JP2008222450A - 透光性イットリア含有ジルコニア焼結体及びその製造方法並びにその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】4モル%を超え7モル%以下のイットリアを含有するジルコニアからなり、焼結体粒径が2.0μm以下、相対密度99.5%以上の焼結体では、1mm厚みにおける波長600nmの可視光に対する全光線透過率が40%以上、3点曲げ強度が500MPa以上であり強度と透光性の双方を両立し、義歯、歯列矯正ブラケット等の歯科材料用途に用いることができる。
【選択図】 なし
Description
(1)相対密度
得られたジルコニア焼結体の相対密度(R)は、電子天秤(メトラー社製、型式:AT261)を使用して、アルキメデス法によりその密度を測定し以下の式より算出した。なお、理論焼結体密度(Dtheo)はY2O3モル%(Y)毎に算出した。
Dtheo = −0.2Y +6.15
P:相対密度(%) Dobs:焼結体密度(実測値)(g/cm3)
Dtheo:焼結体密度(理論値)、Y:Y2O3モル%
(2)曲げ強度
曲げ強度の測定は、島津製作所製万能試験機オートグラフDCS−2000を用い、JIS R 1601「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に記載されている方法に基づいて3点曲げ強度で測定した。なお、曲げ強度は、試験片10本の平均値である。
(3)全光線透過率
全光線透過率は、日本分光製の分光光度計(V−650)を用いて測定した。試料はその両面を鏡面研磨加工した厚み1.0mmの円盤形状ものを用い、試料を通過する可視光を積分球で集光した時の可視光強度(I)と試料を置かずに測定した時の可視光強度(I0)の比率(=I/I0)より算出した。
(4)隠蔽率
隠蔽率は、試料に可視光を照射し、その反射率を測定する方法で東京電色製カラーアナライザーTC−1800MK−IIを用いて測定した。試料はその両面を鏡面研磨加工した厚み1mmの円盤形状ものを用い、600nmの波長の可視光を試料に照射し、試料の背面に可視光反射率が0%である黒色板をおいた時の試料の分光反射率(R1)と試料背面に常用標準白色板をおいて測定した時の分光反射率(R2)を計測し、その比率(R1/R2)から隠蔽率を算出した。
(5)吸収散乱係数
吸収散乱係数(α)は日立製220形ダブルビーム分光光度計を用いて直線透過率を測定し、波長600nmの直線透過率の値を用いて以下の式から算出した。
α:吸収散乱係数(mm−1)、t:試料厚さ(mm)、T:直線透過率
R:反射率(波長600nmの値として、0.140を代入)
(6)結晶相の測定
焼結体の結晶相の測定はXRD測定によるリートベルト解析により実施した。XRD測定は、粉末X線回折装置マックサイエンスMXP3(マックサイエンス製)を用い焼結体の焼き肌面について、2θ=20〜90°、ステップ幅:0.04°、各ステップでの測定時間:20秒の条件で測定した。またリートベルト解析は、プログラムRietan−2000を用い、各焼結体の結晶相、分率を決定した。
(7)平均結晶粒径
本発明の透光性ジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、焼結体の研磨エッチング面の走査電子顕微鏡観察から測定する、J. Am. Ceram. Soc., 52[8]443−6(1969)に記載されている方法に従い、以下の式により求めた。
D:平均結晶粒径 L:任意の直線を横切る粒子の平均長さ
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
比表面積15m2/g、一次結晶粒子径30nmの5.0mol%のY2O3を含むジルコニア粉末(東ソー製TZ−5Y)を金型プレスとラバープレスを用い、プレートに成形し、それを電気炉に入れ、大気中、1300℃で2時間保持して一次焼結体を得た。
実施例1と同様な原料粉末を用いて成形後、一次焼結条件及びHIP焼結条件を変えて実施例1と同様な方法でHIP焼結した。焼結条件、及び得られた焼結体の特性を表1、2に示す。
比表面積16m2/g、1次結晶粒子径28nmの6.0mol%のY2O3を含むジルコニア粉末(東ソー製TZ−6Y)を金型プレスとラバープレスを用い、プレートに成形し、それを電気炉に入れ、大気中、1300℃で2時間保持して一次焼結体を得た。
実施例6と同様な原料粉末を用いて成形後、表1に示すように一次焼結条件及びHIP焼結条件を変えて実施例6と同様な方法でHIP焼結した。得られた焼結体の特性を評価した結果を表2に示す。
3.0mol%のY2O3を含むジルコニア粉末(東ソー製TZ−3Y)を用い、それ以外は実施例3と同様な方法で成形焼結させ、特性を評価した。表3にはその焼結条件を、また得られた焼結体の特性を表4に示す。
10.0mol%のY2O3を含むジルコニア粉末(東ソー製TZ−10Y)を用い、一次焼結温度を1350℃とした以外は比較例1と同様な方法で焼結体を作成し、特性を評価した。(表3、4参照)
Y2O3濃度が高いため、透光性は比較的高いが、曲げ強度が371MPaしかなく、500MPaを大きく下回っていた。
実施例6と同様に5.0mol%のY2O3を含むジルコニア粉末(東ソー製TZ−5Y)を用い、HIP温度を1650℃とした以外は比較例1と同様な方法で焼結体を作成し、特性を評価した。(表3、4参照)
得られた焼結体の平均結晶粒径は6.3μmとなり、透光性は比較的高かったが、曲げ強度が488MPaと低く、HIP温度が高く結晶粒径が5μmを超える場合には、高い強度と透光性を両立するものが得られなかった。
Claims (13)
- 4モル%を超え7モル%以下のイットリアを含有するジルコニアからなり、焼結体粒径が2.0μm以下、相対密度99.5%以上、1mm厚みにおける波長600nmの可視光に対する全光線透過率が40%以上の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- 1mm厚みにおける波長600nmに対する隠蔽率が60%以下である請求項1に記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- 波長600nmの可視光に対する吸収散乱係数が4.0mm−1以下の請求項1〜2記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- 3点曲げ強度が500MPa以上の請求項1〜3に記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- 破壊靭性強度が3.5MPa・m0.5以上の請求項1〜4に記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- イットリア含有ジルコニア焼結体の結晶相が正方晶蛍石型結晶相と立方晶蛍石型結晶相からなり、正方晶蛍石型結晶相の分率が30%〜80%の請求項1〜5に記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体。
- 4モル%を超え7モル%以下のイットリアを含有するジルコニアの成形体を1250〜1500℃で一次焼結し、さらに1250℃以上、圧力50MPa以上で熱間静水圧プレス(HIP)処理する方法において、HIP処理装置中に半密閉状態の容器を配し、当該容器中に一次焼結体を配してHIP処理することを特徴とする透光性イットリア含有ジルコニア焼結体の製造方法。
- 一次焼結温度を1250〜1350℃として相対密度95〜99.5%、平均粒径1.0μm以下の結晶からなる焼結体とし、さらに1250〜1500℃、圧力の50〜200MPa条件下で熱間静水圧プレス(HIP)処理することを特徴とする請求項7記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体の製造方法。
- 半密閉状態が、開口部を有するセラミックス製容器の開口部にセラミックス製平板を置いて形成してなる請求項7〜8に記載の製造方法。
- BET比表面積が5〜20m2/g、一次粒子の平均粒径が10〜70nm以下のジルコニア粉末を用いることを特徴とする請求項8〜9記載の製造方法。
- 請求項1〜6記載の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体焼結体を用いた歯科材料。
- 義歯又は歯列矯正用器具のいずれかである請求項11の歯科材料。
- ミルブランクである請求項11〜12のいずれかに記載の歯科材料。
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