JP2952349B2 - Monoclinic zirconia dense sintered body and method for producing the same - Google Patents

Monoclinic zirconia dense sintered body and method for producing the same

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JP2952349B2
JP2952349B2 JP10048433A JP4843398A JP2952349B2 JP 2952349 B2 JP2952349 B2 JP 2952349B2 JP 10048433 A JP10048433 A JP 10048433A JP 4843398 A JP4843398 A JP 4843398A JP 2952349 B2 JP2952349 B2 JP 2952349B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、単斜晶ジ
ルコニア緻密焼結体とその製造方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この出願の発明は、高機能性材料
として有用な、ナノサイズ(<100nm)の微細組織
を有する緻密な単斜晶ジルコニア緻密焼結体とその製造
方法に関するものである。
The present invention relates to a dense monoclinic zirconia sintered body and a method for producing the same. More specifically, the invention of this application relates to a dense monoclinic zirconia dense sintered body having a nano-sized (<100 nm) microstructure, which is useful as a highly functional material, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】従来より、種々の高度な特性
を備えた高機能性セラミックス材料が注目されており、
このようなセラミックス材料の一種としてジルコニア
は、優れた強度と靱性を持ち、熱伝導性、耐食性などの
化学的安定性、耐摩耗性等に優れたものとして知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, high-performance ceramic materials having various advanced characteristics have attracted attention.
As one of such ceramic materials, zirconia is known to have excellent strength and toughness, and to be excellent in chemical stability such as thermal conductivity and corrosion resistance, wear resistance and the like.

【0003】そして、このジルコニアからさらに高機能
なセラミックス材料を実現するためには、その組織をサ
ブミクロン以下の微細組織に制御することが必要である
ことが認められていることから、この微細組織の制御の
ための手段が様々な観点より進められてきている。純粋
なジルコニアの結晶構造については、次の表1に示した
ように、低温で単斜晶であり、高温になるにしたがい正
方晶および立方晶へと相変態する性質を持つと考えられ
ている。
In order to realize a more sophisticated ceramic material from zirconia, it has been recognized that it is necessary to control the structure of the zirconia to a fine structure of submicron or less. Have been advanced from various viewpoints. As shown in Table 1 below, the crystal structure of pure zirconia is considered to be monoclinic at low temperatures and to undergo phase transformation to tetragonal and cubic at higher temperatures. .

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】しかしながら、実際には、従来一般に用い
られているジルコニアセラミックスは、すべて、イット
リアやセリアなどの安定化元素を添加した正方晶または
立方晶安定化ジルコニアであり、単斜晶と正方晶との変
態には大きな体積変化を伴い、冷却時に割れが発生する
ため、単斜晶ジルコニアの緻密焼結体を得ることは困難
であった。
However, in practice, zirconia ceramics generally used in the past are all tetragonal or cubic stabilized zirconia to which stabilizing elements such as yttria and ceria are added, and are monoclinic and tetragonal. Is accompanied by a large change in volume, and cracks occur during cooling, making it difficult to obtain a dense monoclinic zirconia sintered body.

【0006】このような状況において、例えば図3に例
示した製造プロセスに従って、正方晶または立方晶ジル
コニア緻密焼結体を得る方法が見出され、実用化される
に至っている。この方法の大きな特徴は、高純度かつ微
細なジルコニア粉末を用い、これを凝集の少ない緻密な
状態に成形して、低温で焼結することにある。
Under such circumstances, a method for obtaining a tetragonal or cubic zirconia dense sintered body has been found, for example, according to the manufacturing process illustrated in FIG. 3 and has been put to practical use. The major feature of this method is that it uses high-purity and fine zirconia powder, is compacted into a compact state with less aggregation, and is sintered at a low temperature.

【0007】しかしながら、この単斜晶ジルコニア緻密
焼結体の製造方法においては、理論的には単斜晶から正
方晶への変態の温度よりも低い温度(1170℃)で緻
密化させればよいはずであるが、実際問題としては、単
斜晶ジルコニアの緻密焼結体を得るために、その変態点
よりも高い1300℃以上の温度で焼結しなければ緻密
焼結体を得ることができないという問題があった。
However, in this method for producing a dense monoclinic zirconia sintered body, it is theoretically sufficient to densify the material at a temperature (1170 ° C.) lower than the temperature of transformation from monoclinic to tetragonal. However, as a practical matter, a dense sintered body of monoclinic zirconia must be sintered at a temperature of 1300 ° C. or higher, which is higher than its transformation point, in order to obtain a dense sintered body of monoclinic zirconia. There was a problem.

【0008】このことは、コロイドプロセスの手法を用
いて分散できる粉体のサイズは0.1μm程度であり、
このサイズ以下の微細な粉末は極めて凝集しやすく、焼
結前の成形体内部に大きなブリッジを残し、一度凝集し
たナノオーダーサイズの微粉末の再分散は事実上不可能
であることに起因していた。このため、変態点よりも低
い温度では成形体内部には凝集を原因とする比較的大き
なポアが存在し、このポアを消失させるためには焼結温
度を上昇させて焼結時間を長くすることが必要とされて
いたのである。
[0008] This means that the size of the powder that can be dispersed using the colloid process technique is about 0.1 µm,
Fine powders of this size or less are extremely easy to agglomerate, leaving large bridges inside the compact before sintering, and it is virtually impossible to re-disperse nano-sized powder once aggregated. Was. For this reason, at a temperature lower than the transformation point, relatively large pores due to agglomeration exist inside the molded body, and in order to eliminate these pores, increase the sintering temperature and lengthen the sintering time. Was needed.

【0009】単斜晶から正方晶への変態点よりも低い温
度で単斜晶ジルコニアの緻密焼結体を得るために、ジル
コニア粉末の凝集を未然に防ぐ方法として、一次粒子の
微細な原料粉末の挙動を高度に制御しながら高密度にパ
ッキングする方法も考えられてはいるが、その制御方法
およびその装置が複雑すぎて現実的なものとなっていな
い。
In order to obtain a dense sintered body of monoclinic zirconia at a temperature lower than the transformation point from monoclinic to tetragonal, a method of preventing agglomeration of zirconia powder as a method of preventing fine particles of primary particles is used. Although a method of packing at a high density while controlling the behavior of the device at high density has been considered, the control method and the device thereof are too complicated to be realistic.

【0010】また、原料の単斜晶ジルコニア粉末を焼結
する際に、比較的低融点を有する金属酸化物粉末を焼結
助剤として3〜20wt%混合して焼結する単斜晶ジル
コニア焼結体の製造方法が知られているが、この方法で
は助剤の添加が不可欠であって、不純物を含まない純粋
な単斜晶ジルコニア焼結体を製造することはできない。
Further, when sintering the monoclinic zirconia powder as a raw material, monoclinic zirconia sintering is carried out by mixing 3 to 20 wt% of a metal oxide powder having a relatively low melting point as a sintering aid and sintering. Although a method for producing a sintered body is known, addition of an auxiliary is indispensable in this method, and a pure monoclinic zirconia sintered body containing no impurities cannot be produced.

【0011】さらに、単斜晶ジルコニアの緻密焼結体を
得る方法としては、ガス中蒸発法などの手法で製造した
微粒子を加圧焼結する方法も提案されているが、この方
法では、高圧焼結を行っているため装置は大きなものと
なり、簡便に単斜晶ジルコニアの緻密焼結体を得ること
はできなかった。この出願の発明は、以上の通りの従来
技術の欠点を解消するためになされたものであり、単斜
晶から正方晶への変態点以下の温度であっても、成形体
内部において、粉体の凝集を原因とするポアが存在せ
ず、さらに、不純物を含まない純粋な単斜晶ジルコニア
緻密焼結体を容易に製造することを可能とする、新しい
単斜晶ジルコニア緻密焼結体とその製造方法を提供する
ことを目的としている。
Further, as a method of obtaining a dense sintered body of monoclinic zirconia, a method of pressure-sintering fine particles produced by a method such as a gas evaporation method has been proposed. Since sintering was performed, the apparatus became large, and a dense sintered body of monoclinic zirconia could not be easily obtained. The invention of this application has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and even at a temperature below the transformation point from monoclinic to tetragonal, powder inside the molded body A new monoclinic zirconia dense sintered body, which does not have pores caused by aggregation of porcelain and enables easy production of pure monoclinic zirconia dense sintered body containing no impurities. It is intended to provide a manufacturing method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、相対密度が98%以上に
緻密化された単斜晶ジルコニア緻密焼結体を提供する。
そしてまた、この出願の発明は、塩酸酸性水和ジルコニ
アゾル、たとえばオキシ塩化ジルコニウムあるいは塩化
ジルコニウム水溶液の加水分解反応により得た水和ジル
コニアゾルから塩素イオンを除去し、酸性サスペンショ
ンの状態において加圧成形したものを単斜晶から正方晶
への変態点以下の温度で無加圧焼結することを特徴とす
る単斜晶ジルコニア緻密焼結体の製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a dense monoclinic zirconia sintered body having a relative density of at least 98% to solve the above-mentioned problems.
Further, the invention of this application is to remove chlorine ions from hydrated zirconia sol obtained by hydrolysis reaction of hydrochloric acid acidic hydrated zirconia sol, for example, aqueous solution of zirconium oxychloride or zirconium chloride, and press-mold in an acidic suspension state. The present invention provides a method for producing a dense monoclinic zirconia sintered body, characterized by sintering a pressureless sintered body at a temperature equal to or lower than a transformation point from monoclinic to tetragonal.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】この出願の発明は、以上のとおり
の特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につ
いて詳しく説明する。まず、この発明においては、従来
の方法に見られた粉体を出発原料とせず、単分散した微
細粒子サスペンションの製造−固化の連続プロセスを用
いていることに大きな特徴があり、その結果、均一かつ
高密度な成形体に固化することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention of this application has the features as described above, and the embodiments will be described in detail below. First, the present invention is characterized by using a continuous process of producing and solidifying a monodispersed fine particle suspension without using the powder found in the conventional method as a starting material. And it can be solidified into a high-density compact.

【0014】すなわち、この発明の方法では、生成直後
の微細なジルコニア粒子を凝集させることなく固化し、
その結果として単斜晶と正方晶の変態の温度より低い温
度での焼結を可能とすると同時に、得られた焼結体の組
織をナノオーダーサイズの微細組織に制御することを可
能としている。製造プロセスの概要は図1に示すことが
できる。なお、この図1に記載した数字は操作条件の一
例であって、特にこのものに限定されることはない。
That is, in the method of the present invention, fine zirconia particles immediately after generation are solidified without agglomeration,
As a result, it is possible to perform sintering at a temperature lower than the temperature of the monoclinic and tetragonal transformations, and at the same time, it is possible to control the structure of the obtained sintered body to a fine structure of a nano-order size. An outline of the manufacturing process can be shown in FIG. Note that the numbers described in FIG. 1 are examples of operation conditions, and are not particularly limited to these.

【0015】まずはじめに、原料のジルコニアは、オキ
シ塩化ジルコニウムなどのジルコニウム塩を、加水分解
法等などの湿式法を施すことによって製造する。この反
応においては、塩酸の生成を伴うため、得られる反応溶
液は、強い塩酸酸性の水溶液中に製造直後の水和ジルコ
ニア微結晶粒子が単分散したゾル(ジルコニアスラリ
ー)となる。
First, zirconia as a raw material is produced by subjecting a zirconium salt such as zirconium oxychloride to a wet method such as a hydrolysis method. Since this reaction involves the generation of hydrochloric acid, the resulting reaction solution is a sol (zirconia slurry) in which hydrated zirconia microcrystalline particles immediately after production are monodispersed in a strongly hydrochloric acid aqueous solution.

【0016】この際のpH値は1〜5程度、さらには2
以下であるのが適当である。より低いpH値においては
正の表面電位が大きいため、静電反発力により粒子が相
互に近づくのを防ぎ、分散した状態を良好に保つことが
できる。強酸中に分散した微結晶粒子表面は高い正のゼ
ータポテンシャルを持ち、粒子間に作用する静電反発ポ
テンシャルのため、このゾルは極めてシャープな粒度分
布と良好な粒子分散性を示す。
At this time, the pH value is about 1 to 5, and
It is appropriate that: At a lower pH value, the positive surface potential is large, so that the particles can be prevented from approaching each other due to electrostatic repulsion, and the dispersed state can be favorably maintained. The surface of the microcrystalline particles dispersed in the strong acid has a high positive zeta potential and an electrostatic repulsion potential acting between the particles, so that this sol exhibits extremely sharp particle size distribution and good particle dispersibility.

【0017】そこで次に、このジルコニアスラリーを陰
イオン交換樹脂カラムに通じ、溶液を酸性に保ちながら
塩素イオンを除去する。つまり、水溶液のpHを酸性側
に保ちながら、つまりジルコニア微結晶粒子表面のゼー
タポテンシャルを正に保ったまま、粒子同士を凝集をさ
せることなく、ジルコニアの焼結を阻害する原因となる
塩素イオンを除去する。
Then, the zirconia slurry is passed through an anion exchange resin column to remove chloride ions while keeping the solution acidic. In other words, while maintaining the pH of the aqueous solution on the acidic side, that is, while maintaining the zeta potential of the surface of the zirconia microcrystalline particles positive, without causing the particles to agglomerate, chloride ions that inhibit sintering of zirconia are eliminated. Remove.

【0018】塩素イオン除去における水溶液のpHは、
1〜5程度、さらには4以下に保つのが適当である。よ
り低いpH値においては正の表面電位が大きいため、静
電反発力により粒子が相互に近づくのを防ぎ、分散した
状態を良好に保つことができる。塩素イオンを除去した
ジルコニアスラリーは、ロータリーエバポレーターなど
で濃縮し固相割合を高めた後に、加圧鋳込み成形法など
により固化成形する。
The pH of the aqueous solution for removing chloride ions is as follows:
It is appropriate to keep it at about 1 to 5, more preferably 4 or less. At a lower pH value, the positive surface potential is large, so that the particles can be prevented from approaching each other due to electrostatic repulsion, and the dispersed state can be favorably maintained. The zirconia slurry from which chloride ions have been removed is concentrated by a rotary evaporator or the like to increase the solid phase ratio, and then solidified by a pressure casting method or the like.

【0019】濃縮による固相割合は、通常、40〜80
重量%程度の範囲とするのが適当である。この範囲は、
水との体重比では10〜40%程度に相当する。固相割
合が少なすぎると所望の大きさの成型体を得るのに大が
かりな装置が必要になり、一方、多すぎると、粘度が大
きくなり分散が困難になる。また加圧鋳込み成形などに
よる固化成形は、その加圧レベルの目安としては、1〜
50MPaとするのが好ましい。
The solid phase ratio by concentration is usually 40 to 80.
It is appropriate to set it in the range of about% by weight. This range is
The weight ratio with water is equivalent to about 10 to 40%. If the proportion of the solid phase is too small, a large-scale apparatus is required to obtain a molded article having a desired size. On the other hand, if the proportion is too large, the viscosity increases and dispersion becomes difficult. Also, solidification molding by pressure casting or the like, as a guide of the pressure level, 1 to
It is preferably 50 MPa.

【0020】そして、その成形体に対して、たとえば冷
間等方圧縮(CIP)を施す。この際の圧力は、好まし
くは200〜600MPa程度、より好ましくは400
MPa前後(350〜450MPa程度)とする。20
0MPa以上で、顕著な密度の増加が認められる。密度
が小さい場合、通常多くの空孔を有している状態で、緻
密化するのに高温を必要とする。一方、あまり加圧力を
掛けすぎると粒子同士が一部分のみ強固に押しつけられ
た状態になり、不均一な密度分布になる。このような状
態で焼結すると、粒径、密度の不均一な焼結体になる。
この処理により、好ましくは、相対密度が40〜70%
程度の固化成形体とする。この段階での相対密度が40
%未満のものは、次の無加圧焼結において必ずしも緻密
な焼結体を与えないことがある。また、70%を超える
と、CIP処理の負担が大きく、焼結が良好に生じない
こともある。
Then, the compact is subjected to, for example, cold isostatic compression (CIP). The pressure at this time is preferably about 200 to 600 MPa, more preferably 400 MPa.
The pressure is about MPa (about 350 to 450 MPa). 20
At 0 MPa or more, a remarkable increase in density is observed. When the density is low, high temperatures are required to densify, usually with many holes. On the other hand, if the pressing force is applied too much, the particles will be pressed firmly only partially, resulting in an uneven density distribution. Sintering in such a state results in a sintered body having a non-uniform grain size and density.
By this treatment, the relative density is preferably 40 to 70%
And a solidified molded article of a certain degree. The relative density at this stage is 40
% May not always give a dense sintered body in the next pressureless sintering. On the other hand, if it exceeds 70%, the burden of the CIP treatment is large, and good sintering may not occur.

【0021】次いで、この発明の方法においては、無加
圧状態で焼結を行う。温度は、単斜晶から正方晶への変
態点(およそ1170℃)以下であってよい。より好ま
しくは、1050〜1150℃の範囲が適当である。相
変態温度(1170°C)を超える温度では降温の際に
相変態による体積変化のために割れ、あるいはクラック
が発生し、緻密焼結体が得られない。緻密焼結体が得ら
れるのであれば、低い温度ほど良い。ただ、一般的に
は、1000℃未満の温度では、単斜晶ジルコニア緻密
焼結体を得ることが難しくなる。たとえば、具体的に
は、大気中無加圧状態で、1100℃、6時間焼結する
ことにより、相対密度が98%以上、平均結晶粒径が1
00nm以下の緻密焼結体を得ることができる。
Next, in the method of the present invention, sintering is performed under no pressure. The temperature may be below the transformation point from monoclinic to tetragonal (approximately 1170 ° C.). More preferably, the range of 1050-1150 degreeC is suitable. If the temperature exceeds the phase transformation temperature (1170 ° C.), cracks or cracks occur due to the volume change due to the phase transformation when the temperature is lowered, and a dense sintered body cannot be obtained. The lower the temperature, the better the dense sintered body can be obtained. However, it is generally difficult to obtain a monoclinic zirconia dense sintered body at a temperature lower than 1000 ° C. For example, specifically, by sintering at 1100 ° C. for 6 hours under no pressure in the air, the relative density is 98% or more and the average crystal grain size is 1
A dense sintered body of not more than 00 nm can be obtained.

【0022】これまでの方法においては、無加圧焼結に
より、相対密度が98%以上に緻密化された単斜晶ジル
コニアセラミックスを製造した例はまったく知られてい
ない。しかも、この発明の方法で製造される単斜晶ジル
コニアセラミックスは、平均結晶粒径が100nm以下
の微細組織をも有している。また、この発明の方法にお
いては、単分散した微細な粒子からなるサスペンション
の製造のために、前記のとおりの水和ジルコニアゾルの
生成反応により生成した微粒子が直ちに分散された状態
になるように、原料試薬や製造条件を選択することが望
ましい。
In the above methods, there is no known example of producing monoclinic zirconia ceramics having a relative density of 98% or more by pressureless sintering. Moreover, the monoclinic zirconia ceramics produced by the method of the present invention also has a microstructure having an average crystal grain size of 100 nm or less. Further, in the method of the present invention, in order to produce a suspension composed of monodispersed fine particles, so that the fine particles generated by the reaction for producing the hydrated zirconia sol as described above are immediately in a dispersed state, It is desirable to select raw material reagents and manufacturing conditions.

【0023】そして従来の方法においては、通常市販さ
れるジルコニア微粉は、塩素イオンを除去するために水
洗され、再粉砕化するプロセスを常識としてきたが、こ
の発明の製造過程では、塩素イオンの除去はサスペンシ
ョンのまま、しかも酸性を保ったまま行なわれなければ
ならない。ジルコニアサスペンション中より塩素イオン
を除去するために用いるイオン交換樹脂カラム法は、こ
の発明の方法に特徴的なものであって、これまでに提案
されているイオン性不純物を除去した無機酸化物あるい
は水酸化物の製造方法とは本質的に相違してもいる。
In the conventional method, zirconia fine powder which is usually commercially available is usually washed with water in order to remove chloride ions and then re-milled. Must be carried out with the suspension still acidic. The ion-exchange resin column method used for removing chloride ions from the zirconia suspension is characteristic of the method of the present invention, and has been proposed so far to remove inorganic oxides or water from which ionic impurities have been removed. It is essentially different from the method for producing oxides.

【0024】すなわち、ナトリウムイオンその他のイオ
ン性不純物を含むアルミナまたは水酸化アルミニウムな
どの無機酸化物または水酸化物から高い電気的絶縁性を
要求される電子部品用セラミックス原料粉末を製造する
手法として提案されているイオン交換樹脂を用いた前記
方法とは異って、この発明が目的とし、課題とすること
は、ジルコニアセラミックスのサスペンションの分散性
を害さずに塩素イオンを除去することであり、前記の方
法が特徴とするような、スラリーを乾燥させ粉末を得る
ことではないのである。
That is, it is proposed as a method for producing a ceramic raw material powder for electronic parts requiring high electrical insulation from an inorganic oxide or hydroxide such as alumina or aluminum hydroxide containing sodium ions or other ionic impurities. Unlike the above method using an ion exchange resin, the object of the present invention is to remove chlorine ions without impairing the dispersibility of the suspension of zirconia ceramics, This is not to dry the slurry to obtain a powder, as is characteristic of the method described above.

【0025】また、この発明においては、原料のジルコ
ニアの製造方法において、例えば、加水分解法だけでは
なく、中和共沈法、アルコキシド法などを用いることも
できる。以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明に
ついて説明する。
In the present invention, in the method for producing zirconia as a raw material, for example, not only a hydrolysis method but also a neutralization coprecipitation method and an alkoxide method can be used. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0026】[0026]

【実施例】実施例1 オキシ塩化ジルコニウム水溶液の加水分解反応により製
造された水和ジルコニアゾル(固相率11wt%,pH
=1.7)を出発物質とした。このゾルは加水分解反応
時に多量に遊離するHClのため、強い塩酸酸性の水溶
液中に、製造直後の水和ジルコニア微結晶粒子(粒径約
80nm)が単分散したゾルである。
EXAMPLE 1 A hydrated zirconia sol produced by a hydrolysis reaction of an aqueous solution of zirconium oxychloride (solid fraction 11 wt%, pH
= 1.7) as the starting material. This sol is a sol in which hydrated zirconia microcrystal particles (particle diameter: about 80 nm) immediately after production are monodispersed in a strong hydrochloric acid aqueous solution because HCl is released in large amounts during the hydrolysis reaction.

【0027】このゾルを陰イオン交換樹脂カラム(三菱
化学社製CA08P)に通じ、溶液を酸性に保ちながら
塩素イオンを除去した。除去後のスラリーのpHは3.
6であり、この方法により、粒子同士を凝集させること
なく、ジルコニアの焼結を阻害する原因となる塩素イオ
ンを除去できた。
The sol was passed through an anion exchange resin column (CA08P, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) to remove chloride ions while keeping the solution acidic. The pH of the slurry after removal is 3.
By this method, it was possible to remove chlorine ions which would inhibit sintering of zirconia without aggregating the particles.

【0028】塩素イオンを除去する前の粒径分布は、図
2(A)に例示した。また、塩素イオンを除去した後の
粒径分布は、図2(B)に例示した。この図2(A)
(B)から、塩素イオンを除去した後においても、凝集
がほとんど起こっていないことがわかる。次に、この塩
素イオンを除去したゾルをロータリーエバポレーターを
用いて濃縮し、固相割合を約5倍に高めた。そしてその
後にそのゾルを、孔径0.1μmのテフロンメンブラン
フィルターを用いて、10MPaの圧力による加圧鋳込
み成形法により固化した。
The particle size distribution before the removal of chlorine ions is illustrated in FIG. FIG. 2B shows the particle size distribution after removing the chloride ions. This FIG. 2 (A)
From (B), it can be seen that flocculation hardly occurred even after the chloride ions were removed. Next, the sol from which the chloride ions had been removed was concentrated using a rotary evaporator to increase the ratio of the solid phase to about 5 times. Then, the sol was solidified by a pressure casting method using a pressure of 10 MPa using a Teflon membrane filter having a pore diameter of 0.1 μm.

【0029】固化体をさらに400MPaの圧力で冷間
等方圧縮(CIP)処理することにより、相対密度4
8.6%の固化成形体を得た。そして、その固化成形体
を、大気中無加圧状態で、1100℃、6時間焼結する
ことにより、相対密度が98%以上で、平均結晶粒径が
100nm以下である緻密焼結体を得た。
The solidified material is further subjected to cold isostatic compression (CIP) treatment at a pressure of 400 MPa to obtain a relative density of 4%.
An 8.6% solidified compact was obtained. Then, the solidified compact is sintered at 1100 ° C. for 6 hours under no pressure in the air to obtain a dense sintered body having a relative density of 98% or more and an average crystal grain size of 100 nm or less. Was.

【0030】この緻密焼結体は、X線回折法により単斜
晶のみからなることを確認した。
The dense sintered body was confirmed by X-ray diffraction to consist of only monoclinic crystals.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、高機能性あるいは高構造性セラミックスとして最
も有望な材料の一つであるジルコニアの、他の安定化元
素を含まない単斜晶の緻密焼結体を、単斜晶と正方晶の
変態点以下の温度での焼結によって製造することが可能
となる。焼結体内部においては粉体の凝集を原因とする
ポアが存在しない状態での単斜晶緻密焼結体が容易に製
造可能となり、その結果、単斜晶ジルコニアの緻密焼結
体を安価にしかも大量に製造することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, monoclinic dense sintering of zirconia, which is one of the most promising materials as a highly functional or highly structured ceramic, without containing other stabilizing elements. The compact can be produced by sintering at a temperature below the transformation point of the monoclinic and tetragonal crystals. It is possible to easily produce a monoclinic dense sintered body without pores caused by agglomeration of powder inside the sintered body, and as a result, a monoclinic zirconia dense sintered body can be manufactured at a low cost. In addition, it can be manufactured in large quantities.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の方法の製造工程を例示した図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of the method of the present invention.

【図2】(A)(B)は、各々、塩素イオン除去前後で
の単斜晶ジルコニアサスペンションの粒度分布の変化を
示した図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing changes in the particle size distribution of a monoclinic zirconia suspension before and after chloride ion removal, respectively.

【図3】従来の方法の工程を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing steps of a conventional method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−349171(JP,A) 特開 昭61−97134(JP,A) 特開 昭60−226456(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/42 - 35/49 C01G 25/00 - 25/06 C04B 35/00 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-4-349171 (JP, A) JP-A-61-97134 (JP, A) JP-A-60-226456 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 6 , DB name) C04B 35/42-35/49 C01G 25/00-25/06 C04B 35/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 相対密度が98%以上に緻密化された単
斜晶ジルコニア緻密焼結体。
1. A dense monoclinic zirconia sintered body having a relative density of 98% or more.
【請求項2】 平均結晶粒径が100nm以下の微細結
晶を有する請求項1の焼結体。
2. The sintered body according to claim 1, having fine crystals having an average crystal grain size of 100 nm or less.
【請求項3】 塩酸酸性水和ジルコニアゾルから塩素イ
オンを除去し、酸性サスペンションの状態において加圧
成形した後に、単斜晶から正方晶への変態点以下の温度
で無加圧焼結することを特徴とする請求項1または2の
焼結体の製造方法。
3. A pressureless sintering method at a temperature lower than a transformation point from monoclinic to tetragonal after removing chlorine ions from a hydrochloric acid-acid hydrated zirconia sol and press-forming in a state of an acidic suspension. The method for producing a sintered body according to claim 1, wherein:
【請求項4】 オキシ塩化ジルコニウムあるいは塩化ジ
ルコニウム水溶液の加水分解反応により得た水和ジルコ
ニアゾルから塩素イオンを除去し、酸性サスペンション
の状態において加圧成形したものを単斜晶から正方晶へ
の変態点以下の温度で無加圧焼結することを特徴とする
請求項3の焼結体の製造方法。
4. Transformation from monoclinic to tetragonal, which is obtained by removing chloride ions from a hydrated zirconia sol obtained by a hydrolysis reaction of zirconium oxychloride or zirconium chloride aqueous solution and press-molding in an acidic suspension state. The method for producing a sintered body according to claim 3, wherein the sintering is performed at a temperature equal to or lower than a pressure without pressure.
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