JP2006347829A - 珪酸ジルコニウム焼結体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】珪酸ジルコニウム結晶粒を含有し、焼結体密度が4.1g/cm3以上であることを特徴とする緻密質珪酸ジルコニウム焼結体1である。
【選択図】 図1
Description
[化1]
ZrSiO4→ZrO2+SiO2 ……(1)
この場合、本発明に係る珪酸ジルコニウム焼結体の製造方法の焼結工程において、既に開気孔が存在せず閉気孔のみが僅かに残存する程度の状態にまで緻密化が達成されているため、カプセル化してHIP処理する必要が無く、単に静水圧を掛けて加熱するのみですむため、比較的簡便にHIP工程を加えることができる。
図1に示すプロセスフローにしたがって、純度が98%であり、平均粒径が1μmである微細なジルコン粉末(高純度化学社製)と、分散媒(溶媒)としてのエタノールとを、ジルコニアボールを粉砕媒体とするボールミルによって48時間の間、湿式粉砕混合を実施した。次に得られた混合物を温度80℃で加熱して分散媒としてのエタノールを蒸発せしめた後に、目開き(呼径)が60メッシュのナイロン篩で通篩し、均一な原料粉末を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1630℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例2に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1570℃で24時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例3に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1680℃で2時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例4に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1680℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例5に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1600℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点、および引続いて加圧力が1000kg/cm2のArガス雰囲気中で温度1650℃に加熱して1時間保持するHIP処理を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例6に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1600℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点、および引続いて加圧力が1000kg/cm2のArガス雰囲気中で温度1600℃に加熱して1時間保持するHIP処理を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例7に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1600℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点、および引続いて加圧力が1000kg/cm2のArガス雰囲気中で温度1550℃に加熱して1時間保持するHIP処理を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、実施例8に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1で調製したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中において温度1700℃で48時間保持する条件で常圧焼結(NS)を実施した点以外は実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、比較例1に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1で調製したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中において温度1500℃で48時間保持する条件で常圧焼結(NS)を実施した点以外は実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、比較例2に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
実施例1において使用したジルコン粉末(高純度化学社製)を原料粉末として使用して成形体を調製し、大気雰囲気中で成形体を温度1700℃で48時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点、および引続いて加圧力が1000kg/cm2のArガス雰囲気中で温度1700℃に加熱して1時間保持するHIP処理を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、比較例3に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
主要不純物としてSiO2,Fe2O3を含有し、純度が94wt%であり、平均粒径が3.5μmのジルコン粉末を原料粉末として使用して成形体を調製した点、および成形体を大気雰囲気中で成形体を温度1600℃で16時間保持し、常圧焼結(NS)を実施した点以外は、実施例1と同一条件で原料混合、成形を実施することにより、比較例4に係る珪酸ジルコニウム焼結体を調製した。
雰囲気 大気中
曲げスパン距離 L=30mm
クロスヘッド速度 0.5mm/min
治具材質 SiC
保持時間 10min
[数1]
σ={3PL}/{2wt2} ……(2)
σ:3点曲げ強度(MPa)
P:破断荷重(N)
L:下支点間距離=30(mm)
t:試験片の厚さ(mm)
w:試験片の幅(mm)
[数2]
E={L3(Pmax−P0)}/{4wt3(ymax−y0)} ……(3)
E:ヤング率(MPa)
y:荷重点の変位量(mm)
2 気孔(閉気孔)
Claims (11)
- 珪酸ジルコニウム結晶粒を含有し、焼結体密度が4.1g/cm3以上であることを特徴とする緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 前記珪酸ジルコニウム焼結体の断面組織で観察される珪酸ジルコニウム結晶粒の平均粒径が10μm以下であることを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 前記珪酸ジルコニウム焼結体の閉気孔の平均径が20μm以下であることを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 前記珪酸ジルコニウム焼結体の主要成分であるジルコニウム、珪素および酸素以外の不純物含有量が5質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 前記珪酸ジルコニウム焼結体の主要成分であるジルコニウム、珪素、酸素の90質量%以上が正方晶ZrSiO4結晶であることを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 日本工業規格JIS−R1601に規定された方法で測定された室温における3点曲げ強度が100MPa以上であり、ヤング率が100GPa以上であることを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 珪酸ジルコニウム粉末と分散媒とを混合して原料混合体を調製する原料混合工程と、得られた原料混合体を成形して所定形状を有する成形体を調製する成形工程と、得られた成形体を1500〜1700℃の範囲の最終焼結温度で焼結して珪酸ジルコニウム焼結体を調製する焼結工程とを備え、上記最終焼結温度から50℃低い温度から最終焼結温度に至る温度範囲で成形体を5時間以上保持することを特徴とする緻密質珪酸ジルコニウム焼結体の製造方法。
- 前記原料混合体を成形する成形工程は、金型プレス成形法,CIP成形法(冷間静水圧プレス成形法)、押し出し成形法、スリップキャスト成形法、射出成形法、ゲルキャスティング成形法から選択された1種の成形法あるいは2種以上組合せた成形法で実施されることを特徴とする請求項7記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体の製造方法。
- 前記焼結工程の完了後に、さらに不活性ガス雰囲気あるいは酸素付加雰囲気においてHIP処理(熱間静水圧プレス処理)を実施して焼結体を緻密化させる緻密化工程を付加したことを特徴とする請求項1記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体の製造方法。
- 前記緻密質珪酸ジルコニウム焼結体が耐食性容器または耐食性部品の構成材であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
- 前記緻密質珪酸ジルコニウム焼結体から構成される耐食性容器が、乾式再処理用電解反応容器であることを特徴とする請求項10記載の緻密質珪酸ジルコニウム焼結体。
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