JP2005097077A - アルミナ・ジルコニア系セラミックス及びその製法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Al2O3粒子及びZrO2粒子を含有するアルミナ・ジルコニア系セラミックスにおいて、Al2O3含量が65質量%以上であり、ZrO2含量が4〜34質量%の範囲にあり、SrOを0.1〜4質量%の範囲で含み、さらにTiO2、MgO及びSiO2を含有しているとともに、前記ZrO2粒子の一部には、SrO或いはTiO2が固溶していることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
Al2O3含量が65質量%以上であり、ZrO2含量が4〜34質量%の範囲にあり、SrOを0.1〜4質量%の範囲で含み、さらにTiO2、MgO及びSiO2を含有しているとともに、前記ZrO2粒子の一部には、SrO或いはTiO2が固溶していることを特徴とするアルミナ・ジルコニア系セラミックスが提供される。
(1)Al2O3粒子は、平均アスペクト比が2.5以下であり、且つ長軸平均粒径が1.5μm以下であり、ZrO2粒子の平均粒径が0.5μm以下であること、
(2)TiO2含量、MgO含量及びSiO2含量が何れも0.1質量%以上であり、且つSrO、TiO2、MgO及びSiO2の合計含量が1〜5質量%の範囲にあること、
(3)ZrO2当り、酸化物換算で0.4mol%以下の量でYを含有していること、
(4)ZrO2当り、酸化物換算で4mol%以下の量でCeを含有していること、
(5)曲げ強度が1200MPa以上であり、破壊靭性が4.2MPa・m1/2以上であり、且つビッカース硬度が1700以上であること、
が好適である。
Alを酸化物換算で65質量%以上、Zrを酸化物換算で4〜34質量%及びSrを酸化物換算で0.1〜4質量%の量で含有し、さらにTi、Mg及びSiを酸化物換算で0.1質量%以上の量で含有し、且つSr、Ti、Mg及びSiの酸化物換算での合計含量が1〜5質量%の範囲にある原料粉末を用意し、
前記原料粉末を所定形状に成形し、
得られた成形体を、1300℃〜1500℃の温度範囲で焼成し、
更に前記焼成温度より30℃以上低い温度で熱間静水圧処理すること、
を特徴とするアルミナ・ジルコニア系セラミックスの製法が提供される。
本発明のセラミックスは、基本成分として、Al2O3粒子及びZrO2粒子を含有するものであるが、アルミナリッチの組成を有しており、Al2O3を65質量%以上、好ましくは70〜85質量%、さらに好ましくは75〜79質量%の量で含有し、ZrO2を4〜34質量%、好ましくは15〜30質量%、特に好ましくは19〜24質量%の量で含有している。即ち、Al2O3を65質量%以上含有させることにより、高強度でかつ高硬度という効果を達成することが可能となり、ZrO2の含有量が4質量%未満ではAl2O3結晶が大きく成長してしまい、特に強度の著しい低下を招き、一方、ZrO2の含有量が34質量%を超えるとヤング率低下により硬度が低下してしまう。
上述した本発明のアルミナ・ジルコニアセラミックスは、所定の組成の原料粉末を調製し、所定形状に成形し、焼成及び熱間静水圧処理することにより製造される。
また、X線回折(XRD)によって単斜晶ZrO2の比率を測定し、準安定化度を測定した。さらに、透過型電子顕微鏡におけるエネルギー分散組成分析装置(EDS)によりZrO2へのSrO或いはTiO2の固溶の確認を行った。
さらに、各焼結体の曲げ強度(JIS R 1601)、破壊靭性(JIS R 1607)、ビッカース硬度(JIS Z 2244)を測定し、表1に記載した。
Claims (8)
- Al2O3粒子及びZrO2粒子を含有するアルミナ・ジルコニア系セラミックスにおいて、
Al2O3含量が65質量%以上であり、ZrO2含量が4〜34質量%の範囲にあり、SrOを0.1〜4質量%の範囲で含み、さらにTiO2、MgO及びSiO2を含有しているとともに、前記ZrO2粒子の一部には、SrOが固溶していることを特徴とするアルミナ・ジルコニア系セラミックス。 - Al2O3粒子及びZrO2粒子を含有するアルミナ・ジルコニア系セラミックスにおいて、
Al2O3含量が65質量%以上であり、ZrO2含量が4〜34質量%の範囲にあり、SrOを0.1〜4質量%の範囲で含み、さらにTiO2、MgO及びSiO2を含有しているとともに、前記ZrO2粒子の一部には、TiO2が固溶していることを特徴とするアルミナ・ジルコニア系セラミックス。 - Al2O3粒子は、平均アスペクト比が2.5以下であり、且つ長軸平均粒径が1.5μm以下であり、ZrO2粒子の平均粒径が0.5μm以下である請求項1または2に記載のアルミナ・ジルコニア系セラミックス。
- TiO2含量、MgO含量及びSiO2含量が何れも0.1質量%以上であり、且つSrO、TiO2、MgO及びSiO2の合計含量が1〜5質量%の範囲にある請求項1乃至3の何れかに記載のアルミナ・ジルコニアセラミックス。
- ZrO2当り、酸化物換算で0.4mol%以下の量でYを含有している請求項1乃至4の何れかに記載のアルミナ・ジルコニア系セラミックス。
- ZrO2当り、酸化物換算で4mol%以下の量でCeを含有している請求項1乃至5の何れかに記載のアルミナ・ジルコニア系セラミックス。
- 曲げ強度が1200MPa以上であり、破壊靭性が4.2MPa・m1/2以上であり、且つビッカース硬度が1700以上である請求項1乃至6の何れかに記載のアルミナ・ジルコニア系セラミックス。
- Alを酸化物換算で65質量%以上、Zrを酸化物換算で4〜34質量%及びSrを酸化物換算で0.1〜4質量%の量で含有し、さらにTi、Mg及びSiを酸化物換算で0.1質量%以上の量で含有し、且つSr、Ti、Mg及びSiの酸化物換算での合計含量が1〜5質量%の範囲にある原料粉末を用意し、
前記原料粉末を所定形状に成形し、
得られた成形体を、1300℃〜1500℃の温度範囲で焼成し、
更に前記焼成温度より30℃以上低い温度で熱間静水圧処理すること、
を特徴とするアルミナ・ジルコニア系セラミックスの製法。
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