇含量可以举出6mol％以上且12mol％以下、优选为7mol％以上且12mol％以下、更优选为8mol％以上且11mol％以下、进一步优选为8mol％以上且10mol％以下。

透明原料的氧化钛的含量可以举出3mol％以上且20mol％以下、优选为5mol％以上且15mol％以下、更优选为8mol％以上且12mol％以下。

不透明原料的稳定化剂的含量优选为通过烧结使氧化锆稳定为四方晶萤石型结构的量。例如，在稳定化剂为氧化钇的情况下，氧化钇含量可以举出2mol％以上且6mol％以下、优选为2mol％以上且4mol％以下、更优选为2.5mol％以上且3.5mol％以下。

不透明原料的氧化钛的含量可以举出1mol％以上且7mol％以下、优选为1.5mol％以上且6mol％以下。

不透明原料的着色元素源的含量只要根据目标的色调为任意的含量即可，可以例示出0.01质量％以上且50质量％以下，优选为0.1质量％以上且20质量％以下、更优选为0.3质量％以上且10质量％以下。例如，对于着色元素源，分别可以举出：钴含量以Co₃O₄换算的质量相对于不透明原料的质量的比例计，为0.1质量％以上且5质量％以下；铁含量以Fe₂O₃换算的质量相对于不透明原料的质量的比例计，为0.1质量％以上且5质量％以下；镍含量以NiO换算的质量相对于不透明原料的质量的比例计，为0.1质量％以上且10质量％以下；铝含量以Al₂O₃换算的质量相对于不透明原料的质量的比例计，为0.1质量％以上且40质量％以下。

为了改善原料粉末的流动性，透明原料和不透明原料中的至少任一者可以包含有机粘结剂。在包含有机粘结剂的情况下，各原料粉末中的有机粘结剂的含量可以例示出25容量％以上且65容量％以下、进一步35容量％以上且60容量％以下。

有机粘结剂可以使用陶瓷粉末成型时可使用的公知物质，可以举出例如包含选自丙烯酸系树脂、蜡和增塑剂中的至少1种。本实施方式中，丙烯酸系树脂可以举出包含丙烯酸酯残基单元或甲基丙烯酸酯残基单元中的至少任一者的聚合物。

对于透明原料和不透明原料，优选氧化锆源等原料为均匀混合的状态。原料的混合方法是任意的混合方法，只要是干式混合和湿式混合中的至少任一者即可，优选为湿式混合。作为优选的湿式混合，可以例示出利用球磨机和搅拌磨中的至少任一者的混合，优选为由使用直径1.0mm以上且10.0mm以下的氧化锆球的球磨机进行的混合。在含有着色元素的情况下，更优选在将着色元素源混合后，将氧化锆源和着色元素源混合。

在原料粉末含有有机粘结剂的情况下，只要原料粉末和有机粘结剂能够均匀混合，则其混合方法是任意的。作为混合方法，可以例示出加热混炼和湿式混合中任一者。

在得到具有包含黑色氧化锆烧结体的不透明氧化锆部的氧化锆烧结体的情况下，不透明原料(以下也称为“黑色原料”)优选为包含钴源、铁源、氧化铝源，余部包含含氧化钇和氧化钛的氧化锆的混合粉末，优选为以下的混合粉末：包含以Co₃O₄换算计0.02质量％以上且0.2质量％以下的钴、以Fe₂O₃换算计0.03质量％以上且0.5质量％以下的铁、和以Al₂O₃换算计0.1质量％以上且30质量％的以下的铝，且余部是含有2mol％以上且6mol％以下的氧化钛和2mol％以上且4mol％以下的氧化钇的氧化锆。黑色原料根据需要可以包含锰源和二氧化硅源中的至少任一者，进一步可以包含锰源。

黑色原料中的钴源与铁源的比例是任意的，将黑色原料中的钴和铁各自换算为Co₃O₄和Fe₂O₃后的重量比以Co₃O₄/(Co₃O₄+Fe₂O₃)计优选为0.10以上且0.99以下，更优选为0.10以上且0.50以下。

黑色原料中，钴源、铁源和铝源可以以包含选自钴、铁和铝中的2种以上的复合氧化物的状态存在。作为复合氧化物，可以例示出选自CoFe₂O₄(铁酸钴)、CoAl₂O₄(铝酸钴)、FeAl₂O₄和FeAlO₃中的1种以上，优选为CoAl₂O₄。

透明原料与不透明原料的线收缩率之差(以下也简称为“线收缩率之差”)优选为5.0％以下。通常，与透明原料之间或不透明原料之间相比，透明原料与不透明原料之间的热收缩行为显著不同，因此将其一起烧结时容易产生缺陷，成品率容易显著降低。对此，本实施方式中线收缩率之差为5.5％以下、进一步5.0％以下，由此不易在烧结时产生缺陷，因此成品率容易提高。线收缩率之差为4.5％以下、4.0％以下、3.5％以下、3.0％以下、2.5％以下、2.0％以下中任一者。由于组成不同的原料粉末的线收缩率难以一致，因此线收缩率之差可以举出0％以上、进一步为0.1％以上。

本实施方式中的“线收缩率”是热收缩行为的指标之一，作为测定试样，对长方体形状的样品(例如宽30mm、厚3mm、长40mm的长方体形状的样品)(以下也称为“长方体样品”)或圆板形状的样品(例如直径22mm、厚1mm的圆板形状的样品)(以下也称为“圆板样品”)进行烧成处理，根据烧成处理前后的值，可以使用以下的式求出。

＜长方体样品＞

S₁＝(S_W+S_T+S_L)/3

在此，

S_W＝100×{(L_w2-L_w1)/L_w1}

S_T＝100×{(L_T2-L_T1)/L_T1}

S_L＝100×{(L_L2-L_L1)/L_L1}。

此外，S₁是长方体样品的线收缩率(％)，S_W是宽度的线收缩率(％)，L_w1是烧成处理前的长方体样品的宽度(mm)，L_w2是烧成处理后的长方体样品的宽度(mm)，S_T是厚度的线收缩率(％)，L_T1是烧成处理前的长方体样品的厚度(mm)，L_T2是烧成处理后的长方体样品的厚度(mm)，S_L是长度的线收缩率(％)，L_L1是烧成处理前的长方体样品的长度(mm)，L_L2是烧成处理后的长方体样品的长度(mm)。应予说明，宽度、厚度和长度使用游标卡尺测定即可。

＜圆板样品＞

S₂＝(S_D+S_H)/2

在此，

S_D＝100×{(L_D2-L_D1)/L_D1}

S_H＝100×{(L_H2-L_H1)/L_H1}。

此外，S₂是圆板样品的线收缩率(％)，S_D是直径的线收缩率(％)，L_D1是烧成处理前的圆板样品的直径(mm)，L_D2是烧成处理后的圆板样品的直径(mm)，S_H是厚度的线收缩率(％)，L_H1是烧成处理前的圆板样品的厚度(mm)，L_H2是烧成处理后的圆板样品的厚度(mm)。应予说明，直径和厚度使用游标卡尺测定即可。此外，直径使用2～3点测定的平均值即可。

作为本实施方式的线收缩率的测定中的烧成处理，可以举出利用升温速度设定为100℃/h、保持温度设定为1300℃、1400℃或1500℃中任一温度、保持时间设为1分钟、降温速度设为200℃/h的烧成程序，在大气中进行烧成。

本实施方式中，优选保持温度1300℃的烧成处理中的线收缩率之差(以下也称为“△S₍₁₃₀₀₎”)、保持温度1400℃的烧成处理中的线收缩率之差(以下也称为“△S₍₁₄₀₀₎”)、或保持温度1500℃的烧成处理中的线收缩率之差(以下也称为“△S₍₁₅₀₀₎”)中任一者满足上述的线收缩率之差，更优选至少△S₍₁₃₀₀₎、△S₍₁₄₀₀₎和△S₍₁₅₀₀₎的最大值(以下也称为“△S_(MAX)”)满足上述的值，更优选至少△S₍₁₄₀₀₎满足上述的值。

作为优选的△S₍₁₃₀₀₎，可以举出0％以上、优选为0.1％以上，而且为5.0％以下、优选为4.5％以下、更优选为3.5％以下、进一步优选为3.0％以下、进一步更优选为2.0％以下、进一步更优选为1.0％以下；作为优选的△S₍₁₄₀₀₎，可以举出0％以上、优选为0.5％以上，而且为5.0％以下、优选为4.5％以下、更优选为4.0％以下、进一步优选为3.5％以下；进一步地，作为优选的△S₍₁₅₀₀₎，可以举出0％以上、优选为0.1％以上，而且3.0％以下、优选为2.0％以下、更优选为1.8％以下、进一步优选为1.5％以下、进一步更优选为1.0％以下。△S₍₁₃₀₀₎与△S₍₁₅₀₀₎之差更优选为0％以上且4.0％以下、进一步0％以上且3.0％以下、进一步0％以上且2.5％以下、进一步0％以上且1.5％以下、进一步0％以上且1.0％以下、进一步0.1％以上且0.5％以下。

烧结步骤中，通过烧结二次成型体，能够得到透明氧化锆部与不透明氧化锆部接合而成的氧化锆烧结体。

烧结二次成型体的烧结温度优选高于1100℃、更优选为1200℃以上、进一步优选为1250℃以上。烧结温度只要是常规的烧结装置中能够应用的温度即可，可以举出1700℃以下、进一步1600℃以下。

烧结步骤可以适用任意的烧结方法，可以举出例如选自常压烧结、微波烧成和热等静压处理(以下也称为“HIP处理”)中的1种以上。为了抑制透明氧化锆部与不透明氧化锆部的界面上的缺陷产生，烧结步骤中，烧结优选至少包含HIP处理，更优选为常压烧结和HIP处理。应予说明，本实施方式中“常压烧结”是指在烧成时不对被烧成物施加外部压力而烧结的方法。通过常压烧结，可得到常压烧结体。

作为优选的烧结方法，烧结可以举出在1300℃以上且1400℃以下进行常压烧结后，在1450℃以上且1550℃以下进行HIP处理。由此，能够将本实施方式的氧化锆烧结体制成HIP处理体。

除了烧结温度之外的常压烧结的条件是任意的，烧结气氛为氧化气氛和大气气氛中任一者、优选为大气气氛，烧结时间可以举出30分钟以上且5小时以下、优选为1小时以上且3小时以下。

除了HIP处理温度之外的HIP处理的条件是任意的，可以举出作为压力介质，使用不活泼气体、优选为氮气和氩气中的至少任一者，HIP压力为50MPa以上且200MPa以下，HIP处理时间为0.5小时以上且10小时以下。HIP处理气氛优选为除氧化气氛之外的气氛，更优选为还原气氛和不活泼气氛中的至少任一者，进一步优选为还原气氛。

HIP处理优选将HIP烧结中的试样置于还原性气氛下，优选将试样置于由还原性材料制成的容器中。通常，HIP处理装置的发热体等构成部件使用碳等还原性物质。因此，即使将不活泼气体用作压力介质，HIP处理的气氛也容易从不活泼气氛形成弱还原性气氛这样的不稳定气氛。然而，通过将HIP烧结中的试样置于还原性气氛下，容易稳定地得到本实施方式的氧化锆烧结体。HIP处理中的气氛、特别是HIP处理中的试样附近的气氛的控制方法是任意的，可以简便地在包含还原性材料的容器中配置试样。通过选择在HIP处理中配置试样的容器的材质，能够使试样附近的气氛稳定。例如，通过在氧化铝、氧化锆或莫来石等氧化物陶瓷制的容器中配置试样，能够在HIP烧结中将试样置于不活泼气氛下。另一方面，通过在包含碳等还原性材料的容器中配置试样，能够在HIP处理中将试样置于还原性气氛下。

烧结步骤中，在烧结后，优选进行退火处理。由此，透明氧化锆部的直线透射率变得更高。退火处理的条件是任意的，可以举出例如氧气气氛下(例如大气气氛下)、处理温度850℃以上且950℃以下、以及处理时间0.5～2小时。

本实施方式的制造方法可以包括将氧化锆烧结体加工为任意形状的加工步骤。通过加工，能够使透明氧化锆部与不透明氧化锆部在同一面上露出、使表面更平滑、进行形状的微修正等，进一步赋予符合所应用的用途的审美性。

加工方法可以使用任意的方法，可以举出例如选自旋转盘加工、平面磨削、R磨削和NC加工(numerical control machining，数控机械加工)中的1种以上。此外，为了进一步增强光泽，可以例示出滚筒研磨和R研磨中的至少任一者等研磨加工。

实施例

以下，通过实施例和比较例具体说明本公开的氧化锆烧结体。然而，本公开不限于以下的实施例。

(直线透射率)

制作厚1mm、直径25mm的圆板状的烧结体，将其表面两面镜面抛光至表面粗糙度Ra＝0.02μm以下，将其作为测定试样。直线透射率使用雾度计(装置名：NDH5000，日本电色公司制)，将入射光设为D65光线、光斑直径设为直径15mm，来进行测定。

(色调)

通过按照JIS Z 8722的方法，测定不透明氧化锆部的色调。测定中，使用常规的色差计(装置名：Spectrophotometer SD 3000，日本电色工业公司制)，以白色板作为背景，在其上设置试样而进行测定(白背景测定)。测定条件如下所述。

光源：D65光源

视场角：10°

测定方式：SCE方式(除去镜面反射光、测定漫反射光的方式)

色调使用表面粗糙度设为Ra＝0.02μm以下的氧化锆烧结体作为测定试样，测定通过目视确认的不透明氧化锆部的色调。

(线收缩率之差的测定)

将粉末试样用压力25MPa的模具加压成型后，在压力200MPa下进行CIP处理，由此得到宽30mm、厚3mm、长40mm的长方体状的成型体、或直径22mm、厚1mm的圆板状的成型体，将其作为测定试样。使用游标卡尺，对长方体样品测定试样的宽度(L_W1)、厚度(L_T1)和长度(L_L1)，对圆板状样品测定试样的直径(L_D1)和厚度(L_H1)。测定后，使用常规的烧成炉(装置名：SC-2025H，MOTOYAMA公司制)，对该成型体使用升温速度100℃/h、保持温度1300℃、1400℃或1500℃中任一温度、保持时间1分钟、降温速度200℃/h的烧成程序，在大气中进行烧成处理。对于用设定为各保持温度的烧成程序进行烧成处理后的测定试样，使用游标卡尺，对长方体样品测定试样的宽度(L_W2)、厚度(L_T2)和长度(L_L2)，对圆板状样品测定试样的直径(L_D2)和厚度(L_H2)。根据得到的值求出各个线收缩率，将其平均值记作各保持温度下的试样的线收缩率(S₁,S₂)。将试样间的各线收缩率之差，记作线收缩率之差。

(双轴弯曲强度)

制作厚1mm、直径25mm(或12mm)的圆板状的烧结体，将其表面两面的表面粗糙度(Ra)镜面抛光至0.02μm以下，将其作为测定试样。使用该测定试样，按照ISO/DIS6872中规定的双轴弯曲强度测定，测定双轴弯曲强度。在双轴弯曲强度测定中，为了将透明氧化锆部与不透明氧化锆部的界面设置在支撑圆的内侧，根据测定试样的形状配置3点支撑件，以使支撑圆的直径达到22mm或11mm。支撑件使用球径9.5mm的氧化锆球，以在透明氧化锆部上负载载重的方式，施加载重来测定。

(EPMA测定)

使用EPMA装置(装置名：EPMA1610，岛津制作所公司制)，在以下的条件下观察背散射电子像并获得元素分布像。

测定方式：波长色散型

加速电压：15kV

照射电流：300nA

分析面积：51.2μm×51.2μm

视场数：3个视场

使用EPMA1610的附属的分析软件(制品名：EPMA系统Ver.2.14，岛津制作所公司制)，将得到的元素分布像二值化，统计背景中的钴或铁的特征X射线的强度为1.5倍以上的区域的个数。根据各区域的个数在所统计的区域的个数中所占的比例，求出Co分布、Fe分布、最频Co分布和最频Fe分布。

烧结体试样使用表面粗糙度为Ra＝0.02μm以下的厚1mm、直径16mm的圆板状的烧结体。

实施例1

(透明原料)

将BET比表面积为5.3m²/g的含10mol％氧化钇的氧化锆粉末、和BET比表面积为20m²/g的氧化钛粉末在乙醇溶剂中，用直径10mm的氧化锆制球进行球磨机混合。球磨机混合通过在乙醇溶剂中将氧化钛粉末粉碎，进一步混合含氧化钇的氧化锆粉末而进行。将混合粉末在大气中干燥，得到含10mol％氧化钇和9.1mol％氧化钛的氧化锆粉末，将其作为透明原料。透明原料中包含的氧化钛中的钛(Ti)含量以TiO₂换算后的钛的质量相对于透明原料的质量的比例计，相当于6.8质量％。

(不透明原料)

将氧化铝粉末、氧化铁粉末、氧化钴粉末、含3mol％氧化钇的氧化锆粉末和氧化钛粉末，通过在乙醇溶剂中使用氧化锆制球的球磨机进行湿式混合，得到包含0.25质量％的氧化铝、0.16质量％的氧化铁和0.04质量％的氧化钴、余部为含3mol％氧化钇和4.7mol％氧化钛的氧化锆的混合粉末。将该混合粉末在大气中、110℃下干燥后，筛分，将其作为不透明原料(黑色原料)。不透明原料中包含的氧化钛中的钛(Ti)含量以TiO₂换算后的钛的质量相对于不透明原料的质量的比例(以下也称为“钛质量比例”)计，相当于3.0质量％。

(成型体)

在直径25mm、具有凹凸形状的圆板状的一次模具中填充透明原料，通过在压力25MPa下进行单轴加压成型，得到由厚2mm、直径25mm的圆板状的透明成型体构成的一次成型体。以该一次成型体的凸形状作为上面的方式，将其配置在直径50mm的圆板状的二次模具中。填充不透明原料以使一次成型体的上面完全被覆盖。其后，通过将其在压力50MPa下进行单轴加压成型，得到透明成型体与不透明成型体层叠而成的二次成型体，之后，将其在压力200MPa下进行CIP处理。由此，得到厚3.5mm、直径50mm的圆板状的二次成型体。图2是示出二次成型体(200)的截面的示意图，示出了具有下述结构的、由透明成型体与不透明成型体层叠而成的二次成型体：在二次模具(210)中配置由透明成型体构成的一次成型体(201)，不透明成型体(202)覆盖该一次成型体的露出面。

(氧化锆烧结体)

将所得二次成型体在大气中，以升温速度100℃/h、烧结温度1350℃、烧结时间2小时进行常压烧结后，以温度1500℃、压力150MPa、保持时间1小时进行HIP处理。HIP处理后，在大气中，在900℃下进行8小时退火处理，得到烧结体。HIP处理中，使用纯度99.9％的氩气作为压力介质，此外，试样配置在带盖的碳制容器中。

对退火处理后的烧结体进行切削加工和研磨，直到在其两面上露出透明氧化锆部与不透明氧化锆部露出。由此，制成厚1.0mm、具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部、该透明氧化锆部与不透明氧化锆部在同一面上露出的圆板状的氧化锆烧结体，将其作为本实施例的氧化锆烧结体。

图3是示出切削加工和研磨后的本实施例的氧化锆烧结体的正面(300a)和截面(300b)的外观的示意图。如正面图(300a)所示，本实施例的氧化锆烧结体是以不透明氧化锆部(302)围绕透明氧化锆部(301)的方式配置的结构，而且具有透明氧化锆部(301)与不透明氧化锆部(302)在同一面上露出的圆板状。此外，如截面图(300b)所示，本实施例的氧化锆烧结体是具有在厚度方向上连续的透明氧化锆部的结构。通过透明氧化锆部的透明性，在配置本实施例的氧化锆烧结体的情况下，能够实现如窗材那样的功能，能够目视辨认其背景的外观设计等。

针对退火处理后的氧化锆烧结体，利用EPMA进行组成分析。通过EPMA组成分析，确认在氧化锆烧结体的透明氧化锆部中，从界面起10μm的区域中不含钴(检出限以下)。

此外，本实施例中的线收缩率之差确认为△S₍₁₃₀₀₎为0.8％、△S₍₁₄₀₀₎为3.0％且△S₍₁₅₀₀₎为0.6％、△S_(MAX)为3.0％，△S₍₁₃₀₀₎与△S₍₁₅₀₀₎之差为0.2％。

实施例2和3

以达到以下的组成的方式，改变氧化铝粉末、氧化铁粉末、氧化钴粉末、含3mol％氧化钇的氧化锆粉末(或含4mol％氧化钇的氧化锆粉末)和氧化钛粉末的混合比例，得到不透明原料(黑色原料)；使用直径12mm、具有凹凸形状的圆板状的一次模具，制作由厚5mm、直径12mm的圆板状的透明成型体构成的一次成型体；并且，除了使用该一次成型体之外，通过与实施例1相同的方法，得到厚4mm、直径25mm的圆板状的二次成型体。除上述操作之外，通过与实施例1相同的方法，得到各实施例的氧化锆烧结体。应予说明，在任一实施例中，钛质量比例均为3.0质量％。

[表1]

实施例4至11

(透明原料、不透明原料)

将通过与实施例1相同的方法得到的含10mol％氧化钇和9.1mol％氧化钛的氧化锆粉末作为透明原料。

此外，以达到以下的组成的方式，改变氧化铝粉末、氧化铁粉末、氧化钴粉末、含3mol％氧化钇的氧化锆粉末和氧化钛粉末的混合比例，除此之外，通过与实施例1相同的方法，得到混合粉末，将其作为不透明原料(黑色原料)。得到的不透明原料的组成示于下表。关于钛质量比例，实施例4至8为4.0质量％，实施例9至11为5.0质量％。

[表2]

(烧结体)

使用各不透明原料，使用直径12mm、具有凹凸形状的圆板状的一次模具，制作由厚5mm、直径12mm的圆板状的透明成型体构成的一次成型体，并且，除了使用该一次成型体之外，通过与实施例1相同的方法，得到厚4mm、直径23mm的圆板状的二次成型体。将所得二次成型体通过与实施例1相同的方法，得到各实施例的氧化锆烧结体。

得到的氧化锆烧结体均是厚1.0mm、具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部、该透明氧化锆部与不透明氧化锆部在同一面上露出的圆板状的氧化锆烧结体。测定实施例2、4和5的不透明氧化锆部的色调的结果各自是：明度L^*为0.74、色相a^*为0.05和色相b^*为-0.20(实施例4)；明度L^*为2.64、色相a^*为0.65和色相b^*为0.78(实施例6)；明度L^*为6.75、色相a^*为1.33和色相b^*为2.66(实施例7)。

实施例12至15

以达到以下的组成的方式，改变氧化铁粉末、氧化钴粉末、含3mol％氧化钇的氧化锆粉末和氧化钛粉末的混合比例，得到不透明原料(黑色原料)，除此之外，通过与实施例2相同的方法，得到各实施例的氧化锆烧结体。应予说明，钛质量比例均为3.0质量％。

[表3]

实施例16至23

以达到以下的组成的方式，改变氧化铝粉末、氧化铁粉末、氧化钴粉末、含3mol％氧化钇的氧化锆粉末(或含4mol％氧化钇的氧化锆粉末)、氧化钛粉末和四氧化三锰粉末的混合比例，得到不透明原料(黑色原料)，除此之外，通过与实施例2相同的方法，得到各实施例的氧化锆烧结体。应予说明，关于钛质量比例，实施例16为3.0质量％、实施例17至23为4.0质量％。

[表4]

此外，对实施例17至19测定线收缩率之差的结果是，线收缩率之差在实施例17中△S₍₁₃₀₀₎为4.1％、△S₍₁₄₀₀₎为5.2％和△S₍₁₅₀₀₎为1.9％；在实施例18中△S₍₁₃₀₀₎为4.9％、△S₍₁₄₀₀₎为4.8％和△S₍₁₅₀₀₎为1.9％；在实施例19中△S₍₁₃₀₀₎为5.9％、△S₍₁₄₀₀₎为5.0％和△S₍₁₅₀₀₎为1.9％。

比较例1

按照日本特开2013-14471号公报，如下所述，得到陶瓷接合体。

(黑色氧化锆烧结体)

将黑色氧化锆粉末(制品名：TZ-Black，东曹公司制)在压力50MPa下单轴加压成型后，在压力200MPa下进行CIP处理，得到纵30mm、横40mm的板状成型体。将所得成型体常压烧结后，对所得氧化锆烧结体进行机械加工，得到具有厚1.15mm、纵14mm、横22mm的长方形的中空部、厚1.15mm、纵28mm、横36mm的框状的黑色氧化锆烧结体。

(透明氧化锆烧结体)

在含10mol％氧化钇的氧化锆粉末(制品名：TZ-10YS，东曹公司制)中，相对于氧化锆添加10mol％的高纯度氧化钛粉末，将其在乙醇溶剂中用直径10mm的氧化锆制球进行72小时球磨机混合后，干燥，作为原料粉末。将原料粉末在压力50MPa下单轴加压成型后，在压力200MPa下进行CIP处理，得到厚2mm、纵50mm、横40mm的板状成型体。

将所得板状成型体在大气中，以升温速度100℃/h、烧结温度1350℃、烧结时间2小时进行常压烧结，得到常压烧结体。接着，以温度1650℃、压力150MPa、保持时间1小时对该常压烧结体进行HIP处理。HIP处理中，使用纯度99.9％的氩气作为压力介质，试样配置在带盖的碳制容器中。HIP烧结后，在大气中、1000℃下进行1小时退火处理，得到透明氧化锆烧结体。

(陶瓷接合体)

在黑色氧化锆烧结体的内侧配置透明氧化锆烧结体，以压力150MPa、保持温度1200℃、保持时间1小时进行HIP处理，由此得到陶瓷接合体。HIP处理以保持温度1200℃、压力150MPa、保持时间1小时进行，使用纯度99.9％的氩气(Ar)作为压力介质，试样配置在氧化铝制容器内。HIP处理后，在大气中，以1000℃和1小时对得到的HIP烧结体进行退火处理，制成本比较例的氧化锆接合体。

这些实施例和比较例的双轴弯曲强度测定的结果示于下表。

[表5]

实施例的氧化锆烧结体均具有350MPa以上的双轴弯曲强度、进一步大于400MPa的双轴弯曲强度、还进一步600MPa以上的双轴弯曲强度，与此相对地，比较例1的氧化锆接合体为低于250MPa的双轴弯曲强度。此外，在确认比较例1的氧化锆接合体的破坏源时，确认从黑色氧化锆烧结体和透光性氧化锆烧结体接触的部分(接合面)开始断裂。

合成例1(透明氧化锆烧结体)

通过与实施例1相同的方法，得到一次成型体。使用得到的一次成型体代替二次成型体，除此之外，通过与实施例1相同的方法，制作透明氧化锆烧结体。

所得氧化锆烧结体呈现与实施例1的氧化锆烧结体的透明氧化锆部相同的透明性，其直线透射率为69％，平均晶粒粒径为25μm。

该透明氧化锆烧结体的双轴弯曲强度为181MPa，是与实施例的氧化锆烧结体的双轴弯曲强度相比更低的值。

合成例2(黑色氧化锆烧结体)

使用不透明氧化锆部的原料粉末代替透明氧化锆部的原料粉末，除此之外，通过与实施例1相同的方法，得到一次成型体。使用所得一次成型体代替二次成型体，除此之外，通过与实施例1相同的方法，制作黑色氧化锆烧结体。

所得氧化锆烧结体呈现与实施例1的氧化锆烧结体的不透明氧化锆部相同的色调，直线透射率为0％(检出限以下)，平均晶粒粒径为1.1μm，单斜晶相率为0％。

实施例24至26

以达到以下的组成的方式，改变氧化铝粉末、氧化铁粉末、氧化钴粉末、含4mol％氧化钇的氧化锆粉末、氧化钛粉末和二氧化硅粉末的混合比例，得到不透明原料(黑色原料)，除此之外，通过与实施例2相同的方法，得到各实施例的氧化锆烧结体。应予说明，钛质量比例均为4.0质量％。

[表6]

实施例27

(透明原料)

通过与实施例1相同的方法，得到含10mol％氧化钇和9.1mol％氧化钛的氧化锆粉末。该混合粉末中包含的氧化钛中的钛(Ti)以TiO₂换算后的钛的质量相对于该混合粉末的质量的比例计，相当于6.8质量％。将该粉末与包含丙烯酸系树脂的有机粘结剂混合，制成组合物，将其作为本实施例的透明原料。

(不透明原料)

通过与实施例1相同的方法，得到包含0.25质量％的氧化铝、0.16质量％的氧化铁和0.04质量％的氧化钴、余部为含3mol％氧化钇和4.7mol％氧化钛的氧化锆的混合粉末。该混合粉末中包含的氧化钛中的钛(Ti)含量以TiO₂换算后的钛的质量相对于该混合粉末的质量的比例计，相当于3.0质量％。将该混合粉末与包含丙烯酸系树脂的有机粘结剂混合，制成组合物，将其作为本实施例的不透明原料。

(成型体)

将透明原料在一次模具中注射成型，得到具有凹凸形状、由厚2mm、直径25mm的圆板状的透明成型体构成的一次成型体。以所得一次成型体的凹凸形状朝上面的方式，配置在直径50mm的圆板状的二次模具中。在一次成型体上注射成型不透明原料，以覆盖该一次成型体的整个上面(露出面)，得到具有厚3.5mm、直径50mm的圆板状的、透明成型体与不透明成型体层叠而成的二次成型体。

(氧化锆烧结体)

使用所得二次成型体，除此之外，通过与实施例1相同的方法，进行常压烧结、HIP处理、退火处理和加工，得到本实施例的氧化锆烧结体。

本实施例的氧化锆烧结体是厚1mm的圆板状的烧结体，透明氧化锆部与不透明氧化锆部在同一面上露出。

2019年3月26日提交的日本专利申请2019-058458号和2020年2月18日提交的日本专利申请2020-025331号的说明书、权利要求书、附图和说明书摘要的全部内容引用于此，作为本公开的说明书的公开内容而并入。

附图标记说明

100a,100b,200a,200b：氧化锆烧结体

101,301：透明氧化锆部

102,302：不透明氧化锆部

110a,110b,110c：支撑件

120：载重

200：二次成型体

201：一次成型体(透明成型体)

202：不透明成型体

210：二次模具

Claims

1.一种氧化锆烧结体，其特征在于，具有透明氧化锆部和不透明氧化锆部，其双轴弯曲强度为300MPa以上。

2.根据权利要求1所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部和不透明氧化锆部处于同一面上。

3.根据权利要求1或2所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部的直线透射率为50％以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部的直线透射率低于5％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，透明氧化锆部和不透明氧化锆部包含含有稳定化剂和氧化钛的氧化锆。

6.根据权利要求5所述的氧化锆烧结体，其中，所述稳定化剂为选自氧化钇、氧化钙和氧化镁中的至少1种。

7.根据权利要求5或6所述的氧化锆烧结体，其中，所述透明氧化锆部的稳定化剂为氧化钇，而且氧化钇含量为6mol％以上且12mol％以下。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，所述不透明氧化锆部的稳定化剂为氧化钇，而且氧化钇含量为2mol％以上且低于6mol％。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部与透明氧化锆部相比，氧化钛含量更少。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的氧化锆烧结体，其中，不透明氧化锆部包含着色元素。

11.根据权利要求10所述的氧化锆烧结体，其中，所述着色元素为选自过渡金属元素、碱金属元素、碱土金属元素、铝、硅、硼、磷、锗、稀土元素中的至少1种。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的氧化锆烧结体，其特征在于，双轴弯曲强度为350MPa以上。

13.权利要求1至12中任一项所述的氧化锆烧结体的制造方法，其特征在于，包括：烧结步骤，其中，将包含透明氧化锆部的原料粉末或不透明氧化锆部的原料粉末中任一者的原料粉末的一次成型体、和包含另一者的原料粉末的成型体层叠得到的二次成型体进行烧结。

14.根据权利要求13所述的氧化锆烧结体的制造方法，其中，透明氧化锆部的原料粉末和不透明氧化锆部的原料粉末各自为包含含稳定化剂的氧化锆源和氧化钛源的混合粉末。

15.根据权利要求13或14所述的氧化锆烧结体的制造方法，其中，烧结至少包含HIP处理。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的制造方法，其中，在烧结中，在1300℃以上且1400℃以下进行常压烧结后，在1450℃以上且1550℃以下进行HIP处理。