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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248182B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|
| JPH04130018A (ja) | 1992-05-01 |
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