JP2014141388A - Colored light-transmitting zirconia sintered compact and use thereof - Google Patents

Colored light-transmitting zirconia sintered compact and use thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a colored light-transmitting zirconia sintered compact which has a high sintered compact density, high strength, color appearance extremely close to that of a tooth and excellent light transmissibility, and can be used as a dental material, particularly as a mill blank or an orthodontic bracket.SOLUTION: A colored light-transmitting zirconia sintered compact comprises: 2 to 4 mol% of yttria, 0.02 to 0.8 mol% of ErO; an iron compound in an amount of 20 ppm or more and less than 2000 ppm in terms of FeO; 0.005 wt% or more; less than 0.2 wt% of AlO; and a remainder comprising zirconia, and has a brightness value L, a value a, and a value b, which are chromatic parameters as defined in accordance with JIS-Z8729, and are 55 to 75, 0 to 10 and 0 to 30, respectively, a relative density of 99.80% or more, and a total light transmittance of 18 to 40% inclusive as measured at a sample thickness of 1 mm using a D65 light source. A colored light-transmitting zirconia sintered compact comprises: 2 to 4 mol% of yttria; less than 0.01 wt.% of cobalt oxide in terms of CoO; an iron compound in an amount of 20 ppm or more and less than 2000 ppm in terms of FeO, 0.005 wt% or more; less than 0.2 wt% of AlO; and a remainder comprising zirconia, and has a brightness value L, a value a, and a value b, which are chromatic parameters as defined in accordance with JIS-Z8729, and are 50 to 75, -1 to 10 and 0 to 30, respectively, a relative density of 99.80% or more, and a total light transmittance of 18 to 40% inclusive as measured at a sample thickness of 1 mm using a D65 light source.

Description

本発明は焼結体密度及び強度が高く、歯に極めて近い色調を有し、なおかつ透光性に優れる着色ジルコニア焼結体に関する。この着色透光性ジルコニア焼結体は、特に歯科用途で使用され、さらには義歯材料等のミルブランク、歯列矯正ブラケットとして用いるのに適する。   The present invention relates to a colored zirconia sintered body having a high density and strength of a sintered body, a color tone very close to that of a tooth, and excellent in translucency. This colored translucent zirconia sintered body is particularly used in dental applications, and is further suitable for use as a mill blank such as a denture material or an orthodontic bracket.

安定化剤としてY(イットリア)を少量固溶させたジルコニア焼結体は、高強度、高靭性であることから切断工具、ダイス、ノズル、ベアリングなどの機械構造用材料や歯科材料等の生体材料として広く利用されている。近年、高強度であるジルコニア焼結体が歯科材料に用いられる様になったが、その色調を自然歯の色調に近づけるため、これまではジルコニア焼結体の表面に他の材料を積層し、審美性を調整して用いられていた。しかしジルコニア焼結体の歯科分野での利用が進むにつれて、他材料を積層せず歯科材料にそのまま使用できるジルコニア焼結体の要求が高まっている。 Zirconia sintered body in which a small amount of Y 2 O 3 (yttria) is used as a stabilizer is a high strength and high toughness. Therefore, mechanical structural materials such as cutting tools, dies, nozzles and bearings, dental materials, etc. It is widely used as a biomaterial. In recent years, high-strength zirconia sintered bodies have come to be used for dental materials, but in order to bring the color tone closer to that of natural teeth, so far, other materials have been laminated on the surface of the zirconia sintered body, It was used after adjusting aesthetics. However, as zirconia sintered bodies are used in the dental field, there is an increasing demand for zirconia sintered bodies that can be used as they are for dental materials without laminating other materials.

ジルコニア焼結体をそのまま歯科材料に用いるためには、透光性と着色(色観)の双方が求められる。これまで、自然歯に近い象牙色を有するジルコニア焼結体が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献においては、焼結体にPr11及びZnOの添加が必須であり、透光性についての記載はない。 In order to use a zirconia sintered body as it is for a dental material, both translucency and coloring (color appearance) are required. So far, zirconia sintered bodies having an ivory color close to natural teeth have been disclosed (see, for example, Patent Document 1). In this patent document, it is essential to add Pr 6 O 11 and ZnO to the sintered body, and there is no description of translucency.

また、3mol%Y、0.25wt%Al(アルミナ)の組成において透光性を有する焼結体密度99.8%のジルコニア焼結体が開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。しかし、そこに開示された焼結体は着色剤を含まないものであり、これまで着色していてなおかつ高い透光性を有するジルコニア焼結体は存在しなかった。 Further, a zirconia sintered body having a translucent sintered body density of 99.8% in a composition of 3 mol% Y 2 O 3 and 0.25 wt% Al 2 O 3 (alumina) is disclosed (for example, a patent References 2 and 3). However, the sintered body disclosed therein does not contain a colorant, and there has been no zirconia sintered body that has been colored and has high translucency.

特許文献4にはFeの添加により黄色色調に着色した透光感ジルコニア焼結体が開示されている。黄色色調の付与により自然歯に近似した色調は得られるが、赤味や黒味が不足しており、表面に他の材料を積層して自然歯の色調に近づけることでの使用はできたが、そのままでは自然歯との色調差が大きく使用できなかった。   Patent Document 4 discloses a translucent zirconia sintered body colored yellow by adding Fe. Although a color tone similar to natural teeth can be obtained by giving a yellow color tone, redness and blackness are insufficient, and it was possible to use it by stacking other materials on the surface to approximate the color tone of natural teeth As it was, the color difference from the natural teeth could not be used greatly.

特開平4−280864号公報JP-A-4-280864 特開2008−50247号公報JP 2008-50247 A WO2009/125793号WO2009 / 125793 WO2013/018728号WO2013 / 018728

本発明では、上記のような従来方法における課題を解消し、焼結体密度及び強度が高く、透光感に優れる着色ジルコニア焼結体を提供するところにあり、特にその様なジルコニア焼結体を常圧焼結によって製造することができる。   The present invention eliminates the problems in the conventional methods as described above, and provides a colored zirconia sintered body having a high sintered body density and strength and excellent translucency, particularly such a zirconia sintered body. Can be produced by atmospheric pressure sintering.

本発明者らは、ジルコニア焼結体の着色剤の種類及び含有量を調整すると、自然歯の色調見本と同等な着色と透光性を両立した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。尚、自然歯の色調見本とはVITA社のシェードガイド「VITAPAN(登録商標) classical」や松風社の「ヴィンテージハロー NCCシェードガイド」が例として挙げられる。   The present inventors have found that when the kind and content of the colorant of the zirconia sintered body are adjusted, a zirconia sintered body having both coloring and translucency equivalent to the color sample of natural teeth can be obtained. The invention has been completed. Examples of natural tooth color tone samples include VITA's shade guide “VITAPAN (registered trademark)” and Matsukaze's “vintage halo NCC shade guide”.

即ち、本発明は、2〜4mol%のイットリア、0.02〜0.8mol%のEr、Fe換算で20〜2000ppm未満の鉄化合物及び0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが55〜75、aが0〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下であることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体及び2〜4mol%のイットリア、CoO換算で0.01wt%未満の酸化コバルト、Fe換算で20〜2000ppm未満の酸化鉄、0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが50〜75、aが−1〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下であることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体に関する。 That is, the present invention is, 2~4Mol% yttria, 0.02~0.8Mol% of Er 2 O 3, Fe 2 O 3 iron compounds less than 20~2000ppm in translation and less than 0.005~0.2Wt% by weight of Al 2 O 3, the balance being a zirconia sintered body is a zirconia, JIS-Z8729 lightness L which is a color parameter defined * within 55 to 75, a * is 0, b * 0 A colored translucent zirconia sintered body characterized by having a relative density of 99.80% or more and a total light transmittance of 18% to 40% with a D65 light source at a sample thickness of 1 mm. and 2~4Mol% yttria, cobalt oxide of less than 0.01 wt% in terms of CoO, iron oxide less than 20~2000ppm in terms of Fe 2 O 3, less than 0.005~0.2wt% Al It is a zirconia sintered body containing 2 O 3 and the balance being zirconia, the lightness L * of color parameters specified in JIS-Z8729 is 50 to 75, a * is −1 to 10, and b * is 0 to 0. The colored translucent zirconia sintered body is characterized in that it has a relative density of 99.80% or more and a total light transmittance by a D65 light source at a sample thickness of 1 mm is 18% or more and 40% or less. .

以下、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the colored translucent zirconia sintered body of the present invention will be described in more detail.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、2〜4mol%のイットリア、0.02〜0.8mol%のEr、Fe換算で20〜2000ppm未満の鉄化合物及び0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが55〜75、aが0〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下である着色透光性ジルコニア焼結体である(ジルコニア焼結体A)。 The colored translucent zirconia sintered body of the present invention comprises 2 to 4 mol% yttria, 0.02 to 0.8 mol% Er 2 O 3 , an iron compound of less than 20 to 2000 ppm in terms of Fe 2 O 3 , and 0. A zirconia sintered body containing 005 to less than 0.2 wt% of Al 2 O 3 and the balance being zirconia, the lightness L * of the color parameter defined in JIS-Z8729 is 55 to 75, and a * is 0 -10, b * is 0-30, the relative density is 99.80% or more, and the total light transmittance with a D65 light source at a sample thickness of 1 mm is 18% or more and 40% or less. It is a ligated body (zirconia sintered body A).

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、安定化剤として2〜4mol%のイットリアを含むものである。安定化剤が2mol%未満では、強度が低下し、結晶相が不安定となる。又、4mol%をこえると焼結体強度が低下してしまう。   The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention contains 2 to 4 mol% yttria as a stabilizer. If the stabilizer is less than 2 mol%, the strength is lowered and the crystal phase becomes unstable. On the other hand, if it exceeds 4 mol%, the strength of the sintered body will be reduced.

ジルコニア焼結体Aに含まれるイットリアは、焼結後にイットリアとなるものであればよく、焼結前に用いるイットリウム化合物としては特に限定はなく、例えば、塩化イットリウム、硝酸イットリウムのような可溶性化合物や酸化イットリウムのような不溶性化合物が挙げられる。イットリウム化合物はジルコニアゾルに添加して溶解させることが好ましい。   The yttria contained in the zirconia sintered body A is not particularly limited as long as it becomes yttria after sintering, and there is no particular limitation on the yttrium compound used before sintering. For example, soluble compounds such as yttrium chloride and yttrium nitrate Insoluble compounds such as yttrium oxide can be mentioned. The yttrium compound is preferably added to the zirconia sol and dissolved.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは着色剤を含むが、着色剤を構成する元素としてはジルコニアを着色するEr及び鉄化合物を必須とする。またErの含有量は0.02〜0.8mol%、さらに0.05〜0.7mol%であることが好ましい。また鉄化合物の含有量はFe換算で20ppm以上2000ppm未満、さらにFe換算で100ppm以上、1500ppm未満であることが好ましい。 Although the colored translucent zirconia sintered body A of the present invention contains a colorant, Er 2 O 3 and an iron compound that color zirconia are essential as elements constituting the colorant. The Er 2 O 3 content is preferably 0.02 to 0.8 mol%, more preferably 0.05 to 0.7 mol%. The content of the iron compound calculated as Fe 2 O 3 less than 20ppm than 2000 ppm, still in terms of Fe 2 O 3 at 100ppm or more, preferably less than 1500 ppm.

ジルコニア焼結体Aに含まれるErは、焼結後にErとなるものであればよく、焼結前に用いるエルビウム化合物としては特に限定はなく、例えば、塩化エルビウム、硝酸エルビウムのような可溶性化合物や酸化エルビウムのような不溶性化合物が挙げられる。エルビウム化合物はジルコニアゾルに添加して溶解させることが好ましい。その理由は、ジルコニア粉末の粉砕時にエルビウム化合物を添加すると、局所的に粒子が異常成長し、焼結体密度の低い、或いは強度の低い焼結体となるからである。 The Er 2 O 3 contained in the zirconia sintered body A only needs to be Er 2 O 3 after sintering, and the erbium compound used before sintering is not particularly limited. For example, erbium chloride, erbium nitrate And insoluble compounds such as erbium oxide. The erbium compound is preferably added to the zirconia sol and dissolved. The reason is that if an erbium compound is added during pulverization of the zirconia powder, the particles locally grow abnormally, resulting in a sintered body having a low sintered density or a low strength.

エルビウム化合物が均一に溶解していれば、イットリウム化合物と共に安定化剤として含有しても良い。エルビウム化合物のみで安定化したジルコニア粉末を他のイットリウム化合物で安定化したジルコニア粉末と混合して用いても良い。エルビウム化合物のみで安定化したジルコニア粉末の場合、2〜4mol%のエルビア化合物を含むジルコニア粉末が好ましく、他のイットリウム化合物で安定化したジルコニア粉末との混合によりエルビウム化合物の含有量が0.8mol%未満となるようにすれば良い。   If the erbium compound is uniformly dissolved, it may be contained as a stabilizer together with the yttrium compound. A zirconia powder stabilized only with an erbium compound may be mixed with a zirconia powder stabilized with another yttrium compound. In the case of a zirconia powder stabilized only with an erbium compound, a zirconia powder containing 2 to 4 mol% of an erbium compound is preferable, and the content of the erbium compound is 0.8 mol% by mixing with a zirconia powder stabilized with another yttrium compound. It is sufficient to make it less than.

用いる鉄化合物としては特に限定はなく、例えば、塩化鉄、硝酸鉄のような可溶性化合物や酸化鉄、酸化水酸化鉄のような不溶性化合物が挙げられる。不溶性化合物を使用する際は平均粒径が1μm以下の鉄化合物をジルコニア粉末の粉砕時に添加して分散混合することが好ましい。その理由は、それ以外の時に不溶性鉄化合物を添加し、撹拌混合しただけでは、凝集物の存在により焼結体に斑点が生じて、色調が不均一となる、或いは強度の低い焼結体となるからである。   The iron compound to be used is not particularly limited, and examples thereof include soluble compounds such as iron chloride and iron nitrate, and insoluble compounds such as iron oxide and iron oxide hydroxide. When using an insoluble compound, an iron compound having an average particle size of 1 μm or less is preferably added and dispersed and mixed when the zirconia powder is pulverized. The reason for this is that if the insoluble iron compound is added at other times and only stirred and mixed, spots will occur in the sintered body due to the presence of agglomerates, resulting in uneven color tone, or a low-strength sintered body. Because it becomes.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、さらにAl(アルミナ)を含むものである。アルミナを含むことで、ジルコニア焼結体の耐水熱劣化特性が向上する。アルミナの含有量は、0.005〜0.2wt%未満であり、さらに0.005wt%以上、0.15wt%以下含むことが好ましい。 The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention further contains Al 2 O 3 (alumina). By including alumina, the hydrothermal deterioration resistance of the zirconia sintered body is improved. The content of alumina is preferably 0.005 to less than 0.2 wt%, and more preferably 0.005 wt% or more and 0.15 wt% or less.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aのアルミナ含有量が0.2wt%以上になると、高密度化が困難となり、また、焼結体中へのアルミナ粒子の存在による光の拡散が起こるため、透光性が得られ難くなり、0.005wt%未満では、耐水熱劣化特性が悪化するおそれと焼結体色調の脱色が起こるおそれがある。   When the alumina content of the colored translucent zirconia sintered body A of the present invention is 0.2 wt% or more, it is difficult to increase the density, and light diffusion occurs due to the presence of alumina particles in the sintered body. Therefore, it becomes difficult to obtain translucency, and if it is less than 0.005 wt%, the hydrothermal deterioration resistance property may be deteriorated and the color tone of the sintered body may be decolored.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが55〜75、aが0〜10、bが0〜30である。明度L、a値、b値が該範囲外であると、歯により近い色調を得ることは困難である。審美性の点で、好ましいL値としては50〜75、a値としては0〜7、b値としては、10〜27である。 The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention has lightness L * of 55 to 75, a * of 0 to 10, and b * of 0 to 30 as defined in JIS-Z8729. If the lightness L * , a * value, and b * value are out of the range, it is difficult to obtain a color tone closer to the teeth. In terms of aesthetics, preferable L * values are 50 to 75, a * values are 0 to 7, and b * values are 10 to 27.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aの相対密度は、99.80%以上であり、好ましくは99.89%以上、更に好ましくは99.95%以上である。相対密度が99.80%未満であると透光性が低くなりやすく、歯科材料としての審美性に劣った焼結体となってしまう。   The relative density of the colored translucent zirconia sintered body A of the present invention is 99.80% or more, preferably 99.89% or more, and more preferably 99.95% or more. If the relative density is less than 99.80%, the translucency tends to be low, and the sintered body is inferior in aesthetics as a dental material.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは厚さ1.0mmでの全光線透過率が18%以上、40%以下の透光性を有するものである。濃い色調を有し、明度Lの値が低い着色ジルコニア焼結体では全光線透過率の値は低下し、本発明で得られる高い焼結体密度の着色ジルコニア焼結体の透光感は、明度Lが高く、高い焼結体密度を有する焼結体と比較しても同等な透光感を持ち、自然歯と同等な審美性を有する。 The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention has a translucency of 18% to 40% in total light transmittance at a thickness of 1.0 mm. In a colored zirconia sintered body having a dark color tone and a low value of lightness L * , the value of the total light transmittance is lowered, and the translucent feeling of the colored zirconia sintered body having a high sintered body density obtained in the present invention is The lightness L * is high, and it has the same translucency even when compared with a sintered body having a high sintered body density, and has an aesthetics equivalent to that of natural teeth.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aはさらに結晶粒径が0.35〜0.50μmであることが好ましい。結晶粒径が0.35μm未満であると、粒間に微細な気孔が多く存在するため、相対密度が99.8%に到達しないことがある。また、結晶粒径が0.50μmを超えると、焼結体の水熱劣化が著しく進行し、焼結体が破壊してしまうため好ましくない場合がある。   The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention preferably further has a crystal grain size of 0.35 to 0.50 μm. If the crystal grain size is less than 0.35 μm, there are many fine pores between grains, and the relative density may not reach 99.8%. On the other hand, when the crystal grain size exceeds 0.50 μm, the hydrothermal deterioration of the sintered body proceeds remarkably and the sintered body is destroyed, which may not be preferable.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aには異常に成長した結晶粒子(異常成長粒子)が存在せず、均一な粒子径の結晶粒子により焼結体が構成されている。異常成長粒子とは平均粒子径の5倍以上のサイズとなった粒子のことであり、主に安定化剤の偏析により生成し易く、粒子の結晶相が立方晶(Cubic)となるために低強度の原因となり易い。   In the colored translucent zirconia sintered body A of the present invention, there are no abnormally grown crystal particles (abnormally grown particles), and the sintered body is constituted by crystal particles having a uniform particle diameter. Abnormally grown particles are particles having a size of 5 times or more of the average particle diameter, and are easily generated mainly by segregation of the stabilizer, and are low because the crystal phase of the particles is cubic. It tends to cause strength.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、その結晶相が正方晶(Tetragonal)を含むことが好ましく、正方晶の単相であることが好ましい。これにより機械的強度が高くなりやすい。本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、3点曲げ強度が1000MPa以上1200MPa以下である事が好ましい。さらに好ましい強度は1100MPa以上である。   The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention preferably includes a tetragonal crystal phase, and preferably a tetragonal single phase. This tends to increase the mechanical strength. The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention preferably has a three-point bending strength of 1000 MPa to 1200 MPa. Further preferred strength is 1100 MPa or more.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Aは、140℃の熱水中に24時間浸漬させた後の単斜晶相の転移深さが15μm以下であることが好ましい。単斜晶相の転移深さが15μmを超えると焼結体の水熱劣化が進行し、焼結体が破壊してしまう。より好ましい単斜晶相の転移深さは10μm以下である。ここで、単斜晶相の転移深さは焼結体を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで結晶の転移の様子が観察できる。   The colored translucent zirconia sintered body A of the present invention preferably has a monoclinic phase transition depth of 15 μm or less after being immersed in hot water at 140 ° C. for 24 hours. When the monoclinic phase transition depth exceeds 15 μm, hydrothermal deterioration of the sintered body proceeds and the sintered body is destroyed. A more preferable monoclinic phase transition depth is 10 μm or less. Here, the transition depth of the monoclinic phase can be observed by cutting the sintered body and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM).

本発明の着色ジルコニア焼結体Aは、色調の微細な調整をするため、ジルコニアに固溶する化合物を含有してもよい。ジルコニアに固溶する化合物としては、例えば、周期表3a族(3族)、5a族(5族)、6a族(6族)、7a族(6族)、7a族(7族)、8族(8〜10族)及び3b族(13族)のいずれか一種以上の酸化物を上げることができる(カッコ内は、国際純正応用科学連合(IUPAC)による表示方法)。   The colored zirconia sintered body A of the present invention may contain a compound that dissolves in zirconia in order to finely adjust the color tone. Examples of the compound that dissolves in zirconia include, for example, Group 3a (Group 3), Group 5a (Group 5), Group 6a (Group 6), Group 7a (Group 6), Group 7a (Group 7), Group 8 One or more oxides of (Group 8 to Group 10) and Group 3b (Group 13) can be raised (in parentheses are display methods by the International Union of Pure Applied Sciences (IUPAC)).

また、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、2〜4mol%のイットリア、CoO換算で0.01wt%未満の酸化コバルト、Fe換算で20〜2000ppm未満の酸化鉄、0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが50〜75、aが−1〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下である着色透光性ジルコニア焼結体である(ジルコニア焼結体B)。 Also, colored translucent zirconia sintered body of the present invention, 2~4Mol% yttria, cobalt oxide of less than 0.01 wt% in terms of CoO, iron oxide less than 20~2000ppm in terms of Fe 2 O 3, 0. A zirconia sintered body containing 005 to less than 0.2 wt% of Al 2 O 3 and the balance being zirconia, the lightness L * of the color parameter defined in JIS-Z8729 is 50 to 75, and a * is − 1 to 10, colored translucent zirconia having a b * of 0 to 30, a relative density of 99.80% or more, and a total light transmittance of 18% to 40% by a D65 light source at a sample thickness of 1 mm. It is a sintered body (zirconia sintered body B).

ここで、イットリウム、Fe、Alはジルコニア焼結体Aと同様のものを用いることができる。 Here, the same yttrium, Fe 2 O 3 , and Al 2 O 3 as those of the zirconia sintered body A can be used.

ジルコニア焼結体Bは、CoO換算で0.01wt%未満の酸化コバルトを含むものである。   The zirconia sintered body B contains cobalt oxide of less than 0.01 wt% in terms of CoO.

ジルコニア焼結体Bに含まれる酸化コバルトは、焼結後に酸化コバルトとなるものであればよく、焼結前に用いるコバルト化合物としては特に限定はなく、例えば、塩化コバルト、硝酸コバルトのような可溶性化合物や酸化コバルトのような不溶性化合物が挙げられる。不溶性化合物を使用する際は平均粒径が1μm以下のコバルト化合物をジルコニア粉末の粉砕時に添加して分散混合することが好ましい。その理由は、鉄化合物の場合と同じ理由である。   The cobalt oxide contained in the zirconia sintered body B is not particularly limited as long as it becomes cobalt oxide after sintering, and is not particularly limited as a cobalt compound used before sintering, for example, soluble such as cobalt chloride and cobalt nitrate. Examples thereof include insoluble compounds such as compounds and cobalt oxide. When using an insoluble compound, it is preferable to add and disperse a cobalt compound having an average particle size of 1 μm or less when the zirconia powder is pulverized. The reason is the same as that of the iron compound.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが50〜75、aが−1〜10、bが0〜30である。明度L、a値、b値が該範囲外であると、歯により近い色調を得ることは困難である。審美性の点で、好ましいL値としては50〜75、a値としては−1〜7、b値としては、10〜27である。 In the colored translucent zirconia sintered body B of the present invention, the lightness L * of the color parameters specified in JIS-Z8729 is 50 to 75, a * is -1 to 10, and b * is 0 to 30. If the lightness L * , a * value, and b * value are out of the range, it is difficult to obtain a color tone closer to the teeth. In terms of aesthetics, the preferred L * value is 50 to 75, the a * value is −1 to 7, and the b * value is 10 to 27.

また、a値とb値の関係が以下の関係であることが好ましい。
>0.0123b*2−0.0598b−2.9088
本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bの相対密度は、99.80%以上であり、好ましくは99.89%以上、更に好ましくは99.95%以上である。相対密度が99.80%未満であると透光性が低くなりやすく、歯科材料としての審美性に劣った焼結体となってしまう。
Further, the relationship between the a * value and the b * value is preferably the following relationship.
a * > 0.0123b * 2-0.0598b * -2.9088
The relative density of the colored translucent zirconia sintered body B of the present invention is 99.80% or more, preferably 99.89% or more, and more preferably 99.95% or more. If the relative density is less than 99.80%, the translucency tends to be low, and the sintered body is inferior in aesthetics as a dental material.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは厚さ1.0mmでの全光線透過率が18%以上、40%以下の透光性を有するものである。濃い色調を有し、明度Lの値が低い着色ジルコニア焼結体では全光線透過率の値は低下し、本発明で得られる高い焼結体密度の着色ジルコニア焼結体の透光感は、明度Lが高く、高い焼結体密度を有する焼結体と比較しても同等な透光感を持ち、自然歯と同等な審美性を有する。 The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention has a translucency with a total light transmittance of 18% or more and 40% or less at a thickness of 1.0 mm. In a colored zirconia sintered body having a dark color tone and a low value of lightness L * , the value of the total light transmittance is lowered, and the translucent feeling of the colored zirconia sintered body having a high sintered body density obtained in the present invention is The lightness L * is high, and it has the same translucency even when compared with a sintered body having a high sintered body density, and has an aesthetics equivalent to that of natural teeth.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bはさらに結晶粒径が0.35〜0.50μmであることが好ましい。結晶粒径が0.35μm未満であると、粒間に微細な気孔が多く存在するため、相対密度が99.8%に到達しないことがある。また、結晶粒径が0.50μmを超えると、焼結体の水熱劣化が著しく進行し、焼結体が破壊してしまうため好ましくない場合がある。   The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention preferably further has a crystal grain size of 0.35 to 0.50 μm. If the crystal grain size is less than 0.35 μm, there are many fine pores between grains, and the relative density may not reach 99.8%. On the other hand, when the crystal grain size exceeds 0.50 μm, the hydrothermal deterioration of the sintered body proceeds remarkably and the sintered body is destroyed, which may not be preferable.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bには異常に成長した結晶粒子(異常成長粒子)が存在せず、均一な粒子径の結晶粒子により焼結体が構成されている。異常成長粒子とは平均粒子径の5倍以上のサイズとなった粒子のことであり、主に安定化剤の偏析により生成し易く、粒子の結晶相が立方晶(Cubic)となるために低強度の原因となり易い。   In the colored translucent zirconia sintered body B of the present invention, there are no abnormally grown crystal particles (abnormally grown particles), and the sintered body is composed of crystal particles having a uniform particle diameter. Abnormally grown particles are particles having a size of 5 times or more of the average particle diameter, and are easily generated mainly by segregation of the stabilizer, and are low because the crystal phase of the particles is cubic. It tends to cause strength.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは、その結晶相が正方晶(Tetragonal)を含むことが好ましく、正方晶の単相であることが好ましい。これにより機械的強度が高くなりやすい。本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは、3点曲げ強度が1000MPa以上である事が好ましい。さらに好ましい強度は1100MPa以上である。   The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention preferably has a tetragonal crystal phase, and preferably a tetragonal single phase. This tends to increase the mechanical strength. The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention preferably has a three-point bending strength of 1000 MPa or more. Further preferred strength is 1100 MPa or more.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは、140℃の熱水中に24時間浸漬させた後の単斜晶相の転移深さが15μm以下であることが好ましい。単斜晶相の転移深さが15μmを超えると焼結体の水熱劣化が進行し、焼結体が破壊してしまう。より好ましい単斜晶相の転移深さは10μm以下である。ここで、単斜晶相の転移深さは焼結体を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで結晶の転移の様子が観察できる。   The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention preferably has a monoclinic phase transition depth of 15 μm or less after being immersed in hot water at 140 ° C. for 24 hours. When the monoclinic phase transition depth exceeds 15 μm, hydrothermal deterioration of the sintered body proceeds and the sintered body is destroyed. A more preferable monoclinic phase transition depth is 10 μm or less. Here, the transition depth of the monoclinic phase can be observed by cutting the sintered body and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM).

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体Bは、0.02〜0.8mol%のErを含有してもよい。該Erとしてはジルコニア焼結体Aと同様のものを用いることができる。 The colored translucent zirconia sintered body B of the present invention may contain 0.02 to 0.8 mol% of Er 2 O 3 . As the Er 2 O 3 , the same zirconia sintered body A can be used.

本発明の着色ジルコニア焼結体Bは、色調の微細な調整をするため、ジルコニアに固溶する化合物を含有してもよい。ジルコニアに固溶する化合物としては、例えば、周期表3a族(3族)、5a族(5族)、6a族(6族)、7a族(6族)、7a族(7族)、8族(8〜10族)及び3b族(13族)のいずれか一種以上の酸化物を上げることができる(カッコ内は、国際純正応用科学連合(IUPAC)による表示方法)。   The colored zirconia sintered body B of the present invention may contain a compound that dissolves in zirconia in order to finely adjust the color tone. Examples of the compound that dissolves in zirconia include, for example, Group 3a (Group 3), Group 5a (Group 5), Group 6a (Group 6), Group 7a (Group 6), Group 7a (Group 7), Group 8 One or more oxides of (Group 8 to Group 10) and Group 3b (Group 13) can be raised (in parentheses are display methods by the International Union of Pure Applied Sciences (IUPAC)).

次に本発明の着色透光性ジルコニア焼結体A,Bの製造法を説明する。   Next, a method for producing the colored translucent zirconia sintered bodies A and B of the present invention will be described.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体A,Bの製造に用いるジルコニア粉末は、BET比表面積が10〜15m/gの範囲であることが好ましい。ジルコニア粉末のBET比表面積が、10m/gよりも小さくなると低温で焼結しにくい粉末となる場合があり、また、15m/gよりも大きくなると粒子間の凝集力が著しい粉末となる場合がある。特にBET比表面積が11〜14m/gの範囲であることが好ましい。 The zirconia powder used for the production of the colored translucent zirconia sintered bodies A and B of the present invention preferably has a BET specific surface area in the range of 10 to 15 m 2 / g. When the zirconia powder has a BET specific surface area of less than 10 m 2 / g, it may be difficult to sinter at low temperatures, and when it exceeds 15 m 2 / g, the agglomeration force between particles may be significant. There is. In particular, the BET specific surface area is preferably in the range of 11 to 14 m 2 / g.

ジルコニア粉末は、平均粒径が0.4〜0.7μmの範囲内であることが好ましい。ジルコニア粉末の平均粒径が0.4μmよりも小さくなると粉末の凝集性を高める微小粒子が多くなって成形しにくいものとなることがあり、一方、0.7μmよりも大きくなると硬い凝集粒子を含む粗粒が多くなるために、成形し難いものとなり、かつ、粗粒が焼結の緻密化を阻害するために焼結性の悪いものとなる場合がある。好ましい平均粒径は0.4〜0.6μmである。また、ジルコニア粉末の最大粒径が2.0μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは1.5μm以下である。   The zirconia powder preferably has an average particle size in the range of 0.4 to 0.7 μm. If the average particle size of the zirconia powder is smaller than 0.4 μm, the fine particles that increase the cohesiveness of the powder may increase and may be difficult to mold, while if larger than 0.7 μm, hard aggregated particles are included. Since the number of coarse grains increases, it may be difficult to mold, and the coarse grains may impair sintering densification, which may result in poor sinterability. A preferred average particle size is 0.4 to 0.6 μm. Moreover, it is preferable that the maximum particle diameter of a zirconia powder is 2.0 micrometers or less, More preferably, it is 1.5 micrometers or less.

ジルコニア粉末は、大気中、昇温速度300℃/時の常圧焼結における相対密度70%から90%までの焼結収縮速度(△ρ/△T:g/cm・℃)(以下、単に「焼結収縮速度」とする)が0.012以上0.016以下であることが好ましい。焼結収縮速度はジルコニア粉末の焼結性の指標である。焼結収縮速度がこの範囲であることで、焼結性に優れたジルコニア粉末となる。なお、焼結収縮速度は相対密度が70%以上での測定値である。そのため、焼結収縮速度は成形体の密度のばらつきによる影響を受けない。さらに、相対密度70%から90%における焼結収縮速度は、その速度が一定である。このように、焼結収縮速度が温度と相対密度の一次関数となるため、特別な近似計算処理を用いることなくても正確な焼結収縮速度を求めることができる。 The zirconia powder has a sintering shrinkage rate (Δρ / ΔT: g / cm 3 · ° C.) of 70% to 90% relative density in atmospheric pressure sintering at a heating rate of 300 ° C./hour in the atmosphere (hereinafter, It is preferable that the “sintering shrinkage rate” is 0.012 or more and 0.016 or less. Sintering shrinkage speed is an index of sinterability of zirconia powder. When the sintering shrinkage rate is within this range, the zirconia powder is excellent in sinterability. The sintering shrinkage rate is a measured value when the relative density is 70% or more. Therefore, the sintering shrinkage rate is not affected by the variation in the density of the molded body. Further, the sintering shrinkage rate at a relative density of 70% to 90% is constant. Thus, since the sintering shrinkage rate is a linear function of temperature and relative density, an accurate sintering shrinkage rate can be obtained without using a special approximate calculation process.

ジルコニア粉末は、例えばジルコニウム塩水溶液の加水分解で得られる水和ジルコニアゾルを、乾燥,仮焼,粉砕して得ればよいが、該ジルコニウム塩水溶液にアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物を加えた後に、反応率が98%以上になるまで加水分解を行って得られる水和ジルコニアゾルに、安定化剤の原料としてイットリウム、必要によってはエルビウムを添加して乾燥しても良い。   The zirconia powder may be obtained by, for example, drying, calcining, and pulverizing a hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis of a zirconium salt aqueous solution. The zirconia powder may be obtained by adding an alkali metal hydroxide and / or alkaline earth to the zirconium salt aqueous solution. After adding the metal hydroxide, hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis until the reaction rate reaches 98% or more is added with yttrium as a raw material for the stabilizer, and if necessary, erbium is added and dried. Also good.

水和ジルコニアゾルの製造に用いるジルコニウム塩としては、オキシ塩化ジルコニウム,硝酸ジルコニル,塩化ジルコニウム,硫酸ジルコニウムなどが挙げられ、この他に水酸化ジルコニウムと酸との混合物を用いてもよい。ジルコニウム塩水溶液に加えるアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物としては、リチウム,ナトリウム,カリウム,マグネシウム,カルシウム等の水酸化物を挙げることができる。上記の水酸化物は、水溶液にして加えることが好ましい。   Zirconium salts used for the production of the hydrated zirconia sol include zirconium oxychloride, zirconyl nitrate, zirconium chloride, zirconium sulfate and the like, and in addition, a mixture of zirconium hydroxide and acid may be used. Examples of the alkali metal hydroxide and / or alkaline earth metal hydroxide added to the zirconium salt aqueous solution include hydroxides such as lithium, sodium, potassium, magnesium, and calcium. The hydroxide is preferably added as an aqueous solution.

上記で得られた水和ジルコニアゾルの乾燥粉を1000〜1200℃の温度で仮焼することによってジルコニア粉末を得ることができる。仮焼温度がこの範囲外になると、本発明の下記粉砕条件で得られるジルコニア微粉末の凝集性が著しく強くなったり、あるいは硬い凝集粒子を含む粗粒が多くなってしまい、平均粒径が0.4〜0.7μmの範囲外となって、ジルコニア粉末が得難い場合がある。仮焼温度は特に1050〜1150℃が好ましい。   A zirconia powder can be obtained by calcining the dried powder of the hydrated zirconia sol obtained above at a temperature of 1000 to 1200 ° C. When the calcination temperature is outside this range, the zirconia fine powder obtained under the following pulverization conditions of the present invention becomes remarkably strong or coarse particles containing hard agglomerated particles increase, and the average particle size becomes 0. It is outside the range of 4 to 0.7 μm, and it may be difficult to obtain zirconia powder. The calcining temperature is particularly preferably from 1050 to 1150 ° C.

次いで、上記で得られた仮焼粉を平均粒径が0.4〜0.7μmの範囲にジルコニアボールを用いて湿式粉砕することが好ましい。上記仮焼温度で仮焼した仮焼粉末を平均粒径が0.4〜0.7μmとなるように粉砕を行うことで、BET比表面積が10〜15m/gの範囲のジルコニア粉末が得られる。また、この時の結晶子径は25〜40nmとなり、仮焼後にはほぼ100%の正方晶相のジルコニア粉末が、単斜晶相が30〜50%のジルコニア粉末となる。 Subsequently, it is preferable to wet-grind the calcined powder obtained above using zirconia balls in an average particle size range of 0.4 to 0.7 μm. By pulverizing the calcined powder calcined at the calcining temperature so that the average particle size becomes 0.4 to 0.7 μm, a zirconia powder having a BET specific surface area of 10 to 15 m 2 / g is obtained. It is done. In addition, the crystallite diameter at this time is 25 to 40 nm, and after calcination, the zirconia powder having a tetragonal phase of approximately 100% becomes a zirconia powder having a monoclinic phase of 30 to 50%.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の製造にアルミニウムを用いる場合には、原料化合物としては、アルミナ、水和アルミナ、アルミナゾル、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどを挙げることができる。着色元素化合物と同様に不溶性の化合物を使用することが好ましい。   When aluminum is used for the production of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention, examples of the raw material compound include alumina, hydrated alumina, alumina sol, aluminum hydroxide, aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate and the like. Can do. It is preferable to use an insoluble compound as well as the colored element compound.

目的とする色調の焼結体を得るために、イットリアとエルビアで安定化したジルコニア粉末に着色剤として鉄化合物、コバルト化合物を必要量添加した着色ジルコニア粉末をそれぞれ調整して製造しても良いが、それぞれの着色剤を含有した数種類のジルコニア粉末を先に準備し、所望の配合となるように数種類の着色ジルコニア粉末を混合して、着色剤組成を変えることも可能である。   In order to obtain a sintered body having a desired color tone, a zirconia powder stabilized with yttria and erbia may be prepared by adjusting a colored zirconia powder to which a necessary amount of iron compound and cobalt compound is added as a colorant. It is also possible to prepare several kinds of zirconia powders containing the respective colorants in advance and mix several kinds of colored zirconia powders so as to obtain a desired composition to change the colorant composition.

例えば、3mol%のイットリアで安定化したジルコニア粉末を製造する(粉末1)。別に、3.2mol%のエルビアで安定化したジルコニア粉末を製造する(粉末2)。さらに、3mol%のイットリアで安定化したジルコニア粉末にFe換算で1500ppmの鉄化合物を添加した粉末とCoO換算で0.05wt%のコバルト化合物を添加した粉末をそれぞれ製造する(粉末3,4)。粉末1〜4には0.005〜0.2wt%未満のアルミナを含有している。これら4種類の粉末を均一になるまで混合し、着色剤としてのEr、Fe、CoOの含有量を目的とする濃度に配合して焼結体を得ることで、イットリアとエルビアで安定化したジルコニア粉末に着色剤として鉄化合物、コバルト化合物を必要量添加した着色ジルコニア粉末を焼結した場合と同じ色調の着色焼結体が得られる。 For example, zirconia powder stabilized with 3 mol% yttria is produced (powder 1). Separately, zirconia powder stabilized with 3.2 mol% of elvia is produced (powder 2). Further, a powder obtained by adding 1500 ppm of an iron compound in terms of Fe 2 O 3 to a zirconia powder stabilized with 3 mol% of yttria and a powder in which 0.05 wt% of a cobalt compound in terms of CoO are added (powder 3, 4). The powders 1 to 4 contain 0.005 to less than 0.2 wt% alumina. By mixing these four kinds of powders until they are uniform and blending the contents of Er 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and CoO as colorants to the desired concentration, a sintered body is obtained, A colored sintered body having the same color tone as that obtained by sintering a colored zirconia powder obtained by adding a necessary amount of an iron compound or a cobalt compound as a colorant to a zirconia powder stabilized with Elvia is obtained.

自然歯の色調見本であるVITA社のシェードガイド「VITAPAN(登録商標) classical」には16色の色調見本があるが、上記4種類の粉末の混合割合を調整することで全ての色調を再現できる。   The shade guide “VITAPAN (registered trademark)” of VITA, which is a color tone sample of natural teeth, has 16 color tone samples, but all color tones can be reproduced by adjusting the mixing ratio of the above four types of powders. .

この時、4種類の粉末物性(例えばBET比表面積)を微調整し、焼結性の指標である焼結収縮速度をできるだけ一致させることで、得られる焼結体の密度を低下させずに、高密度焼結体が得られ、透光性も損なうことがない。   At this time, by finely adjusting the four types of powder physical properties (for example, BET specific surface area) and matching the sintering shrinkage rate, which is an index of sinterability, as much as possible, without reducing the density of the obtained sintered body, A high-density sintered body is obtained, and the translucency is not impaired.

ジルコニア粉末は、噴霧造粒粉末顆粒を用いることが好ましく、有機バインダーを含む噴霧造粒粉末を用いてもよい。   As the zirconia powder, spray granulated powder granules are preferably used, and spray granulated powder containing an organic binder may be used.

ジルコニア粉末をスラリーにして噴霧乾燥することにより、成形体を形成する際の流動性が高く、焼結体中に気泡が生成し難いものとなる。顆粒の粒径は30〜80μm、軽装嵩密度が1.10〜1.40g/cmであることが好ましい。 When the zirconia powder is made into a slurry and spray-dried, the fluidity when forming the molded body is high, and bubbles are hardly generated in the sintered body. It is preferable that the granule has a particle size of 30 to 80 μm and a light bulk density of 1.10 to 1.40 g / cm 3 .

顆粒にバインダーを使用する場合、バインダーとしては、一般に用いられるポリビニルアルコール、ポリビニルブチラート、ワックス、アクリル系等のバインダーを挙げることができ、中でも分子中にカルボキシル基またはその誘導体(例えば、塩、特にアンモニウム塩など)を有するアクリル系のものが好ましい。このアクリル系のバインダーとして、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸共重合体、メタクリル酸共重合体やその誘導体を挙げることができる。バインダーの添加量は、セラミックス粉末スラリー中のセラミックス粉末に対し0.5〜10重量%が好ましく、特に1〜5重量%が好ましい。   When a binder is used in the granule, examples of the binder include commonly used binders such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyrate, wax, acrylic, etc. Among them, carboxyl groups or derivatives thereof (for example, salts, particularly Acrylic materials having an ammonium salt or the like are preferred. Examples of the acrylic binder include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid copolymer, methacrylic acid copolymer, and derivatives thereof. The amount of the binder added is preferably 0.5 to 10% by weight, particularly preferably 1 to 5% by weight, based on the ceramic powder in the ceramic powder slurry.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体A,Bを得るには、当該ジルコニア粉末を通常のプレス成形(必要に応じて静水圧プレス(CIP処理))により相対密度50±5%程度の成形体として焼結することが好ましい。   In order to obtain the colored translucent zirconia sintered bodies A and B of the present invention, the zirconia powder is molded to a relative density of about 50 ± 5% by ordinary press molding (hydrostatic press (CIP treatment if necessary)). It is preferable to sinter as a body.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体A,Bの製造は、常圧下にて1350〜1450℃、特に1400℃で焼結することにより製造することが好ましい。   The colored translucent zirconia sintered bodies A and B of the present invention are preferably produced by sintering at 1350 to 1450 ° C., particularly 1400 ° C. under normal pressure.

焼結温度が1350℃未満であると、相対密度が99.80%に到達しない場合があり、1450℃を超えると、焼結体の水熱劣化が著しく進行し、焼結体が破壊し易いという問題が生じる場合がある。   When the sintering temperature is less than 1350 ° C., the relative density may not reach 99.80%. When the sintering temperature exceeds 1450 ° C., the hydrothermal deterioration of the sintered body proceeds remarkably, and the sintered body tends to break. May arise.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体A,Bは常圧焼結で得るが、焼結雰囲気としては還元性雰囲気でなければ特に制限は無く、酸素雰囲気、大気中焼結で良い。特に大気中で焼結することが好ましい。   The colored translucent zirconia sintered bodies A and B of the present invention are obtained by atmospheric pressure sintering, but the sintering atmosphere is not particularly limited unless it is a reducing atmosphere, and may be an oxygen atmosphere or sintering in the air. It is particularly preferable to sinter in the atmosphere.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、歯に近い色調を呈し、高密度、高強度でなおかつ透光性に優れているため、歯科用途で使用されるジルコニア焼結体、具体的には義歯材料等のミルブランク、歯列矯正ブラケットとして用いる焼結体として優れたものであり、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体用の粉末は、常圧焼結でもHIP等の加圧焼結でも上記特徴を有する着色透光性ジルコニア焼結体を製造できるものである。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention exhibits a color tone close to teeth, high density, high strength, and excellent translucency, so that the zirconia sintered body used in dental applications, specifically, Is excellent as a sintered body used as a mill blank for orthodontic materials, orthodontic brackets, etc. The powder for the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is a pressure such as HIP even under normal pressure sintering. A colored translucent zirconia sintered body having the above-described characteristics can be produced even by sintering.

以下、実施例により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何等限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples at all.

例中、ジルコニア微粉末の平均粒径は、マイクロトラック粒度分布計(Honeywell社製,型式:9320−HRA)を用いて測定した。試料の前処理条件としては、粉末を蒸留水に懸濁させ、超音波ホモジナイザー(日本精機製作所製,型式:US−150T)を用いて3分間分散させた。   In the examples, the average particle diameter of the zirconia fine powder was measured using a Microtrac particle size distribution meter (manufactured by Honeywell, model: 9320-HRA). As pretreatment conditions for the sample, the powder was suspended in distilled water and dispersed using an ultrasonic homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho, model: US-150T) for 3 minutes.

原料粉末の成形は、金型プレスにより圧力19.6MPaで行い、当該予備成形体をゴム型に入れて、圧力196MPaで冷間静水圧プレス(CIP)処理して成形体とした。得られた成形体は所定温度(保持時間2時間)に設定して焼結させた。   The raw material powder was molded by a mold press at a pressure of 19.6 MPa, and the preform was put in a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing (CIP) at a pressure of 196 MPa to obtain a molded body. The obtained molded body was sintered at a predetermined temperature (holding time 2 hours).

焼結体の色調は、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターL、a、bを測定した。焼結体が透光性を有するため、色調の測定には焼結体厚さを2.8mmに統一し、鏡面に研磨した面を測定した。 As the color tone of the sintered body, the color parameters L * , a * , b * defined in JIS-Z8729 were measured. Since the sintered body has translucency, the thickness of the sintered body was standardized to 2.8 mm for the measurement of color tone, and the mirror-polished surface was measured.

焼結体の密度は、アルキメデス法で測定した。   The density of the sintered body was measured by the Archimedes method.

焼結体の全光線透過率は、濁度計(日本電色工業(株)製、型式:NDH2000)を用いて、JIS K7361に準拠して光源D65で測定した。試料は焼結体を両面研磨した厚み1mmの円盤形状のものを用いた。   The total light transmittance of the sintered body was measured with a light source D65 in accordance with JIS K7361 using a turbidimeter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: NDH2000). The sample used was a disc-shaped one having a thickness of 1 mm obtained by polishing the sintered body on both sides.

焼結体の結晶粒径は、鏡面研磨した焼結体を熱エッチング処理し、走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製、型式:JSM−6390LV)を用いてプラニメトリック法により算出した。具体的には、顕微鏡画像上に円を描いたとき、円内の粒子数ncと円周にかかった粒子数Niの合計が少なくとも100〜150個となるような円を描いて、または100個に満たない画像の場合には、粒子数の合計(nc+Ni)が少なくとも100〜150個となるように数視野の画像を用いて複数の円を描き、プラニメトリック法により平均結晶粒径を求めた。   The crystal grain size of the sintered body was measured by a planimetric method using a scanning electron microscope (JEM Co., Ltd., model: JSM-6390LV) by thermally etching the mirror-polished sintered body. Calculated. Specifically, when a circle is drawn on a microscope image, a circle is drawn such that the sum of the number of particles nc in the circle and the number of particles Ni applied to the circumference is at least 100 to 150, or 100 In the case of an image less than 1, a plurality of circles are drawn using images of several fields so that the total number of particles (nc + Ni) is at least 100 to 150, and an average crystal grain size is obtained by a planimetric method. It was.

焼結体の強度は、JIS R1601に準拠して、3点曲げ測定法で評価した。   The strength of the sintered body was evaluated by a three-point bending measurement method in accordance with JIS R1601.

水熱劣化特性は、得られた焼結体の片面を鏡面研磨し、140℃の熱水中に24時間浸漬させ、生成する単斜晶相の転移深さを求めることによって評価した。   Hydrothermal deterioration characteristics were evaluated by mirror-polishing one side of the obtained sintered body and immersing it in hot water at 140 ° C. for 24 hours, and determining the transition depth of the monoclinic phase produced.

転移深さとは浸漬処理した焼結体を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製、型式:JSM−6390LV)で観察し、鏡面とした面から結晶組織が粗となった深さを観察することで求めた。   The transition depth refers to cutting the immersed sintered body and observing the cross section with a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by JEOL Ltd., model: JSM-6390LV). This was determined by observing the coarse depth.

なお、本発明におけるジルコニア粉末に係わる「平均粒径」とは、体積基準で表される粒径分布の累積カーブが中央値(メディアン径;累積カーブの50%に対応する粒径)である粒子と同じ体積の球の直径をいい、レーザー回折法による粒径分布測定装置によって測定したものをいう。   The “average particle size” related to the zirconia powder in the present invention is a particle having a median value (median diameter; particle size corresponding to 50% of the cumulative curve) of the cumulative particle size distribution expressed by volume. Is the diameter of a sphere having the same volume as that measured by a particle size distribution measuring apparatus using a laser diffraction method.

「安定化剤濃度」とは、安定化剤/(ZrO+安定化剤)の比率をモル%として表した値をいう。 “Stabilizer concentration” refers to a value expressed as mole% of the ratio of stabilizer / (ZrO 2 + stabilizer).

「添加物含有量」とは、添加物/(ZrO+安定化剤+添加物)の比率を重量%として表した値をいう。ここで、添加物は酸化物に換算した値である。 “Additive content” refers to a value expressed as a weight% ratio of additive / (ZrO 2 + stabilizer + additive). Here, the additive is a value converted to an oxide.

「相対密度」とは、アルキメデス法により実測した密度ρとHIP焼結体の密度ρとを用いて、(ρ/ρ)×100の比率(%)に換算して表した値をいう。 The “relative density” is a value expressed by converting the ratio ρ measured by the Archimedes method and the density ρ 0 of the HIP sintered body into a ratio (%) of (ρ / ρ 0 ) × 100. .

実施例1〜8
(0.05wt%アルミナ・3.0mol%イットリア含有ジルコニア顆粒粉末の合成)
オキシ塩化ジルコニウム水溶液にイットリアを添加し、Y濃度を3.0mol%としてから加水分解によって得られた水和ジルコニアゾルを乾燥させ、1100℃の仮焼温度で2時間仮焼した。
Examples 1-8
(Synthesis of 0.05 wt% alumina and 3.0 mol% yttria-containing zirconia granule powder)
Yttria was added to the zirconium oxychloride aqueous solution to adjust the Y 2 O 3 concentration to 3.0 mol%, and then the hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis was dried and calcined at a calcining temperature of 1100 ° C. for 2 hours.

得られた仮焼粉末を水洗処理したあとに、α−アルミナをアルミナ含有量で0.05wt%、及び蒸留水を加えてジルコニア濃度45重量%のスラリーにした。このスラリーを直径3mmのジルコニアボールを用いて、振動ミルで24時間粉砕処理した。   The obtained calcined powder was washed with water, and α-alumina was added to a slurry having an alumina content of 0.05 wt% and distilled water to give a zirconia concentration of 45 wt%. This slurry was pulverized for 24 hours with a vibration mill using zirconia balls having a diameter of 3 mm.

得られたスラリーの平均粒径は0.41μm、最大粒径は≦1.5μmであった。乾燥したジルコニア粉末のBET比表面積は13m/gであり、結晶子径は33nm、乾燥粉末のM相率は40%であった。得られたスラリーに有機バインダーを3wt%加えて、噴霧乾燥を行い平均顆粒径50μmのジルコニア顆粒粉末を得た。
(0.05wt%アルミナ・3.0mol%イットリア・1500ppm酸化鉄含有ジルコニア顆粒粉末の合成)
また、オキシ塩化ジルコニウム水溶液にイットリアを添加し、Y濃度を3.0mol%としてから加水分解によって得られた水和ジルコニアゾルを乾燥させ、1100℃の仮焼温度で2時間仮焼した。
The average particle diameter of the obtained slurry was 0.41 μm, and the maximum particle diameter was ≦ 1.5 μm. The dried zirconia powder had a BET specific surface area of 13 m 2 / g, a crystallite diameter of 33 nm, and a dry powder M phase ratio of 40%. 3 wt% of an organic binder was added to the obtained slurry, and spray drying was performed to obtain zirconia granule powder having an average granule diameter of 50 μm.
(Synthesis of 0.05 wt% alumina, 3.0 mol% yttria, 1500 ppm iron oxide-containing zirconia granule powder)
Also, yttria was added to the zirconium oxychloride aqueous solution to adjust the Y 2 O 3 concentration to 3.0 mol%, and then the hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis was dried and calcined at a calcining temperature of 1100 ° C. for 2 hours. .

得られた仮焼粉末を水洗処理したあとに、α−アルミナをアルミナ含有量で0.05wt%、酸化水酸化鉄をFe換算で1500ppm、及び蒸留水を加えてジルコニア濃度45重量%のスラリーにした。このスラリーを直径3mmのジルコニアボールを用いて、振動ミルで24時間粉砕処理した。 After the obtained calcined powder was washed with water, α-alumina was added at 0.05 wt% in terms of alumina, iron oxide hydroxide was added at 1500 ppm in terms of Fe 2 O 3 , and distilled water was added to add a zirconia concentration of 45 wt%. Slurry. This slurry was pulverized for 24 hours with a vibration mill using zirconia balls having a diameter of 3 mm.

得られたスラリーの平均粒径は0.42μm、最大粒径は≦1.5μmであった。乾燥したジルコニア粉末のBET比表面積は13m/gであり、結晶子径は33nm、乾燥粉末のM相率は42%であった。得られたスラリーに有機バインダーを3wt%加えて、噴霧乾燥を行い平均顆粒径48μmのジルコニア顆粒粉末を得た。
(0.05wt%アルミナ・3.2mol%エルビア含有ジルコニア顆粒粉末の合成)
また、オキシ塩化ジルコニウム水溶液にエルビアを添加し、Er濃度を3.2mol%としてから加水分解によって得られた水和ジルコニアゾルを乾燥させ、1100℃の仮焼温度で2時間仮焼した。
The average particle size of the obtained slurry was 0.42 μm, and the maximum particle size was ≦ 1.5 μm. The dried zirconia powder had a BET specific surface area of 13 m 2 / g, a crystallite diameter of 33 nm, and a dry powder M phase ratio of 42%. 3 wt% of an organic binder was added to the obtained slurry, and spray drying was performed to obtain zirconia granule powder having an average granule diameter of 48 μm.
(Synthesis of 0.05 wt% alumina and 3.2 mol% erbia-containing zirconia granule powder)
Further, erbia was added to the zirconium oxychloride aqueous solution to adjust the Er 2 O 3 concentration to 3.2 mol%, and then the hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis was dried and calcined at a calcining temperature of 1100 ° C. for 2 hours. .

得られた仮焼粉末を水洗処理したあとに、α−アルミナをアルミナ含有量で0.05wt%、及び蒸留水を加えてジルコニア濃度45重量%のスラリーにした。このスラリーを直径3mmのジルコニアボールを用いて、振動ミルで24時間粉砕処理した。   The obtained calcined powder was washed with water, and α-alumina was added to a slurry having an alumina content of 0.05 wt% and distilled water to give a zirconia concentration of 45 wt%. This slurry was pulverized for 24 hours with a vibration mill using zirconia balls having a diameter of 3 mm.

得られたスラリーの平均粒径は0.42μm、最大粒径は≦1.5μmであった。乾燥したジルコニア粉末のBET比表面積は12m/gであり、結晶子径は34nm、乾燥粉末のM相率は39%であった。得られたスラリーに有機バインダーを3wt%加えて、噴霧乾燥を行い平均顆粒径45μmのジルコニア顆粒粉末を得た。 The average particle size of the obtained slurry was 0.42 μm, and the maximum particle size was ≦ 1.5 μm. The dried zirconia powder had a BET specific surface area of 12 m 2 / g, a crystallite diameter of 34 nm, and a dry powder M phase ratio of 39%. 3 wt% of an organic binder was added to the obtained slurry, and spray drying was performed to obtain zirconia granule powder having an average granule diameter of 45 μm.

上記3種の粉末を任意の比でポリ瓶の中で混合して、Y濃度2.85〜2.92mol%、Er濃度0.08〜0.17mol%、酸化水酸化鉄をFe換算で200〜1430ppmの混合粉末を得た。 The above three kinds of powders are mixed in an arbitrary ratio in a plastic bottle to obtain a Y 2 O 3 concentration of 2.85 to 2.92 mol%, an Er 2 O 3 concentration of 0.08 to 0.17 mol%, and an oxidized hydroxide. A mixed powder of 200 to 1430 ppm of iron in terms of Fe 2 O 3 was obtained.

得られた混合粉末を一軸プレス(19.6MPa)で成形後、CIP(196MPa)成形し、焼結温度1400℃又は1450℃、昇温速度600℃/hr、保持2時間の条件で焼結させて(常圧焼結)着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。   The obtained mixed powder is molded by a uniaxial press (19.6 MPa) and then molded by CIP (196 MPa), and sintered under the conditions of a sintering temperature of 1400 ° C. or 1450 ° C., a heating rate of 600 ° C./hr, and a holding time of 2 hours. (Normal pressure sintering) to produce a colored translucent zirconia sintered body.

実施例9〜12
実施例9〜12は1450℃で常圧焼結して得られたジルコニア焼結体をさらに、処理温度1400℃、圧力150MPaでHIP処理を実施して着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。
Examples 9-12
In Examples 9 to 12, a colored transmissive zirconia sintered body was manufactured by further subjecting the zirconia sintered body obtained by normal pressure sintering at 1450 ° C. to HIP treatment at a processing temperature of 1400 ° C. and a pressure of 150 MPa. .

HIP処理前後で着色透光性ジルコニア焼結体の相対密度及び全光線透過率の変化はほとんどなかった。これにより、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、HIP処理をすることなく、HIP処理と同等の特性を有する焼結体であることが分かった。   There was almost no change in the relative density and total light transmittance of the colored translucent zirconia sintered body before and after the HIP treatment. Thereby, it turned out that the colored translucent zirconia sintered compact of this invention is a sintered compact which has a characteristic equivalent to a HIP process, without performing a HIP process.

比較例1〜3
Erを含まない上記2種の粉末を任意の比でポリ瓶の中で混合して、Y濃度3.0mol%、酸化水酸化鉄をFe換算で200または450ppmの混合粉末を得た。
Comparative Examples 1-3
The above-mentioned two kinds of powders not containing Er 2 O 3 are mixed in an arbitrary ratio in a plastic bottle, and the Y 2 O 3 concentration is 3.0 mol%, and iron oxide hydroxide is 200 or 450 ppm in terms of Fe 2 O 3. Of mixed powder was obtained.

得られた顆粒粉末を一軸プレス(19.6MPa)で成形後、CIP(196MPa)成形し、焼結温度1400℃又は1450℃、昇温速度600℃/hr、保持2時間の条件で焼結させて(常圧焼結)着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。   The obtained granular powder is molded with a uniaxial press (19.6 MPa) and then molded with CIP (196 MPa) and sintered under conditions of a sintering temperature of 1400 ° C. or 1450 ° C., a heating rate of 600 ° C./hr, and a holding time of 2 hours. (Normal pressure sintering) to produce a colored translucent zirconia sintered body.

Erを含まない着色透光性ジルコニア焼結体では、a値が低下し、赤味が薄れてしまうため、自然歯の色調が得られないことが分かった。 It was found that in the colored translucent zirconia sintered body containing no Er 2 O 3 , the a * value decreases and the reddish color fades, so that the color tone of natural teeth cannot be obtained.

実施例13〜16
上記3種の粉末を任意の比でポリ瓶の中で混合して、Y濃度を2.40〜2.70mol%、Er濃度を0.33〜0.66mol%とする以外は実施例1〜8と同じ方法で着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。
Examples 13-16
The above three kinds of powders are mixed in an arbitrary ratio in a plastic bottle so that the Y 2 O 3 concentration is 2.40 to 2.70 mol% and the Er 2 O 3 concentration is 0.33 to 0.66 mol%. A colored translucent zirconia sintered body was produced in the same manner as in Examples 1 to 8, except for the above.

実施例17〜20
実施例17〜20は1450℃で常圧焼結して得られたジルコニア焼結体をさらに、処理温度1400℃、圧力150MPaでHIP処理を実施して着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。
Examples 17-20
In Examples 17 to 20, a colored translucent zirconia sintered body was manufactured by further subjecting the zirconia sintered body obtained by normal pressure sintering at 1450 ° C. to HIP treatment at a processing temperature of 1400 ° C. and a pressure of 150 MPa. .

実施例1〜12、比較例1〜3におけるイットリア量、Er量、FeとしてのFe添加量、アルミナ添加量組成、焼結温度、得られたジルコニア焼結体の実測密度、相対密度、D65光源での全光線透過率、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度L値、a値、b値、強度、結晶粒径、140℃の熱水中に24時間浸漬させた後の単斜晶転移深さを以下の表1に示し、実施例13〜20の同じ数値を以下の表2に示す。 In Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3, the amount of yttria, the amount of Er 2 O 3, the amount of Fe added as Fe 2 O 3 , the composition of the amount of alumina added, the sintering temperature, and the actually measured density of the obtained zirconia sintered body , Relative density, total light transmittance with D65 light source, lightness L * value, a * value, b * value, intensity, crystal grain size, color grain size specified in JIS-Z8729, 24 in 140 ° C. hot water The monoclinic transition depth after soaking for hours is shown in Table 1 below, and the same numerical values of Examples 13 to 20 are shown in Table 2 below.

実施例21〜41
(0.05wt%アルミナ・360ppm酸化コバルト・3.0mol%イットリア含有ジルコニア顆粒粉末の合成)
オキシ塩化ジルコニウム水溶液にイットリアを添加し、イットリア濃度を3.0mol%としてから加水分解によって得られた水和ジルコニアゾルを乾燥させ、1100℃の仮焼温度で2時間仮焼した。
Examples 21-41
(Synthesis of 0.05 wt% alumina, 360 ppm cobalt oxide, 3.0 mol% yttria-containing zirconia granule powder)
Yttria was added to the zirconium oxychloride aqueous solution to adjust the yttria concentration to 3.0 mol%, and then the hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis was dried and calcined at a calcining temperature of 1100 ° C. for 2 hours.

得られた仮焼粉末を水洗処理したあとに、α−アルミナをアルミナ含有量で0.05wt%、酸化コバルトをCoO換算で360ppm、及び蒸留水を加えてジルコニア濃度45重量%のスラリーにした。このスラリーを直径3mmのジルコニアボールを用いて、振動ミルで24時間粉砕処理した。   The obtained calcined powder was washed with water, and α-alumina was added to a slurry having an alumina content of 0.05 wt%, cobalt oxide in terms of CoO was 360 ppm, and distilled water was added to form a slurry having a zirconia concentration of 45 wt%. This slurry was pulverized for 24 hours with a vibration mill using zirconia balls having a diameter of 3 mm.

得られたスラリーの平均粒径は0.41μm、最大粒径は≦1.5μmであった。乾燥したジルコニア粉末のBET比表面積は13m/gであり、結晶子径は32nm、乾燥粉末のM相率は43%であった。得られたスラリーに有機バインダーを3wt%加えて、噴霧乾燥を行い平均顆粒径47μmのジルコニア顆粒粉末を得た。 The average particle diameter of the obtained slurry was 0.41 μm, and the maximum particle diameter was ≦ 1.5 μm. The BET specific surface area of the dried zirconia powder was 13 m 2 / g, the crystallite diameter was 32 nm, and the M phase ratio of the dried powder was 43%. 3 wt% of an organic binder was added to the obtained slurry, and spray drying was performed to obtain zirconia granule powder having an average granule diameter of 47 μm.

上記粉末と実施例1〜8で調整した3種の粉末を表3に示した組成となるようにポリ瓶の中で混合して、混合粉末を得た。   The above powder and the three kinds of powders prepared in Examples 1 to 8 were mixed in a plastic bottle so as to have the composition shown in Table 3 to obtain a mixed powder.

得られた顆粒粉末を一軸プレス(19.6MPa)で成形後、CIP(196MPa)成形し、焼結温度1450℃、昇温速度600℃/hr、保持2時間の条件で焼結させて(常圧焼結)着色透光性ジルコニア焼結体を製造した。   The obtained granular powder is molded by a uniaxial press (19.6 MPa) and then molded by CIP (196 MPa) and sintered under conditions of a sintering temperature of 1450 ° C., a heating rate of 600 ° C./hr and a holding time of 2 hours (normally Pressure sintering) A colored translucent zirconia sintered body was produced.

実施例21以降の「相対密度」は、理論密度ρ0及び実測密度ρから以下の(1)式から求めた。実測密度はアルキメデス法により求めた。   The “relative density” after Example 21 was determined from the following equation (1) from the theoretical density ρ0 and the measured density ρ. The actual density was determined by the Archimedes method.

相対密度(%)=(ρ/ρ0)×100 ・・・(1)
また、混合に用いた各組成における焼結体の理論密度ρx,ρy,ρzは、添加した酸化物の密度と濃度から、以下の式から求めた。
0.05wt%アルミナ・3.0mol%イットリア含有ジルコニア焼結体の理論密度ρx=100/[(0.05/ρAl)+(99.95/ρZr)]
=6.0940g/cm
0.05wt%アルミナ・3.0mol%イットリア・1500ppm酸化鉄含有ジルコニア焼結体の理論密度ρy=100/[(0.05/ρAl)+(0.15/ρFe)+(99.80/ρZr)]
=6.0925g/cm
0.05wt%アルミナ・360ppm酸化コバルト含有・3.0mol%イットリア含有ジルコニア焼結体の理論密度ρz=100/[(0.05/ρAl)+(0.036/ρCo)+(99.914/ρZr)]
=6.0941g/cm
尚、
ρAl:アルミナの理論密度;3.99g/cm
ρFe:Fe2O3の理論密度;5.24g/cm
ρCo:CoOの理論密度;6.40g/cm
ρZr:3.0mol%イットリア含有ジルコニアの理論密度;6.0956g/cm
とした。
Relative density (%) = (ρ / ρ0) × 100 (1)
The theoretical density ρx, ρy, ρz of the sintered body in each composition used for mixing was obtained from the following formula from the density and concentration of the added oxide.
Theoretical density ρx = 100 / [(0.05 / ρAl) + (99.95 / ρZr)] of 0.05 wt% alumina / 3.0 mol% yttria-containing zirconia sintered body
= 6.0940 g / cm 3
Theoretical density ρy = 100 / [(0.05 / ρAl) + (0.15 / ρFe) + (99.80 / ρZr) of 0.05 wt% alumina, 3.0 mol% yttria, 1500 ppm iron oxide-containing zirconia sintered body ]]
= 6.0925 g / cm 3
Theoretical density ρz = 100 / [(0.05 / ρAl) + (0.036 / ρCo) + (99.914 // 0.05 wt% alumina, 360 ppm cobalt oxide, 3.0 mol% yttria-containing zirconia sintered body ρZr)]
= 6.0941 g / cm 3
still,
ρAl: theoretical density of alumina; 3.99 g / cm 3
ρFe: Theoretical density of Fe2O3; 5.24 g / cm 3
ρCo: CoO theoretical density; 6.40 g / cm 3
ρZr: Theoretical density of zirconia containing 3.0 mol% yttria; 6.0956 g / cm 3
It was.

0.05wt%アルミナ・3.2mol%エルビア含有ジルコニア焼結体の理論密度はHIP焼結体密度6.336g/cmを用いた。
これら、各組成における焼結体の理論密度とその配合比から理論密度ρ0を以下の(2)式から求めた。
The theoretical density of the 0.05 wt% alumina / 3.2 mol% erbia-containing zirconia sintered body was a HIP sintered body density of 6.336 g / cm 3 .
The theoretical density ρ0 was determined from the following equation (2) from the theoretical density of each sintered body and the blending ratio thereof.

ρ0=100/[(x/ρx)+(y/ρy)+(z/ρz)+(100−x−y−z)/6.336] ・・・(2)
x:0.05wt%アルミナ・3.0mol%イットリア含有ジルコニアの配合割合;重量%
y:0.05wt%アルミナ・1500ppm酸化鉄含有・3.0mol%イットリア含有ジルコニアの配合割合;重量%
z:0.05wt%アルミナ・360ppm酸化コバルト・3.0mol%イットリア含有ジルコニアの配合割合;重量%
実施例21〜32における組成、焼結温度、得られたジルコニア焼結体の実測密度、相対密度、D65光源での全光線透過率、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度L値、a値、b値、強度、結晶粒径、140℃の熱水中に24時間浸漬させた後の単斜晶転移深さを以下の表3に示す。
ρ0 = 100 / [(x / ρx) + (y / ρy) + (z / ρz) + (100−x−yz) /6.336] (2)
x: Mixing ratio of 0.05 wt% alumina / 3.0 mol% yttria-containing zirconia; wt%
y: Mixing ratio of 0.05 wt% alumina, 1500 ppm iron oxide containing, 3.0 mol% yttria containing zirconia; wt%
z: Mixing ratio of 0.05 wt% alumina, 360 ppm cobalt oxide, 3.0 mol% yttria-containing zirconia; wt%
Compositions in Examples 21 to 32, sintering temperature, measured density of the obtained zirconia sintered body, relative density, total light transmittance with a D65 light source, lightness L * value of a color parameter defined in JIS-Z8729, Table 3 below shows the a * value, b * value, strength, crystal grain size, and monoclinic transition depth after immersion in hot water at 140 ° C. for 24 hours.

Figure 2014141388
Figure 2014141388

Figure 2014141388
Figure 2014141388

Figure 2014141388
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この表から明らかな様に、実施例1〜20の着色透光性ジルコニア焼結体は相対密度が99.80%以上と高く、且つ、D65光源での全光線透過率が18%以上と高く、非常に優れた着色透光性ジルコニア焼結体であり、ミルブランク、歯列矯正ブラケット等の歯科材料としての利用が期待される。   As is clear from this table, the colored translucent zirconia sintered bodies of Examples 1 to 20 have a high relative density of 99.80% or higher and a total light transmittance of 18% or higher with a D65 light source. It is a very excellent colored translucent zirconia sintered body and is expected to be used as a dental material such as a mill blank and an orthodontic bracket.

本願の着色透光性ジルコニア焼結体は焼結体密度及び強度が高く、歯の色調に極めて近い色観を有しなおかつ透光性に優れるため、特に歯科用途で使用されるジルコニア焼結体、さらには義歯材料等のミルブランク、歯列矯正ブラケットとして用いるのに適する。   The colored translucent zirconia sintered body of the present application has high sintered body density and strength, has a color appearance very close to the color tone of the teeth, and is excellent in translucency, so that the zirconia sintered body used particularly in dental applications. Furthermore, it is suitable for use as a mill blank such as a denture material or an orthodontic bracket.

Claims (8)

2〜4mol%のイットリア、0.02〜0.8mol%のEr、Fe換算で20〜2000ppm未満の鉄化合物及び0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが55〜75、aが0〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下であることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体。 2~4Mol% yttria, the 0.02~0.8Mol% of Er 2 O 3, Fe 2 O 3 of iron compound and less than 0.005~0.2Wt% less than 20~2000ppm in terms Al 2 O 3 A zirconia sintered body containing the remainder being zirconia, the lightness L * of the color parameters specified in JIS-Z8729 is 55 to 75, a * is 0 to 10, b * is 0 to 30, A colored translucent zirconia sintered body having a density of 99.80% or more and a total light transmittance of 18% to 40% by a D65 light source at a sample thickness of 1 mm. 2〜4mol%のイットリア、CoO換算で0.01wt%未満の酸化コバルト、Fe換算で20〜2000ppm未満の酸化鉄、0.005〜0.2wt%未満のAlを含み、残部がジルコニアであるジルコニア焼結体であって、JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度Lが50〜75、aが−1〜10、bが0〜30であり、相対密度が99.80%以上、且つ、試料厚さ1mmにおけるD65光源による全光線透過率が18%以上40%以下であることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体。 Wherein 2~4Mol% yttria, cobalt oxide of less than 0.01 wt% in terms of CoO, iron oxide less than 20~2000ppm in terms of Fe 2 O 3, the Al 2 O 3 less than 0.005~0.2Wt%, The balance is a zirconia sintered body having zirconia as the balance, the lightness L * of color parameters specified in JIS-Z8729 is 50 to 75, a * is -1 to 10, b * is 0 to 30, and the relative density 99.80% or more, and the total light transmittance with a D65 light source at a sample thickness of 1 mm is 18% or more and 40% or less. さらに0.02〜0.8mol%のErを含むことを特徴とする請求項2記載の着色透光性ジルコニア焼結体。 The colored translucent zirconia sintered body according to claim 2, further comprising 0.02 to 0.8 mol% of Er 2 O 3 . JIS−Z8729に規定された色彩パラメーターの明度L,a,bが以下の範囲であることを特徴とする請求項2又は3に記載の着色透光性ジルコニア焼結体。
が50〜75
が−1〜7
が10〜27
>0.0123b*2−0.0598b−2.9088
The colored translucent zirconia sintered body according to claim 2 or 3, wherein the lightness L * , a * , b * of the color parameters defined in JIS-Z8729 is in the following range.
L * is 50 to 75
a * is -1 to 7
b * is 10 to 27
a * > 0.0123b * 2-0.0598b * -2.9088
結晶粒径が0.35〜0.50μmであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体。   The colored translucent zirconia sintered body according to claim 1, wherein the crystal grain size is 0.35 to 0.50 μm. 140℃熱水中に24時間浸漬させた後の単斜晶相の転移深さが0〜15μmであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体。   6. The colored translucent zirconia sintered body according to claim 1, wherein the monoclinic phase has a transition depth of 0 to 15 μm after being immersed in 140 ° C. hot water for 24 hours. body. 3点曲げ強度が1000MPa以上である請求項1乃至6のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体。   The colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 6, having a three-point bending strength of 1000 MPa or more. 請求項1乃至7のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体を用いてなる歯科材料。   A dental material comprising the colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 7.
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