JP2002121070A - Sintered low temperature thermal deterioration resistant zirconia compact and method of manufacturing for the same - Google Patents

Sintered low temperature thermal deterioration resistant zirconia compact and method of manufacturing for the same

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JP2002121070A
JP2002121070A JP2000313700A JP2000313700A JP2002121070A JP 2002121070 A JP2002121070 A JP 2002121070A JP 2000313700 A JP2000313700 A JP 2000313700A JP 2000313700 A JP2000313700 A JP 2000313700A JP 2002121070 A JP2002121070 A JP 2002121070A
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JP
Japan
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sintered body
rare earth
zirconia
low
temperature heat
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JP2000313700A
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Toru Nakayama
亨 中山
Toshihisa Suzuki
敏久 鈴木
Yasuo Masuda
康夫 増田
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sintered zirconia compact having excellent mechanical strengths and thermal stability in combination. SOLUTION: The sintered low temperature thermal deterioration resistant zirconia compact is the sintered zirconia compact essentially consisting of ZrO2 and containing at least one kin of stabilizers Y2O3 and Sc2O3 and is characterized in that (1) the molar ratio of the stabilizers and the ZrO2 is 1.5:98.5 to 4:96, (2) the sintered compact contains at least one kind of rare earth aluminate consisting of LaAlO3, PrAlO3 and NdAlO3 and (3) the sintered compact consists of a mixed phase of at least one kind of a monoclinic crystal and a cubic crystal or a tetragonal single phase and the method of manufacturing for the same.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なジルコニア
質焼結体及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a novel zirconia sintered body and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、ジルコニア(ZrO2)質焼結体
は、優れた強度、靱性、耐熱性等の種々の特性を有して
おり、各特性に応じた用途に幅広く用いられている。例
えば、その高強度、高強靭性等を応用したセラミックス
製ハサミ、医療用材料等;潤滑性を利用した金型押出し
用ダイス等;断熱性、熱膨張性等の特性を利用した断熱
型エンジン用部品等;酸素イオン導電性を応用した酸素
センサ、燃料電池等が実用化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, sintered zirconia (ZrO 2 ) materials have various properties such as excellent strength, toughness, heat resistance and the like, and are widely used for applications corresponding to the respective properties. For example, ceramic scissors, medical materials, etc. that apply their high strength, high toughness, etc .; mold extrusion dies, etc., utilizing lubricity; for heat-insulating engines, which use the properties of heat insulation, thermal expansion, etc. Parts and the like; oxygen sensors, fuel cells, and the like utilizing oxygen ion conductivity have been put to practical use.

【0003】とりわけ、Y23、Sc23等が安定化剤
として添加されたジルコニア質焼結体は、その機械特性
が他のセラミックスに比べて優れており、この特性を利
用した製品の開発も盛んに行われている。近年では、セ
ラミックス材料、金属粉末、食品関連等の混合あるいは
粉砕に利用される粉砕媒体(メディア)としても注目を
集めている。また、このジルコニア質焼結体は、結晶粒
子径が非常に小さく均一な微細組織を有しており、精密
研磨加工面が得られやすいことから、数μm以下の高い
寸法精度が要求される光ファイバーコネクタフェルール
材料としての用途も急速な勢いで拡がっている。さら
に、このジルコニア質焼結体は、酸素イオン導電性に優
れており、燃料電池材料等としての利用も今後さらに伸
びていくものを期待される。
In particular, a zirconia sintered body to which Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 or the like is added as a stabilizer has excellent mechanical properties as compared with other ceramics, and a product utilizing this property. Is also being actively developed. In recent years, it has also attracted attention as a pulverizing medium (media) used for mixing or pulverizing ceramic materials, metal powders, food products, and the like. In addition, this zirconia sintered body has a very small crystal grain size and a uniform microstructure, and it is easy to obtain a precisely polished surface. Therefore, an optical fiber requiring high dimensional accuracy of several μm or less is required. Applications as a connector ferrule material are also expanding rapidly. Further, the zirconia sintered body is excellent in oxygen ion conductivity, and it is expected that its use as a fuel cell material and the like will be further increased in the future.

【0004】ところで、Y23、Sc23等を安定化剤
としたジルコニア質焼結体の破壊強度は、その含有量が
4モル%以下の範囲において特に優れた性能を示すこと
が知られている。その一方で、このジルコニア質焼結体
は、低温領域での長期エージングに伴う強度劣化が起こ
りやすいという欠点を有する。この原因は、ジルコニア
質焼結体の結晶相のうち常温では準安定相である正方晶
が安定相である単斜晶に相転移し、この相転移に伴う体
積膨張が焼成体内に微小亀裂を発生させるためである。
この問題は、特に100〜300℃の水中又は水蒸気中
でのエージングで顕著になる。このため、ジルコニア質
焼結体がたとえ高強度なものであっても、低温領域での
熱安定性が悪いために、その用途が限られてしまう。
[0004] Incidentally, the fracture strength of a zirconia sintered body using Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 or the like as a stabilizing agent exhibits particularly excellent performance when its content is 4 mol% or less. Are known. On the other hand, this zirconia sintered body has a disadvantage that the strength is likely to deteriorate due to long-term aging in a low temperature region. The reason for this is that, at room temperature, the tetragonal phase, which is a metastable phase, undergoes a phase transition to the monoclinic phase, which is a stable phase, at room temperature, and the volume expansion accompanying this phase transition causes microcracks in the sintered body. In order to generate it.
This problem is particularly noticeable when aging in water at 100 to 300 ° C. or in steam. For this reason, even if the zirconia sintered body has a high strength, its use is limited due to poor thermal stability in a low temperature region.

【0005】この種のジルコニア焼結体としては、例え
ば、機械的特性及び酸化物イオン導電性に優れたジルコ
ニア磁器及びその製造方法(特公平2−58232号公
報)等が知られている。ところが、このジルコニア磁器
は、100〜300℃付近で長時間にわたり放置される
と著しい強度劣化が起こる。特に、水中又は水蒸気中の
環境下においてはその劣化速度が非常に速いため、その
ような環境下で使用することは困難である。
As this type of zirconia sintered body, for example, a zirconia porcelain excellent in mechanical properties and oxide ion conductivity and a method for producing the same (Japanese Patent Publication No. 2-58232) are known. However, when this zirconia porcelain is left at around 100 to 300 ° C. for a long period of time, its strength is significantly deteriorated. In particular, the rate of deterioration is extremely high in an environment in water or in water vapor, so that it is difficult to use in such an environment.

【0006】また、このタイプのジルコニア質焼結体か
らなる粉砕用部材は、100〜300℃付近で長時間に
わたって放置されると著しい強度劣化が起こる。特に、
水中又は水蒸気の環境下においては、強度劣化の速度も
非常に速くなるため、溶媒として水を用いるような用
途、例えば湿式による粉砕工程で使用する場合、あるい
は粉砕用部材を水等で洗浄した後、高温(200℃付
近)にて乾燥を行う場合等においてはその強度劣化が顕
著になる。さらに、この種のジルコニア質焼結体からな
る光ファイバーコネクタフェルール材料も、あらゆる温
度・湿度環境下での使用が考えられるため、低温熱劣化
現象を有することは致命的な欠陥となりかねない。
[0006] A pulverizing member made of a zirconia sintered body of this type significantly deteriorates in strength when left at about 100 to 300 ° C for a long time. In particular,
In the environment of water or steam, the rate of strength deterioration is also very fast, so when using water as a solvent, for example, when using in a wet pulverization process, or after washing a pulverizing member with water or the like When drying is performed at a high temperature (around 200 ° C.), the strength is significantly deteriorated. Further, since an optical fiber connector ferrule material made of a zirconia sintered body of this kind can be used in any temperature and humidity environment, having a low-temperature thermal degradation phenomenon can be a fatal defect.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これに対し、熱安定性
の向上を目的として、ホウ素化合物(例えば、B23
とAl23及び/又はSiO2とを含むジルコニア質焼
結体が提案されている(特開平6−239662号
等)。
On the other hand, in order to improve the thermal stability, boron compounds (for example, B 2 O 3 )
And Al 2 O 3 and / or zirconia sintered body containing a SiO 2 has been proposed (JP-A-6-239662, etc.).

【0008】しかしながら、この焼結体では、添加物が
ガラス成分として存在しているため、600℃以上で弾
性率及び強度の低下が起こるだけでなく、粉砕用部品と
して用いる場合には耐摩耗性の低下が認められる等の問
題点がある。
However, in this sintered body, since the additive is present as a glass component, not only the elastic modulus and strength are reduced at 600 ° C. or more, but also when the sintered body is used as a pulverizing part, the wear resistance is reduced. Problems such as a decrease in

【0009】一方、Y23を主体とした安定化剤を1.
5〜5モル%含むZrO2の60〜99重量%とムライ
トAl6Si213またはパイロクロアLa2Zr27
〜40重量%よりなるジルコニア系焼結体が知られてい
る(特開昭61−26562号)。この他にも、Dy2
3、Ho23、Er23、Yb23等を主安定化剤と
し、特性向上剤としてLa、Pr、Nd等の酸化物を添
加するジルコニア質焼結体が知られている(特開平6−
329468号等)。
On the other hand, a stabilizer mainly composed of Y 2 O 3 is used.
5-5 60-99 wt% of ZrO 2 containing mol% mullite Al 6 Si 2 O 13 or pyrochlore La 2 Zr 2 O 7 1
A zirconia-based sintered body comprising up to 40% by weight is known (JP-A-61-26562). In addition, Dy 2
A zirconia sintered body is known in which O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Yb 2 O 3 or the like is used as a main stabilizer and an oxide such as La, Pr or Nd is added as a property improver. (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 329468).

【0010】しかしながら、特開昭61−26562号
のジルコニア焼結体の場合、パイロクロア相の存在によ
り熱安定性を向上できるとされているものの、絶対的な
機械的強度が低い。また、特開平6−329468号で
は、室温での機械的強度は多少改善されているが、熱安
定性はなお不十分であり、この点についてさらに改善す
る余地がある。
[0010] However, in the case of the zirconia sintered body disclosed in JP-A-61-26562, although the thermal stability can be improved by the presence of the pyrochlore phase, the absolute mechanical strength is low. In JP-A-6-329468, the mechanical strength at room temperature is somewhat improved, but the thermal stability is still insufficient, and there is room for further improvement in this respect.

【0011】従って、本発明の主な目的は、優れた機械
的強度と熱安定性を兼ね備えたジルコニア質焼結体を提
供することにある。
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a zirconia sintered body having both excellent mechanical strength and thermal stability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定組成による
ジルコニア質焼結体が上記目的を達成できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the problems of the prior art, and as a result, have found that a zirconia sintered body having a specific composition can achieve the above object, and completed the present invention. I came to.

【0013】すなわち、本発明は、下記の耐低温熱劣化
性ジルコニア質焼結体及びその製造方法に係るものであ
る。
That is, the present invention relates to the following zirconia sintered body having low temperature resistance to heat degradation and a method for producing the same.

【0014】1.ZrO2を主成分とし、Y23及びS
23の少なくとも1種の安定化剤を含むジルコニア焼
結体であって、(1)安定化剤とZrO2とのモル比が
1.5:98.5〜4:96であり、(2)LaAlO
3、PrAlO3及びNdAlO3からなる希土類アルミ
ネートの少なくとも1種を含有し、(3)単斜晶及び立
方晶の少なくとも1種と正方晶との混合相又は正方晶単
相からなる、ことを特徴とする耐低温熱劣化性ジルコニ
ア質焼結体。
1. ZrO 2 as the main component, Y 2 O 3 and S
A zirconia sintered body containing at least one stabilizer of c 2 O 3 , wherein (1) the molar ratio of the stabilizer to ZrO 2 is 1.5: 98.5 to 4:96, (2) LaAlO
3 , containing at least one rare earth aluminate composed of PrAlO 3 and NdAlO 3 , and (3) a mixed phase of at least one of monoclinic crystals and cubic crystals and a tetragonal crystal or a tetragonal single phase. A zirconia sintered body that is resistant to low-temperature heat degradation.

【0015】2.上記第1項に記載の耐低温熱劣化性ジ
ルコニア質焼結体の製造方法であって、(1)イットリ
ウム化合物及びスカンジウム化合物の少なくとも1種、
LaAlO3、PrAlO3及びNdAlO3からなる希
土類アルミネートの少なくとも1種ならびにジルコニウ
ム化合物を含む原料混合物を調製する工程、(2)上記
原料混合物を500〜1200℃で仮焼する工程、
(3)上記仮焼体を粉砕し、成形する工程、及び(4)
上記成形体を1300〜1650℃で焼結する工程を有
することを特徴とする製造方法。
2. 2. The method for producing a low-temperature thermally degradable zirconia sintered body according to the above item 1, wherein (1) at least one of an yttrium compound and a scandium compound,
Preparing a raw material mixture containing at least one rare earth aluminate composed of LaAlO 3 , PrAlO 3 and NdAlO 3 and a zirconium compound; (2) calcining the raw material mixture at 500 to 1200 ° C.
(3) a step of pulverizing and molding the calcined body, and (4)
A manufacturing method, comprising a step of sintering the molded body at 1300 to 1650 ° C.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】1.耐低温熱劣化性ジルコニア質
焼結体 本発明の耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結体は、ZrO
2を主成分とし、Y2 3及びSc23の少なくとも1種
の安定化剤を含むジルコニア焼結体であって、(1)安
定化剤とZrO2とのモル比が1.5:98.5〜4:
96であり、(2)LaAlO3、PrAlO3及びNd
AlO3からなる希土類アルミネートの少なくとも1種
を含有し、(3)単斜晶及び立方晶の少なくとも1種と
正方晶との混合相又は正方晶単相からなる、ことを特徴
とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION1. Low temperature heat-resistant zirconia
Sintered body The low-temperature heat-degradable zirconia sintered body of the present invention is made of ZrO.
Two, And YTwoO ThreeAnd ScTwoOThreeAt least one of
Zirconia sintered body containing a stabilizer of (1)
Stabilizer and ZrOTwoIs 1.5: 98.5 to 4:
96 and (2) LaAlOThree, PrAlOThreeAnd Nd
AlOThreeAt least one rare earth aluminate consisting of
And (3) at least one of a monoclinic crystal and a cubic crystal.
It consists of a mixed phase with tetragonal or a single phase of tetragonal
And

【0017】安定化剤としてのY23及び/又はSc2
3の含有量は、通常は1.5〜4モル%程度であり、
好ましくは2〜3モル%とする。Y23含有量が少なす
ぎる場合には、所望のY23添加効果が得られない。ま
た、Y23含有量が多すぎる場合には、立方晶の割合が
多くなり、所望の機械的強度が得られない。
Y 2 O 3 and / or Sc 2 as stabilizers
The content of O 3 is usually about 1.5 to 4 mol%,
Preferably it is 2-3 mol%. If the Y 2 O 3 content is too small, the desired effect of adding Y 2 O 3 cannot be obtained. On the other hand, if the Y 2 O 3 content is too large, the proportion of cubic crystals increases, and the desired mechanical strength cannot be obtained.

【0018】本発明の焼結体は、LaAlO3、PrA
lO3及びNdAlO3からなる希土類アルミネートの少
なくとも1種を含有する。これらは、原料として添加さ
れた希土類アルミネートであっても良いし、製造段階で
生成した希土類アルミネートのいずれであっても良い。
The sintered body of the present invention is made of LaAlO 3 , PrA
containing at least one rare earth aluminate consisting of lO 3 and NdAlO 3. These may be either rare earth aluminates added as a raw material or rare earth aluminates produced in the production stage.

【0019】希土類アルミネートの含有量は、用いる希
土類アルミネートの種類、最終製品の用途等に応じて適
宜設定できるが、通常は安定化剤及びZrO2の合計1
00重量部に対して0.1〜5重量部程度、好ましくは
0.3〜2重量部とすれば良い。かかる範囲内に設定す
ることにって、より優れた耐低温熱劣化性を得ることが
できる。
The content of the rare earth aluminate can be appropriately set according to the kind of the rare earth aluminate to be used, the use of the final product, and the like. Usually, the total amount of the stabilizer and ZrO 2 is 1%.
The amount may be about 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.3 to 2 parts by weight, per 100 parts by weight. By setting the content within such a range, more excellent low-temperature thermal degradation resistance can be obtained.

【0020】本発明のジルコニア質焼結体における結晶
相は、単斜晶及び立方晶の少なくとも1種と正方晶との
混合相又は正方晶単相からなる。すなわち、正方晶のみ
からなる場合と、正方晶と単斜晶及び立方晶の少なくと
も1種との混合相からなる場合の双方が包含される。
The crystal phase in the zirconia sintered body of the present invention comprises a mixed phase of at least one of monoclinic and cubic and a tetragonal or a tetragonal single phase. That is, both the case of a tetragonal system alone and the case of a mixed phase of a tetragonal system and at least one of monoclinic system and cubic system are included.

【0021】このほか、本発明ジルコニア質焼結体で
は、その効果を妨げない範囲内で、主安定化剤であるY
23及び/又はSc23の一部がSm、Eu、Gd、T
b、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc等の希
土類金属の酸化物の1種又は2種以上で置換されていて
も良い。
In addition, in the zirconia sintered body of the present invention, as long as its effect is not impaired, the main stabilizer Y
Part of 2 O 3 and / or Sc 2 O 3 is Sm, Eu, Gd, T
It may be substituted with one or more kinds of rare earth metal oxides such as b, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Sc.

【0022】本発明の耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結
体は、室温での強度はもとより、大気中300℃以下の
低温熱雰囲気中、さらには300℃以下の水中又は水蒸
気中に置かれた後の曲げ強度にも優れている。特に、2
50℃の熱水中に50時間晒された後の曲げ強度が90
0MPa以上(特に1120MPa以上)という優れた
効果を発揮する。
The low-temperature heat-degradable zirconia sintered body of the present invention has a strength at room temperature, as well as in a low-temperature heat atmosphere at 300 ° C. or lower in the air, and further in water or steam at 300 ° C. or lower. Also excellent in later bending strength. In particular, 2
Flexural strength after exposure to 50 ° C hot water for 50 hours is 90
An excellent effect of 0 MPa or more (especially 1120 MPa or more) is exhibited.

【0023】本発明焼結体は、より好ましくは(1)焼
結体の平均結晶粒径が2μm以下、(2)かさ密度が
5.8g/cm3以上、(3)3点曲げ強度が1000
MPa以上、(4)250℃の熱水中で50時間放置後
の3点曲げ強度が900MPa以上(特に1120MP
a以上)である。2.耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結体の製造方法 本発明の耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結体は、例えば
(1)イットリウム化合物及びスカンジウム化合物の少
なくとも1種、LaAlO3、PrAlO3及びNdAl
3からなる希土類アルミネートの少なくとも1種なら
びにジルコニウム化合物を含む原料混合物を調製する工
程、(2)上記原料混合物を500〜1200℃で仮焼
する工程、(3)上記仮焼体を粉砕し、成形する工程、
及び(4)上記成形体を1300〜1650℃で焼結す
る工程を有する製法により得ることができる。
The sintered body of the present invention is more preferably (1) a sintered body having an average crystal grain size of 2 μm or less, (2) a bulk density of 5.8 g / cm 3 or more, and (3) a three-point bending strength. 1000
(4) The three-point bending strength after standing in hot water at 250 ° C. for 50 hours is 900 MPa or more (particularly 1120 MPa
a). 2. Method for producing low-temperature heat-degradable zirconia sintered body The low-temperature heat-degradable zirconia sintered body of the present invention can be produced by, for example, (1) at least one of an yttrium compound and a scandium compound, LaAlO 3 , PrAlO 3, and NdAl.
A step of preparing a raw material mixture containing at least one rare earth aluminate composed of O 3 and a zirconium compound; (2) a step of calcining the raw material mixture at 500 to 1200 ° C .; and (3) pulverizing the calcined body. , Molding process,
And (4) a method including a step of sintering the molded body at 1300 to 1650 ° C.

【0024】ジルコニウム化合物としては、特に限定さ
れず、例えば酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムの
ほか、ジルコニウムの無機酸塩(硝酸ジルコニウム、硫
酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等)、ジルコニウム
の有機酸塩(酢酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウ
ム、クエン酸ジルコニウム、マロン酸ジルコニウム等)
等を用いることができる。
The zirconium compound is not particularly restricted but includes, for example, zirconium oxide, zirconium hydroxide, inorganic acid salts of zirconium (zirconium nitrate, zirconium sulfate, zirconium chloride, etc.) and organic acid salts of zirconium (zirconium acetate, oxalate). Zirconium citrate, zirconium citrate, zirconium malonate, etc.)
Etc. can be used.

【0025】イットリウム化合物としては、例えば酸化
イットリウム、水酸化イットリウム、炭酸イットリウム
のほか、イットリウムの無機酸塩(硝酸イットリウム、
塩化イットリウム、硫酸イットリウム等)、イットリウ
ムの有機酸塩(酢酸イットリウム、シュウ酸イットリウ
ム、クエン酸イットリウム、マロン酸イットリウム等)
を使用することができる。
Examples of the yttrium compound include yttrium oxide, yttrium hydroxide, yttrium carbonate, and inorganic salts of yttrium (yttrium nitrate,
Yttrium chloride, yttrium sulfate, etc.), organic acid salts of yttrium (yttrium acetate, yttrium oxalate, yttrium citrate, yttrium malonate, etc.)
Can be used.

【0026】スカンジウム化合物としては、酸化スカン
ジウム、水酸化スカンジウム、炭酸スカンジウムのほ
か、スカンジウムの無機酸塩(硝酸スカンジウム、塩化
スカンジウム、硫酸スカンジウム等)、スカンジウムの
有機酸塩(酢酸スカンジウム、シュウ酸スカンジウム、
クエン酸スカンジウム、マロン酸スカンジウム等)を使
用することができる。
Examples of the scandium compound include scandium oxide, scandium hydroxide, scandium carbonate, inorganic salts of scandium (such as scandium nitrate, scandium chloride, and scandium sulfate), and organic salts of scandium (such as scandium acetate, scandium oxalate, and the like).
Scandium citrate, scandium malonate, etc.) can be used.

【0027】希土類アルミネートとしては、LaAlO
3、PrAlO3及びNdAlO3の少なくとも1種を使
用することができる。
As the rare earth aluminate, LaAlO is used.
3 , at least one of PrAlO 3 and NdAlO 3 can be used.

【0028】この場合、希土類アルミネートの一部又は
全部が、La、Pr及びNdからなる希土類金属元素な
らびにその希土類金属元素の酸化物、窒化物、炭化物及
びアルミニウム化合物の少なくとも1種と、Alならび
にその酸化物、窒化物及び炭化物の少なくとも1種との
混合物であっても良い。すなわち、添加される希土類ア
ルミネートの一部又は全部を上記混合物で置換すること
もできる。
In this case, a part or all of the rare earth aluminate is a rare earth metal element composed of La, Pr and Nd and at least one of oxides, nitrides, carbides and aluminum compounds of the rare earth metal element, Al and It may be a mixture with at least one of the oxides, nitrides and carbides. That is, a part or all of the added rare earth aluminate can be replaced with the above mixture.

【0029】上記希土類金属元素の酸化物としては、例
えばLa23、Pr211/3、Nd23等が挙げられ
る。上記希土類金属元素の窒化物としては、例えばLa
N、PrN、NdN等が挙げられる。上記希土類金属元
素の炭化物としては、例えばLa23、LaC2、La2
3、PrC2、Pr23、NdC2、Nd23等が挙げ
られる。上記希土類金属元素のアルミニウム化合物とし
ては、例えばLaAlO 3、PrAlO3、NdAlO3
等が挙げられる。また、Alの酸化物、窒化物及び炭化
物としては、例えばAl23、AlN、Al43等が挙
げられる。これらは、いずれも市販品を使用することも
できる。
Examples of the rare earth metal element oxide include:
For example, LaTwoOThree, PrTwoO11/3, NdTwoOThreeEtc.
You. Examples of the rare earth metal nitride include La.
N, PrN, NdN and the like. Rare earth metal element
Examples of elementary carbides include LaTwoCThree, LaCTwo, LaTwo
CThree, PrCTwo, PrTwoCThree, NdCTwo, NdTwoCThreeEtc.
Can be The rare earth metal element aluminum compound
For example, LaAlO Three, PrAlOThree, NdAlOThree
And the like. In addition, oxides, nitrides and carbides of Al
As an object, for example, AlTwoOThree, AlN, AlFourCThreeEtc.
I can do it. All of these may use commercially available products.
it can.

【0030】上記混合物の添加量は、安定化剤及びZr
2の合計100重量部に対し、希土類アルミネートが
0.1〜5重量部(好ましくは0.3〜2重量部)とな
るように設定すれば良い。
The amount of the above mixture is determined by the amount of the stabilizer and Zr
Total 100 parts by weight of O 2 to, rare earth aluminate 0.1-5 parts by weight (preferably 0.3 to 2 parts by weight) may be set so that.

【0031】原料混合物を調製する方法自体は、本発明
焼結体の組成に制御できる限り、公知の方法をそのまま
採用することができる。例えば、中和共沈法、加水分解
法、アルコキシド法(ゾルゲル法)等の化学合成法のほ
か、酸化物混合法等により調製することができる。
As a method for preparing the raw material mixture, a known method can be employed as long as the composition of the sintered body of the present invention can be controlled. For example, it can be prepared by a chemical synthesis method such as a neutralization coprecipitation method, a hydrolysis method, an alkoxide method (sol-gel method), and an oxide mixing method.

【0032】例えば、中和共沈法による場合は、各成分
の塩類等(例えば、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸イッ
トリウム、硝酸スカンジウム等)の溶液(水溶液)を所
定の組成となるように混合し、その混合溶液をアンモニ
ア、水酸化ナトリウム等のアルカリで中和共沈させ、さ
らに希土類アルミネートを添加し、撹拌した後、得られ
た前駆体(主として水酸化物)を必要に応じて水洗・濾
過することにより原料混合物を得ることができる。
For example, in the case of the neutralization coprecipitation method, a solution (aqueous solution) of salts or the like of each component (for example, zirconium oxynitrate, yttrium nitrate, scandium nitrate, etc.) is mixed so as to have a predetermined composition. The mixed solution is neutralized and co-precipitated with an alkali such as ammonia or sodium hydroxide, and further, a rare earth aluminate is added thereto, and after stirring, the obtained precursor (mainly hydroxide) is washed and filtered as necessary. Thus, a raw material mixture can be obtained.

【0033】さらに、中和共沈法では、ジルコニウムと
イットリウム及び/又はスカンジウムとを含む沈殿物を
中和共沈により生成させた後、上記混合物を添加し、攪
拌した後、上記中和共沈法と同様な方法で原料混合物を
得ることができる。
Further, in the neutralization coprecipitation method, a precipitate containing zirconium and yttrium and / or scandium is formed by neutralization coprecipitation, and the above mixture is added thereto. The raw material mixture can be obtained in the same manner as in the method.

【0034】酸化物混合法による場合は、所定の組成と
なるように酸化ジルコニウム、酸化イットリウム及び/
又は酸化スカンジウム、希土類アルミネート等を配合し
た後、ボールミル等で湿式混合し、乾燥することによっ
て原料混合物を得ることができる。
In the case of the oxide mixing method, zirconium oxide, yttrium oxide and / or
Alternatively, a raw material mixture can be obtained by blending scandium oxide, rare earth aluminate, and the like, followed by wet mixing with a ball mill or the like and drying.

【0035】また、酸化物混合法では、酸化ジルコニウ
ム、酸化イットリウム及び/又は酸化スカンジウム及び
上記混合物を混合した後に前記と同様の方法で原料混合
物を調製することができる。
In the oxide mixing method, zirconium oxide, yttrium oxide and / or scandium oxide and the above-mentioned mixture are mixed, and then a raw material mixture can be prepared in the same manner as described above.

【0036】本発明では、必要に応じて、公知のバイン
ダー(例えばポリビニルアルコール系バインダー、アク
リル系バインダー等)を原料混合物に適宜配合しても良
い。さらに、必要に応じて、焼結助剤としてSiO2
を0.05〜0.5重量%程度添加することもできる。
In the present invention, if necessary, a known binder (for example, a polyvinyl alcohol-based binder, an acrylic-based binder, or the like) may be appropriately blended into the raw material mixture. Further, if necessary, about 0.05 to 0.5% by weight of SiO 2 or the like can be added as a sintering aid.

【0037】次いで、得られた原料混合物を仮焼する。
仮焼温度は、通常500〜1200℃程度、好ましくは
800〜1000℃とすれば良い。仮焼雰囲気は、大気
中又は酸化性雰囲気とすれば良い。仮焼では、主とし
て、熱拡散により原料組成を均質化し、さらには予めZ
rO2の一部を正方晶へ相転移させることにより焼成工
程での焼結を促進することができる。仮焼温度が500
℃未満である場合は、かかる効果を十分に得ることがで
きない。一方、仮焼温度が1200℃を超える場合に
は、粉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低下を招くおそ
れがある。
Next, the obtained raw material mixture is calcined.
The calcination temperature is usually about 500 to 1200 ° C, preferably 800 to 1000 ° C. The calcining atmosphere may be air or an oxidizing atmosphere. In the calcination, the raw material composition is mainly homogenized by thermal diffusion.
The sintering in the firing step can be promoted by causing a part of rO 2 to undergo a phase transition to tetragonal. Calcination temperature is 500
When the temperature is lower than 0 ° C, such an effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the calcination temperature exceeds 1200 ° C., aggregated particles remain even after pulverization, which becomes a large breaking point, and may cause a reduction in the strength of the zirconia-based sintered body.

【0038】続いて、得られた仮焼体を粉砕し、成形す
る。粉砕方法は、公知の方法に従えば良く、例えばボー
ルミル、クラッシャーミル、サンドミル、振動ミル等に
よって実施することができる。仮焼体は、粉状物、塊状
物等の形態で得られるが、必要であればいずれの形態で
あっても粉砕しても良い。粉砕する程度は、最終製品の
用途等に応じて適宜設定することができるが、通常は平
均粒径0.5〜1.5μm程度とすれば良い。成形方法
も公知の方法によれば良く、例えばプレス成形法、押し
出し成形法、鋳込み成形法、CIP法、HIP法等を採
用することができる。なお、本発明の製造方法では、成
形に先立って、予めバインダーを用いて混練したり、造
粒することもできる。バインダーとしては、前記と同様
に、ポリビニルアルコール系バインダー等のような公知
のもの又は市販品を使用することができる。
Subsequently, the obtained calcined body is pulverized and formed. The pulverizing method may be in accordance with a known method, for example, a ball mill, a crusher mill, a sand mill, a vibration mill, or the like. The calcined body can be obtained in the form of a powder, a lump, or the like. If necessary, any of the forms may be pulverized. The degree of pulverization can be appropriately set according to the use of the final product and the like, but usually, the average particle size may be about 0.5 to 1.5 μm. The molding method may be a known method. For example, a press molding method, an extrusion molding method, a casting molding method, a CIP method, a HIP method, or the like can be employed. In addition, in the production method of the present invention, prior to molding, kneading or granulation can be performed using a binder in advance. As described above, a known binder such as a polyvinyl alcohol-based binder or a commercially available binder can be used as the binder.

【0039】最後に、上記成形体の焼結を行う。焼成温
度は、通常1300〜1650℃程度、好ましくは13
50〜1500℃とすれば良い。焼成雰囲気は、大気中
又は酸化性雰囲気とすれば良い。1300℃未満の場合
には、機械的特性の低い焼結体しか得られない。また、
1650℃を超える場合には、結晶粒の異常粒成長等が
生じるため、やはり所望の強度が得られない。
Finally, the compact is sintered. The firing temperature is usually about 1300-1650 ° C., preferably 13 ° C.
The temperature may be set to 50 to 1500 ° C. The firing atmosphere may be air or an oxidizing atmosphere. When the temperature is lower than 1300 ° C., only a sintered body having low mechanical properties can be obtained. Also,
If the temperature exceeds 1650 ° C., abnormal grain growth of crystal grains or the like occurs, so that desired strength cannot be obtained.

【0040】本発明の製造方法においては、特に加圧焼
結することにより、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成形後の焼成により製造された強度1100
MPa以上のものは、HIP法により1500MPa以
上の高強度な焼結体とすることができる。
In the production method of the present invention, a zirconia sintered body having higher strength can be produced, particularly by pressure sintering. For example, in an example to be described later, a strength 1100 manufactured by firing after CIP molding.
Those having a MPa or more can be made into a high-strength sintered body of 1500 MPa or more by a HIP method.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、室温での強度はもとよ
り、大気中300℃以下の低温熱雰囲気中、さらには3
00℃以下の水中又は水蒸気中に晒された後の曲げ強度
にも優れたジルコニア質焼結体を提供することができ
る。
According to the present invention, not only the strength at room temperature but also a low temperature heat atmosphere of 300 ° C. or less in the air,
A zirconia sintered body excellent in bending strength after being exposed to water or steam at a temperature of 00 ° C. or lower can be provided.

【0042】また、本発明ジルコニア質焼結体は、導電
性にも優れている。特に、300℃以下の水中又は水蒸
気中に晒された後の導電性にも優れている。
The zirconia sintered body of the present invention is also excellent in conductivity. In particular, it has excellent conductivity after being exposed to water at 300 ° C. or lower or water vapor.

【0043】このような特徴をもつ本発明ジルコニア質
焼結体は、粉砕用部材、光ファイバーコネクタフェルー
ル材料等の用途をはじめ、上記のような特性が必要とさ
れる幅広い各分野にわたって応用が期待される。
The zirconia sintered body of the present invention having such characteristics is expected to be applied to a wide variety of fields where the above-mentioned characteristics are required, including applications such as pulverizing members and optical fiber connector ferrule materials. You.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに挙
げ、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples of the present invention and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

【0045】実施例1 表1に示す組成でZrO2、Y23、Sc23、LaA
lO3、PrAlO3及びNdAlO3を配合し、これを
樹脂製ボールミル(溶媒:イオン交換水、ボール:Zr
2製)にて混練した後、乾燥し、大気中1000℃で
仮焼した。得られた仮焼粉を上記ボールミルで解砕し、
ポリビニルアルコール系バインダーを加えてスプレー造
粒した後、100MPaで成形した。次いで、各成形体
を表2に示す温度にて大気中で約2時間焼成し、ジルコ
ニア質焼結体を得た。
Example 1 ZrO 2 , Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 , LaA with the composition shown in Table 1
A mixture of 10 3 , PrAlO 3 and NdAlO 3 was mixed with a resin ball mill (solvent: ion-exchanged water, ball: Zr
It was kneaded in O Ltd. 2), dried and calcined at 1000 ° C. in air. The obtained calcined powder is crushed by the above ball mill,
After spray granulation by adding a polyvinyl alcohol-based binder, the mixture was molded at 100 MPa. Next, each compact was fired in the air at a temperature shown in Table 2 for about 2 hours to obtain a zirconia sintered body.

【0046】得られた各ジルコニア質焼結体について、
結晶相、結晶粒径(平均結晶粒径)、かさ密度、3点曲
げ強度及びオートクレーブ試験後の3点曲げ強度ならび
に600℃の導電率及びオートクレーブ試験後の600
℃の導電率を測定した。その結果を表2に示す。
For each of the obtained zirconia sintered bodies,
Crystal phase, crystal grain size (average crystal grain size), bulk density, three-point bending strength and three-point bending strength after autoclave test, conductivity at 600 ° C. and 600 after autoclave test
The conductivity in ° C. was measured. Table 2 shows the results.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】本発明において、焼結体の結晶相、結晶粒
径等については、次のようにして観察・測定した。 (1)結晶相 焼結体中の結晶相は、焼結体表面を#600のダイヤモ
ンド砥石で研削した後、1〜5μmのダイヤモンド粒に
より鏡面に仕上げ、その表面を粉末X線回折で測定する
ことにより同定した。 (2)結晶粒径 結晶粒径(平均結晶粒径)の測定は、以下の手順で行っ
た。まず上記の鏡面仕上げした焼結体の表面をフッ化水
素酸によりエッチング処理を行った後、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カ所以上の視野について求
め、その平均値を平均結晶粒径とする。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(特公昭61
−21184号参照)。 (3)曲げ強度及びオートクレーブ試験後の曲げ強度 ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法(JlS R
1601)に基づいて、3点曲げ強度を測定した。オー
トクレーブ試験後の曲げ強度は、焼結体をオートクレー
ブに入れ、250℃の熱水中にて50時間のエージング
テストを行った後、焼結体の3点曲げ強度を上記試験方
法で測定した。 (4)600℃の導電率及びオートクレーブ試験後の6
00℃の導電率 600℃に加熱された焼結体について、交流二端子法で
測定し、複素インピーダンス解析法により求めた。オー
トクレーブ試験後の導電率は、上記(3)と同様のオー
トクレーブ試験を実施した後、600℃に加熱された焼
結体について、上記と同様の交流二端子法で測定し、複
素インピーダンス解析法により求めた。 (5)希土類アルミネート相の確認 実施例の焼結体については、高出力タイプ粉末X線回
折、電子線マイクロアナライザ及びX線光電子分析装置
によって希土類アルミネート相(LaAlO3、PrA
lO3、NdAlO3)の存在を確認し、その存在量を蛍
光X線分析装置によって定量した。
In the present invention, the crystal phase, crystal grain size and the like of the sintered body were observed and measured as follows. (1) Crystal phase The crystal phase in the sintered body is measured by grinding the surface of the sintered body with a # 600 diamond grindstone, finishing the mirror surface with diamond grains of 1 to 5 μm, and measuring the surface by powder X-ray diffraction. Identified. (2) Crystal grain size Measurement of the crystal grain size (average crystal grain size) was performed in the following procedure. First, after the surface of the above-mentioned mirror-finished sintered body is subjected to etching treatment with hydrofluoric acid, the diameter d of a circle equal to a certain area S including 50 or more particles in an electron micrograph is calculated by the formula d. = (4S / π) 1/2 .
And d is calculated | required about three or more visual fields of the same sample, and let the average value be an average crystal grain size. The number n of particles is the sum of the number of particles completely included in the fixed area S and の of the number of particles cut by the boundary of the fixed area (Japanese Patent Publication No. Sho 61).
-21184). (3) Flexural strength and flexural strength after autoclave test Flexural strength test method for fine ceramics (JISR)
1601), the three-point bending strength was measured. The bending strength after the autoclave test was determined by placing the sintered body in an autoclave and performing an aging test in hot water at 250 ° C. for 50 hours, and then measuring the three-point bending strength of the sintered body by the above-described test method. (4) Conductivity at 600 ° C. and 6 after autoclave test
Conductivity at 00 ° C. The sintered body heated to 600 ° C. was measured by an AC two-terminal method and determined by a complex impedance analysis method. The conductivity after the autoclave test was measured by performing the same autoclave test as in (3) above, and then measuring the sintered body heated to 600 ° C. by the same AC two-terminal method as described above, and performing complex impedance analysis. I asked. (5) Confirmation of rare earth aluminate phase For the sintered body of the embodiment, the rare earth aluminate phase (LaAlO 3 , PrA) was measured by a high-output type powder X-ray diffraction, electron beam microanalyzer and X-ray photoelectron analyzer.
The presence of (IO 3 , NdAlO 3 ) was confirmed, and the amount was determined by a fluorescent X-ray analyzer.

【0050】実施例2 表3に示す組成でZrO2、Y23、La23、Pr2
11/3、Nd23及びAl23を配合したほかは、実施例
1と同様にして焼結体を作製した。
Example 2 ZrO 2 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Pr 2 O with the composition shown in Table 3
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that 11/3 , Nd 2 O 3 and Al 2 O 3 were blended.

【0051】得られた各ジルコニア質焼結体について、
実施例1と同様にして結晶相、結晶粒径(平均結晶粒
径)、かさ密度、3点曲げ強度及びオートクレーブ試験
後の3点曲げ強度ならびに600℃の導電率及びオート
クレーブ試験後の600℃の導電率を測定した。その結
果を表4に示す。
For each of the obtained zirconia sintered bodies,
In the same manner as in Example 1, the crystal phase, crystal grain size (average crystal grain size), bulk density, three-point bending strength and three-point bending strength after the autoclave test, and conductivity at 600 ° C and 600 ° C after the autoclave test were measured. The conductivity was measured. Table 4 shows the results.

【0052】実施例である試料No.39〜41のジル
コニア質焼結体における希土類アルミネート量は、それ
ぞれ0.65重量%(試料No.39)、1.3重量%
(試料No.40)及び2.6重量%(試料No.4
1)であった。これに対し、比較例の焼結体については
希土類アルミネートの存在は認められなかった。
In the sample No. The amounts of rare earth aluminates in the zirconia sintered bodies of Nos. 39 to 41 were 0.65% by weight (sample No. 39) and 1.3% by weight, respectively.
(Sample No. 40) and 2.6% by weight (Sample No. 4)
1). On the other hand, in the sintered body of the comparative example, the presence of rare earth aluminate was not recognized.

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】[0054]

【表4】 [Table 4]

【0055】所定量の希土類アルミネートを含む本発明
焼結体は、特にオートクレーブ試験後においても120
0MPa以上という高い曲げ強度を維持していることが
わかる。
The sintered body of the present invention containing a predetermined amount of rare earth aluminate, especially after the autoclave test, has a capacity of 120%.
It can be seen that a high bending strength of 0 MPa or more is maintained.

【0056】実施例3 表1(備考:実施例)に示す組成となるようにオキシ硝
酸ジルコニウム(ZrO(NO33)と硝酸イットリウ
ム又は硝酸スカンジウムとを混合溶解し、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。この沈殿物
を120℃で乾燥した後、1000℃で仮焼し、解砕時
に表1に示す希土類アルミネートを添加し、実施例1と
同様に焼成してジルコニア質焼結体を得た。得られたジ
ルコニア質焼結体の特性は実施例1の場合と同様であっ
た。
Example 3 Zirconium oxynitrate (ZrO (NO 3 ) 3 ) and yttrium nitrate or scandium nitrate were mixed and dissolved to have the composition shown in Table 1 (remarks: Example), and ammonia water was added thereto. Thus, a hydroxide coprecipitated sol was obtained. The precipitate was dried at 120 ° C., calcined at 1000 ° C., added with a rare earth aluminate shown in Table 1 at the time of crushing, and fired in the same manner as in Example 1 to obtain a zirconia sintered body. The properties of the obtained zirconia sintered body were the same as those in Example 1.

【0057】実施例4 実施例1の試料No.4と同様の組成とし、焼結後の直
径が1cmの造粒体となるように転動造粒法にて造粒し
たほかは、実施例1と同様にして焼結体を製造した。但
し、焼成温度は1500℃とした。
Example 4 Sample No. 1 of Example 1 A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition was the same as that of Example 4, and the granulation was performed by a tumbling granulation method so that the sintered body had a diameter of 1 cm. However, the firing temperature was 1500 ° C.

【0058】次に、粉砕用メディアとして実際に使用さ
れている現場において通常は行われることが少ないが、
熱劣化を誘起する最も過酷な使用条件として想定される
水洗浄後200℃乾燥工程時における熱安定性を調べ
た。
Next, it is rarely performed at a site actually used as a crushing medium,
The thermal stability in a drying process at 200 ° C. after washing with water, which is assumed to be the most severe use condition that induces thermal degradation, was examined.

【0059】これは、得られた焼結体を粉砕用メディア
として用いて摩耗試験を行うことにより評価した。摩耗
試験は、遊星型ボールミルを用いて行った。各試験バッ
チごとに予め水洗浄したメディア200gを200℃の
乾燥機中で50時間保持し、室温まで放冷した後、水2
00mlとともに500mlの樹脂製ポットに入れ、回
転数500rpmで5時間回転させ、テスト前後のメデ
ィアの摩耗率を求めた。その結果を表5に示す。
This was evaluated by performing an abrasion test using the obtained sintered body as a grinding medium. The wear test was performed using a planetary ball mill. 200 g of the media previously washed with water for each test batch was held in a drier at 200 ° C. for 50 hours, and allowed to cool to room temperature.
The medium was placed in a 500 ml resin pot together with 00 ml, and rotated at 500 rpm for 5 hours to determine the wear rate of the media before and after the test. Table 5 shows the results.

【0060】なお、表5中、試験バッチ番号は、上記摩
耗試験を実施した回数を示す。すなわち、試験バッチ1
は上記摩耗試験を1回実施したもの、試験バッチ2は試
験バッチ1についてさらに摩耗試験を1回実施したも
の、試験バッチ3は試験バッチ2についてさらに摩耗試
験を1回実施したもの、試験バッチ4は試験バッチ3に
ついてさらに摩耗試験を1回実施したものをそれぞれ示
す。
In Table 5, the test batch number indicates the number of times the above-mentioned wear test was performed. That is, test batch 1
Indicates that the above-mentioned abrasion test was performed once, test batch 2 was a single abrasion test for test batch 1, test batch 3 was a further abrasion test for test batch 2, and test batch 4 Indicates that the test batch 3 was further subjected to the abrasion test once.

【0061】表5には、比較のため、実施例1の試料N
o.1(比較例)と同様の組成を用い、上記メディアと
同様にして製造された粉砕用メディアについて同じ試験
を行った結果も併せて示す。
Table 5 shows a sample N of Example 1 for comparison.
o. The results of the same test performed on the pulverizing media manufactured in the same manner as the above-mentioned media using the same composition as Comparative Example 1 are also shown.

【0062】[0062]

【表5】 [Table 5]

【0063】表5の結果からも明らかなように、本発明
ジルコニア質焼結体を用いた粉砕用部材は摩耗率が小さ
く、かつ、熱安定性に優れているため、上記の現場で最
も過酷な使用条件下においても優れた耐摩耗性を発揮で
きることがわかる。また、表3に示す本発明ジルコニア
質焼結体を用いたメディアの耐摩耗性は、上記熱劣化処
理(200℃の乾燥機中で50時間保持)を行わなかっ
た場合とほぼ同じであった。
As is clear from the results shown in Table 5, the pulverizing member using the zirconia sintered body of the present invention has a low wear rate and excellent thermal stability. It can be seen that excellent abrasion resistance can be exhibited even under various use conditions. Further, the abrasion resistance of the media using the zirconia sintered body of the present invention shown in Table 3 was almost the same as when the above-mentioned heat deterioration treatment (holding in a dryer at 200 ° C. for 50 hours) was not performed. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G031 AA07 AA08 AA09 AA12 AA29 BA01 BA18 BA20 BA21 CA01 CA04 GA01 GA02 GA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G031 AA07 AA08 AA09 AA12 AA29 BA01 BA18 BA20 BA21 CA01 CA04 GA01 GA02 GA11

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ZrO2を主成分とし、Y23及びSc2
3の少なくとも1種の安定化剤を含むジルコニア焼結体
であって、(1)安定化剤とZrO2とのモル比が1.
5:98.5〜4:96であり、(2)LaAlO3
PrAlO3及びNdAlO3からなる希土類アルミネー
トの少なくとも1種を含有し、(3)単斜晶及び立方晶
の少なくとも1種と正方晶との混合相又は正方晶単相か
らなる、ことを特徴とする耐低温熱劣化性ジルコニア質
焼結体。
1. ZrO 2 as a main component, Y 2 O 3 and Sc 2 O
3. A zirconia sintered body containing at least one stabilizer of (3), wherein (1) the molar ratio of the stabilizer to ZrO 2 is 1.
5: 98.5 to 4:96, (2) LaAlO 3 ,
It contains at least one kind of rare earth aluminate composed of PrAlO 3 and NdAlO 3 , and (3) consists of a mixed phase of at least one kind of monoclinic and cubic and a tetragonal or a tetragonal single phase. Zirconia sintered body resistant to low temperature heat deterioration.
【請求項2】希土類アルミネートの含有量が、安定化剤
及びZrO2の合計100重量部に対して0.1〜5重
量部である請求項1記載の耐低温熱劣化性ジルコニア質
焼結体。
2. The low-temperature heat-degradable zirconia-based sintered material according to claim 1, wherein the content of the rare earth aluminate is 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the stabilizer and ZrO 2. body.
【請求項3】250℃の熱水中で50時間放置後の3点
曲げ強度が900MPa以上である請求項1又は2に記
載の耐低温熱劣化性ジルコニア質焼結体。
3. The low-temperature heat-degradable zirconia sintered body according to claim 1, wherein the three-point bending strength after standing in hot water at 250 ° C. for 50 hours is 900 MPa or more.
【請求項4】(1)焼結体の平均結晶粒径が2μm以
下、(2)かさ密度が5.8g/cm3以上、(3)3
点曲げ強度が1000MPa以上、(4)250℃の熱
水中で50時間放置後の3点曲げ強度が900MPa以
上である請求項1又は2に記載の耐低温熱劣化性ジルコ
ニア質焼結体。
4. The sintered body has an average crystal grain size of 2 μm or less, (2) a bulk density of 5.8 g / cm 3 or more, and (3) 3
The low-temperature heat-degradable zirconia sintered body according to claim 1 or 2, wherein the point bending strength is 1000 MPa or more, and (4) the three-point bending strength after standing in hot water at 250 ° C for 50 hours is 900 MPa or more.
【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の耐低温熱
劣化性ジルコニア質焼結体の製造方法であって、(1)
イットリウム化合物及びスカンジウム化合物の少なくと
も1種、LaAlO3、PrAlO3及びNdAlO3
らなる希土類アルミネートの少なくとも1種ならびにジ
ルコニウム化合物を含む原料混合物を調製する工程、
(2)上記原料混合物を500〜1200℃で仮焼する
工程、(3)上記仮焼体を粉砕し、成形する工程、及び
(4)上記成形体を1300〜1650℃で焼結する工
程を有することを特徴とする製造方法。
5. The method for producing a zirconia-based sintered body having low temperature resistance to low-temperature heat deterioration according to claim 1, wherein (1)
Preparing a raw material mixture containing at least one of a yttrium compound and a scandium compound, at least one of rare earth aluminates composed of LaAlO 3 , PrAlO 3 and NdAlO 3, and a zirconium compound;
(2) a step of calcining the raw material mixture at 500 to 1200 ° C., (3) a step of pulverizing and molding the calcined body, and (4) a step of sintering the molded body at 1300 to 1650 ° C. A manufacturing method, comprising:
【請求項6】希土類アルミネートの一部又は全部とし
て、La、Pr及びNdからなる希土類金属元素ならび
にその希土類金属元素の酸化物、窒化物、炭化物及びア
ルミニウム化合物の少なくとも1種と、Alならびにそ
の酸化物、窒化物及び炭化物の少なくとも1種との混合
物を用いる請求項5に記載の耐低温熱劣化性ジルコニア
質焼結体の製造方法。
6. A method according to claim 1, wherein the rare earth aluminate comprises at least one selected from the group consisting of La, Pr, and Nd, and at least one of oxides, nitrides, carbides, and aluminum compounds of the rare earth metal elements. The method for producing a low-temperature heat-degradable zirconia sintered body according to claim 5, wherein a mixture with at least one of an oxide, a nitride, and a carbide is used.
【請求項7】請求項1〜4のいずれかに記載の焼結体か
らなる粉砕部材用材料。
7. A material for a pulverized member comprising the sintered body according to claim 1.
【請求項8】請求項1〜4のいずれかに記載の焼結体か
らなる光ファイバーコネクタフェルール材料。
8. An optical fiber connector ferrule material comprising the sintered body according to claim 1.
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