JP2808637B2 - 導電性ジルコニア焼結体 - Google Patents
導電性ジルコニア焼結体Info
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- JP2808637B2 JP2808637B2 JP1044812A JP4481289A JP2808637B2 JP 2808637 B2 JP2808637 B2 JP 2808637B2 JP 1044812 A JP1044812 A JP 1044812A JP 4481289 A JP4481289 A JP 4481289A JP 2808637 B2 JP2808637 B2 JP 2808637B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は，導電性を有するジルコニア焼結体に関す
る。さらに詳細には強度，靭性，硬度等の機械的特性に
優れるのみならず，低温領域においても導電性を有する
ジルコニア焼結体に関するものである。
る。さらに詳細には強度，靭性，硬度等の機械的特性に
優れるのみならず，低温領域においても導電性を有する
ジルコニア焼結体に関するものである。
〈従来の技術〉 従来，ジルコニア焼結体は切削工具や内燃機関用材料
に適用すべく靭性の改良が検討され近年Y2O3,MgO,CeO2
等による部分安定化ジルコニア焼結体が開発されたが，
ジルコニア焼結体はその焼結体製造技術の制約から単純
な形状のものしか得られない。そのため最終製品形状に
するためには必然的に切削加工に頼らざるをえないので
あるが，ジルコニア焼結体は低温（常温近傍）において
は絶縁材料のため加工効率に優れた放電加工法が採用出
来ないとの欠点を有していた。
に適用すべく靭性の改良が検討され近年Y2O3,MgO,CeO2
等による部分安定化ジルコニア焼結体が開発されたが，
ジルコニア焼結体はその焼結体製造技術の制約から単純
な形状のものしか得られない。そのため最終製品形状に
するためには必然的に切削加工に頼らざるをえないので
あるが，ジルコニア焼結体は低温（常温近傍）において
は絶縁材料のため加工効率に優れた放電加工法が採用出
来ないとの欠点を有していた。
ジルコニア焼結体に導電性を付与し，放電加工を可能
とする方法として，ジルコニア粉末にTiC,TiN等の導電
性粉末を混合し，これを焼結する方法が知られている。
とする方法として，ジルコニア粉末にTiC,TiN等の導電
性粉末を混合し，これを焼結する方法が知られている。
例えば，特開昭62−202861号には部分安定化ジルコニ
ア焼結体に窒化チタニウムまたは／及び窒化ジルコニウ
ムからなる放電加工性付与物質が混入されてなる放電加
工性セラミックスにおいて、前記放電加工性付与物質の
一部TiやZrの水素化物を出発原料として得た窒化チタニ
ウムまたは／及び窒化ジルコニウムから構成されるてい
ることを特徴とする放電加工性セラミックスが開示され
ている。しかしこれらTiやZrの水素化物を出発原料とす
る方法は，これら水素化物が空気中に於いて不安定であ
り取扱い難くかつ価格も高い。また，焼結体の靭性につ
いての言及はなく，ジルコニア結晶相に於ける添加剤の
固溶状態に関する記載も明かではない。
ア焼結体に窒化チタニウムまたは／及び窒化ジルコニウ
ムからなる放電加工性付与物質が混入されてなる放電加
工性セラミックスにおいて、前記放電加工性付与物質の
一部TiやZrの水素化物を出発原料として得た窒化チタニ
ウムまたは／及び窒化ジルコニウムから構成されるてい
ることを特徴とする放電加工性セラミックスが開示され
ている。しかしこれらTiやZrの水素化物を出発原料とす
る方法は，これら水素化物が空気中に於いて不安定であ
り取扱い難くかつ価格も高い。また，焼結体の靭性につ
いての言及はなく，ジルコニア結晶相に於ける添加剤の
固溶状態に関する記載も明かではない。
一方,TiCやTiN等の導電性付与物質は一般に難焼結材
料であるため，単にジルコニアに機械的に混合した場合
にはホットプレスを用いた加圧焼結や高温での焼結を必
要とし製造原価が高くなるとの不都合を有している。加
えて焼結体の強度，靭性，硬度等の低下なくして導電性
の発言を得ることも難しく，これらジルコニア焼結体が
本来有する物性の低下がなく、かつ常圧焼結或は低温焼
結により得ることのできる導電性ジルコニア焼結体の発
現が望まれていた。
料であるため，単にジルコニアに機械的に混合した場合
にはホットプレスを用いた加圧焼結や高温での焼結を必
要とし製造原価が高くなるとの不都合を有している。加
えて焼結体の強度，靭性，硬度等の低下なくして導電性
の発言を得ることも難しく，これらジルコニア焼結体が
本来有する物性の低下がなく、かつ常圧焼結或は低温焼
結により得ることのできる導電性ジルコニア焼結体の発
現が望まれていた。
一方，従来よりジルコニアとチタニウム酸化物の固溶
体については主としてチタニア（TiO2）との固溶体がよ
く知られている。またエス．アール．レイオン（S.R.Ly
on）らはジャーナル，アメリカン．セラミック．ソサエ
ティー61（９−10）469−71（1978）〔J.Am.Ceram.So
c.,61（９−10）469−71（1978）〕に於いて一酸化チタ
ン（TiO）のジルコニアとの固溶について、「酸化ジル
コニアとTiOを真空中で焼結したところTiOのジルコニア
への固溶は1500℃で1.5重量％（0.78mol％）以下であ
り、立方晶と単斜晶（固溶限度以上ではTiOとの共晶構
造）より構成される。」と報告している。しかしこの焼
結体は立方晶と単斜晶より構成されることから，強度及
び靭性の優れた焼結体とはいい難く，また導電性を有す
るジルコニア焼結体に関するものではない。
体については主としてチタニア（TiO2）との固溶体がよ
く知られている。またエス．アール．レイオン（S.R.Ly
on）らはジャーナル，アメリカン．セラミック．ソサエ
ティー61（９−10）469−71（1978）〔J.Am.Ceram.So
c.,61（９−10）469−71（1978）〕に於いて一酸化チタ
ン（TiO）のジルコニアとの固溶について、「酸化ジル
コニアとTiOを真空中で焼結したところTiOのジルコニア
への固溶は1500℃で1.5重量％（0.78mol％）以下であ
り、立方晶と単斜晶（固溶限度以上ではTiOとの共晶構
造）より構成される。」と報告している。しかしこの焼
結体は立方晶と単斜晶より構成されることから，強度及
び靭性の優れた焼結体とはいい難く，また導電性を有す
るジルコニア焼結体に関するものではない。
また，ニール．クラウセン（Nils Claussen）らは酸
化ジルコニウム粉末と各種窒化物粉末を窒素雰囲気下で
ホットプレスすることにより窒素で安定化された立方晶
ジルコニア焼結体を得た事を報告している〔ジャーナ
ル，アメリカン、セラミック、ソサエティー61,369−70
（1978）〕〔J.Am.Ceram.Soc.,61,369−70（1978）〕。
化ジルコニウム粉末と各種窒化物粉末を窒素雰囲気下で
ホットプレスすることにより窒素で安定化された立方晶
ジルコニア焼結体を得た事を報告している〔ジャーナ
ル，アメリカン、セラミック、ソサエティー61,369−70
（1978）〕〔J.Am.Ceram.Soc.,61,369−70（1978）〕。
この場合ジルコニアはZrNやAlN更にSi3N4と反応し立
方晶ジルコニア（酸窒化ジルコニウム）と単斜晶ジルコ
ニアが生成するとされている。
方晶ジルコニア（酸窒化ジルコニウム）と単斜晶ジルコ
ニアが生成するとされている。
しかし，窒化物粉末としてTiNを用いた場合は立方晶
ジルコニアは生成しなかったと記述しており、この理由
としてN2及びTiNは安定性が良好なため原子状窒素の供
給媒体として作用しないためと説明されている。さら
に，これらの窒素で安定化された立方晶ジルコニアは熱
的に不安定で，熱処理により分解し単斜晶が生成するこ
とが報告されている。
ジルコニアは生成しなかったと記述しており、この理由
としてN2及びTiNは安定性が良好なため原子状窒素の供
給媒体として作用しないためと説明されている。さら
に，これらの窒素で安定化された立方晶ジルコニアは熱
的に不安定で，熱処理により分解し単斜晶が生成するこ
とが報告されている。
従って，これらの焼結体は安定性に欠き，実用には供
しがたい。
しがたい。
〈発明が解決しようとする課題〉 かかる事情下に鑑み，本発明者らは強度，靭性，並び
に硬度に優れ，かつ常圧焼結や低温焼結が可能な，導電
性ジルコニア焼結体を見いだすことを目的とし鋭意検討
した結果，本発明を完成するに至った。
に硬度に優れ，かつ常圧焼結や低温焼結が可能な，導電
性ジルコニア焼結体を見いだすことを目的とし鋭意検討
した結果，本発明を完成するに至った。
〈課題を解決するための手段〉 すなわち，本発明は、酸化ジルコニウム固溶体60〜90
容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり該固溶体
が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量％＜Ti≦
16重量％の窒素含有チタニウム酸化物よりなることを特
徴とする導電性ジルコニア焼結体を提供するにある。
容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり該固溶体
が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量％＜Ti≦
16重量％の窒素含有チタニウム酸化物よりなることを特
徴とする導電性ジルコニア焼結体を提供するにある。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のジルコニア焼結体は酸化ジルコニウム固溶体
60〜90容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり、
該固溶体が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量
％＜Ti≦16重量％，好ましくは2.0重量％＜Ti≦16重量
％を含有する窒素含有チタニウム酸化物より構成され
る。本発明による焼結体は酸化ジルコニウムと窒素含有
チタニウム酸化物よりなる固溶体を形成し、該焼結体中
に窒化チタニウムが分散された構造となっている。
60〜90容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり、
該固溶体が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量
％＜Ti≦16重量％，好ましくは2.0重量％＜Ti≦16重量
％を含有する窒素含有チタニウム酸化物より構成され
る。本発明による焼結体は酸化ジルコニウムと窒素含有
チタニウム酸化物よりなる固溶体を形成し、該焼結体中
に窒化チタニウムが分散された構造となっている。
焼結体中の窒化チタニウムの量が10容量％未満の場合
には体積固有抵抗で１Ω・cm以下の導電性の発現は難し
くなり，他方40容量％を越える場合には焼結体の強度低
下が生じる。
には体積固有抵抗で１Ω・cm以下の導電性の発現は難し
くなり，他方40容量％を越える場合には焼結体の強度低
下が生じる。
また酸化ジルコニウムと固溶体を形成している窒素含
有チタニウム酸化物の存在量がチタニウムとして酸化ジ
ルコニウムに対し16重量％を越える場合には焼結体強度
の低下が生じ，他方窒素含有チタニウム酸化物の固溶の
ない場合には焼結体物性の向上は望めない。
有チタニウム酸化物の存在量がチタニウムとして酸化ジ
ルコニウムに対し16重量％を越える場合には焼結体強度
の低下が生じ，他方窒素含有チタニウム酸化物の固溶の
ない場合には焼結体物性の向上は望めない。
本発明に於いて、酸化ジルコニウム固溶体中の窒素含
有チタニウム酸化物の存在形態は、分析によると酸化ジ
ルコニウムとの固溶体中にTiイオン或いは窒素イオンが
TiNや亜酸化チタンとして存在するものではない。詳細
は明らかではないがTiイオンはZrO2格子中の陽イオンサ
イトに、また窒素イオンはZrO2格子中の陰イオンサイト
に固溶しているものと推定している。
有チタニウム酸化物の存在形態は、分析によると酸化ジ
ルコニウムとの固溶体中にTiイオン或いは窒素イオンが
TiNや亜酸化チタンとして存在するものではない。詳細
は明らかではないがTiイオンはZrO2格子中の陽イオンサ
イトに、また窒素イオンはZrO2格子中の陰イオンサイト
に固溶しているものと推定している。
該固溶体中に占める窒素イオンの量は０重量％＜Ｎ≦
3.5重量％であればよい。
3.5重量％であればよい。
本発明に於けるこのような焼結体の製造方法として
は，焼結後の焼結体が，酸化ジルコニウム固溶体60〜90
容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり，該固溶
体が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量％＜Ti
≦16重量％含有する窒素含有チタニウム酸化物よりなる
ように，通常酸化ジルコニウム粉末と亜酸化チタン粉末
を混合，形成した後，窒素雰囲気で焼結する方法が採用
される。
は，焼結後の焼結体が，酸化ジルコニウム固溶体60〜90
容量％と窒化チタニウム10〜40容量％からなり，該固溶
体が酸化ジルコニウムとチタニウムとして０重量％＜Ti
≦16重量％含有する窒素含有チタニウム酸化物よりなる
ように，通常酸化ジルコニウム粉末と亜酸化チタン粉末
を混合，形成した後，窒素雰囲気で焼結する方法が採用
される。
亜酸化チタン粉末に代えて、或いはこれと併用して窒
素含有亜酸化チタン粉末さらには酸化チタン粉末とカー
ボン等の還元剤との混合粉末を使用することも出来る。
素含有亜酸化チタン粉末さらには酸化チタン粉末とカー
ボン等の還元剤との混合粉末を使用することも出来る。
反応に供する粉末は反応の容易性より微粉でかつシャ
ープな粒度分布を有するものが好ましく、この点におい
ては当該分野において使用されている原料粉末程度であ
ればよく特に制限をうけるものではないが、通常約５μ
ｍ以下、好ましくは約２μｍ以下のものが使用される。
亜酸化チタン粉末に代えてTiO2粉末を単独で使用する場
合には本発明で使用する焼結温度範囲においてはジルコ
ニアとの固溶反応のみが生じ所望とする組成の焼結体は
得られない。
ープな粒度分布を有するものが好ましく、この点におい
ては当該分野において使用されている原料粉末程度であ
ればよく特に制限をうけるものではないが、通常約５μ
ｍ以下、好ましくは約２μｍ以下のものが使用される。
亜酸化チタン粉末に代えてTiO2粉末を単独で使用する場
合には本発明で使用する焼結温度範囲においてはジルコ
ニアとの固溶反応のみが生じ所望とする組成の焼結体は
得られない。
亜酸化チタン粉末とはTiO2以外の酸化チタン粉末を意
味するもので、具体的にはTiO,Ti2O3,Ti3O5等であり、
就中チタンブラックが好ましい。
味するもので、具体的にはTiO,Ti2O3,Ti3O5等であり、
就中チタンブラックが好ましい。
これら亜酸化チタン粉末は理由は詳らかではないが、
酸化ジルコニウム粉末との窒素雰囲気下での焼結過程に
おいて一部は窒化され窒化チタニウムとなり、また一部
は酸化ジルコニウムに固溶し窒素を含有した固溶体を形
成する。
酸化ジルコニウム粉末との窒素雰囲気下での焼結過程に
おいて一部は窒化され窒化チタニウムとなり、また一部
は酸化ジルコニウムに固溶し窒素を含有した固溶体を形
成する。
本発明に適用する酸化ジルコニウムは、Y2O3,MgO,CeO
2等の通常公知の安定化剤を添加して得た部分安定化ジ
ルコニア粉末を用いても良いし、これらの助剤の入らな
い未安定化ジルコニア粉末を用いても良い。
2等の通常公知の安定化剤を添加して得た部分安定化ジ
ルコニア粉末を用いても良いし、これらの助剤の入らな
い未安定化ジルコニア粉末を用いても良い。
これら焼結助剤の添加量は通常公知のPSZ（部分安定
化ジルコニア）或はTZP（正方晶ジルコニア多結晶）を
得る範囲で適用すればよく、例えばY2O3の場合は酸化ジ
ルコニア粉末に対し約２モル％〜５モル％,MgOの場合は
約８モル％〜10モル％,CeO2の場合は約６モル％〜12モ
ル％を目処に使用すれば良い。勿論これらの焼結助剤を
併用することも可能である。
化ジルコニア）或はTZP（正方晶ジルコニア多結晶）を
得る範囲で適用すればよく、例えばY2O3の場合は酸化ジ
ルコニア粉末に対し約２モル％〜５モル％,MgOの場合は
約８モル％〜10モル％,CeO2の場合は約６モル％〜12モ
ル％を目処に使用すれば良い。勿論これらの焼結助剤を
併用することも可能である。
反応に際し酸化ジルコニウム粉末と亜酸化チタン粉末
に窒素含有亜酸化チタン粉末や酸化チタンとカーボン等
の還元剤との混合粉末を併用することもできる。これら
を併用する場合には焼結過程での窒化反応によるTiNの
生成が容易で、焼結体物性の低下を生じせしめられるZr
Ti04等の化合物が生じ難い等の利点を有する。
に窒素含有亜酸化チタン粉末や酸化チタンとカーボン等
の還元剤との混合粉末を併用することもできる。これら
を併用する場合には焼結過程での窒化反応によるTiNの
生成が容易で、焼結体物性の低下を生じせしめられるZr
Ti04等の化合物が生じ難い等の利点を有する。
またTiNの一部を原料中に予め添加存在せしめること
も可能である。
も可能である。
これら原料粉末は常法に従い、各粉末を混合し、必要
に応じて成形した後、焼結する。
に応じて成形した後、焼結する。
焼結条件は適用する原料組成により一義的ではない
が，通常窒素雰囲気中約1350℃〜1600℃,1時間以上，好
ましくは約1400℃〜1550℃,1〜５時間焼成すれば良い。
が，通常窒素雰囲気中約1350℃〜1600℃,1時間以上，好
ましくは約1400℃〜1550℃,1〜５時間焼成すれば良い。
この時点での焼結体は通常，主として正方晶と立方晶
からなり，さらに約15重量％以下の単斜晶を含有する。
（但しY2O3等の安定化剤を含有しない焼結体にあっては
焼結後において約20％以上の単斜晶からなる。） 次いで焼結体は，必要に応じて熱処理することが出来
る。
からなり，さらに約15重量％以下の単斜晶を含有する。
（但しY2O3等の安定化剤を含有しない焼結体にあっては
焼結後において約20％以上の単斜晶からなる。） 次いで焼結体は，必要に応じて熱処理することが出来
る。
熱処理条件は被処理物である熱処理前の焼結体の組成
により一義的ではないが、不活性雰囲気中、通常約1000
℃〜1300℃,1時間以上好ましくは約1100℃〜1250℃,1時
間〜100時間行えば良い。
により一義的ではないが、不活性雰囲気中、通常約1000
℃〜1300℃,1時間以上好ましくは約1100℃〜1250℃,1時
間〜100時間行えば良い。
かかる熱処理を行う場合には、得られる焼結体は熱処
理を行わないものに比較し、正方晶及び／または立方晶
の割合が減少し，少なくとも単斜晶の量が約５重量％以
上増加し普通には結晶相に占める単斜晶が約５重量％〜
約50重量％の組成を有するようになり，理由は明かでは
ないが，熱処理を行わない本発明のものに比し導電性の
低下なくして，更に機械的強度や破壊靭性が著しく向上
する。（但しY2O3を含有しない焼結体にあっては焼結後
において約20％以上の単斜晶よりなるため，焼結後の熱
処理は必ずしも必要ではない。） 本発明に於いて，本発明の効果を損なわない範囲で酸
化ジルコニウム、酸窒化チタニウムやチタン酸化物以外
の他の物質を混合することは勿論可能である。例えばAl
2O3,SiO2,SiC,TiC,TiB2等の無機物質等が挙げられる。
これらの添加量は添加目的にもよるが，通常酸化ジルコ
ニウムに対し約20容量％の範囲内で使用される。
理を行わないものに比較し、正方晶及び／または立方晶
の割合が減少し，少なくとも単斜晶の量が約５重量％以
上増加し普通には結晶相に占める単斜晶が約５重量％〜
約50重量％の組成を有するようになり，理由は明かでは
ないが，熱処理を行わない本発明のものに比し導電性の
低下なくして，更に機械的強度や破壊靭性が著しく向上
する。（但しY2O3を含有しない焼結体にあっては焼結後
において約20％以上の単斜晶よりなるため，焼結後の熱
処理は必ずしも必要ではない。） 本発明に於いて，本発明の効果を損なわない範囲で酸
化ジルコニウム、酸窒化チタニウムやチタン酸化物以外
の他の物質を混合することは勿論可能である。例えばAl
2O3,SiO2,SiC,TiC,TiB2等の無機物質等が挙げられる。
これらの添加量は添加目的にもよるが，通常酸化ジルコ
ニウムに対し約20容量％の範囲内で使用される。
〈発明の効果〉 以上詳述した本発明の焼結体は強度、靭性、硬度に優
れ，かつ導電性をも有するため，マイクロモーター用シ
ャフトや工業用カッター等のの材料自体に導電性を要求
される用途や、切削工具や内燃機部品等の加工性を要求
される分野への適合性を高め得るとともに，従来のTiN
やTiCを原料として用いる方法のごとく，加圧，高温焼
結を行わずとも，ジルコニア粉末と亜酸化チタニウムを
窒素存在下に反応焼結せしめることにより得られるの
で，極めて経済的でありその工業的価値は頗る大なるも
のである。
れ，かつ導電性をも有するため，マイクロモーター用シ
ャフトや工業用カッター等のの材料自体に導電性を要求
される用途や、切削工具や内燃機部品等の加工性を要求
される分野への適合性を高め得るとともに，従来のTiN
やTiCを原料として用いる方法のごとく，加圧，高温焼
結を行わずとも，ジルコニア粉末と亜酸化チタニウムを
窒素存在下に反応焼結せしめることにより得られるの
で，極めて経済的でありその工業的価値は頗る大なるも
のである。
〈実施例〉 以下，本発明を実施例により具体的に説明する。
尚，本発明において焼結体の各種物性測定は以下の方
法で求めた。
法で求めた。
導電率（体積固有抵抗）： 焼結体を切り出して得られた試験片を四端子方式の微
小抵抗計で室温でその数値を読み取り、試験片寸法より
算出した。
小抵抗計で室温でその数値を読み取り、試験片寸法より
算出した。
曲げ強度（３点曲げ強度）： JIS−R1601により測定した。
硬度： ビッカース硬度（荷重20Kg） 破壊靭性値： IF法（荷重20Kg）新原の式より算出した。
結晶相： Ｘ線回析法により行った。１μｍダイヤモンドペース
トで鏡面研磨した試験片をＸ線回析し、次式より各結晶
相の割合を算出した。
トで鏡面研磨した試験片をＸ線回析し、次式より各結晶
相の割合を算出した。
m/（ｔ＋ｃ）＝〔Im（111）＋Im（11）〕／ 〔Im（111）＋Ic（111）〕 c/t＝Ic（200）／〔It（200）＋It（002）〕 式中、ｍは単斜晶、ｔは正方晶、ｃは立方晶、Imは単斜
晶面の積分強度、Itは正方晶の積分強度、Icは立方晶の
積分強度を示す。
晶面の積分強度、Itは正方晶の積分強度、Icは立方晶の
積分強度を示す。
TiNの生成量： 鏡面研磨した試料面を光学顕微鏡で観察しTiNの容量
％を読み取った。
％を読み取った。
焼結体の密度： 水中アルキメデス法により測定した。
固溶窒素量： EPMA分析（エレクトロン プローブ マイクロ アナ
リシス）により測定を行った。（日本電子製JXA−8600
S） 実施例１ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）65重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）35重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行い，次いで1200℃、10時間熱処理を行った。
リシス）により測定を行った。（日本電子製JXA−8600
S） 実施例１ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）65重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）35重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行い，次いで1200℃、10時間熱処理を行った。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.43g/c
m3、体積固有抵抗１×10-2Ω・cm、曲げ強度68kg/mm2、
硬度1250、靭性9.1MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは16容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは12.0重量％、固溶窒素量は0.26重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が40％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
m3、体積固有抵抗１×10-2Ω・cm、曲げ強度68kg/mm2、
硬度1250、靭性9.1MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは16容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは12.0重量％、固溶窒素量は0.26重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が40％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
実施例２ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）55重量％と平均粒子径0.1μｍのチンタンブラック
粉末（三菱金属製チタンブラック13M）45重量％とを湿
式ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した
後，乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得
た焼結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1
500Kg/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた
成形体を電気炉で窒素雰囲気中1400℃の温度下に４時間
保持し焼結を行い，次いで1100℃、40時間熱処理を行っ
た。
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）55重量％と平均粒子径0.1μｍのチンタンブラック
粉末（三菱金属製チタンブラック13M）45重量％とを湿
式ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した
後，乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得
た焼結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1
500Kg/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた
成形体を電気炉で窒素雰囲気中1400℃の温度下に４時間
保持し焼結を行い，次いで1100℃、40時間熱処理を行っ
た。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.30g/c
m3、体積固有抵抗３×10-3Ω・cm、曲げ強度73kg/mm2、
硬度1290、靭性6.0MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは22容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは15.2重量％、固溶窒素量は0.33重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が20％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
m3、体積固有抵抗３×10-3Ω・cm、曲げ強度73kg/mm2、
硬度1290、靭性6.0MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは22容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは15.2重量％、固溶窒素量は0.33重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が20％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
比較例１ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）81重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）19重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行った。
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）81重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）19重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行った。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.82g/c
m2、体積固有抵抗＞１Ω・cm、曲げ強度30kg/mm2、硬度
1000、靭性3.0MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分析し
たところTiNは８容量％、ジルコニア固溶体中のTiは6.4
重量％、固溶窒素量は0.15重量％、ジルコニアの結晶相
は単斜晶は検出されず立方晶と正方晶であった。
m2、体積固有抵抗＞１Ω・cm、曲げ強度30kg/mm2、硬度
1000、靭性3.0MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分析し
たところTiNは８容量％、ジルコニア固溶体中のTiは6.4
重量％、固溶窒素量は0.15重量％、ジルコニアの結晶相
は単斜晶は検出されず立方晶と正方晶であった。
比較例２ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）45重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）55重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行い，次いで1100℃、40時間熱処理を行った。
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）45重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラック粉
末（三菱金属製チタンブラック13M）55重量％とを湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行い，次いで1100℃、40時間熱処理を行った。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.10g/c
m3、体積固有抵抗４×10-3Ω・cm、曲げ強度48kg/mm2、
硬度1249、靭性4.6MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは26容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは18.6重量％でZrTiO4が生成しており、ジルコニアの
結晶相は単斜晶が12％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
m3、体積固有抵抗４×10-3Ω・cm、曲げ強度48kg/mm2、
硬度1249、靭性4.6MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは26容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは18.6重量％でZrTiO4が生成しており、ジルコニアの
結晶相は単斜晶が12％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
実施例３ 市販の平均粒子径1.0μｍのジルコニア粉末（安定化
剤であるY2O3含まず、不純物0.1重量％以下，住友化学
工業製）55重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラッ
ク粉末（三菱金属製チタンブラック13M）45重量％とを
湿式ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した
後，乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得
た焼結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1
500Kg/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた
成形体を電気炉で窒素雰囲気中1400℃の温度下に４時間
保持し焼結を行った。
剤であるY2O3含まず、不純物0.1重量％以下，住友化学
工業製）55重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラッ
ク粉末（三菱金属製チタンブラック13M）45重量％とを
湿式ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した
後，乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得
た焼結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1
500Kg/cm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた
成形体を電気炉で窒素雰囲気中1400℃の温度下に４時間
保持し焼結を行った。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.28/cm3、
体積固有抵抗３×10-3Ω・cm、曲げ強度60kg/mm2、硬度
950、靭性5.3Mpa・ｍ0.5であり、また焼結体を分析した
ところ、TiNは22容量％、ジルコニア固溶体中のTiは15.
2重量％、固溶窒素量は0.33重量％、ジルコニアの焼晶
相は単斜晶が50％で残部は立方晶と正方晶であった。
体積固有抵抗３×10-3Ω・cm、曲げ強度60kg/mm2、硬度
950、靭性5.3Mpa・ｍ0.5であり、また焼結体を分析した
ところ、TiNは22容量％、ジルコニア固溶体中のTiは15.
2重量％、固溶窒素量は0.33重量％、ジルコニアの焼晶
相は単斜晶が50％で残部は立方晶と正方晶であった。
実施例４ 市販の平均粒子径1.0μｍのジルコニア粉末（安定化
剤であるY2O3含まず、不純物0.1重量％以下，住友化学
工業製）65重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラッ
ク粉末（三菱金属製チタンブラック13M）35重量％に平
均粒径13μｍの窒化チタン（日本新金属製）28.5重量％
（ジルコニア粉末とチタンブラック粉末に対し）を湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/mm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行った。
剤であるY2O3含まず、不純物0.1重量％以下，住友化学
工業製）65重量％と平均粒子径0.1μｍのチタンブラッ
ク粉末（三菱金属製チタンブラック13M）35重量％に平
均粒径13μｍの窒化チタン（日本新金属製）28.5重量％
（ジルコニア粉末とチタンブラック粉末に対し）を湿式
ボールミル（エタノールを使用）で混合，粉砕した後，
乾燥，解砕し焼結用原料を得た。このようにして得た焼
結用原料を金型プレス成形機にて予備成形した後,1500K
g/mm2の圧力でラバープレス成形を行い，得られた成形
体を電気炉で窒素雰囲気中1550℃の温度下に２時間保持
し焼結を行った。
得られた焼結体の物性を測定した所、密度5.37g/c
m3、体積固有抵抗５×10-4Ω・cm、曲げ強度51kg/mm2、
硬度1097、靭性5.2MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは40容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは12.2重量％、固溶窒素量は0.26重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が35％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
m3、体積固有抵抗５×10-4Ω・cm、曲げ強度51kg/mm2、
硬度1097、靭性5.2MPa・ｍ0.5であり、また焼結体を分
析したところ、TiNは40容量％、ジルコニア固溶体中のT
iは12.2重量％、固溶窒素量は0.26重量％、ジルコニア
の結晶相は単斜晶が35％で残部は立方晶と正方晶であっ
た。
実施例５〜22,比較例７ 実施例１において使用したものと同様な安定化剤を含
むジルコニア粉末を使用し，さらに実施例４で使用した
ものと同様な窒化チタンを第１表記載の量比で添加した
他は実施例１と同様な方法で焼結体を得，この焼結体の
物性を測定した。その結果を第１表に示す。
むジルコニア粉末を使用し，さらに実施例４で使用した
ものと同様な窒化チタンを第１表記載の量比で添加した
他は実施例１と同様な方法で焼結体を得，この焼結体の
物性を測定した。その結果を第１表に示す。
比較例３ 市販の平均粒子径0.5μｍのジルコニア粉末（３モル
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）のみで原料調整を行い他は実施例１と同様な方法で
焼結体を得，この焼結体の物性を測定した。その結果を
第１表に示す。
％Y2O3,Y2O3以外の不純物0.1重量％以下，住友化学工業
製）のみで原料調整を行い他は実施例１と同様な方法で
焼結体を得，この焼結体の物性を測定した。その結果を
第１表に示す。
比較例４ 比較例３においてジルコニア粉末の他，実施例４で使
用したものと同様な窒化チタンを第１表記載の量比で添
加した他は実施例１と同様な方法で焼結体を得，この焼
結体の物性を測定した。その結果を第１表に示す。
用したものと同様な窒化チタンを第１表記載の量比で添
加した他は実施例１と同様な方法で焼結体を得，この焼
結体の物性を測定した。その結果を第１表に示す。
比較例５ 比較例４に使用した原料粉末をホットプレスで1550
℃,0.5時間保持し焼結体を得た。
℃,0.5時間保持し焼結体を得た。
この焼結体の物性を測定した。その結果を第１表に示
す。
す。
比較例６ 実施例２においてチタンブラックを平均粒径0.3μｍ
の酸化チタン（石原産業製，タイペークＡ−100）に替
え，かつ熱処理を行わない他は実施例２と同様な方法で
焼結体を得，この焼結体の物性を測定した。その結果を
第１表に示す。
の酸化チタン（石原産業製，タイペークＡ−100）に替
え，かつ熱処理を行わない他は実施例２と同様な方法で
焼結体を得，この焼結体の物性を測定した。その結果を
第１表に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−202861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−32067（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/48
Claims (1)
- 【請求項１】酸化ジルコニウム固溶体60〜90容量％と窒
化チタニウム10〜40容量％からなり、該固溶体が酸化ジ
ルコニウムとチタニウムとして０重量％＜Ti≦16重量％
の窒素含有チタニウム酸化物よりなることを特徴とする
導電性ジルコニア焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044812A JP2808637B2 (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-22 | 導電性ジルコニア焼結体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4292088 | 1988-02-24 | ||
| JP63-42920 | 1988-02-24 | ||
| JP1044812A JP2808637B2 (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-22 | 導電性ジルコニア焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308871A JPH01308871A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2808637B2 true JP2808637B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=12649458
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1044812A Expired - Lifetime JP2808637B2 (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-22 | 導電性ジルコニア焼結体 |
| JP1044096A Expired - Lifetime JP2727628B2 (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-23 | 導電性ジルコニア焼結体の製造方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1044096A Expired - Lifetime JP2727628B2 (ja) | 1988-02-24 | 1989-02-23 | 導電性ジルコニア焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2808637B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3541108B2 (ja) * | 1995-11-07 | 2004-07-07 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス焼結体及びセラミックス製金型 |
| JP2003212652A (ja) * | 2002-01-18 | 2003-07-30 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ジルコニア焼結体の製造方法及びジルコニア焼結体 |
| US20220410169A1 (en) * | 2019-11-26 | 2022-12-29 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Wear-resistant element for a comminution device |
| CN113321503A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-08-31 | 浙江大学 | 一种导电陶瓷复合材料的低温烧结方法及其产品和应用 |
| CN117263658A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于氧空位缺陷调控的氧化物陶瓷及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832067A (ja) * | 1981-08-13 | 1983-02-24 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性ジルコニア焼結体 |
| JPH066509B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1994-01-26 | 住友セメント株式会社 | 放電加工性セラミツクスおよびその製造方法 |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP1044812A patent/JP2808637B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-23 JP JP1044096A patent/JP2727628B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01308870A (ja) | 1989-12-13 |
| JPH01308871A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2727628B2 (ja) | 1998-03-11 |
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