JP3210718B2 - 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 - Google Patents
黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、装飾部品等に用いられ
る黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法に関
するものである。
る黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】ジルコニアセラミックスは、セラミック
スの中でも強靱性を具備するものとして広く知られてい
る。特に安定化剤としてY2 O3 を2〜3モル%含有す
る部分安定化ジルコニアセラミックスは、とりわけ強靱
性に優れ、刃物や鋏等の他、家庭用、工業用を問わずそ
の用途が拡大している。これに伴い、装飾部材として着
色を施したジルコニアセラミックスが用いられるように
なってきた。
スの中でも強靱性を具備するものとして広く知られてい
る。特に安定化剤としてY2 O3 を2〜3モル%含有す
る部分安定化ジルコニアセラミックスは、とりわけ強靱
性に優れ、刃物や鋏等の他、家庭用、工業用を問わずそ
の用途が拡大している。これに伴い、装飾部材として着
色を施したジルコニアセラミックスが用いられるように
なってきた。
【0003】ジルコニアセラミックスに着色を施す手法
として、特開昭59−105055号公報や特開昭60
−246262号公報等に示されるものが知られてい
る。即ち、前者はY2 O3 、MgO、CaOなどを安定
化剤とするジルコニアセラミックスに、Cr2 O3 、C
oO、NiO、MnO2 等の金属酸化物からなる顔料を
含有せしめるものであり、一方後者は、Y2 O3 を安定
化剤とするジルコニアセラミックスを焼成した後、還元
性雰囲気で熱処理して黒色系ジルコニアセラミックスを
得るものである。
として、特開昭59−105055号公報や特開昭60
−246262号公報等に示されるものが知られてい
る。即ち、前者はY2 O3 、MgO、CaOなどを安定
化剤とするジルコニアセラミックスに、Cr2 O3 、C
oO、NiO、MnO2 等の金属酸化物からなる顔料を
含有せしめるものであり、一方後者は、Y2 O3 を安定
化剤とするジルコニアセラミックスを焼成した後、還元
性雰囲気で熱処理して黒色系ジルコニアセラミックスを
得るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記顔
料を含有してなる着色ジルコニアセラミックスは、金属
酸化物からなる顔料を含むことによって、通常の部分安
定化ジルコニアセラミックスよりも強度が低下してしま
う傾向があった。特に黒色系ジルコニアセラミックスを
得るためには、多種類の顔料を添加する必要があるため
に、強度低下の傾向が顕著になるという問題点があっ
た。
料を含有してなる着色ジルコニアセラミックスは、金属
酸化物からなる顔料を含むことによって、通常の部分安
定化ジルコニアセラミックスよりも強度が低下してしま
う傾向があった。特に黒色系ジルコニアセラミックスを
得るためには、多種類の顔料を添加する必要があるため
に、強度低下の傾向が顕著になるという問題点があっ
た。
【0005】一方、安定化剤を添加したジルコニアセラ
ミックスを焼成後、還元性雰囲気で熱処理することによ
り得られた黒色系ジルコニアセラミックスでは、表面か
ら内部にかけて黒色が薄くなる傾向があった。そのた
め、得られた黒色系ジルコニアセラミックスを研削加工
するような場合は、黒色の濃淡が異なる面が製品表面に
現れ、装飾用としては好ましくないという問題があっ
た。
ミックスを焼成後、還元性雰囲気で熱処理することによ
り得られた黒色系ジルコニアセラミックスでは、表面か
ら内部にかけて黒色が薄くなる傾向があった。そのた
め、得られた黒色系ジルコニアセラミックスを研削加工
するような場合は、黒色の濃淡が異なる面が製品表面に
現れ、装飾用としては好ましくないという問題があっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の問題点
を解決するべく種々実験を行った結果、主成分であるZ
rO2 に、Y2 O3 、MgO、CaOなどの安定化剤
と、LaB6 を添加混合してなる原料を用いて、真空ま
たは還元雰囲気で焼成するか、あるいは得られた成形体
を焼成後、真空または還元処理を施すことによって得ら
れた黒色系ジルコニアセラミックスが、表面部と内部と
の黒色の濃淡の差がなく、かつ優れた強度を有すること
を見出したものである。
を解決するべく種々実験を行った結果、主成分であるZ
rO2 に、Y2 O3 、MgO、CaOなどの安定化剤
と、LaB6 を添加混合してなる原料を用いて、真空ま
たは還元雰囲気で焼成するか、あるいは得られた成形体
を焼成後、真空または還元処理を施すことによって得ら
れた黒色系ジルコニアセラミックスが、表面部と内部と
の黒色の濃淡の差がなく、かつ優れた強度を有すること
を見出したものである。
【0007】つまり、本発明によれば、ジルコニアセラ
ミックスを真空または還元処理することで、ジルコニア
自体を還元して黒色化するものであるが、その際にLa
B6が存在することによって、ジルコニアの還元を促進
し、内部まで均一に黒色化することができるのである。
また、このようにして得られた黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、強度低下の原因となる金属酸化物の顔料を含
んでいないため、通常の部分安定化ジルコニアセラミッ
クスと同程度の優れた強度を有するものである。
ミックスを真空または還元処理することで、ジルコニア
自体を還元して黒色化するものであるが、その際にLa
B6が存在することによって、ジルコニアの還元を促進
し、内部まで均一に黒色化することができるのである。
また、このようにして得られた黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、強度低下の原因となる金属酸化物の顔料を含
んでいないため、通常の部分安定化ジルコニアセラミッ
クスと同程度の優れた強度を有するものである。
【0008】このように、上記LaB6 は顔料ではな
く、ジルコニアの還元促進剤として作用するものである
が、その添加量がZrO2 100重量%に対して0.1
重量%より少ないと黒色化の程度が低く、逆に3.0重
量%より多いと焼結性が悪くなってセラミックスの強度
が低下する。そのため、LaB6 の添加量は0.1〜
3.0重量%が良く、好ましくは0.1〜1.0重量%
が良い。
く、ジルコニアの還元促進剤として作用するものである
が、その添加量がZrO2 100重量%に対して0.1
重量%より少ないと黒色化の程度が低く、逆に3.0重
量%より多いと焼結性が悪くなってセラミックスの強度
が低下する。そのため、LaB6 の添加量は0.1〜
3.0重量%が良く、好ましくは0.1〜1.0重量%
が良い。
【0009】また、本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、Y2 O3 、MgO、CaOなどの少なくとも一
種を安定化剤として添加することにより、正方晶の結晶
相を存在させた部分安定化ジルコニアとして、強度、靱
性を高くしたものである。これらの安定化剤を単独で添
加する場合は、Y2 O3 は2〜7モル%、CaOは8〜
11モル%、MgOは7〜13モル%の範囲でそれぞれ
添加することが望ましい。
クスは、Y2 O3 、MgO、CaOなどの少なくとも一
種を安定化剤として添加することにより、正方晶の結晶
相を存在させた部分安定化ジルコニアとして、強度、靱
性を高くしたものである。これらの安定化剤を単独で添
加する場合は、Y2 O3 は2〜7モル%、CaOは8〜
11モル%、MgOは7〜13モル%の範囲でそれぞれ
添加することが望ましい。
【0010】さらに、本発明の黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、これらの他に、SiO2、Al2 O3 などを
2重量%以下含んでいてもよい。また、本発明の黒色系
ジルコニアセラミックスの平均結晶粒子径は、2μm以
下、好ましくは1μm以下とすることによって強度を高
めることができ、特に0.35〜0.7μmの範囲内と
したものが最も優れている。
ックスは、これらの他に、SiO2、Al2 O3 などを
2重量%以下含んでいてもよい。また、本発明の黒色系
ジルコニアセラミックスの平均結晶粒子径は、2μm以
下、好ましくは1μm以下とすることによって強度を高
めることができ、特に0.35〜0.7μmの範囲内と
したものが最も優れている。
【0011】かかる本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、主成分であるZrO2にY2O3、CaO、Mg
Oなどの安定化剤を添加するとともに、上記ZrO21
00重量%に対してLaB6を0.1〜3.0重量%の
範囲で添加混合した原料を所定形状に成形した後、得ら
れた成形体を1400〜1520℃の真空または還元雰
囲気で焼成することによって得られる。
クスは、主成分であるZrO2にY2O3、CaO、Mg
Oなどの安定化剤を添加するとともに、上記ZrO21
00重量%に対してLaB6を0.1〜3.0重量%の
範囲で添加混合した原料を所定形状に成形した後、得ら
れた成形体を1400〜1520℃の真空または還元雰
囲気で焼成することによって得られる。
【0012】なお、本発明において真空雰囲気とは、1
×10-1torr以下の真空度のことであり、また還元
雰囲気とはArなどの不活性ガス中での熱処理等、実質
的にLaB6 が化学反応されず、かつ、ジルコニアセラ
ミックスが還元される雰囲気であれば何ら限定されるも
のではない。また、還元雰囲気の一種として炭素または
炭素ガスの存在下で熱処理を行うと、ジルコニアの還元
に加えて、これら炭素成分がジルコニア中に含浸するた
め、より黒色化の程度を高くすることができる。
×10-1torr以下の真空度のことであり、また還元
雰囲気とはArなどの不活性ガス中での熱処理等、実質
的にLaB6 が化学反応されず、かつ、ジルコニアセラ
ミックスが還元される雰囲気であれば何ら限定されるも
のではない。また、還元雰囲気の一種として炭素または
炭素ガスの存在下で熱処理を行うと、ジルコニアの還元
に加えて、これら炭素成分がジルコニア中に含浸するた
め、より黒色化の程度を高くすることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0014】実施例1 ZrO2 を100重量%に対し、安定化剤としてY2 O
3 を5.4重量%(3モル%)、さらに、LaB6 を
0.01〜5.0重量%の範囲で添加し、通常の方法で
造粒した。造粒された粉末を乾式プレスにて成形を行
い、真空雰囲気(真空度1×10-2torr)で145
0℃で焼結した。得られた焼結体について、抗折強度と
ビッカース硬度を測定し、色調を調べたところ、表1に
示す通りであった。
3 を5.4重量%(3モル%)、さらに、LaB6 を
0.01〜5.0重量%の範囲で添加し、通常の方法で
造粒した。造粒された粉末を乾式プレスにて成形を行
い、真空雰囲気(真空度1×10-2torr)で145
0℃で焼結した。得られた焼結体について、抗折強度と
ビッカース硬度を測定し、色調を調べたところ、表1に
示す通りであった。
【0015】この結果より明らかに、LaB6 の添加量
を0.1〜3.0重量%としたものは、表面と内部との
黒色の濃淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックス
を得ることができた。特にLaB6 の含有量を0.1〜
1.0重量%としたものは、抗折強度110kg/mm
2 以上、ビッカース硬度1200kg/mm2 以上と優
れた特性を示した。
を0.1〜3.0重量%としたものは、表面と内部との
黒色の濃淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックス
を得ることができた。特にLaB6 の含有量を0.1〜
1.0重量%としたものは、抗折強度110kg/mm
2 以上、ビッカース硬度1200kg/mm2 以上と優
れた特性を示した。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 ZrO2 100重量%に対し、安定化剤としてY2 O3
を5.4重量%、さらにLaB6 を0.01〜5.0重
量%含有させ、通常の方法で造粒をする。造粒された粉
末を乾式プレスにて成形を行い、還元雰囲気(Arガス
濃度99.9%以上)中1410℃で焼結させたとこ
ろ、上記実施例1と同様に、LaB6 の添加量を0.1
〜3.0重量%としたものは、表面と内部との黒色の濃
淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックスが得られ
た。また、LaB6 の含有量変化に伴うセラミックスの
抗折強度及びビッカース硬度の変化も実施例1とほぼ同
等であった。
を5.4重量%、さらにLaB6 を0.01〜5.0重
量%含有させ、通常の方法で造粒をする。造粒された粉
末を乾式プレスにて成形を行い、還元雰囲気(Arガス
濃度99.9%以上)中1410℃で焼結させたとこ
ろ、上記実施例1と同様に、LaB6 の添加量を0.1
〜3.0重量%としたものは、表面と内部との黒色の濃
淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックスが得られ
た。また、LaB6 の含有量変化に伴うセラミックスの
抗折強度及びビッカース硬度の変化も実施例1とほぼ同
等であった。
【0018】実施例3 次に、本発明実施例として、表1中No.6の黒色系ジ
ルコニアセラミックスを用意し、比較例としてLaB6
を添加せずに還元処理のみを行った黒色系ジルコニアセ
ラミックス、および顔料としてCr2 O3 、Fe
2 O3 、TiO3 、CoO、MnO2 を合計3.5重量
%添加した黒色系ジルコニアセラミックスを用意した。
これらの黒色系ジルコニアセラミックスに対し、表面と
内部の色調、および抗折強度を測定した。結果は表2に
示す通りである。
ルコニアセラミックスを用意し、比較例としてLaB6
を添加せずに還元処理のみを行った黒色系ジルコニアセ
ラミックス、および顔料としてCr2 O3 、Fe
2 O3 、TiO3 、CoO、MnO2 を合計3.5重量
%添加した黒色系ジルコニアセラミックスを用意した。
これらの黒色系ジルコニアセラミックスに対し、表面と
内部の色調、および抗折強度を測定した。結果は表2に
示す通りである。
【0019】なお、色調は、色調計によりL値を測定し
たものであって、値が小さいほど黒色の程度が高いこと
を表す。また、内部の色調とはサンプルを切断して断面
の中央部を測定したものである。
たものであって、値が小さいほど黒色の程度が高いこと
を表す。また、内部の色調とはサンプルを切断して断面
の中央部を測定したものである。
【0020】表2の結果より明らかに、比較例である還
元処理のみを行ったものは、表面に比べて内部の黒色度
が低く、色調に濃淡があるものであった。また、顔料を
添加したものは、内部まで黒色化されているものの抗折
強度が低かった。これらに対し、本発明の黒色系ジルコ
ニアセラミックスは、全体的に黒色度が高く、かつ内部
まで均一に黒色化されており、しかも抗折強度も優れて
いることがわかる。
元処理のみを行ったものは、表面に比べて内部の黒色度
が低く、色調に濃淡があるものであった。また、顔料を
添加したものは、内部まで黒色化されているものの抗折
強度が低かった。これらに対し、本発明の黒色系ジルコ
ニアセラミックスは、全体的に黒色度が高く、かつ内部
まで均一に黒色化されており、しかも抗折強度も優れて
いることがわかる。
【0021】
【表2】
【0022】なお、上記実施例では、真空または還元処
理の例として、真空雰囲気または還元雰囲気で焼成した
ものを示したが、この他に成形体を予め酸化雰囲気で焼
成しておいて、その後真空雰囲気または還元雰囲気中で
熱処理したものであっても、同様の結果であった。
理の例として、真空雰囲気または還元雰囲気で焼成した
ものを示したが、この他に成形体を予め酸化雰囲気で焼
成しておいて、その後真空雰囲気または還元雰囲気中で
熱処理したものであっても、同様の結果であった。
【0023】また、本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、刃物、鋏、時計用側部材、時計用バンドなどの
他、各種装飾用部材や、産業機械用部材などに好適に用
いることができる。
クスは、刃物、鋏、時計用側部材、時計用バンドなどの
他、各種装飾用部材や、産業機械用部材などに好適に用
いることができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、主成分で
あるZrO2にY2O3、CaO、MgOなどの安定化剤
を添加するとともに、上記ZrO2100重量%に対し
てLaB6を0.1〜3.0重量%の範囲で添加混合し
た原料を所定形状に成形した後、得られた成形体を14
00〜1520℃の真空または還元雰囲気で焼成するこ
とによりジルコニアセラミックスを製作することによ
り、得られたジルコニアセラミックスの表面から内部ま
で均一に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度など
の特性を優れたものとすることができる。これにより、
装飾用部材だけでなく各種産業機械用部品等に好適に用
いることができる黒色系ジルコニアセラミックスを提供
できる。
あるZrO2にY2O3、CaO、MgOなどの安定化剤
を添加するとともに、上記ZrO2100重量%に対し
てLaB6を0.1〜3.0重量%の範囲で添加混合し
た原料を所定形状に成形した後、得られた成形体を14
00〜1520℃の真空または還元雰囲気で焼成するこ
とによりジルコニアセラミックスを製作することによ
り、得られたジルコニアセラミックスの表面から内部ま
で均一に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度など
の特性を優れたものとすることができる。これにより、
装飾用部材だけでなく各種産業機械用部品等に好適に用
いることができる黒色系ジルコニアセラミックスを提供
できる。
Claims (1)
- 【請求項1】主成分であるZrO2 にY2O3、CaO、
MgOなどの安定化剤を添加するとともに、上記ZrO
2 100重量%に対してLaB6を0.1〜3.0重量%
の範囲で添加混合した原料を所定形状に成形し、得られ
た成形体を1400〜1520℃の真空または還元雰囲
気で焼成してジルコニアセラミックスを製作することに
より、上記ジルコニアセラミックスの色調計でのL値が
4.5〜6.0となるように黒色化したことを特徴とす
る黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06844192A JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06844192A JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05270913A JPH05270913A (ja) | 1993-10-19 |
JP3210718B2 true JP3210718B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13373796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06844192A Expired - Fee Related JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3210718B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5158298B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2013-03-06 | 東ソー株式会社 | 黒色ジルコニア焼結体、その原料粉末ならびにそれらの製造方法 |
CN112552046A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 江苏奥能耐火材料有限公司 | 一种添加硼化铈的低膨胀耐侵蚀材料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP06844192A patent/JP3210718B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05270913A (ja) | 1993-10-19 |
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