JP2006056746A - アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 - Google Patents
アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006056746A JP2006056746A JP2004240523A JP2004240523A JP2006056746A JP 2006056746 A JP2006056746 A JP 2006056746A JP 2004240523 A JP2004240523 A JP 2004240523A JP 2004240523 A JP2004240523 A JP 2004240523A JP 2006056746 A JP2006056746 A JP 2006056746A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- alumina
- zirconia
- stabilized zirconia
- mass
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
【解決手段】 9〜12モル%のCeO2と2.8〜4.5モル%のY2O3とを含むジルコニア結晶相10〜30質量%と、アルミナ結晶相70〜90質量%とからなり、前記ジルコニア結晶相の平均結晶粒径が1μm以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
(1)前記アルミナ結晶相の平均結晶粒径が2μm以下であること、
(2)ジルコニア結晶相とアルミナ結晶相との合計量100質量%当り、酸化物換算で3質量%以下の量でZnを含有しているとともに、CeとAlとを構成元素として有する複合酸化物の針状結晶を含有していること、
(3)前記複合酸化物が、式:ZnCeAl11O19で表されるマグネトプランバイト型構造を有する複合酸化物であること、
(4)ビッカース硬度が1600以上であり、破壊靭性値が4.5以上であり、且つ熱水劣化試験後の抗折強度が1000MPa以上であること、
が好ましい。
平均粒径が1μm以下であって且つCeO2が固溶しているCe安定化ジルコニア粉末と、平均粒径が1μm以下であって且つY2O3が固溶したY安定化ジルコニア粉末と、平均粒径が2μm以下のアルミナ粉末とを用意する工程、
前記Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末とアルミナ粉末とを、下記(a)〜(c)の条件:
(a)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との質量比が65/35〜
85/15であること、
(b)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との合計量当り、CeO2
濃度が9〜12モル%であり、且つY2O3濃度が2.8〜4.5モル%であるこ
と、
(c)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との合計量とアルミナ粉末
との質量比が10/90〜30/70であること、
を満足するように混合して成形用混合粉末を調製する工程、
前記成形用混合粉末を所定形状に成形する工程、及び
得られた成形体を1600℃以下の酸化性雰囲気中で焼成する工程、
からなることを特徴とするアルミナ・ジルコニアセラミックスの製法が提供される。
(5)前記成形用混合粉末には、Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末とアルミナ粉末との合計量100質量部当り、3質量部以下の量で酸化亜鉛粉末が混合されていること、
(6)前記焼成工程後に、更に1500℃以下の熱間静水圧焼成を行うこと、
が好ましい。
このように、本発明のアルミナ・ジルコニアセラミックスは、高強度、高靭性で且つ硬度が高く、耐摩耗性に優れており、しかも耐熱水劣化性にも優れていることから、種々の構造用部品や、種々の刃物類や工具類、あるいは軸受けなどの機構部品、生体関連部材等の用途に極めて有用である。
本発明のアルミナ・ジルコニアセラミックスは、結晶相として、ジルコニア結晶相とアルミナ結晶相とを有しており、アルミナリッチであるという基本構造を有している。即ち、アルミナ結晶相含有量は70〜90質量%、特に75〜85質量%であり、ジルコニア結晶相の含有量は30〜10質量%、特に15〜25質量%の範囲にあり、このようにアルミナリッチの組成とすることにより、高硬度化を実現し、耐摩耗性を向上させることができる。例えば、アルミナ結晶相の含有量が70質量%未満の場合(或いはジルコニア結晶相の含有量が30質量%を越える場合)には、高硬度化を達成することができず、例えばビッカース硬度を1600以上とすることができない。また、アルミナ結晶相含有量が90質量%を越える場合(ジルコニア結晶相含有量が10質量%未満の場合)には、例えばアルミナ結晶が大きく成長してしまい、機械的特性のうち特に靭性が低下する。なお、本発明においては、上記のようにアルミナリッチの組成を有しているため、通常、ジルコニア結晶相がアルミナ結晶相の粒界に分散して存在しており、このような分散構造も、アルミナ結晶相による高硬度化を実現させる上で有利となっている。
本発明のアルミナ・ジルコニアセラミックスは、前述した組成を満足するように、ジルコニア結晶源、アルミナ結晶源となる各種の原料粉末を用意し、この原料粉末を所定の量比で混合して成形用混合粉末を調製し、次いで、成形及び焼成を行うことにより製造される。
ジルコニア結晶源となる原料粉末としては、所定量のCeO2が固溶しているCe安定化ジルコニア粉末と、所定量のY2O3が固溶したY安定化ジルコニア粉末とが使用される。これらの安定化ジルコニア粉末は、所定量のCeO2或いはY2O3と、ジルコニア粉末とを混合した後に、例えば700〜1100℃程度の温度で仮焼することにより得られる。またCe、Y及びジルコニウムの金属塩やアルコキシドを、pH調整した水溶液中で混合し加水分解することにより(加水分解法)安定化ジルコニア粉末を調製することもできるし、所謂熱分解法により得ることもできる。
本発明においては、上述した各種の原料粉末を混合して成形用混合粉末を調製するが、この混合粉末は、以下の条件を満足していることが必要である。
上述した成形用混合粉末を用いての成形は、必要により、水や有機溶媒等の溶媒、有機バインダーなどを用いてスラリー乃至ペーストを調製し(もしくはスラリー乃至ペーストを乾燥して得られる粉末を調製し)、このようなスラリー、ペーストもしくは粉末を用いて行われる。また、成形手段としては、プレス成形、鋳込み、冷間静水圧成形、或いは冷間静水圧処理など、それ自体公知の手段を採用することができる。
上記で得られた成形体の焼成は、大気雰囲気等の酸化性雰囲気中で、1600℃以下で行わなければならない。1600℃を越える温度で焼成を行うとジルコニア結晶相およびアルミナ結晶相が粒成長し、抗折強度及び硬度が低下するからである。また、焼成温度をあまり低温とすると、緻密な焼結体を得ることが困難となってしまうため、通常、1400℃以上で焼成を行うことが好ましい。かかる焼成は、通常、焼結体のアルキメデス法による相対密度が95%以上、特に98%以上となる程度まで行われ、通常、1乃至5時間程度である。
加水分解法により、CeO2が固溶したCe安定化ジルコニア粉末(第1ジルコニア粉末と呼ぶ)と、Y2O3が固溶したY安定化ジルコニア粉末(第2ジルコニア粉末と呼ぶ)とを、種々調製した。尚、何れの第1ジルコニア粉末及び何れの第2ジルコニア粉末も純度99.9質量%で平均粒径0.2μmとした。
上記の第1ジルコニア粉末と第2ジルコニア粉末とを表1に示す割合で混合してジルコニア原料粉末を調製し、このジルコニア原料粉末とアルミナ粉末(平均粒径0.3μm、純度99.9質量%)とを表1に示す割合で混合して成形用混合粉末を調製した。ジルコニア原料粉末とアルミナ粉末との混合は、高純度耐摩耗アルミナボールとポリエチレン容器を用い、イソプロパノール(IPA)を溶媒としての湿式ボールミル混合(混合時間100時間)により行った。その後乾燥して得られた混合粉末をプレス成形し、大気中、1400〜1650℃、2時間の焼成を行い、棒状の焼結体を作製した(試料No.1〜18)。
実験例1で用いた各原料粉末に加え、さらに酸化亜鉛粉末(平均粒径0.3μm、純度99質量%)を、酸化物(ZnO)換算で表2に示す割合(アルミナ粉末とジルコニア粉末との合計量当りの質量%)で使用した以外は、前述した実験例1と同様にして焼結体を作製し、その評価を行い、結果を表2に示した。
Claims (8)
- 9〜12モル%のCeO2と2.8〜4.5モル%のY2O3とを含むジルコニア結晶相10〜30質量%と、アルミナ結晶相70〜90質量%とからなり、前記ジルコニア結晶相の平均結晶粒径が1μm以下であることを特徴とするアルミナ・ジルコニアセラミックス。
- 前記アルミナ結晶相の平均結晶粒径が2μm以下である請求項1に記載のアルミナ・ジルコニアセラミックス。
- ジルコニア結晶相とアルミナ結晶相との合計量100質量%当り、酸化物換算で3質量%以下の量でZnを含有しているとともに、CeとAlとを構成元素として有する複合酸化物の針状結晶を含有している請求項1または2に記載のアルミナ・ジルコニアセラミックス。
- 前記複合酸化物が、式:ZnCeAl11O19で表されるマグネトプランバイト型構造を有する複合酸化物である請求項3に記載のアルミナ・ジルコニアセラミックス。
- ビッカース硬度が1600以上であり、破壊靭性値が4.5以上であり、且つ熱水劣化試験後の抗折強度が1000MPa以上である請求項1乃至4の何れかに記載の複合セラミックス。
- 平均粒径が1μm以下であって且つCeO2が固溶しているCe安定化ジルコニア粉末と、平均粒径が1μm以下であって且つY2O3が固溶したY安定化ジルコニア粉末と、平均粒径が2μm以下のアルミナ粉末とを用意する工程、
前記Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末とアルミナ粉末とを、下記(a)〜(c)の条件:
(a)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との質量比が65/35〜
85/15であること、
(b)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との合計量当り、CeO2
濃度が9〜12モル%であり、且つY2O3濃度が2.8〜4.5モル%であるこ
と、
(c)Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末との合計量とアルミナ粉末
との質量比が10/90〜30/70であること、
を満足するように混合して成形用混合粉末を調製する工程、
前記成形用混合粉末を所定形状に成形する工程、及び
得られた成形体を1600℃以下の酸化性雰囲気中で焼成する工程、
からなることを特徴とするアルミナ・ジルコニアセラミックスの製法。 - 前記成形用混合粉末には、Ce安定化ジルコニア粉末とY安定化ジルコニア粉末とアルミナ粉末との合計量100質量部当り、3質量部以下の量で酸化亜鉛粉末が混合されている請求項6に記載のアルミナ・ジルコニアセラミックスの製法。
- 前記焼成工程後に、更に1500℃以下の熱間静水圧焼成を行う請求項6または7に記載のアルミナ・ジルコニアセラミックスの製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004240523A JP4612358B2 (ja) | 2004-08-20 | 2004-08-20 | アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004240523A JP4612358B2 (ja) | 2004-08-20 | 2004-08-20 | アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006056746A true JP2006056746A (ja) | 2006-03-02 |
JP4612358B2 JP4612358B2 (ja) | 2011-01-12 |
Family
ID=36104532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004240523A Expired - Fee Related JP4612358B2 (ja) | 2004-08-20 | 2004-08-20 | アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4612358B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102603272A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-25 | 江汉大学 | 陶瓷材料及其制备方法 |
EP3315476A4 (en) * | 2015-06-26 | 2018-07-04 | Kyocera Corporation | Ceramic substrate and mounting substrate using same, and electronic device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6177665A (ja) * | 1984-09-22 | 1986-04-21 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 高靭性ジルコニア焼結体 |
JPS6259565A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-16 | 第一稀元素化学工業株式会社 | 高密度アルミナ・ジルコニア焼結体およびその製造方法 |
JPS63162570A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-06 | 第一稀元素化学工業株式会社 | 耐熱劣化性高強度ジルコニア・アルミナセラミツクス及びその製造方法 |
JPH03223159A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-10-02 | Tosoh Corp | アルミナ―ジルコニア複合焼結体 |
-
2004
- 2004-08-20 JP JP2004240523A patent/JP4612358B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6177665A (ja) * | 1984-09-22 | 1986-04-21 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 高靭性ジルコニア焼結体 |
JPS6259565A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-16 | 第一稀元素化学工業株式会社 | 高密度アルミナ・ジルコニア焼結体およびその製造方法 |
JPS63162570A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-06 | 第一稀元素化学工業株式会社 | 耐熱劣化性高強度ジルコニア・アルミナセラミツクス及びその製造方法 |
JPH03223159A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-10-02 | Tosoh Corp | アルミナ―ジルコニア複合焼結体 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102603272A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-25 | 江汉大学 | 陶瓷材料及其制备方法 |
EP3315476A4 (en) * | 2015-06-26 | 2018-07-04 | Kyocera Corporation | Ceramic substrate and mounting substrate using same, and electronic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4612358B2 (ja) | 2011-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5366398B2 (ja) | 複合セラミックス及びその製法 | |
US7399722B2 (en) | Alumina/zirconia ceramics and method of producing the same | |
JP4470378B2 (ja) | ジルコニア焼結体およびその製造方法 | |
CN100436373C (zh) | 氧化镱和氧化钇共稳定的氧化锆陶瓷材料及制备方法 | |
JPH05330911A (ja) | セラミック用組成物及びそれを得る方法 | |
JP4723127B2 (ja) | アルミナセラミックス焼結体及びその製造方法並びに切削工具 | |
JP2005075659A (ja) | セラミックス焼結体とその製法および生体用材料 | |
JP4589642B2 (ja) | アルミナ・ジルコニア系セラミックス及びその製法 | |
JP4831945B2 (ja) | ジルコニア−アルミナ系セラミックスおよびその製法 | |
JP4612358B2 (ja) | アルミナ・ジルコニアセラミックスおよびその製法 | |
JP4383099B2 (ja) | 複合セラミックスの製法 | |
JPH0553751B2 (ja) | ||
JP4514563B2 (ja) | アルミナ・ジルコニア系セラミックスおよびその製法 | |
JPS63162570A (ja) | 耐熱劣化性高強度ジルコニア・アルミナセラミツクス及びその製造方法 | |
JP2645894B2 (ja) | ジルコニア系セラミックスの製造方法 | |
JP4601304B2 (ja) | アルミナ・ジルコニア系セラミックス及びその製法 | |
JP4601303B2 (ja) | アルミナ・ジルコニア系セラミックス及びその製法 | |
JP4243514B2 (ja) | 複合セラミックス及びその製法 | |
JPH0772102B2 (ja) | ジルコニア焼結体の製造方法 | |
Sivakumar et al. | The Effect of Copper Oxide on the Mechanical Properties of Y-TZP Ceramics | |
JP4460918B2 (ja) | アルミナ・ジルコニア系セラミックス及びその製法 | |
JP2005211253A (ja) | 生体部材及びその製造方法並びに人工関節 | |
JP3078462B2 (ja) | アルミナ質焼結体およびその製法 | |
CN113518766A (zh) | 陶瓷烧结体及陶瓷粉末 | |
JPH08151253A (ja) | アルミナ質焼結体およびその製法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070718 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100518 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100713 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100928 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101015 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131022 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |