JP5521208B2 - 紫色ジルコニア焼結体 - Google Patents

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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、特に鮮やかな紫色を呈し、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。
これまで紫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。
例えば、着色剤として酸化バナジウム、酸化ネオジウム又は酸化コバルトを用いたジルコニア焼結体が提案されている(例えば特許文献1〜3参照)。さらに酸化チタンと酸化ニッケル、酸化コバルトを組合せた焼結体が提案されている(例えば特許文献4参照)。しかし、いずれの焼結体も多量のアルミナ或いは酸化チタンを含有するものであり、紫色の色調が十分なものではなかった。
この様に従来の紫色のジルコニア焼結体は、紫系の色を呈してはいるものの、鮮やかな紫色とは言えず、明度、色相及び彩度のバランスに優れた紫色を呈し、なおかつ真珠調の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紫色の着色ジルコニアを提供するものである。
特開平1−157462号公報 特開平1−234364号公報 特開平1−234365号公報 特開平5−44316号公報
従来の紫色のジルコニア焼結体は、真珠調の光沢を有する鮮やかな紫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、紫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0.5重量%以下の酸化コバルト(又は酸化ニッケル)と5重量%以下の酸化チタン、或いは1.5重量%以上の酸化ネオジウム、他の添加物としてはアルミナを0.1〜0.5重量%において、マンセル表色系における1P〜1RP(1P〜10P〜1RP)に相当する鮮やかな紫色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。
本発明の紫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3〜8、色相Hが1P〜1PR、彩度Cが1〜4であり、なおかつ焼結密度が5.8g/cm以上の紫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。
本発明の紫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3未満では暗く濁った質感となり、V値は特に3.5以上であることが好ましい。一方、V値が8を越えると白くぼやけた質感となるため、V値は8以下、特に7.5以下が好ましい。
本発明の紫色のジルコニア焼結体は、マンセル表色系の色相Hが1P〜1RPであり、特に2P〜7Pの範囲が好ましい。1PよりPB(青紫)側では青味が強い色調となり、1RPを超えた側では赤味が強い色調となる。マンセル表色系の紫色(P)は0P〜10Pを中心に0Pより外側には青紫のPB領域、10Pの外側には赤紫のRP(0RP〜10RP)領域が広がっている。
本発明の紫色ジルコニア焼結体は、マンセル表色系の彩度Cが1〜4である。
本発明の紫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5.8g/cm以上、特に6.0g/cm以上であることが好ましい。焼結密度が5.8g/cm未満では、見る角度によって光りの反射にむらが生じ、真珠の様な光沢が得られない。
本発明の着色ジルコニア焼結体は、L表色系における明度Lが40〜80、aが3〜15、bが−3〜−15であることが好ましい。
本発明の紫色ジルコニア焼結体におけるL表色系における明度Lは40以上、特に45〜75であることが好ましい。明度Lが40未満では暗い質感となり、80を越えると白っぽくぼやけた質感となる。
本発明の焼結体のL表色系におけるaは3〜15、bが−3〜−15の範囲が好ましく、さらにaが5〜15、bが−5〜−11の範囲が好ましい。
本発明の紫色ジルコニア焼結体は、安定化剤としてYを2〜5モル%、着色剤成分を1〜10重量%、Alを0.1〜0.5重量%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、本発明の紫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。
本発明の紫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、0.5重量%以下の酸化コバルト(好ましくは0.3重量%以下)、又は0.5重量%以下の酸化ニッケル(好ましくは0.3重量%以下)と5重量%以下の酸化チタンの混合酸化物、或いは1.5重量%以上(好ましくは2〜3重量%)の酸化ネオジウム等を用いることが例示できる。
本発明の紫色ジルコニア焼結体には、さらにアルミナを0.1〜0.5重量%、特に0.1〜0.3重量%添加することが好ましい。紫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。
本発明の紫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。
本発明の紫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。
本発明の紫色ジルコニア焼結体は青色味又は赤色味のない紫色の色調と明度のバランスに優れたものであり、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、着色剤として酸化コバルト(0.3重量%)、酸化チタン(5重量%)を添加し、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)、CIP(2t/cm)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、青味又は赤味のない鮮やかな紫色のジルコニア焼結体が得られた。
(実施例2)
着色剤に酸化ニッケル(0.3重量%)、酸化チタン(5重量%)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。
実施例1に比べてより明度が高く、青色味又は赤色味のない焼結体が得られた。
(実施例3)
着色剤に酸化ネオジウム(2重量%)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。
実施例1に比べてより明度が高く、青色味又は赤色味のない焼結体が得られた。
(比較例1)
着色剤に酸化エルビウム(1重量%)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。
実施例1に比べてより明度は高いが、赤色味の強い焼結体が得られた。
Figure 0005521208
本発明の紫色ジルコニア焼結体は、高密度でなおかつ青味又は赤味のない鮮やかな紫色の色相を呈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 (4)

  1. 安定化剤としてY を2〜5モル%、着色剤として0.5重量%以下の酸化コバルト又は酸化ニッケル、5重量%以下の酸化チタン、さらにAl を0.1〜0.5重量%含んでなり、マンセル表色系における明度Vが3〜8、色相Hが1P〜1RP、彩度Cが1〜4であり、なおかつ焼結密度が5.8g/cm以上である紫色ジルコニア焼結体。
  2. 表色系における明度Lが40〜80、aが3〜15、bが−3〜−15である請求項1に記載の色ジルコニア焼結体。
  3. 安定化剤としてY を2〜5モル%、着色剤として1.5重量%以上の酸化ネオジウム、さらにAl を0.1〜0.5重量%含んでなり、マンセル表色系における明度Vが3〜8、色相Hが1P〜1RP、彩度Cが1〜4であり、なおかつ焼結密度が5.8g/cm 以上である紫色ジルコニア焼結体。
  4. 表色系における明度Lが40〜80、a が3〜15、b が−3〜−15である請求項3に記載の紫色ジルコニア焼結体
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