JP2016026990A - カラーセラミックス - Google Patents

Abstract

【課題】 重厚感のある色調を有しつつ、色ばらつきが少ないことによって、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができるカラーセラミックスを提供する。【解決手段】 本発明のカラーセラミックスは、安定化剤成分、酸化鉄および酸化アルミニウムを含むジルコニア質焼結体からなり、安定化剤成分および酸化鉄が固溶したジルコニア結晶を含むものであることにより、重厚感のある色調を有しつつ、色ばらつきが少ないことによって、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができる。【選択図】 なし

Description

本発明は、カラーセラミックスに関するものである。

ジルコニア質焼結体は、機械的特性が高く、高級感や美的満足感を感じられるものであるため、近年、時計のベゼルや携帯電話のキー、ピロー等の装飾部品として好適に用いられている。そして、嗜好の多様化に応えて様々な色調とすべく、着色成分の検討が為されており、重厚感のある暗色系の色調とするための着色成分として、バナジウム系複合酸化物やマンガン系複合酸化物が知られている。

しかしながら、バナジウム系複合酸化物やマンガン系複合酸化物を着色成分として用いた場合、雰囲気や温度等の焼成条件の違いによって、得られる色調が変化するという問題があり、焼成条件の細かな調整や制御が必要であるという問題があった。

このような問題に対し、特許文献１には、部分安定化ジルコニアと、部分安定化ジルコニアに対して少なくとも２重量％の酸化鉄と、部分安定化ジルコニアに対して少なくとも１重量％の酸化アルミニウムを含むジルコニア質焼結体（茶色ジルコニア焼結体）が提案されている。

特開２０１３−１４４７３号公報

今般においては、焼成条件による色ばらつきはもちろんのこと、需要者に高級感および高い美的満足感を与えるべく、単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきの低減が求められている。

本発明は、上記要求を解決すべく案出されたものであり、重厚感のある色調を有しつつ、色ばらつきが少ないことによって、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができるカラーセラミックスを提供することを目的とする。

本発明のカラーセラミックスは、安定化剤成分、酸化鉄および酸化アルミニウムを含むジルコニア質焼結体からなり、前記安定化剤成分および前記酸化鉄が固溶したジルコニア結晶を含むことを特徴とするものである。

本発明のカラーセラミックスによれば、重厚感のある色調を有しつつ、色ばらつきが少ないことによって、高級感と高い美的満足感とを得ることができる。

以下、本実施形態のカラーセラミックスの一例について説明する。

本実施形態のカラーセラミックスは、安定化剤成分、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むジルコニア質焼結体からなる。ここで、ジルコニア質
焼結体とは、ジルコニア質焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、ジルコニウム（Ｚｒ）をＺｒＯ_２換算で５０質量％を超えて含有するものであり、含有量は、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）やＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いてジルコニウム（Ｚｒ）の含有量を求めジルコニア（ＺｒＯ_２）に換算することによって求めることができる。また、ジルコニア質焼結体とは、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）による測定において、ＺｒＯ_２が最も高いピーク強度を示すものともいえる。

また、安定化剤成分とは、ジルコニア結晶を安定した相状態（正方晶または立方晶）に保つためのものであり、例えば、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ディスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等から選ばれる少なくとも１種のことである。ここで、安定化剤成分がイットリアであれば、イオン半径がジルコニアに近く安定化度合が高く、粗大結晶が発生しにくいため、ジルコニア質焼結体からなるカラーセラミックスの機械的特性を優れたものとすることができる。

そして、本実施形態のカラーセラミックスは、酸化鉄を含んでいることにより、暗色系の色調を呈するものとなる。また、併せて酸化アルミニウムを含んでいることにより、安定化剤成分と酸化鉄との反応が進むことによって、ジルコニア結晶の相状態の安定化を妨げたり、生じた反応生成物の存在によって色むらが生じたりすることを抑制することができる。

また、本実施形態のカラーセラミックスは、安定化剤成分および酸化鉄が固溶したジルコニア結晶（以下、固溶ジルコニア結晶と記載する場合がある。）を含むものである。ここで、固溶ジルコニア結晶とは、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）による面分析から得られたカラーマッピングで確認することができる。具体的には、安定化剤成分が酸化イットリウムである場合、ジルコニア結晶の存在位置を示すジルコニウムと酸素とが重なる領域において、イットリウムと鉄とが確認される結晶のことである。

なお、固溶ジルコニア結晶は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてジルコニア結晶を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）を行なって、ジルコニアと酸素とイットリウムと鉄とが存在するか否かによっても確認することができる。

そして、本実施形態のカラーセラミックスは、固溶ジルコニア結晶を含んでいることにより、酸化鉄の着色作用によって暗色化が図られて重厚感のある色調となり、雰囲気や温度などの焼成条件による色ばらつきが抑えられるとともに、単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきが抑えられるため、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができるジルコニア質焼結体となる。

このように、雰囲気や温度などの焼成条件による色ばらつきが抑えられるのは、ジルコニア質焼結体において単体で存在する酸化鉄が焼成条件の違いによる酸化の度合いによって色調変化に敏感であるところ、ジルコニア結晶に酸化鉄が固溶していることにより、単体で存在する酸化鉄が少なくなっているとともに、ジルコニア結晶に固溶している酸化鉄は、焼成条件の違いによって酸化の度合いの変化が少なく色調変化に鈍感なためであると考えられる。

また、単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきを抑えることができるのは、着色作用を有する酸化鉄は、ジルコニア質焼結体において凝集しやすいものであるところ、ジルコニア結晶に酸化鉄が固溶させた状態でジルコニア質焼結体内に存在させることにより、酸化鉄の凝集が少なくなるためであると考えられる。

ここで、色ばらつきは、次の方法によって確認することができる。まず、測定には、色彩色差計（旧ミノルタ社（製）ＣＲ−２２１またはその後継機種）を用い、ＪＩＳ Ｚ ８７２２−２０００に準拠して、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値を求める。測定条件としては、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５とし、照明受光方式を条件ａ（（４５−ｎ）〔４５−０〕）に、測定径を３ｍｍに設定して行なう。

そして、焼成条件による色ばらつきの場合には、焼成条件の異なるジルコニア質焼結体を測定試料とし、単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきの場合には、単体のジルコニア質焼結体を測定試料として複数個所測定する。次に、得られたＬ＊、ａ＊、ｂ＊の値を用いて、ΔＥ＝（（ΔＬ＊）^２＋（Δａ＊）^２＋（Δｂ＊）^２）^１／２により色ばらつきを求めることができる。

なお、焼成条件Ｘにおけるジルコニア質焼結体Ｖ（以下、単にＶと記載する。）と焼成条件Ｗにおけるジルコニア質焼結体Ｗ（以下、単にＷと記載する。）よる色ばらつきの場合、ΔＬ＊は、ＶＬ＊−ＷＬ＊であり、Δａ＊は、Ｖａ＊−Ｗａ＊であり、Δｂ＊は、Ｖｂ＊−Ｗｂ＊である。また、単体のジルコニア質焼結体における部位Ｘ（以下、単にＸと記載する。）と部位Ｙ（以下、単にＹと記載する。）とにおける色ばらつきの場合、ΔＬ＊は、ＸＬ＊−ＹＬ＊であり、Δａ＊は、Ｘａ＊−Ｙａ＊であり、Δｂ＊は、Ｘｂ＊−Ｙｂ＊である。なお、測定箇所が２以上の場合には、最大値および最小値を用いる。

ここで、明度指数Ｌ＊とは、色調の明暗を示す指数であり、明度指数Ｌ＊の値が大きければ明るい色調ということであり、明度指数Ｌ＊の値が小さければ、暗い色調ということである。

また、クロマティクネス指数ａ＊とは、色調の赤から緑の度合いを示す指数であり、クロマティクネス指数ａ＊がプラス側に大きな値であれば赤色系の色調ということであり、クロマティクネス指数ａ＊がマイナス側に大きな値であれば緑色系の色調ということである。

また、クロマティクネス指数ｂ＊とは、色調の黄から青の度合いを示す指数であり、クロマティクネス指数ｂ＊がプラス側に大きな値であれば黄色系の色調ということであり、クロマティクネス指数ｂ＊がマイナス側に大きな値であれば青色系の色調ということである。

さらに、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の絶対値は、色調の鮮やかさを示す指数でもるため、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊絶対値が小さいときには鮮やかさが抑えられた渋い色調ということである。

次に、本実施形態のカラーセラミックスによれば、ジルコニア結晶のうち、結晶構造が正方晶であるジルコニア結晶（以下、正方晶ジルコニア結晶と記載する。）の格子定数ａが３．６０２Å以下であり、格子定数ｃが５．１７９Å以下であることが好適である。

ここで、正方晶ジルコニア結晶における格子定数ａおよび格子定数ｃの値は、酸化鉄の固溶量を示しているものと言い換えることができるものである。正方晶ジルコニア結晶の格子定数ａが３．６０２Å以下であり、格子定数ｃが５．１７９Å以下であるときには、さらに、色ばらつきを抑えることができる。

なお、正方晶ジルコニア結晶における格子定数ａおよび格子定数ｃの値は、ＸＲＤによ
り測定し、リートベルト解析を行なうことによって得ることができる。

また、本実施形態のカラーセラミックスによれば、２７μｍ×４０μｍの範囲において、円相当径が２μｍ以上５μｍ以下の大きさのジルコニア結晶が５個以上２０個以下存在していることが好適である。このような範囲を満たしているときには、高い機械的強度を有しつつ、理由は明らかではないが色ばらつきを抑えることができる。

なお、２７μｍ×４０μｍの範囲において、円相当径が２μｍ以上５μｍ以下の大きさのジルコニア結晶の存在の確認方法は、ジルコニア質焼結体の表面を鏡面加工し、焼成温度から５０〜１００℃低い温度の範囲で熱処理をする。そして、ＳＥＭを用いて３０００倍の倍率で撮影した画像データを画像解析ソフトを用いて解析する、若しくは画像上からカウントすればよい。

次に、本実施形態のカラーセラミックスによれば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）および酸化マンガン（ＭｎＯ_２）の少なくともいずれかを含むことが好適である。このように、酸化チタンおよび酸化マンガンの少なくともいずれかを含むときには、色調の暗色化とともに、理由は明らかではないが単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきをさらに抑えることができる。

そして、上述してきた本実施形態のカラーセラミックスを装飾部品として用いる場合、色調や色ばらつきなどは、最終製品となった場合に、需要者に視認される面が装飾的価値を有していればよいのであって、ジルコニア質焼結体の全ての面が、装飾的価値を有している必要はない。そのため、需要者に視認されて装飾的価値が求められる面を装飾面と称す。

ここで、装飾面について時計用のベゼルを例に挙げれば、最終製品である時計において需要者に視認される面がベゼルの装飾面であり、最終製品になった後に需要者に視認されない時計本体への取り付け面等は、装飾面に含まない。

次に、本実施形態のカラーセラミックスによれば、装飾面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値が８以上２８以下であり、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊がともに５以上２０以下であることにより、鮮やかさが抑えられた重厚感に溢れる茶色系の色調を呈するものとなるとともに、色ばらつきが少ないことによって、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができる。

また、本実施形態のカラーセラミックスにおいて、装飾面における算術平均粗さＲａは０．０３μｍ以下とすることが好適である。この算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定すればよい。例えば、触針式の表面粗さ計を用いて、測定長さを５ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとし、先端部の半径が２μｍの触針を当てて、速度を０．５ｍｍ／秒として触針を走査すればよい。

また、本実施形態のカラーセラミックスは、見掛密度が５．９ｇ／ｃｍ^３以上６．１ｇ／ｃｍ^３以下であることが好適である。見掛密度の値が上記範囲を満たしているときには、装飾面における開気孔が少なくなり、開気孔の輪郭から発生する結晶粒の脱粒が抑制されるとともに優れた機械的強度を有する。なお、この見掛密度は、ＪＩＳ Ｒ １６３４−１９９８に準拠して求めればよい。

また、本実施形態のカラーセラミックスは、ＪＩＳ Ｒ １６０１−２００８に準拠して求められる３点曲げ強度が９００Ｍａ以上であることが好適である。また、装飾面におけるビッカース硬度Ｈｖが８ＧＰａ以上であることが好適である。ビッカース硬度Ｈｖが
８ＧＰａ以上であれば、ガラスまたは金属からなる塵埃のような硬度の高い物質と装飾面とが接触しても、容易に傷が入りにくくなる。この表面のビッカース硬度ＨｖはＪＩＳ Ｒ １６１０−２００３に準拠して測定することができる。

そして、本実施形態のカラーセラミックスは、重厚感に溢れ、色ばらつきが少ないことによって高級感および美的満足感を与えることができることから、時計用ベゼルや時計用バンド駒等の時計用装飾部品、押下操作する各種キーやピロー等の携帯電話機用装飾部品、釣糸用ガイドリング等の釣糸案内用装飾部品を始め、ブローチ、ネックレス、イヤリング、リング、ネクタイピン、タイタック、メダル、ボタン等の装身具用装飾部品、床、壁、天井を飾るタイルあるいはドアの取手等の建材用装飾部品、スプーン、フォーク等のキッチン部品用装飾部品、その他の家電用装飾部品、エンブレム等の自動車用装飾部品として好適に用いることができる。

次に、本実施形態のカラーセラミックスの製造方法の一例を説明する。

まず、主原料粉末として安定化ジルコニアの粉末を用意する。ここで安定化ジルコニアの粉末とは、具体的には、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ディスプロシウム、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムから選ばれる少なくとも１種の安定化剤を加えて共沈法により生成されたものであり、ジルコニアが９５〜９９ｍｏｌ％で、安定化剤成分が１〜５ｍｏｌ％とからなるものである。なお、この安定化ジルコニアの粉末には、酸化ハフニウムを２質量％程度含むものであってもよい。

また、酸化鉄粉末および酸化アルミニウム粉末を用意する。さらに、ジルコニアの安定化剤として用いた安定化剤成分の粉末を用意する。このように、本実施形態のカラーセラミックスの製造方法において安定化剤成分は、安定化ジルコニアの粉末およびここで添加する安定化剤成分の粉末があるため、得られるカラーセラミックスにおける安定化剤成分の含有量は、安定化ジルコニアの粉末およびここで添加する安定化剤成分の粉末の合量となる。

そして、酸化鉄の粉末、酸化アルミニウムの粉末および安定化剤成分の粉末を所望量秤量し、残部が主原料粉末となるように秤量する。なお、酸化チタンや酸化マンガンを含むものとする場合には、酸化チタンの粉末や酸化マンガンの粉末を所望量秤量し、秤量した分だけ主原料粉末量を減らせばよい。

また、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）や酸化コバルト（ＣｏＯ）を含むものとする場合には、酸化クロムの粉末や酸化コバルトの粉末を所望量秤量し、秤量した分だけ主原料粉末量を減らせばよい。酸化クロムや酸化コバルトを含むときには、暗色化を図ることができるとともに、深みのある落ち着いた色調とすることができる。

次に、秤量した各粉末と溶媒である水とを振動ミルやボールミル等に入れて混合粉砕する。ここで、混合粉砕に用いるボールは、同じ組成および同じ製造方法によって事前に作製したカラーセラミックスからなることが好適である。また、混合粉砕時間が１０時間以上であれば、正方晶ジルコニア結晶の格子定数ａを３．６０２Å以下および格子定数ｃを５．１７９Å以下とすることができる。なお、混合粉砕時間が２４時間以上を超えると、ΔＥの値は小さくならなくなるため、混合粉砕時間としては、１０時間以上２４時間以下とすることが好適である。

次に、混合粉砕したスラリーに結合剤としてパラフィンワックスを所定量添加し、噴霧乾燥装置を用いて、噴霧・乾燥させることにより、造粒された顆粒を得る。そして、この顆粒を用いて所望の成形法、例えば、乾式加圧成形法、冷間静水圧加圧成形法等により円
板、平板、円柱体、円環体等の所望形状に成形する。

また、製品形状が複雑であれば、混合粉砕したスラリーに溶媒やバインダ等を添加したスラリーを用いて鋳込成形法や射出成形法を用いて成形体を得てもよい。さらに、各種成形法によりブロック形状または製品形状に近い形状に成形した後に切削加工を施すことによって、成形体を得ることも可能である。そして、得られた成形体を必要に応じて脱脂した後、大気雰囲気中にて１３５０℃以上１５００℃以下の温度で焼成することにより、本実施形態のカラーセラミックスを得ることができる。得られた本実施形態のカラーセラミックスは、ジルコニアの安定化剤として用いた安定化剤成分の粉末を調合時に別途添加し、上述した製造方法で作製することにより、安定化剤成分および酸化鉄が固溶したジルコニア結晶を含むものとなる。焼成温度については、１４００℃以上１４６０℃以下とすることが好適である。

そして、得られた焼結体をバレル研磨することにより、装飾面における算術平均粗さＲａは０．０３μｍ以下とすることができる。なお、このバレル研磨は、例えばメディアとグリーンカーボランダム（ＧＣ）とを用いた湿式の遠心バレル研磨機で２４時間程度行なえばよい。また、平均粒径１μｍ以下の小さいダイヤモンドペーストを錫製のラップ盤に供給して、ラップ加工を施してもよい。

ここで、得られたカラーセラミックスにおいて、装飾面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値が８以上２８以下であり、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊がともに５以上２０以下である場合の具体的な組成としては、酸化鉄が０．７質量％以上５．０質量％以下、酸化アルミニウムが０．６質量％以上２．５質量％以下、酸化クロムが０．１質量％以上１．４質量％以下、酸化チタンまたは酸化マンガンが０．１質量％以上０．７質量％以下であり、残部が、安定化剤成分と、酸化ハフニウムを含む酸化ジルコニウムである。

以下、本発明の実施例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。

まず、主原料粉末として、共沈法により生成された、ジルコニアが９７ｍｏｌ％で、安定化剤成分である酸化イットリウムが３ｍｏｌ％の安定化ジルコニア粉末を用意した。なお、この安定化ジルコニアの粉末には、ジルコニア１００質量％に対し、２質量％の酸化ハフニウムを含んでいる。また、試料Ｎｏ．１については、同じ組成となる試料Ｎｏ．５との比較を行なうため、共沈法により生成された、ジルコニアが９６ｍｏｌ％で、安定化剤成分である酸化イットリウムが４ｍｏｌ％の安定化ジルコニア粉末を用いた。

また、酸化鉄の粉末、酸化アルミニウムの粉末、酸化イットリウムの粉末、酸化クロムの粉末、酸化チタンの粉末および酸化マンガンの粉末を用意した。そして、得られるカラーセラミックスであるジルコニア質焼結体における組成が表１に示す値となるように、所望量秤量した。なお、試料Ｎｏ．１については、安定化剤成分の粉末の添加は行なっていない。

次に、秤量した各粉末と溶媒である水とを振動ミルやボールミル等に入れて混合粉砕した。なお、混合粉砕に用いるボールは、試料Ｎｏ．５と同じ組成および同じ製造方法によって事前に作製したカラーセラミックスからなるボールを用いた。

次に、混合粉砕したスラリーに、結合剤としてパラフィンワックスを所定量添加し、噴霧乾燥装置を用いて、噴霧・乾燥させることにより、造粒された顆粒を得た。そして、こ
の顆粒を用いて９８ＭＰａの圧力で成形（乾式加圧成形法）することにより、焼結体においてφ２０ｍｍで厚みが２ｍｍとなる寸法の成形体を得た。そして、大気雰囲気中１４００℃の温度で焼成した。

次に、得られた焼結体を、メディアとグリーンカーボランダム（ＧＣ）とともに遠心バレル研磨機に入れて湿式で２４時間バレル研磨した。得られた試料は、目視による色調の確認を行なったところ、すべての試料が茶色系の色調を呈していた。

そして、各試料の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸に溶解した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ−８１００）を用いて測定を行ない、それぞれ表１に示した酸化物に換算した含有量を求めた。

また、各試料につき、ＥＰＭＡによる面分析から得られたカラーマッピングを確認することにより、ジルコニア結晶の存在位置を示すジルコニウムと酸素とが重なる領域において、イットリウムと鉄とが確認されるか否かを確認することにより、固溶ジルコニア結晶の有無を確認した。その結果、試料Ｎｏ．１以外において固溶ジルコニア結晶が確認された。

次に、色彩色差計（旧ミノルタ社（製）ＣＲ−２２１）を用い、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５とし、照明受光方式を条件ａ（（４５−ｎ）〔４５−０〕）に、測定径を３ｍｍにそれぞれ設定して、ＪＩＳ Ｚ ８７２２−２０００に準拠して各試料の装飾面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値を測定した。

なお、測定は、各試料５カ所について行ない、Ｌ＊ａ＊ｂ＊それぞれの平均値と、最大値と最小値とを用いて、（（ΔＬ＊）^２＋（Δａ＊）^２＋（Δｂ＊）^２）^１／２の式により、ΔＥを求めた。

また、色調について２０歳代〜５０歳代の各年代の男女５名ずつ計４０名のモニターに、重厚感、高級感、美的満足感の３項目でアンケート調査を実施し、「感じる」との回答が３項目ともに９０％以上であった場合を「Ａ」、２項目を「Ｂ」、１項目以下を「Ｃ」として評価した。結果を表１に示す。

表１から、試料Ｎｏ．２〜１６は、試料Ｎｏ．１よりもΔＥの値が小さい結果が得られており、固溶ジルコニア結晶を含んでいることにより、単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきが小さくなることがわかった。

また、試料Ｎｏ．３〜７，１０，１２〜１４は、モニター評価がＡであり、装飾面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が８以上２８以下であり、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊がともに５以上２０以下であることにより、茶色系の色調において、鮮やかさが抑えられた重厚感や、高級感および高い美的満足感を需要者に与えられることがわかった。

さらに、試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．５の作製に用いた原料を使って、１３５０℃と１４５０℃で焼成した試料を作製し、焼成条件の違いによる色ばらつきを確認したところ、試料Ｎｏ．５の作製に用いた原料を使った試料の方の色ばらつきが小さいことを確認した。この結果より、固溶ジルコニア結晶を含んでいることにより、焼成条件による色ばらつきおよび単体のジルコニア質焼結体における色ばらつきが抑えられることがわかった。

混合粉砕時間を異ならせた試料を作製し、ΔＥの比較を行なった。なお、混合粉砕時間を表２に示す時間としたこと以外は、実施例１の試料Ｎｏ．５と同様の方法により試料を作製した。試料Ｎｏ．１９は試料Ｎｏ．５と同じ試料である。

そして、実施例１と同様の方法により、それぞれΔＥを求めた。また、ＸＲＤにより測定し、リートベルト解析を行なうことにより、正方晶ジルコニア結晶における格子定数ａおよび格子定数ｃの値を得た。結果を表２に示す。なお、混合粉砕後粒径について測定した結果も表２に示す。

表２から、正方晶ジルコニア結晶の格子定数ａが３．６０２Å以下であり、格子定数ｃが５．１７９Å以下であることにより、色ばらつきを抑えることができることがわかった。また、試料Ｎｏ．１７と試料Ｎｏ．１８とでは、ΔＥの値に差が無くなっていることから、色ばらつきを抑えつつ、生産効率を向上させるには、混合粉砕時間は、１０時間以上２４時間以下であることが好適とわかった。

次に、焼成温度を異ならせた試料を作製し、ΔＥの比較を行なった。なお、焼成時間を表３に示す時間としたこと以外は、実施例２の試料Ｎｏ．１８と同様の方法により試料を作製した。試料Ｎｏ．２３は試料Ｎｏ．１８と同じ試料である。

そして、実施例１と同様の方法により、それぞれΔＥを求めた。また、試料の表面を鏡面加工し、焼成温度から７０℃低い温度で熱処理をし、ＳＥＭを用いて３０００倍の倍率で撮影した画像データを画像解析ソフトを用いて解析することにより、２７μｍ×４０μｍの範囲において、円相当径が２μｍ以上５μｍ以下の大きさのジルコニア結晶の個数を
求めた。

また、各試料につき、幅が４ｍｍ、厚みが３ｍｍ、長さが３０ｍｍの３点曲げ強度測定用試料を作製し、ＪＩＳ Ｒ １６０１−２００８に準拠して３点曲げ強度を測定した。そして、試料Ｎｏ．２４の３点曲げ強度を基準に、値が３％未満の低下であればＡ、３％以上の低下であればＢと記載した。結果を表３に示す。

表３から、２７μｍ×４０μｍの範囲において、円相当径が２μｍ以上５μｍ以下の大きさのジルコニア結晶が５個以上２０個以下存在していることにより、高い機械的強度を有しつつ、色ばらつきを抑えられることがわかった。

上述した実施例により、本発明のカラーセラミックスは、重厚感のある色調を有しつつ、色ばらつきが少ないことによって、需要者に高級感および高い美的満足感を与えることができることがわかったことから、装飾部材に好適であることがわかった。

Claims (5)

1. 安定化剤成分、酸化鉄および酸化アルミニウムを含むジルコニア質焼結体からなり、前記安定化剤成分および前記酸化鉄が固溶したジルコニア結晶を含むことを特徴とするカラーセラミックス。
2. 前記ジルコニア結晶のうち、結晶構造が正方晶であるジルコニア結晶の格子定数ａが３．６０２Å以下であり、格子定数ｃが５．１７９Å以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラーセラミックス。
3. ２７μｍ×４０μｍの範囲において、円相当径が２μｍ以上５μｍ以下の大きさの前記ジルコニア結晶が５個以上２０個以下存在することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラーセラミックス。
4. 酸化チタンおよび酸化マンガンの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカラーセラミックス。
5. 装飾面のＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が８以上２８以下であり、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊がともに５以上２０以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラーセラミックス。