JP3248182B2 - ジルコニア粉末及び焼結体並びにそれらの製造方法 - Google Patents
ジルコニア粉末及び焼結体並びにそれらの製造方法Info
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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、ジルコニア粉末及びジルコニア焼結体並び
にそれらの製造方法に関するものである。この焼結体
は、例えば耐火物、センサー、固体電解質、酸素ポン
プ、エレクトロセラミックスや光学膜などの原料として
広範に利用される。
にそれらの製造方法に関するものである。この焼結体
は、例えば耐火物、センサー、固体電解質、酸素ポン
プ、エレクトロセラミックスや光学膜などの原料として
広範に利用される。
[従来の技術] ジルコニアは室温では単斜晶が安定であり、加熱して
行くと約1160℃前後で大きな体積収縮を起こし正方晶に
転移する。この正方晶は、約2370℃前後になると立方晶
に転移する。これを冷却して行くと、正方晶に転移した
後、約960℃前後で大きな体積膨張を伴い、室温で安定
な単斜晶に転移することが知られている。ジルコニア
は、このように可逆相転移するが、この際大きな体積膨
張収縮を伴い、これによって割れの問題が発生する。
行くと約1160℃前後で大きな体積収縮を起こし正方晶に
転移する。この正方晶は、約2370℃前後になると立方晶
に転移する。これを冷却して行くと、正方晶に転移した
後、約960℃前後で大きな体積膨張を伴い、室温で安定
な単斜晶に転移することが知られている。ジルコニア
は、このように可逆相転移するが、この際大きな体積膨
張収縮を伴い、これによって割れの問題が発生する。
このため一般に、ジルコニアは、マグネシア、カルシ
ア、セリア、イットリア、アルミナなどの安定化剤を数
%程度添加して相転移を抑制した、いわゆる安定化ジル
コニアあるいは部分安定化ジルコニアとして使われてい
る。この部分安定化ジルコニアは、室温においても正方
晶が安定化され、従って相転移による急激な体積膨張収
縮が起こらなく割れの発生が抑制される。従って、部分
安定化ジルコニアは高強度材料として広範囲な分野で利
用されている。
ア、セリア、イットリア、アルミナなどの安定化剤を数
%程度添加して相転移を抑制した、いわゆる安定化ジル
コニアあるいは部分安定化ジルコニアとして使われてい
る。この部分安定化ジルコニアは、室温においても正方
晶が安定化され、従って相転移による急激な体積膨張収
縮が起こらなく割れの発生が抑制される。従って、部分
安定化ジルコニアは高強度材料として広範囲な分野で利
用されている。
しかしながら、安定化剤を含む焼結体は、例えば、蒸
着材用またはスパッタリング用ターゲットとして用いた
場合、透明性、屈折率等の光学特性面から優れた光学膜
が得られなかった。一方、これまでのジルコニアのみか
らなる焼結体は、上記のような理由により、内部及び表
面に10μm以上、多くは100μm程度のクラック(亀
裂)を有し、非常に割れ易く取り扱い難いものであっ
た。
着材用またはスパッタリング用ターゲットとして用いた
場合、透明性、屈折率等の光学特性面から優れた光学膜
が得られなかった。一方、これまでのジルコニアのみか
らなる焼結体は、上記のような理由により、内部及び表
面に10μm以上、多くは100μm程度のクラック(亀
裂)を有し、非常に割れ易く取り扱い難いものであっ
た。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、ジルコニアの特性である相転移に伴う体積
膨張収縮に起因する割れの生じない強固なジルコニア焼
結体及びその原料となるジルコニア粉末並びにそれらの
製造方法を提供することにある。このジルコニア焼結体
は上記の蒸着用材料またはスパッタリング用ターゲット
として充分使用可能な機械的特性及び光学的特性を兼ね
備えたものとなることが期待される。
膨張収縮に起因する割れの生じない強固なジルコニア焼
結体及びその原料となるジルコニア粉末並びにそれらの
製造方法を提供することにある。このジルコニア焼結体
は上記の蒸着用材料またはスパッタリング用ターゲット
として充分使用可能な機械的特性及び光学的特性を兼ね
備えたものとなることが期待される。
[問題点を解決するための手段] 本発明者等は、特定範囲の比表面積及び粒子径分布を
もつジルコニア粉末であれば、これに安定化剤を加えな
くとも、成形し、焼成することにより割れのない、強固
な高純度ジルコニア焼結体が得られることを見出し、本
発明を完成した。
もつジルコニア粉末であれば、これに安定化剤を加えな
くとも、成形し、焼成することにより割れのない、強固
な高純度ジルコニア焼結体が得られることを見出し、本
発明を完成した。
すなわち、本発明は、 (1)比表面積が5〜26m2/gであり、かつ遠心沈降法に
よって測定した粒子径が 平均 1.3〜3.0μm 1〜20μmの割合 45〜75重量% である安定化剤を含まないジルコニア粉末。
よって測定した粒子径が 平均 1.3〜3.0μm 1〜20μmの割合 45〜75重量% である安定化剤を含まないジルコニア粉末。
(2)加水分解法、中和法、アルコキシド法等で製造さ
れた水和ジルコニア、またはZrOCl2・H2Oの高純度ジル
コニウム含有化合物を原料とし、該ジルコニア原料を仮
焼することによりジルコニア粉末を製造する方法におい
て、仮焼により得られた粉末を粉砕した後、500℃〜110
0℃で熱処理することを特徴とする、請求項1記載のジ
ルコニア粉末の製造方法。
れた水和ジルコニア、またはZrOCl2・H2Oの高純度ジル
コニウム含有化合物を原料とし、該ジルコニア原料を仮
焼することによりジルコニア粉末を製造する方法におい
て、仮焼により得られた粉末を粉砕した後、500℃〜110
0℃で熱処理することを特徴とする、請求項1記載のジ
ルコニア粉末の製造方法。
(3)下記式1で示される粒内空隙の割合が20%以上で
ある、安定化剤を含まないジルコニア焼結体。
ある、安定化剤を含まないジルコニア焼結体。
式1 粒内空隙の割合(%)= {(a×n)/(a×n+A×N)}×100 但し、a=粒内空隙の数、A=粒界空隙の数、 n=粒内空隙の平均面積、N=粒界空隙の平均
面積 (4)請求項1記載のジルコニア粉末を用いて成形した
後、1000℃〜1400℃で焼成することを特徴とする、請求
項3記載のジルコニア焼結体の製造方法。
面積 (4)請求項1記載のジルコニア粉末を用いて成形した
後、1000℃〜1400℃で焼成することを特徴とする、請求
項3記載のジルコニア焼結体の製造方法。
を要旨とするものである。
[作用] 以下本発明を詳細に説明する。
本明細書における粒子径は、容積3の超音波洗浄器
(BRANSON社製卓上型2200−J3、洗浄槽寸法240mm×140m
m×100mm)によって出力60Wで周波数45KHZの超音波を1
時間当てて、試料0.2gを30mガラス製容器中の水10m
に分散させ、遠心沈降式粒度分布測定装置(堀場製作所
製CAPA=700)により測定した。また、以下の粒子径に
係わるデータは、とくに断わらないかぎり、この超音波
分散の処理をして、遠心沈降法により測定した場合のも
のである。
(BRANSON社製卓上型2200−J3、洗浄槽寸法240mm×140m
m×100mm)によって出力60Wで周波数45KHZの超音波を1
時間当てて、試料0.2gを30mガラス製容器中の水10m
に分散させ、遠心沈降式粒度分布測定装置(堀場製作所
製CAPA=700)により測定した。また、以下の粒子径に
係わるデータは、とくに断わらないかぎり、この超音波
分散の処理をして、遠心沈降法により測定した場合のも
のである。
ジルコニア粉末は、粒子の平均粒子径が1.3〜3.0μm
でなければならない。特に1.5〜2.5μmのものが望まし
い。1.3μm未満の場合、焼結体の割れを抑制すること
が難しく、一方3.0μmを越えると割れは生じ難いが、
焼結体の密度が上がり難くく、強度が低く焼結体が壊れ
易く使用が難しい。
でなければならない。特に1.5〜2.5μmのものが望まし
い。1.3μm未満の場合、焼結体の割れを抑制すること
が難しく、一方3.0μmを越えると割れは生じ難いが、
焼結体の密度が上がり難くく、強度が低く焼結体が壊れ
易く使用が難しい。
さらに、この様な平均粒子径を持つ粒子の粒度分布
が、強固で割れのない焼結体を得るために重要であり、
該粒子の1〜20μmの割合が45〜75重量%であることが
重要である。特に50〜65重量%のものが望ましい。45重
量%に満たない場合は焼結体の割れを抑制することが難
しく、ひびや割れが発生するようになる。一方、75重量
%を越えると焼結体の密度が上がらず、従って強度が低
く焼結体が割れ易く使用が難しい。
が、強固で割れのない焼結体を得るために重要であり、
該粒子の1〜20μmの割合が45〜75重量%であることが
重要である。特に50〜65重量%のものが望ましい。45重
量%に満たない場合は焼結体の割れを抑制することが難
しく、ひびや割れが発生するようになる。一方、75重量
%を越えると焼結体の密度が上がらず、従って強度が低
く焼結体が割れ易く使用が難しい。
又、この様な粉末のBET比表面積値としては5〜26m2/
gでなければならない。特に7〜20m2/gのものが望まし
い。5m2/g未満の場合、焼結体の密度が上がらず強度が
低く焼結体が壊れ易く使用が難しい、一方、26m2/gを越
えると焼結体の割れを抑制することが困難である。
gでなければならない。特に7〜20m2/gのものが望まし
い。5m2/g未満の場合、焼結体の密度が上がらず強度が
低く焼結体が壊れ易く使用が難しい、一方、26m2/gを越
えると焼結体の割れを抑制することが困難である。
本発明に用いるジルコニア粉末は、上記した条件を満
たせば、どの様な方法で得たジルコニア粉末も用いるこ
とが出来る。
たせば、どの様な方法で得たジルコニア粉末も用いるこ
とが出来る。
しかしながら、純度は99.0重量%以上であることが好
ましい、例えばNa2O等を1重量%を越えて含有する場
合、割れの発生が起こり易い。ジルコニア粉末は、一般
の加水分解法、中和法、アルコキシド法等で製造するこ
とが可能である。例えば、ジルコニウム塩を水に溶解し
た溶液に、NaOH水溶液等を加え水酸化物を得、これを濾
過、水洗後、得られたケーキを乾燥し非晶質水和ジルコ
ニアを得、次に、この粉末を仮焼することによりジルコ
ニア粉末が得られる。又、この様な合成法により得られ
た粉末を、粉砕、熱処理することにより本発明の条件
(比表面積=5〜26m2/g平均粒子径=1.3〜3.0μm,1〜2
0μmの割合=45〜75重量%)を満たすジルコニア粉末
が容易に得られる。
ましい、例えばNa2O等を1重量%を越えて含有する場
合、割れの発生が起こり易い。ジルコニア粉末は、一般
の加水分解法、中和法、アルコキシド法等で製造するこ
とが可能である。例えば、ジルコニウム塩を水に溶解し
た溶液に、NaOH水溶液等を加え水酸化物を得、これを濾
過、水洗後、得られたケーキを乾燥し非晶質水和ジルコ
ニアを得、次に、この粉末を仮焼することによりジルコ
ニア粉末が得られる。又、この様な合成法により得られ
た粉末を、粉砕、熱処理することにより本発明の条件
(比表面積=5〜26m2/g平均粒子径=1.3〜3.0μm,1〜2
0μmの割合=45〜75重量%)を満たすジルコニア粉末
が容易に得られる。
粉砕方法としては、乾式ボールミル粉砕を用いること
が出来、またこの際ボールの材質としては、粉砕効率、
不純物混入の防止からジルコニアボールが望ましい。上
記粉砕により得られた粉末を、本発明においてはさらに
熱処理する必要がある。
が出来、またこの際ボールの材質としては、粉砕効率、
不純物混入の防止からジルコニアボールが望ましい。上
記粉砕により得られた粉末を、本発明においてはさらに
熱処理する必要がある。
熱処理温度は、500〜1100℃が望ましい。500℃未満の
場合、凝集が弱く超音波分散により容易に分散し、粒子
径が小さいほうに片寄り本発明の条件を満たすジルコニ
ア粉末が得られない。一方、1100℃を越えると、粒子径
分布が大きいほうに片寄りすぎ、かつBET比表面積値が
小さくなりすぎて本発明の条件を満たし得ない。
場合、凝集が弱く超音波分散により容易に分散し、粒子
径が小さいほうに片寄り本発明の条件を満たすジルコニ
ア粉末が得られない。一方、1100℃を越えると、粒子径
分布が大きいほうに片寄りすぎ、かつBET比表面積値が
小さくなりすぎて本発明の条件を満たし得ない。
上記本発明のジルコニア粉末を用い成形、焼成するこ
とにより割れのない、強固なジルコニア焼結体を得るこ
とが出来る。
とにより割れのない、強固なジルコニア焼結体を得るこ
とが出来る。
上記ジルコニア粉末を成形する方法としては特に限定
されないが、一般の乾式加圧成形、静水圧加圧成形、鋳
込み成形等を用いることが出来る。得られた成形体の焼
成方法としては、真空中、酸素中、空気中、不活性ガス
雰囲気中等任意の雰囲気を選定して行うことが出来る
が、一般的には空気中で実施する。又、焼成温度は1000
℃以上であれば特に制限されるものではなく、焼成温度
を変えることにより用途に適した密度の焼結体を得るこ
とが出来る。
されないが、一般の乾式加圧成形、静水圧加圧成形、鋳
込み成形等を用いることが出来る。得られた成形体の焼
成方法としては、真空中、酸素中、空気中、不活性ガス
雰囲気中等任意の雰囲気を選定して行うことが出来る
が、一般的には空気中で実施する。又、焼成温度は1000
℃以上であれば特に制限されるものではなく、焼成温度
を変えることにより用途に適した密度の焼結体を得るこ
とが出来る。
1000℃未満では十分に焼結反応が進まない為、焼結体
の密度が低く強固なものが得られ難い、又上限は得に制
限するものではないが、1400℃以下が好ましい。逆に14
00℃を越えると焼結反応が進みすぎ割れが発生し易い。
の密度が低く強固なものが得られ難い、又上限は得に制
限するものではないが、1400℃以下が好ましい。逆に14
00℃を越えると焼結反応が進みすぎ割れが発生し易い。
以上の方法によりクラックのない、空隙の20%以上が
粒内空隙である強固なジルコニア焼結体が得られる。
粒内空隙である強固なジルコニア焼結体が得られる。
得られる焼結体に10μm以上のクラックが存在すると
強度も弱く割れ易い。
強度も弱く割れ易い。
このクラックの判断方法としては、大きいものは目視
観察、微細なものは識別性の高い液体を浸透させた後、
目視あるいは顕微鏡観察さらにはSEM観察により行うこ
とが出来る。
観察、微細なものは識別性の高い液体を浸透させた後、
目視あるいは顕微鏡観察さらにはSEM観察により行うこ
とが出来る。
図1に示す様に、粒内空隙は焼結体粒子内部に存在す
る空隙のことであり、粒界空隙は焼結体粒界に存在する
空隙のことである。観察方法としては、焼結体を1μm
ダイヤモンドペーストで研磨後、熱エッチングした試料
をSEMで見ることが出来、その粒内空隙の割合は、SEM写
真から粒子数30個以上含むような一定面積内にある粒内
空隙の数と粒界空隙の数を測定し、さらに各々の空隙の
平均面積を最低5個以上の空隙から求め、以下の式 (但しa:粒内空隙の数、A:粒界空隙の数、n:粒内空隙の
平均面積、N:粒界空隙の平均面積)で定義されるもので
ある。
る空隙のことであり、粒界空隙は焼結体粒界に存在する
空隙のことである。観察方法としては、焼結体を1μm
ダイヤモンドペーストで研磨後、熱エッチングした試料
をSEMで見ることが出来、その粒内空隙の割合は、SEM写
真から粒子数30個以上含むような一定面積内にある粒内
空隙の数と粒界空隙の数を測定し、さらに各々の空隙の
平均面積を最低5個以上の空隙から求め、以下の式 (但しa:粒内空隙の数、A:粒界空隙の数、n:粒内空隙の
平均面積、N:粒界空隙の平均面積)で定義されるもので
ある。
この粒内空隙の割合が20%以上であるようなものでな
ければならない。粒内空隙が20%未満であると、割れが
発生し易く、20%以上に特に上限はなく多い方が好まし
い。特に30%以上のものが望ましい。
ければならない。粒内空隙が20%未満であると、割れが
発生し易く、20%以上に特に上限はなく多い方が好まし
い。特に30%以上のものが望ましい。
また、空隙率としては、3〜15%が好ましい。本明細
書でいう空隙率とは、以下の式 で定義されるものである。空隙率が3%未満の焼結体に
おいては、加熱冷却により割れが発生し易く取り扱い難
い。一方、15%を越えると、強度が弱く取り扱い難い。
書でいう空隙率とは、以下の式 で定義されるものである。空隙率が3%未満の焼結体に
おいては、加熱冷却により割れが発生し易く取り扱い難
い。一方、15%を越えると、強度が弱く取り扱い難い。
本発明のジルコニア粉末を用い成形、焼成することに
より割れのない強固な適性密度のジルコニア焼結体が得
られる理由は明かではないが、本発明のジルコニア粉末
は、成形時に超音波分散処理がされた場合の粒子径分布
に似たものとなり、これが焼結時に適度な空隙(適度な
粒内空隙)を維持することとなり、この空隙が、単斜晶
−正方晶相転移に伴う体積膨張収縮力を吸収することに
より、結果的に割れのない、強固な適性密度のジルコニ
ア焼結体が得られたものと推察される。
より割れのない強固な適性密度のジルコニア焼結体が得
られる理由は明かではないが、本発明のジルコニア粉末
は、成形時に超音波分散処理がされた場合の粒子径分布
に似たものとなり、これが焼結時に適度な空隙(適度な
粒内空隙)を維持することとなり、この空隙が、単斜晶
−正方晶相転移に伴う体積膨張収縮力を吸収することに
より、結果的に割れのない、強固な適性密度のジルコニ
ア焼結体が得られたものと推察される。
[発明の効果] 本発明のジルコニア粉末を用いて成形、焼成すること
により割れのないジルコニア焼結体が得られる。
により割れのないジルコニア焼結体が得られる。
本発明により得られたクラックのない、強固な適性密
度の焼結体を、例えば電子ビーム等のエネルギービーム
照射型蒸着法の蒸着源として用いた場合、焼結体の割れ
も生じなく、均質な蒸着膜を得ることが出来る。
度の焼結体を、例えば電子ビーム等のエネルギービーム
照射型蒸着法の蒸着源として用いた場合、焼結体の割れ
も生じなく、均質な蒸着膜を得ることが出来る。
[実施例] 以下に実施例を述べるが、本発明はこれに限定される
ものではない。
ものではない。
実施例.1 反応槽内(5)に純水を2.5張っておき、それにZ
rO2換算で300g/のZrOCl2・8H2O水溶液と、25g/のNa
OH水溶液を各々220m/min、110m/minの流量にて同時
に反応槽内に供給を開始し、この反応中反応槽内のpHが
常に6〜7を維持するように流量を制御しながら連続的
に供給した。次に反応槽からオーバーフローして来るス
ラリーを濾過、水洗した後、得られたケーキを、110℃
大気中で静置乾燥した。その後、得られた粉末を800℃
で2時間仮焼しジルコニア粉末を得た。得られた粉末
は、純度:99.9重量%、BET値:28.2m2/g、平均粒子径:0.
7μm、1〜20μmの割合:25重量%であった(これを粉
末−Aとする)。さらに上記粉末−A670gを、15mmφジ
ルコニアボール1500ccと共に3000ccポリエチレンポット
に入れ7時間粉砕を行い、得られた粉末を1000℃で2時
間熱処理した(これを粉末−Bとする)。
rO2換算で300g/のZrOCl2・8H2O水溶液と、25g/のNa
OH水溶液を各々220m/min、110m/minの流量にて同時
に反応槽内に供給を開始し、この反応中反応槽内のpHが
常に6〜7を維持するように流量を制御しながら連続的
に供給した。次に反応槽からオーバーフローして来るス
ラリーを濾過、水洗した後、得られたケーキを、110℃
大気中で静置乾燥した。その後、得られた粉末を800℃
で2時間仮焼しジルコニア粉末を得た。得られた粉末
は、純度:99.9重量%、BET値:28.2m2/g、平均粒子径:0.
7μm、1〜20μmの割合:25重量%であった(これを粉
末−Aとする)。さらに上記粉末−A670gを、15mmφジ
ルコニアボール1500ccと共に3000ccポリエチレンポット
に入れ7時間粉砕を行い、得られた粉末を1000℃で2時
間熱処理した(これを粉末−Bとする)。
得られた粉末−Bは、純度:99.9重量%、BET値:8.5m2
/g、平均粒子径:2.8μm、1〜20μmの割合:72重量%
であり、本発明の条件を満たすものであった。
/g、平均粒子径:2.8μm、1〜20μmの割合:72重量%
であり、本発明の条件を満たすものであった。
次に、上記方法により得られた粉末−B510gにワック
ス3gを混合し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式
加圧成形した後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次
に得られた成形体を850℃で脱ワックスし、さらに1350
℃において8時間焼成した。得られた焼結体は、密度5.
15g/cm3の割れの無い強固な焼結体であった。
ス3gを混合し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式
加圧成形した後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次
に得られた成形体を850℃で脱ワックスし、さらに1350
℃において8時間焼成した。得られた焼結体は、密度5.
15g/cm3の割れの無い強固な焼結体であった。
この焼結体を1μmダイヤモンドペーストで研磨後13
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が30%であり、再度1350℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が30%であり、再度1350℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
実施例.2 実施例.1と同様に、粉末−A670gを15mmφジルコニア
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
この実施例では、粉砕し得られた粉末を850℃で2時
間熱処理した。
間熱処理した。
得られた粉末は、純度:99.9重量%、BET値:25.5m2/
g、平均粒子径:1.3μm、1〜20μmの割合:45重量%で
あった。
g、平均粒子径:1.3μm、1〜20μmの割合:45重量%で
あった。
上記方法により得られた粉末510gにワックス3gを混合
し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形し
た後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた
成形体を850℃で脱ワックスし、さらに1250℃において
8時間焼成した。
し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形し
た後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた
成形体を850℃で脱ワックスし、さらに1250℃において
8時間焼成した。
得られた焼結体は、密度5.35g/cm3の割れの無い強固
な焼結体であった。
な焼結体であった。
この焼結体を1μmダイヤモンドペーストで研磨後12
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が65%であり、再度1250℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が65%であり、再度1250℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
実施例.3 ZrOCl2・H2Oを120℃大気中で乾燥し、得られた粉末を
650℃で2時間仮焼した。次に、上記仮焼粉末670gを15m
mφジルコニアボール1500ccとともに3000ccポリエチレ
ンポットに入れ7時間粉砕を行い得られた粉末を、1000
℃で2時間熱処理した。
650℃で2時間仮焼した。次に、上記仮焼粉末670gを15m
mφジルコニアボール1500ccとともに3000ccポリエチレ
ンポットに入れ7時間粉砕を行い得られた粉末を、1000
℃で2時間熱処理した。
得られた粉末は、純度:99.5重量%、BET値:10.2m2/
g、平均粒子径:2.8μm、1〜20μmの割合:70重量%で
あり、本発明の条件を満たすものであった。
g、平均粒子径:2.8μm、1〜20μmの割合:70重量%で
あり、本発明の条件を満たすものであった。
上記方法で得られた粉末510gにワックス3gを添加し、
金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形した
後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成
形体を850℃で脱ワックスし、さらに1350℃において8
時間焼成した。
金型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形した
後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成
形体を850℃で脱ワックスし、さらに1350℃において8
時間焼成した。
得られた焼結体は、密度5.25g/cm3の割れの無い強固
な焼結体であった。
な焼結体であった。
この焼結体を1μmダイヤモンドペーストで研磨後13
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が45%であり、再度1250℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
00℃で30分間熱エッチングした試料をSEMで観察した結
果、粒内空隙の割合が45%であり、再度1250℃で焼成し
てもクラックの発生の見られない熱破壊に強いものであ
った。
比較例.1 粉末−A(純度:99.9重量%、BET値:28.2m2/g、平均
粒子径:0.7μm、1μm以上の割合:25重量%)510gに
ワックス3gを添加し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2
で乾式加圧成形した後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形し
た。次に得られた成形体を850℃で脱ワックスし、更に1
250℃において8時間焼成した。
粒子径:0.7μm、1μm以上の割合:25重量%)510gに
ワックス3gを添加し、金型130mm×52mmを用い200kg/cm2
で乾式加圧成形した後、2000kg/cm2で静水圧加圧成形し
た。次に得られた成形体を850℃で脱ワックスし、更に1
250℃において8時間焼成した。
成形後焼結体は、多くのひび割れが生じており個別片
に砕けていた。
に砕けていた。
比較例.2 実施例.1と同様に、粉末−A670gを15mmφジルコニア
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
この比較例では、粉砕し得られた粉末を1200℃で2時
間熱処理した。
間熱処理した。
得られた粉末は、純度:99.9重量%、BET値:2.0m2/g、
平均粒子径:3.2μm、1〜20μmの割合:78重量%であ
った。
平均粒子径:3.2μm、1〜20μmの割合:78重量%であ
った。
上記方法で得られた粉末510gにワックス3gを混合し、金
型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形した後、
2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成形体
を850℃で脱ワックスし、さらに1350℃において8時間
焼成した。
型130mm×52mmを用い200kg/cm2で乾式加圧成形した後、
2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成形体
を850℃で脱ワックスし、さらに1350℃において8時間
焼成した。
得られた焼結体は、割れは見られないが焼結反応が進
まず密度が3.90g/cm3と低く壊れ易いものであった。
まず密度が3.90g/cm3と低く壊れ易いものであった。
比較例.3 実施例.1と同様に、粉末−A670gを15mmφジルコニア
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
ボール1500ccとともに3000ccポリエチレンポットに入れ
7時間粉砕を行った。
この比較例では、粉砕し得られた粉末を850℃で2時
間熱処理した。
間熱処理した。
得られた粉末は、純度:99.9重量%、BET値:30.5m2/
g、平均粒子径:1.0μm、1〜20μmの割合:40重量%で
あった。
g、平均粒子径:1.0μm、1〜20μmの割合:40重量%で
あった。
上記方法で得られた粉末510gにワックス3gを混合し、
金型130mm×52mmを用い200kg/cm2乾式加圧成形した後、
2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成形体
を850℃で脱ワックスし、さらに1250℃において8時間
焼成した。
金型130mm×52mmを用い200kg/cm2乾式加圧成形した後、
2000kg/cm2で静水圧加圧成形した。次に得られた成形体
を850℃で脱ワックスし、さらに1250℃において8時間
焼成した。
成形後焼結体は、多くのひび割れが生じており個別片
に砕けていた。
に砕けていた。
第1図は焼結体内の粒内空隙及び粒界空隙を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 25/02 C04B 35/48 CA(STN)
Claims (4)
- 【請求項1】比表面積が5〜26m2/gであり、かつ遠心沈
降法によって測定した粒子径が 平均 1.3〜3.0μm 1〜20μmの割合 45〜75重量% である安定化剤を含まないジルコニア粉末。 - 【請求項2】加水分解法、中和法、アルコキシド法等で
製造された水和ジルコニア、またはZrOCl2・H2Oの高純
度ジルコニウム含有化合物を原料とし、該ジルコニア原
料を仮焼することによりジルコニア粉末を製造する方法
において、仮焼により得られた粉末を粉砕した後、500
℃〜1100℃で熱処理することを特徴とする、請求項1記
載のジルコニア粉末の製造方法。 - 【請求項3】下記式1で示される粒内空隙の割合が20%
以上である、安定化剤を含まないジルコニア焼結体。 式1 粒内空隙の割合(%)= {(a×n)/(a×n+A×N)}×100 但し、a=粒内空隙の数、A=粒界空隙の数、 n=粒内空隙の平均面積、N=粒界空隙の平均面積 - 【請求項4】請求項1記載のジルコニア粉末を用いて成
形した後、1000℃〜1400℃で焼成することを特徴とす
る、請求項3記載のジルコニア焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30390190A JP3248182B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-11-13 | ジルコニア粉末及び焼結体並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-155242 | 1990-06-15 | ||
JP15524290 | 1990-06-15 | ||
JP30390190A JP3248182B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-11-13 | ジルコニア粉末及び焼結体並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04130018A JPH04130018A (ja) | 1992-05-01 |
JP3248182B2 true JP3248182B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=26483296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30390190A Expired - Fee Related JP3248182B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-11-13 | ジルコニア粉末及び焼結体並びにそれらの製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3248182B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AU712920B2 (en) | 1997-06-13 | 1999-11-18 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Zirconia powder, method for producing the same, and zirconia ceramics using the same |
JP2019086345A (ja) | 2017-11-03 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | ガスセンサ用固体電解質、ガスセンサ |
CN114315348B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-06-30 | 西南科技大学 | 一种全稳定四方ysz靶材及超长寿命eb-pvd涂层的制备方法 |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP30390190A patent/JP3248182B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH04130018A (ja) | 1992-05-01 |
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