JP5458710B2

JP5458710B2 - ピンク色ジルコニア焼結体

Info

Publication number: JP5458710B2
Application number: JP2009165591A
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: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2011020875A

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、特に鮮やかなピンク（桃）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。

これまでピンク色の着色ジルコニア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。

これまでピンク色の着色ジルコニアとしては以下の様なものが提案されている。

安定化剤を含むジルコニアに酸化エルビウムを０．５〜２モル％（約０．９〜３．６重量％）、酸化亜鉛を０．１〜０．６モル％を含有するピンク色ジルコニア焼結体が提案されている（特許文献１、２参照）。しかし、これらは亜鉛、さらには他の着色助剤を必須成分としたものであり、亜鉛を含有しない場合には焼結密度が上がらず、着色も不十分（淡桃白）なものであった。

安定化剤としてセリアを用い、エルビウムを０．０１〜１モル％含有し、さらに多量のアルミナ（０．５体積％以上、実質的には３０体積％以上）を含有する焼結体が提案されている（特許文献３参照）。しかし、得られた焼結体は強度の低い低密度のものであった（＜１０００ＭＰａ）。

安定化剤としてイットリアを用い、酸化エルビウムを０．５重量％用いたジルコニア焼結体も提案されている（特許文献４〜７参照）。しかし、いずれも酸化エルビウムの添加量が適当でないために発色が不十分なものであった。これらはいずれもアルミナを含有しない（或いは数十％ものアルミナを含む）ものであり、ＨＩＰ処理をして初めて高密度となっているものであった。

この様に、従来のピンク色のジルコニア焼結体は、ピンク系の色を呈してはいるものの、その明度、色相及び彩度のバランスに欠けるものであり、真珠の様な光沢を有するジルコニア焼結体の高級な質感に欠けるものであった。

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の高いピンク色ジルコニア焼結体を提供するものである。

特開平４−２６５８号公報特開平４−４０２５０号公報特開２００５−３０６６７８号公報特開平１−２０１０７３号公報特開平１−２０１０７４号公報特開平１−２３４３６４号公報特開平１−２３４３６５号公報

従来のピンク色のジルコニア焼結体では、深みのある色を出そうとした場合には明度が低くなり、一方で明るさを強調しようとすると白くぼやけた質感となり、真珠調の光沢を有し高級な質感のあるジルコニアの特性を十分に生かした焼結体が得られていなかった。

本発明者等は、ピンク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、着色剤として１重量％以上の酸化エルビウム、他の添加物としてはアルミナを０．５重量％未満、或いはアルミナを０．１〜１重量％、酸化コバルトを０．２〜０．５重量％用いた場合において、マンセル表色系における色相Ｈが１ＲＰ〜５ＲＰに属する鮮やかなピンク色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。

本発明のピンク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６〜９、色相Ｈが１ＲＰ〜５ＲＰ、彩度Ｃが０．５〜３であり、なおかつ焼結密度が６．０５ｇ／ｃｍ^３以上のピンク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。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の明度Ｖ値が６未満では暗く濁った質感となり、高級感に劣るものとなる。Ｖ値は６以上、特に７以上であることが好ましい。一方、Ｖ値が９を越えると白くぼやけた質感となるため、Ｖ値は８．５以下が好ましい。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の色相Ｈが１ＲＰ〜５ＲＰであり、特に１．５ＲＰ〜３ＲＰの範囲が好ましい。５ＲＰを超える（５ＲＰ〜１０ＲＰ）と赤みが強いものとなり、１ＲＰ未満（１０Ｐ〜１ＲＰ）では紫がかった青味の強い質感となる。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の彩度Ｃが０．５〜３である。

本発明のピンク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６．０５ｇ／ｃｍ^３以上、特に６．０７ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。焼結密度が６．０５／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。

本発明の着色ジルコニア焼結体は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが６５〜８５、ａ^＊が０〜１０、ｂ^＊が０〜―３であることが好ましい。

本発明の焼結体におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌは特に７０以上であることが好ましい。一方、明度Ｌが８５を越えるとやはり白くぼやけた質感となる。

本発明の着色ジルコニア焼結体は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系のａ^＊がさらに２〜１０、ｂ^＊が−０．５〜―３の範囲が好ましい。

本発明のピンク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％、酸化エルビウムを１〜３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、本発明のピンク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。

本発明のピンク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、酸化エルビウムを用いる場合には１〜３重量％、特に１〜２重量％の範囲が好ましい。酸化エルビウムが１重量％未満では着色が不十分で白けた色調となり、３重量％を超えると明度が低下し、また焼結密度も低下し易い。

本発明のピンク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。ピンク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。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は、着色剤としてアルミナを０．１〜０．５重量％、酸化コバルトを０．２〜０．５重量％組み合わせて用いることもできる。

本発明で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。

本発明のピンク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、上記の組成の粉末を成型（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。

本発明のピンク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。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は深みのあるピンク色の色調と高い明度を両立しており、高級な質感を有しジルコニア本来の特性である真珠調の光沢を損なわない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、酸化エルビウムを２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、鮮やかなピンク色を呈する光沢のあるジルコニア焼結体が得られた。

（実施例２）
酸化エルビウムの添加量を１重量％とした以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
酸化エルビウムの代わりにアルミナを０．５重量％、酸化コバルトを０．５重量％用い、ジルコニア粉末として東ソー株式会社製のジルコニア粉末３ＹＳ（酸化イットリウム３モル％）を用いた以外は実施例１と同様の処理を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
酸化エルビウムの代わりに酸化クロム（０．５重量％）を用い、さらにアルミナを１０重量％添加し、他は実施例１と同様の条件で焼結体を得た。

得られた焼結体は焼結密度が低く、赤みの強い焼結体であった。

（比較例２）
酸化エルビウムの代わりに酸化ニッケル（０．３重量％）及び酸化チタン（５重量％）を用いた他は実施例１と同様の条件で焼結体を得た。

得られた焼結体は焼結密度が低く、明度が低い焼結体であった。

本発明のピンク色ジルコニア焼結体は、高密度でなおかつ高級な質感を有する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

安定化剤としてＹ _２Ｏ _３を２〜５モル％、酸化エルビウムを１〜２重量％、Ａｌ _２Ｏ _３を０．５重量％未満含んでなり、マンセル表色系における明度Ｖが６〜９、色相Ｈが１ＲＰ〜５ＲＰ、彩度Ｃが０．５〜３であり、なおかつ焼結密度が６．０５ｇ／ｃｍ^３以上であるピンク色ジルコニア焼結体。
Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが６５〜８５、ａ^＊が０〜１０、ｂ^＊が０〜−３である請求項１に記載のピンク色ジルコニア焼結体。
安定化剤としてＹ _２Ｏ _３を２〜５モル％、アルミナを０．１〜０．５重量％、酸化コバルトを０．２〜０．５重量％含んで成り、マンセル表色系における明度Ｖが６〜９、色相Ｈが１ＲＰ〜５ＲＰ、彩度Ｃが０．５〜３であり、なおかつ焼結密度が６．０５ｇ／ｃｍ^３以上であるピンク色ジルコニア焼結体。
Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度Ｌが６５〜８５、ａ^＊が０〜１０、ｂ^＊が０〜−３である請求項３に記載のピンク色ジルコニア焼結体。