JP2593883B2 - アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼結体の製造方法 - Google Patents
アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼結体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼
結体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、耐磨耗性等の特性に優れ、低温焼結が可能
なアルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法とその焼結
体の製造方法に関するものある。
結体の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、耐磨耗性等の特性に優れ、低温焼結が可能
なアルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法とその焼結
体の製造方法に関するものある。
（背景技術） アルミナ−ジルコニア複合体は破壊靱性の大きいセラ
ミックとして、1977年のニルス・クラウゼン等の研究発
表以来注目されており、これまでにも多くの研究がなさ
れてきている。
ミックとして、1977年のニルス・クラウゼン等の研究発
表以来注目されており、これまでにも多くの研究がなさ
れてきている。
これまで、このアルミナ−ジルコニアについては、ア
ルミナ粉末とジルコニア粉末とをミルで撹拌混合し、ジ
ルコニア微細粒子をアルミナ粉末粒子間に均一に分散す
る方法により製造されてきた。
ルミナ粉末とジルコニア粉末とをミルで撹拌混合し、ジ
ルコニア微細粒子をアルミナ粉末粒子間に均一に分散す
る方法により製造されてきた。
一方、アルミナ−ジルコニアの焼結体については、ア
ルミナ粒子の周囲にジルコニア粒子があるとアルミナの
結晶成長を抑えながら焼結させることができ、しかも、
ジルコニア粒子を微細な正方晶とし、アルミナ結晶間に
分散すれば、亀裂がこのジルコニア結晶の周囲を通ると
き、亀裂先端近辺のジルコニア結晶が単斜晶に転位し、
破壊エネルギーが吸収されることが知られてもいる。
ルミナ粒子の周囲にジルコニア粒子があるとアルミナの
結晶成長を抑えながら焼結させることができ、しかも、
ジルコニア粒子を微細な正方晶とし、アルミナ結晶間に
分散すれば、亀裂がこのジルコニア結晶の周囲を通ると
き、亀裂先端近辺のジルコニア結晶が単斜晶に転位し、
破壊エネルギーが吸収されることが知られてもいる。
そこで、ジルコニア微細粒子をアルミナ粒子間に均一
に混合し、さらにアルミナ粒子の周囲にジルコニア粒子
を分散するため、従来の粉体の混合以外の方法によって
アルミナ−ジルコニア複合粉を製造することが研究され
てきている。たとえば、気相法による製造法（特開昭58
-167472）、水熱合成法による製造法（特開昭59-18226
9）などが提案されている。また、湿式沈殿法によって
微細粒子の均一混合を実現することも研究されてきてい
る。
に混合し、さらにアルミナ粒子の周囲にジルコニア粒子
を分散するため、従来の粉体の混合以外の方法によって
アルミナ−ジルコニア複合粉を製造することが研究され
てきている。たとえば、気相法による製造法（特開昭58
-167472）、水熱合成法による製造法（特開昭59-18226
9）などが提案されている。また、湿式沈殿法によって
微細粒子の均一混合を実現することも研究されてきてい
る。
しかしながら、気相法による製造法や水熱合成による
製造法の場合には、高温での分解が必要なため、高温に
耐え、分解ガスに対した耐食性のある特性を兼ね備えて
いなければならない。それゆえ、使用する装置が複雑、
高価となり、工業的に利用するには改善の余地が多く残
されている。
製造法の場合には、高温での分解が必要なため、高温に
耐え、分解ガスに対した耐食性のある特性を兼ね備えて
いなければならない。それゆえ、使用する装置が複雑、
高価となり、工業的に利用するには改善の余地が多く残
されている。
沈殿法については、硫酸アルミニウムとオキシ塩化ジ
ルコニウムの溶液にアンモニア水を添加する方法が知ら
れているが、生成する沈殿が不均質で、しかも嵩高にな
り、沈殿生成の操作が難しいという欠点があった。
ルコニウムの溶液にアンモニア水を添加する方法が知ら
れているが、生成する沈殿が不均質で、しかも嵩高にな
り、沈殿生成の操作が難しいという欠点があった。
また、この沈殿法は、従来からよく知られている無機
質物質の沈殿法と同様に装置に特別なものが必要でな
く、操作も比較的簡単であるという利点はあるものの、
均質沈殿を効率的に生成させることが難しいのが実情で
あった。
質物質の沈殿法と同様に装置に特別なものが必要でな
く、操作も比較的簡単であるという利点はあるものの、
均質沈殿を効率的に生成させることが難しいのが実情で
あった。
この発明の発明者らは、このような事情を鑑みて、従
来の方法の欠点を克服するために、沈殿法の持つ特徴を
生かした新しいアルミナ−ジルコニアの均一混合粉体の
製造法と、それを用いての焼結複合体の製造法について
鋭意検討を行ってきた。その結果、これまでに、アルミ
ニウム塩、ジルコニウム塩の水溶液に尿素を加えること
が有利であることを見出し、しかも、この尿素を添加し
た水溶液のpHをコントロールすることにより均一混合粉
体として特異的な二重層粒子を生成することが可能であ
ることを見出した。この二重層粒子は、アルミニウム粒
子の周囲にジルコニウム沈殿が晶析した構造を有し、こ
の二重層粒子を用いることにより優れた特性のアルミナ
−ジルコニア複合焼結体が得られた。
来の方法の欠点を克服するために、沈殿法の持つ特徴を
生かした新しいアルミナ−ジルコニアの均一混合粉体の
製造法と、それを用いての焼結複合体の製造法について
鋭意検討を行ってきた。その結果、これまでに、アルミ
ニウム塩、ジルコニウム塩の水溶液に尿素を加えること
が有利であることを見出し、しかも、この尿素を添加し
た水溶液のpHをコントロールすることにより均一混合粉
体として特異的な二重層粒子を生成することが可能であ
ることを見出した。この二重層粒子は、アルミニウム粒
子の周囲にジルコニウム沈殿が晶析した構造を有し、こ
の二重層粒子を用いることにより優れた特性のアルミナ
−ジルコニア複合焼結体が得られた。
この発明はこのような知見に基づいてなされたもので
ある。
ある。
（発明の目的） この発明は、以上の通りの事情によりなされたもので
あり、従来の複合粉体の製造法の欠点を改善し、厳密に
制御された操作条件のもとで沈殿を生成させる二重層の
アルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法と、さらにそ
の焼結体の製造方法を提供するこを目的としている。
あり、従来の複合粉体の製造法の欠点を改善し、厳密に
制御された操作条件のもとで沈殿を生成させる二重層の
アルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法と、さらにそ
の焼結体の製造方法を提供するこを目的としている。
（発明の開示） この発明のアルミナ−ジルコニア複合粉体の製造方法
は、アルミニウム塩、ジルコニウム塩および尿素の水溶
液のpHを３〜５の範囲で上昇させ、先に生成した水酸化
アルミニウム沈殿の粒子の周囲に水酸化ジルコニウム沈
殿を晶析することを特徴としている。
は、アルミニウム塩、ジルコニウム塩および尿素の水溶
液のpHを３〜５の範囲で上昇させ、先に生成した水酸化
アルミニウム沈殿の粒子の周囲に水酸化ジルコニウム沈
殿を晶析することを特徴としている。
この発明の製造方法においては、アルミニウム塩とジ
ルコニウム塩とからなる水溶液に尿素を加えて混合溶液
となし、溶液のpH値を全体として均一に３〜５の範囲で
上昇させていく。この場合、全体のpH均一化のために
は、溶液の撹拌、加熱を適宜に行う。
ルコニウム塩とからなる水溶液に尿素を加えて混合溶液
となし、溶液のpH値を全体として均一に３〜５の範囲で
上昇させていく。この場合、全体のpH均一化のために
は、溶液の撹拌、加熱を適宜に行う。
pHを３〜５の範囲で上昇させることにより、まず最初
にアルミニウムイオンを水酸化アルミニウムとして沈殿
させ、次いで、その沈殿粒子の周囲にジルコニウムイオ
ンを水酸化ジルコニウムとして晶析した二重層粒子を生
成させる。
にアルミニウムイオンを水酸化アルミニウムとして沈殿
させ、次いで、その沈殿粒子の周囲にジルコニウムイオ
ンを水酸化ジルコニウムとして晶析した二重層粒子を生
成させる。
以上のようにして均質な二重層のアルミナ−ジルコニ
ア複合粉体が製造させる。
ア複合粉体が製造させる。
通常の溶解度積を用いる算定によると、第１図に示し
たように、アルミニウムイオンあるいはジルコニウムイ
オンを含む溶液中ではpHが３以上になるとジルコニウム
イオンは水酸化ジルコニウムとして沈殿する。しかしな
がら、この発明の製造方法においては、pHを３以上にし
てもジルコニウムイオンは大部分は溶液中に残る。pHを
４以上にすると急激なジルコニウムイオンの減少がみら
れる。しかも、この場合、すでに沈殿した水酸化アルミ
ニウムの沈殿粒子の数以上の水酸化ジルコニウムの沈殿
粒子は生成せず、水酸化ジルコニウムのみの沈殿は生じ
ない。このためジルコニウムは、アルミニウムの沈殿粒
子の外表面に晶析したものとなる。
たように、アルミニウムイオンあるいはジルコニウムイ
オンを含む溶液中ではpHが３以上になるとジルコニウム
イオンは水酸化ジルコニウムとして沈殿する。しかしな
がら、この発明の製造方法においては、pHを３以上にし
てもジルコニウムイオンは大部分は溶液中に残る。pHを
４以上にすると急激なジルコニウムイオンの減少がみら
れる。しかも、この場合、すでに沈殿した水酸化アルミ
ニウムの沈殿粒子の数以上の水酸化ジルコニウムの沈殿
粒子は生成せず、水酸化ジルコニウムのみの沈殿は生じ
ない。このためジルコニウムは、アルミニウムの沈殿粒
子の外表面に晶析したものとなる。
次に、このようにして製造した二重層のアルミナ−ジ
ルコニア複合粉体を、洗浄、乾燥し、400〜1100℃程度
の温度において仮焼した後、振動ミル等により軽く粉砕
する。
ルコニア複合粉体を、洗浄、乾燥し、400〜1100℃程度
の温度において仮焼した後、振動ミル等により軽く粉砕
する。
粉末を加圧成形して焼結し、アルミナ−ジルコニアの
複合焼結体とすることができる。加圧成形は、900〜120
0kg/cm2程度において行い、1500〜1700℃程度の温度で
焼結する。もちろん、これらの圧力および温度は格別に
限界的なものではない。使用目的、所要の物性等を考慮
しながら選択することができる。
複合焼結体とすることができる。加圧成形は、900〜120
0kg/cm2程度において行い、1500〜1700℃程度の温度で
焼結する。もちろん、これらの圧力および温度は格別に
限界的なものではない。使用目的、所要の物性等を考慮
しながら選択することができる。
以上の通りの焼結体にも導くことのできる、この発明
の製造方法によって得られるアルミナ−ジルコニア複合
焼結体の相対密度は90％以上となり、耐摩耗性において
も極めて優れたものとなる。
の製造方法によって得られるアルミナ−ジルコニア複合
焼結体の相対密度は90％以上となり、耐摩耗性において
も極めて優れたものとなる。
なお、本発明に用いるアルミニウム塩としては、格別
にその種類が限定されるものではなく、たとえば硫酸ア
ルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ア
ンモニアミョウバン等、アルミナの製造に普通に使用さ
れるものでよい。また、本発明に用いるジルコニウム塩
についてもアルミニウム塩と同様に格別に限定されるも
のではなく、たとえば、酢酸ジルコニウム、オキシ塩化
ジルコニウムなど、ジルコニアの製造に普通に使用され
るものでよい。
にその種類が限定されるものではなく、たとえば硫酸ア
ルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ア
ンモニアミョウバン等、アルミナの製造に普通に使用さ
れるものでよい。また、本発明に用いるジルコニウム塩
についてもアルミニウム塩と同様に格別に限定されるも
のではなく、たとえば、酢酸ジルコニウム、オキシ塩化
ジルコニウムなど、ジルコニアの製造に普通に使用され
るものでよい。
次に実施例を示し、さらに詳しくこの発明の製造方法
について説明する。もちろん、この発明は以下の実施例
によって限定されるものではない。
について説明する。もちろん、この発明は以下の実施例
によって限定されるものではない。
実施例 硫酸アルミニウム0.1mol/lとオキシ塩化ジルコニウム
0.019mol/lとに尿素2mol/lを混合し、この尿素水溶液を
撹拌し、加熱して、溶液のpHを制御した。
0.019mol/lとに尿素2mol/lを混合し、この尿素水溶液を
撹拌し、加熱して、溶液のpHを制御した。
pHの変化と、溶液中のアルミニウムおよびジルコニウ
ムの残存量（mol％）との関係を示したものが第２図で
ある。この第２図に示したように、pHを３以上とする
と、アルミニウムイオンが水酸化アルミニウムとして急
速に沈殿する。次いでその水酸化アルミニウムの周りに
ジルコニウムが晶析し、pH〜４まで上昇させると、80〜
90％以上のジルコニウムが晶析する。
ムの残存量（mol％）との関係を示したものが第２図で
ある。この第２図に示したように、pHを３以上とする
と、アルミニウムイオンが水酸化アルミニウムとして急
速に沈殿する。次いでその水酸化アルミニウムの周りに
ジルコニウムが晶析し、pH〜４まで上昇させると、80〜
90％以上のジルコニウムが晶析する。
しかも、このジルコニウムの水酸化ジルコニウムとし
ての晶析においては、全体の粒子の数は増加せず、ま
た、生成した粒子の径は、２〜４μｍであった。水酸化
ジルコニウムは、水酸化アルミニウムの沈殿粒子の周囲
に晶析し、コア部がアルミニウムで、外殻部がジルコニ
ウムの二重層粒子となっていた。
ての晶析においては、全体の粒子の数は増加せず、ま
た、生成した粒子の径は、２〜４μｍであった。水酸化
ジルコニウムは、水酸化アルミニウムの沈殿粒子の周囲
に晶析し、コア部がアルミニウムで、外殻部がジルコニ
ウムの二重層粒子となっていた。
得られた沈殿物を、2.8％アンモニア水、蒸留水およ
びエタノールで洗浄し、105℃で乾燥した後に、振動ミ
ルで３分間粉砕した。
びエタノールで洗浄し、105℃で乾燥した後に、振動ミ
ルで３分間粉砕した。
この粉末を一軸圧縮機で1000kg/cm2の圧力により成形
し、1650℃で焼成した。アルミナ−ジルコニア複合焼結
体の相対密度は90％であった。
し、1650℃で焼成した。アルミナ−ジルコニア複合焼結
体の相対密度は90％であった。
（発明の効果） この発明の製造方法により、水酸化アルミニウムの周
囲に水酸化ジルコニウムを晶析させた均一な二重層のア
ルミナ−ジルコニア複合粉体が得られる。また、この複
合粉体を粉砕、焼結することによって得られるアルミナ
−ジルコニア焼結体はアルミナの結晶成長を抑えながら
焼結が可能であり、結晶粒径の小さな緻密な焼結体が得
られる。この発明の製造方法により耐摩耗性に優れたア
ルミナ−ジルコニウア複合焼結体が得られる。
囲に水酸化ジルコニウムを晶析させた均一な二重層のア
ルミナ−ジルコニア複合粉体が得られる。また、この複
合粉体を粉砕、焼結することによって得られるアルミナ
−ジルコニア焼結体はアルミナの結晶成長を抑えながら
焼結が可能であり、結晶粒径の小さな緻密な焼結体が得
られる。この発明の製造方法により耐摩耗性に優れたア
ルミナ−ジルコニウア複合焼結体が得られる。
しかも、この発明により、二重層粒子の沈殿生成は極
めて効率的に行うことができる。pHの制御により、沈殿
時間、さらには粒子径も制御可能となる。
めて効率的に行うことができる。pHの制御により、沈殿
時間、さらには粒子径も制御可能となる。
第１図は、溶解度積を用いてイオン、水酸化物の割合と
pH値との関係を示した相関図である。 第２図は、この発明による水溶液中のイオンの残存量を
示した濃度−pH相関図である。
pH値との関係を示した相関図である。 第２図は、この発明による水溶液中のイオンの残存量を
示した濃度−pH相関図である。
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウム塩、ジルコニウム塩および尿
素の水溶液のpHを３〜５の範囲で上昇させ、先に生成し
た水酸化アルミニウム沈殿の粒子の周囲に水酸化ジルコ
ニウム沈殿を晶析することを特徴とする二重層アルミナ
−ジルコニア複合粉体の製造方法。 - 【請求項２】アルミニウム塩、ジルコニウム塩および尿
素の水溶液のpHを３〜５の範囲で上昇させ、先に生成し
た水酸化アルミニウム沈殿の粒子の周囲に水酸化ジルコ
ニウム沈殿を晶析し、生成する二重層のアルミナ−ジル
コニア複合粉体を粉砕し、成形および焼結することを特
徴とするアルミナ−ジルコニア焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223588A JP2593883B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223588A JP2593883B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6469512A JPS6469512A (en) | 1989-03-15 |
| JP2593883B2 true JP2593883B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=16800518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62223588A Expired - Fee Related JP2593883B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | アルミナ−ジルコニア複合粉体とその焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2593883B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2686103B2 (ja) * | 1988-08-05 | 1997-12-08 | 触媒化成工業株式会社 | ジルコニア系複合ゾル |
| DE3915497C1 (ja) * | 1989-05-12 | 1990-10-18 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De | |
| KR100922661B1 (ko) * | 2001-10-02 | 2009-10-19 | 도꾸리쯔교세이호진상교기쥬쯔소고겡뀨죠 | 금속산화물 박막 및 그 제조방법 |
| WO2007097007A1 (ja) | 2006-02-24 | 2007-08-30 | Fujitsu Limited | メモリ制御装置およびメモリ制御方法 |
-
1987
- 1987-09-07 JP JP62223588A patent/JP2593883B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6469512A (en) | 1989-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |