JP5375387B2

JP5375387B2 - 茶色ジルコニア焼結体

Info

Publication number: JP5375387B2
Application number: JP2009165592A
Authority: JP
Inventors: 仁士永山; 正行工藤; 誠井上
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2011020876A

Description

本発明は、装飾部材、電子機器材料の外装に用いるための着色ジルコニアに関するものであり、特に鮮やかな茶色を呈し、質感（審美性）に優れ、なおかつ高密度のジルコニア焼結体を提供するものである。

ジルコニア焼結体はその高い強度からこれまで主に構造部材や粉砕メディアとして用いられているが、鏡面研磨後の表面光沢の美しさから装飾部材、電子機器材料の外装部品への応用が期待されている。こうした広がる用途に対応するためには、審美性に優れた着色ジルコニア焼結体が要望されている。

これまで茶色の着色ジルコニア焼結体としては種々の添加物を用いたものが提案されているが、必ずしも十分な審美性を有するものは得られていなかった。特にジルコニアはアルミナに比べて着色剤が均一に固溶しにくく、鮮明な色が出難いという問題があった。

これまで茶色のジルコニア焼結体としては、酸化セリウムを着色剤として用いなおかつ還元雰囲気で焼結したものが提案されている（例えば特許文献１）。しかし、還元雰囲気で焼結したものは明度が低く、色調が一定しないものであった。

また着色剤としてプラセオジウムやバナジウムを多量に用いるものが提案されている（例えば特許文献２）。しかし、これらの着色剤を多量に添加したものでは、やはり明度の低い暗い色調のものであった。

従来の茶色のジルコニア焼結体は、茶系の色を呈してはいるものの、鮮やかな茶色とは言えず、明度、色相及び彩度のバランスに優れた茶色を呈し、なおかつ真珠の様な光沢を有するジルコニア焼結体は得られていなかった。

本発明は、かかる従来の着色ジルコニアの問題を解決するものであり、特に高密度で審美性に優れた茶色の着色ジルコニアを提供するものである。

特開昭６２−８３３６６号公報特開平３−２８１６１号公報

従来の茶色のジルコニア焼結体は明度の低いものであり、真珠のような光沢を有する明るい茶色で高級な質感のあるジルコニア焼結体は得られていなかった。

本発明者等は、茶色に着色したジルコニア焼結体について鋭意検討を重ねた結果、安定化剤としては安定化剤自身による着色への影響のない酸化イットリウムを２〜５モル％含有し、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉの複合酸化物及びＺｒ−Ｓｉ−Ｖの複合酸化物を併せて１重量％以下、或いは酸化鉄及び酸化チタンを１重量％以下、他の添加物としてはアルミナを０．５重量％未満において、マンセル表色系における１Ｙ〜５Ｙに相当する鮮やかな茶色を呈する高密度のジルコニア焼結体が得られることを見出し、本発明を完成するに到ったものである。

以下に本発明の焼結体を詳細に説明する。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系における明度Ｖが５〜７、色相Ｈが１Ｙ〜５Ｙ、彩度Ｃが１〜２であり、なおかつ焼結密度が６．０３ｇ／ｃｍ^３以上の茶色ジルコニア焼結体である。

マンセル表色系の色相ＨはＲ（赤）、Ｙ（黄色）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｐ（紫）の各基本色の色相とそれらの組み合わせの中間色を各１０段階で表示する表色系である。マンセル表色系は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系に比べて色のイメージを掴みやすい表色系であり、主にデザイン分野で用いられており、本発明の焼結体の目的に適した表色系である。

本発明の茶色ジルコニア焼結体におけるマンセル表色系の明度Ｖ値は、５未満では黒っぽい質感となる。Ｖ値は５．５以上であることが好ましい。一方、Ｖ値が７を越えると白くぼやけた質感となるため、Ｖ値は７以下が好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の色相Ｈが１Ｙ〜５Ｙであり、特に１Ｙ〜４Ｙの範囲が好ましい。１ＹよりＹＲ（黄赤色）側では赤味が強い色調となり、５Ｙを超えたＧＹ側では緑味が強い色調となる。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の彩度Ｃが１〜２である。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、表面光沢によって高級感を呈するため高密度であることが不可欠であり、焼結密度は６．０３ｇ／ｃｍ^３以上、特に６．０５ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。焼結密度が６．０３ｇ／ｃｍ^３未満では、見る角度によって光りの反射にむらが生じ、真珠調の光沢が得られない。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが５０〜７０、ａ^＊が−１〜１、ｂ^＊が１０〜２０であることが好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌは５０以上、特に５５〜７０であることが好ましい。明度Ｌが５０未満では暗い質感となり、７０を越えると白っぽくぼやけた質感となる。

本発明の茶色ジルコニア焼結体のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるａ^＊は−１〜１、特に−０．５〜１、ｂ^＊が１０〜２０、特に１０〜１５の範囲が好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤成分を０．１〜３重量％（特に０．３〜１重量％）、Ａｌ_２Ｏ_３を０．５重量％未満からなるものが好ましい。

ジルコニア焼結体の安定化剤としてはイットリアの他にもセリア等が知られているが、セリアはそれ自身がジルコニアを着色して色調へ影響するため、本発明の茶色ジルコニア焼結体の安定化剤としてはイットリアを用いることが好ましい。イットリアの含有量は焼結体の強度と色調のバランスの観点から、２〜５モル％、特に２．５〜３．５モル％の範囲が好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体に用いる着色剤は特に限定はないが、特にバナジウムを含む複合酸化物やマンガンを含む複合酸化物（特にジルコニアとケイ素を含むジルコン系複合酸化物が好ましい）ではそれぞれを０．１〜１重量％（特に０．５重量％以下）用いることが好ましい。酸化鉄を用いる場合は０．０５〜０．５重量％（特に０．３重量％以下）を用い、特に酸化チタン（好ましくは０．０５〜１重量％、特に０．５重量％以下）と組み合わせて用いることが好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体に用いる添加物としては、色調に影響しないアルミナを０．５重量％以下、特に０．０５〜０．３重量％添加することが好ましい。茶色ジルコニア焼結体において、アルミナが０．５重量％以上では、焼結体が白っぽい質感となり高級感が損なわれたものとなる。一方、アルミナを含有しない場合、大気中の常圧焼結において本発明の高密度を得ることが困難な場合があり、色調に影響しない範囲で最小限度のアルミナを添加することが好ましい。

本発明の原料として用いるジルコニア粉末は特に限定されるものではないが、加水分解によって得られる焼結性の高い粉末を用いることが好ましい。

本発明の茶色ジルコニア焼結体の製造方法は特に限定されるものではないが、上記の組成を成型（必要に応じてさらにＣＩＰ処理）し、大気中、常圧で１３５０〜１６００℃、特に１４００〜１５００℃で焼結することができる。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は従来の様に特殊なＨＩＰ焼結をしなくても高密度で高級感のある焼結体を得ることができる。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は高級な質感を有し、ジルコニア本来の真珠調の光沢を有する着色ジルコニア焼結体である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（色相、明度、採度の測定）
本発明の焼結体のマンセル表色系における色相、明度、採度、並びにＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるＬ*、ａ*、ｂ*は、色差計（カラーアナライザーＴＣ−１８００ＭＫ−ＩＩ、東京電色社製）を用いてＤ６５光源、１０度視野角の条件において測定した。

（実施例１）
東ソー株式会社製のジルコニア粉末３ＹＳＥ（酸化イットリウム３モル％、アルミナ０．２５重量％）に、着色剤としてＺｒ−Ｓｉ−Ｖの複合酸化物（日陶産業（株）製ＮＭ−１７００）を０．４重量％、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉの複合酸化物日陶産業（株）製Ｍ−４６０）を０．４重量％添加し、湿式混合により粉砕、混合後、乾燥した。混合粉末をメカニカルプレス（５００ｋｇｆ／ｃｍ^２）、ＣＩＰ（２ｔ／ｃｍ^２）により加圧成型し、大気中、１４００℃（昇温速度１００℃／時）で２時間焼結させた。焼結体は表面を研磨し、マンセル表色系、及びＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の測定を行った。

結果を表１に示す。ＨＩＰ処理等の特別の焼結条件を用いることなく、鮮やかな茶色の焼結体が得られた。

（実施例２）
着色剤に酸化チタン０．５重量％、酸化鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）０．１重量％を用いた以外は実施例１同様の処理を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
着色剤として酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）２重量％用いた以外は実施例２同様の処理を行った。結果を表１に示す。

明度の低い、暗い色調の焼結体が得られた。

本発明の茶色ジルコニア焼結体は、審美性に優れた焼結体であり、装飾部品、電子機器材料の外装に用いることができる。

Claims

マンセル表色系における明度Ｖが５〜７、色相Ｈが１Ｙ〜５Ｙ、彩度Ｃが１〜２であり、なおかつ焼結密度が６．０３ｇ／ｃｍ^３以上である茶色ジルコニア焼結体。
Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが５０〜７０、ａ^＊が−１〜１、ｂ^＊が１０〜２０である請求項１に記載の茶色ジルコニア焼結体。
安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤としてバナジウムを含む複合酸化物を０．１〜１重量％、マンガンを含む複合酸化物を０．１〜１重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．５重量％未満含んでなる請求項１又は請求項２に記載の茶色ジルコニア焼結体。
安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜５モル％、着色剤として酸化鉄を０．０５〜０．５重量％、酸化チタンを０．０５〜１重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．５重量％未満含んでなる請求項１又は請求項２に記載の茶色ジルコニア焼結体。