JP2011020877A - 紫色ジルコニア焼結体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の紫色の着色ジルコニア焼結体は、青味又は赤味の強い色調を呈するものであり、明度と色調のバランスが不十分であり、ジルコニアが有する高級な質感を十分に発揮するものではなかった。
【解決手段】安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤として０．５重量％以下の酸化コバルト又は酸化ニッケル、５重量％以下の酸化チタン、或いは１．５重量％以上の酸化ネオジウム、さらにＡｌ_２Ｏ_３を０．１〜０．５重量％の着色ジルコニア焼結体では、マンセル表色系における明度Ｖが３〜８、色相Ｈが１Ｐ〜１ＲＰ、彩度Ｃが１〜４であり、なおかつ焼結密度が５．８ｇ／ｃｍ^３以上の高級な質感及び真珠調の光沢を有する青色又は赤味のない鮮やかな紫色のジルコニア焼結体となる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、装飾部材、電子機器材料の外装に用いるための着色ジルコニアに関するものであり、特に鮮やかな紫色を呈し、質感（審美性）に優れ、なおかつ高密度のジルコニア焼結体を提供するものである。

ジルコニア焼結体はその高い強度からこれまで主に構造部材や粉砕メディアとして用いられているが、鏡面研磨後の表面光沢の美しさから装飾部材、電子機器材料の外装部品への応用が期待されている。こうした広がる用途に対応するためには、審美性に優れた着色ジルコニア焼結体が要望されている。

これまで紫色の着色ジルコニア焼結体としては種々の添加物を用いたものが提案されているが、必ずしも十分な審美性を有するものは得られていなかった。特にジルコニアはアルミナに比べて着色剤が均一に固溶しにくく、鮮明な色が出難いという問題があった。

例えば、着色剤として酸化バナジウム、酸化ネオジウム又は酸化コバルトを用いたジルコニア焼結体が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。さらに酸化チタンと酸化ニッケル、酸化コバルトを組合せた焼結体が提案されている（例えば特許文献４参照）。しかし、いずれの焼結体も多量のアルミナ或いは酸化チタンを含有するものであり、紫色の色調が十分なものではなかった。

この様に従来の紫色のジルコニア焼結体は、紫系の色を呈してはいるものの、鮮やかな紫色とは言えず、明度、色相及び彩度のバランスに優れた紫色を呈し、なおかつ真珠調の光沢を有するジルコニア焼結体は得られていなかった。

本発明は、かかる従来の着色ジルコニアの問題を解決するものであり、特に高密度で審美性に優れた紫色の着色ジルコニアを提供するものである。

特開平１−１５７４６２号公報 特開平１−２３４３６４号公報 特開平１−２３４３６５号公報 特開平５−４４３１６号公報

従来の紫色のジルコニア焼結体は、真珠調の光沢を有する鮮やかな紫色で高級な質感のあるジルコニア焼結体は得られていなかった。

本発明者等は、紫色に着色したジルコニア焼結体について鋭意検討を重ねた結果、安定化剤として安定化剤自身による着色への影響のない酸化イットリウムを２〜５モル％含有し、着色剤として０．５重量％以下の酸化コバルト（又は酸化ニッケル）と５重量％以下の酸化チタン、或いは１．５重量％以上の酸化ネオジウム、他の添加物としてはアルミナを０．１〜０．５重量％において、マンセル表色系における１Ｐ〜１ＲＰ（１Ｐ〜１０Ｐ〜１ＲＰ）に相当する鮮やかな紫色ジルコニア焼結体が得られることを見出し、本発明を完成するに到ったものである。

以下に本発明の焼結体を詳細に説明する。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系における明度Ｖが３〜８、色相Ｈが１Ｐ〜１ＰＲ、彩度Ｃが１〜４であり、なおかつ焼結密度が５．８ｇ／ｃｍ^３以上の紫色ジルコニア焼結体である。

マンセル表色系の色相ＨはＲ（赤）、Ｙ（黄色）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｐ（紫）の各基本色の色相とそれらの組み合わせの中間色を各１０段階で表示する表色系である。マンセル表色系は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系に比べて色のイメージを掴みやすい表色系であり、主にデザイン分野で用いられており、本発明の焼結体の目的に適した表色系である。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系における明度Ｖが３未満では暗く濁った質感となり、Ｖ値は特に３．５以上であることが好ましい。一方、Ｖ値が８を越えると白くぼやけた質感となるため、Ｖ値は８以下、特に７．５以下が好ましい。

本発明の紫色のジルコニア焼結体は、マンセル表色系の色相Ｈが１Ｐ〜１ＲＰであり、特に２Ｐ〜７Ｐの範囲が好ましい。１ＰよりＰＢ（青紫）側では青味が強い色調となり、１ＲＰを超えた側では赤味が強い色調となる。マンセル表色系の紫色（Ｐ）は０Ｐ〜１０Ｐを中心に０Ｐより外側には青紫のＰＢ領域、１０Ｐの外側には赤紫のＲＰ（０ＲＰ〜１０ＲＰ）領域が広がっている。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の彩度Ｃが１〜４である。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、表面光沢によって高級感を呈するため高密度であることが不可欠であり、焼結密度は５．８ｇ／ｃｍ^３以上、特に６．０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。焼結密度が５．８ｇ／ｃｍ^３未満では、見る角度によって光りの反射にむらが生じ、真珠の様な光沢が得られない。

本発明の着色ジルコニア焼結体は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが４０〜８０、ａ^＊が３〜１５、ｂ^＊が−３〜−１５であることが好ましい。

本発明の紫色ジルコニア焼結体におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌは４０以上、特に４５〜７５であることが好ましい。明度Ｌが４０未満では暗い質感となり、８０を越えると白っぽくぼやけた質感となる。

本発明の焼結体のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるａ^＊は３〜１５、ｂ^＊が−３〜−１５の範囲が好ましく、さらにａ^＊が５〜１５、ｂ^＊が−５〜−１１の範囲が好ましい。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤成分を１〜１０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．１〜０．５重量％からなるものが好ましい。

ジルコニア焼結体の安定化剤としてはイットリアの他にもセリア等が知られているが、セリアはそれ自身がジルコニアを着色して色調へ影響するため、本発明の紫色ジルコニア焼結体の安定化剤としてはイットリアを用いることが好ましい。イットリアの含有量は焼結体の強度と色調のバランスの観点から、２〜５モル％、特に２．５〜３．５モル％の範囲が好ましい。

本発明の紫色ジルコニア焼結体に用いる着色剤は特に限定はないが、０．５重量％以下の酸化コバルト（好ましくは０．３重量％以下）、又は０．５重量％以下の酸化ニッケル（好ましくは０．３重量％以下）と５重量％以下の酸化チタンの混合酸化物、或いは１．５重量％以上（好ましくは２〜３重量％）の酸化ネオジウム等を用いることが例示できる。

本発明の紫色ジルコニア焼結体には、さらにアルミナを０．１〜０．５重量％、特に０．１〜０．３重量％添加することが好ましい。紫色ジルコニア焼結体において、アルミナが０．５重量％以上では、焼結体が白っぽい質感となる。一方、アルミナを含有しない場合、大気中の常圧焼結において本発明の高密度を得ることが困難な場合があり、色調に影響しない範囲で最小限度のアルミナを添加することが好ましい。

本発明の原料として用いるジルコニア粉末は特に限定されるものではないが、加水分解によって得られる焼結性の高い粉末を用いることが好ましい。

本発明の紫色ジルコニア焼結体の製造方法は特に限定されるものではないが、上記の組成を成型（必要に応じてさらにＣＩＰ処理）し、大気中、常圧で１３５０〜１６００℃、特に１４００〜１５００℃で焼結することができる。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は従来の様に特殊なＨＩＰ焼結をしなくても高密度で高級感のある焼結体を得ることができる。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は青色味又は赤色味のない紫色の色調と明度のバランスに優れたものであり、高級な質感を有しジルコニア本来の特性である真珠調の光沢を有する着色ジルコニア焼結体である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（色相、明度、採度の測定）
本発明の焼結体のマンセル表色系における色相、明度、採度、並びにＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるＬ*、ａ*、ｂ*は、色差計（カラーアナライザーＴＣ−１８００ＭＫ−ＩＩ、東京電色社製）を用いてＤ６５光源、１０度視野角の条件において測定した。

（実施例１）
東ソー株式会社製のジルコニア粉末３ＹＳＥ（酸化イットリウム３モル％、アルミナ０．２５重量％）に、着色剤として酸化コバルト（０．３重量％）、酸化チタン（５重量％）を添加し、湿式混合により粉砕、混合後、乾燥した。混合粉末をメカニカルプレス（５００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、ＣＩＰ（２ｔ／ｃｍ^２）により加圧成型し、大気中、１４００℃（昇温速度１００℃／時）で２時間焼結させた。焼結体は表面を研磨し、マンセル表色系、及びＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の測定を行った。

結果を表１に示す。ＨＩＰ処理等の特別の焼結条件を用いることなく、青味又は赤味のない鮮やかな紫色のジルコニア焼結体が得られた。

（実施例２）
着色剤に酸化ニッケル（０．３重量％）、酸化チタン（５重量％）を用いた以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

実施例１に比べてより明度が高く、青色味又は赤色味のない焼結体が得られた。

（実施例３）
着色剤に酸化ネオジウム（２重量％）を用いた以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

実施例１に比べてより明度が高く、青色味又は赤色味のない焼結体が得られた。

（比較例１）
着色剤に酸化エルビウム（１重量％）を用いた以外は、実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

実施例１に比べてより明度は高いが、赤色味の強い焼結体が得られた。

本発明の紫色ジルコニア焼結体は、高密度でなおかつ青味又は赤味のない鮮やかな紫色の色相を呈する審美性に優れた焼結体であり、装飾部品、電子機器材料の外装に用いることができる。

Claims (4)

1. マンセル表色系における明度Ｖが３〜８、色相Ｈが１Ｐ〜１ＲＰ、彩度Ｃが１〜４であり、なおかつ焼結密度が５．８ｇ／ｃｍ^３以上である紫色ジルコニア焼結体。
2. Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが４０〜８０、ａ^＊が３〜１５、ｂ^＊が−３〜−１５である請求項１に記載の黄色ジルコニア焼結体。
3. 安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤として０．５重量％以下の酸化コバルト又は酸化ニッケル、５重量％以下の酸化チタン、さらにＡｌ_２Ｏ_３を０．１〜０．５重量％含んでなる請求項１又は請求項２に記載の紫色ジルコニア焼結体。
4. 安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤として１．５重量％以上の酸化ネオジウム、さらにＡｌ_２Ｏ_３を０．１〜０．５重量％含んでなる請求項１又は請求項２に記載の紫色ジルコニア焼結体。