JP5655512B2 - Colored translucent zirconia sintered body, method for producing the same, and use thereof - Google Patents

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本発明は、濃い色調と高い透光性を兼ね備えた着色透光性ジルコニア焼結体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a colored translucent zirconia sintered body having both a deep color tone and high translucency, and a method for producing the same.

従来から、ジルコニア単結晶、いわゆるキュービックジルコニアは、装飾用途や宝飾用途に使用されている。さらに、遷移金属や希土類元素などの着色剤を添加することによって着色されたキュービックジルコニアも同様な用途に使用されている(非特許文献1)。   Conventionally, zirconia single crystals, so-called cubic zirconia, have been used for decorative applications and jewelry applications. Furthermore, cubic zirconia colored by adding a colorant such as a transition metal or a rare earth element is also used for the same purpose (Non-Patent Document 1).

これらのキュービックジルコニアは、スカルメルト法等によりジルコニア単結晶のバルク体を最初に作製し、その後、作製したバルク体を切断や研磨によって目的形状に加工する必要があった。そのため、キュービックジルコニアを任意の形状に加工することは困難であり、複雑形状等の高い意匠性が必要とされる用途や、微細加工が必要とされる用途などにはキュービックジルコニアを使用することができなかった。   In these cubic zirconia, a bulk body of zirconia single crystal was first prepared by a skull melt method or the like, and then the manufactured bulk body had to be processed into a target shape by cutting or polishing. Therefore, it is difficult to process cubic zirconia into an arbitrary shape, and cubic zirconia can be used for applications that require high design such as complex shapes or applications that require fine processing. could not.

一方、ジルコニア粉末を成型、焼成して得られ、高い透明性を有する透光性ジルコニア焼結体が報告されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、非特許文献2)。これらの透光性ジルコニア焼結体は、射出成型等のモールディング成型で作製できるため、任意の形状の焼結体として得ることが容易である。このような高い透明性を有する透光性ジルコニア焼結体は、キュービックジルコニアでは加工できない形状の部材とすることができる。   On the other hand, a translucent zirconia sintered body obtained by molding and firing zirconia powder and having high transparency has been reported (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Non-Patent Document 2). Since these translucent zirconia sintered bodies can be produced by molding such as injection molding, they can be easily obtained as sintered bodies of any shape. Such a translucent zirconia sintered body having high transparency can be a member having a shape that cannot be processed by cubic zirconia.

透光性ジルコニア焼結体の意匠性をさらに向上させるため、着色剤として希土類酸化物を添加した透光性ジルコニア焼結体、いわゆる着色透光性ジルコニア焼結体が検討されている(特許文献1〜3)。しかしながら、高い透明性を維持したまま透光性ジルコニア焼結体が含有できる着色剤量は最大で3mol%であり、このような透光性ジルコニア焼結体は色調が弱いものであった(特許文献1〜3)。   In order to further improve the design of the translucent zirconia sintered body, a translucent zirconia sintered body to which a rare earth oxide is added as a colorant, so-called colored translucent zirconia sintered body has been studied (patent document). 1-3). However, the maximum amount of the colorant that can be contained in the translucent zirconia sintered body while maintaining high transparency is 3 mol% at maximum, and such translucent zirconia sintered body has a weak color tone (patent) Literatures 1-3).

特開2007−246384号公報JP 2007-246384 A 特開昭62−091467号公報JP 62-091467 A 特開2010−47460号公報JP 2010-47460 A

Jounal of the Electrochemical Society、第130巻、No.4、962頁(1983)Journal of the Electrochemical Society, Vol. 4, page 962 (1983) Jounal of the European Ceramic Society、第29巻、283頁(2009)Journal of the European Ceramic Society, 29, 283 (2009)

従来の着色透光性ジルコニア焼結体を明確な色調を呈する部材として使用するためには、焼結体の厚みを厚くして使用する必要があった。そのため、小型化傾向にある電子機器等の外装部材において色調を濃くするためには、着色透光性ジルコニア焼結体を大きくすることが必要であった。   In order to use the conventional colored translucent zirconia sintered body as a member exhibiting a clear color tone, it is necessary to increase the thickness of the sintered body. Therefore, it is necessary to enlarge the colored translucent zirconia sintered body in order to increase the color tone of the exterior member such as an electronic device that tends to be miniaturized.

本発明は、微細な部材としても明確な色調及び高い透明性を有し、意匠性および審美性が共に優れる着色透光性ジルコニア焼結体であり、なおかつ、容易に任意の形状が得られる着色透光性ジルコニア焼結体及びその製造方法を提供するものである。   The present invention is a colored translucent zirconia sintered body that has a clear color tone and high transparency as a fine member, and is excellent in both design and aesthetics, and can be easily obtained in any shape A translucent zirconia sintered body and a method for producing the same are provided.

本研究者らは、着色透光性ジルコニア焼結体の色調及び透明性と焼結体組成及び組織との関係について鋭意検討を重ねた結果、焼結体中の着色剤の含有量を増加させるだけでは、着色透光性ジルコニア焼結体の透明性、特に直線透過率が極端に低下するため、透光性と濃い色調を兼ね備えた焼結体とはならないことを見出した。   As a result of intensive investigations on the relationship between the color tone and transparency of the colored translucent zirconia sintered body and the composition and structure of the sintered body, the present researchers increase the content of the colorant in the sintered body. It has been found that the transparency, particularly the linear transmittance, of the colored translucent zirconia sintered body is extremely lowered, so that it does not become a sintered body having both translucency and dark color tone.

さらに、ランタノイド系希土類元素とチタニアを含有するジルコニア焼結体であって、なおかつ、ランタノイド系希土類元素とチタニアの含有量、及び気孔率が制御された着色透光性ジルコニア焼結体は、透明性が低下することなく、明確な色調を呈することを見出した。また、ランタノイド系希土類元素とチタニアを含有し、かつ、結晶粒子内部の気孔(以下、粒内気孔)を有さない一次焼結体を作製し、その後、一次焼結体中のチタニアを十分に還元しながら熱間静水圧プレス処理することによって、透明性が低下することなく明確な色調を呈する着色透光性ジルコニア焼結体が得られることを見出した。   Further, a colored transmissive zirconia sintered body containing a lanthanoid rare earth element and titania and having a controlled content of lanthanoid rare earth element and titania and porosity is transparent. Was found to exhibit a clear color tone without lowering. In addition, a primary sintered body containing a lanthanoid rare earth element and titania and having no pores inside the crystal grains (hereinafter referred to as intragranular pores) is produced, and then the titania in the primary sintered body is sufficiently obtained. It has been found that a colored translucent zirconia sintered body having a clear color tone can be obtained without reducing transparency by performing a hot isostatic pressing process while reducing.

すなわち、本発明は、イットリアを6mol%以上15mol%以下、チタニアを3mol%以上20mol%以下、ランタノイド系希土類元素を酸化物換算で少なくとも4mol%含有し、気孔率が高くとも1000ppmであることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体である。   That is, the present invention is characterized by containing yttria in an amount of 6 mol% to 15 mol%, titania in an amount of 3 mol% to 20 mol%, an lanthanoid rare earth element in an oxide equivalent of at least 4 mol%, and a porosity of at most 1000 ppm. A colored translucent zirconia sintered body.

以下、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体について説明する。   Hereinafter, the colored translucent zirconia sintered body of the present invention will be described.

本発明のジルコニア焼結体は、着色透光性ジルコニア焼結体であり、無色以外の色調を有し、かつ、透光性を有するジルコニア多結晶体である。従って、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、無色の透光性ジルコニア焼結体(以下、透明ジルコニア焼結体)、光を透過しない不透明のジルコニア焼結体(以下、不透明ジルコニア焼結体)、及びジルコニア単結晶とは異なる。ここでいう透明ジルコニア焼結体とは、測定波長400nm〜800nmにおいて試料厚さ1mmの最大直線透過率が10%以上であり、例えば、−3≦a≦3かつ−3≦b≦3を満たす焼結体である。 The zirconia sintered body of the present invention is a colored translucent zirconia sintered body, is a zirconia polycrystalline body having a color tone other than colorless and having translucency. Therefore, the colored translucent zirconia sintered body of the present invention includes a colorless translucent zirconia sintered body (hereinafter referred to as transparent zirconia sintered body), an opaque zirconia sintered body that does not transmit light (hereinafter referred to as opaque zirconia sintered body). ) And zirconia single crystals. The transparent zirconia sintered body here has a maximum linear transmittance of 10% or more at a sample thickness of 1 mm at a measurement wavelength of 400 nm to 800 nm, for example, −3 ≦ a * ≦ 3 and −3 ≦ b * ≦ 3. It is a sintered body satisfying

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、ジルコニアに対してイットリアを6mol%以上15mol%以下含有し、好ましくは8mol%以上12mol%以下含有する。イットリア含有量がこの範囲であると、結晶相が立方晶蛍石型構造となりやすい。これにより、着色透光性ジルコニア焼結体が高い透明性を示す。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention contains 6 mol% to 15 mol%, preferably 8 mol% to 12 mol%, of yttria with respect to zirconia. When the yttria content is within this range, the crystal phase tends to have a cubic fluorite structure. Thereby, a colored translucent zirconia sintered compact shows high transparency.

イットリア含有量が6mol%未満、もしくは、イットリア含有量が15mol%を超えると立方晶以外の結晶相が混在しやすくなり、焼結体の透明性が低下する。   If the yttria content is less than 6 mol% or the yttria content exceeds 15 mol%, crystal phases other than cubic crystals tend to be mixed, and the transparency of the sintered body is lowered.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、チタニアを3mol%以上20mol%以下含有し、8mol%以上15mol%以下含有することが好ましい。焼結体がこの範囲のチタニアを含有することで、焼結体の透明性が高くなる。一方、焼結体のチタニア含有量が3mol%未満では、焼結体の透明性が低くなる。また、チタニアの含有量が20mol%を超えると、焼結体中にパイロクロア型酸化物(ZrTiO等)の化合物が生成するため、透明性が低下しやすくなる。 The colored translucent zirconia sintered body of the present invention contains 3 to 20 mol% of titania, and preferably contains 8 to 15 mol% of titania. When the sintered body contains titania in this range, the transparency of the sintered body is increased. On the other hand, when the titania content of the sintered body is less than 3 mol%, the transparency of the sintered body is lowered. On the other hand, when the titania content exceeds 20 mol%, a compound of a pyrochlore type oxide (ZrTiO 4 or the like) is generated in the sintered body, so that the transparency is easily lowered.

なお、チタニアの含有量は、着色透光性ジルコニア焼結体中のジルコニア及びイットリアの合計量に対するmol%である。   The content of titania is mol% with respect to the total amount of zirconia and yttria in the colored translucent zirconia sintered body.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、ランタノイド系希土類元素を酸化物換算で少なくとも4mol%含有する。ランタノイド系希土類元素の含有量は、酸化物換算で少なくとも4.5mol%であることが好ましく、少なくとも5mol%であることがより好ましい。焼結体が含有するランタノイド系希土類元素が酸化物換算で4mol%未満では、焼結体の色調が弱くなり、特に明度Lの値が大きくなりすぎる。 The colored translucent zirconia sintered body of the present invention contains at least 4 mol% of a lanthanoid rare earth element in terms of oxide. The content of the lanthanoid rare earth element is preferably at least 4.5 mol%, more preferably at least 5 mol% in terms of oxide. When the lanthanoid rare earth element contained in the sintered body is less than 4 mol% in terms of oxide, the color tone of the sintered body becomes weak, and in particular, the value of the lightness L * becomes too large.

焼結体が含有するランタノイド系希土類元素が多くなると、明度Lの値が低くなり、より深い色調とすることができる。しかしながら、ランタノイド系希土類希元素が多くなりすぎると焼結体中にパイロクロア型酸化物が生成し、焼結体の透光性が低下しやすくなる。そのため、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体が含有するランタノイド系希土類元素は、酸化物換算で多くとも30mol%であることが好ましく、多くとも25mol%であることがより好ましく、多くとも20mol%であることが更に好ましく、多くとも15mol%であることが特に好ましい。 When the lanthanoid rare earth element contained in the sintered body is increased, the value of the lightness L * is lowered and a deeper color tone can be obtained. However, if the lanthanoid rare earth element is too much, a pyrochlore oxide is generated in the sintered body, and the translucency of the sintered body tends to be lowered. Therefore, the lanthanoid rare earth element contained in the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is preferably at most 30 mol% in terms of oxide, more preferably at most 25 mol%, and at most 20 mol. % Is more preferable, and at most 15 mol% is particularly preferable.

なお、ランタノイド系希土類元素の含有量は、着色透光性ジルコニア焼結体中のジルコニア、イットリア及びチタニアの合計量に対するmol%である。   The content of the lanthanoid rare earth element is mol% with respect to the total amount of zirconia, yttria and titania in the colored translucent zirconia sintered body.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体が含有するランタノイド系希土類元素は、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)、エルビウム(Er)、ガドリウム(Gd)又はホロニウム(Ho)の少なくとも1種以上が挙げられ、プラセオジウム(Pr)、ネオジム(Nd)又はエルビウム(Er)のいずれか1種以上であることが好ましく、プラセオジウム(Pr)又はネオジム(Nd)の1種以上であることがより好ましい。焼結体がこれらのランタノイド系希土類元素を含有することで、高い透明性を維持したまま、深い色調を有する焼結体となる。また、プラセオジウム(Pr)又はネオジム(Nd)を含有することで、透明性を維持したまま、特に深い色調を有する焼結体となりやすい。   The lanthanoid rare earth element contained in the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is at least one of praseodymium (Pr), neodymium (Nd), erbium (Er), gadolinium (Gd), and holonium (Ho). And any one or more of praseodymium (Pr), neodymium (Nd) or erbium (Er) is preferable, and one or more of praseodymium (Pr) or neodymium (Nd) is more preferable. When the sintered body contains these lanthanoid-based rare earth elements, the sintered body has a deep color tone while maintaining high transparency. Further, by containing praseodymium (Pr) or neodymium (Nd), it becomes easy to obtain a sintered body having a particularly deep color tone while maintaining transparency.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、イットリア、チタニア及びランタノイド系希土類元素がジルコニアに固溶していることが好ましい。   In the colored translucent zirconia sintered body of the present invention, it is preferable that yttria, titania and a lanthanoid rare earth element are dissolved in zirconia.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体はフッ素を含まないことが好ましい。フッ素元素やフッ素含有化合物を含んだ場合、焼結体の透明性が低くなりやすい。フッ素は焼結性に影響を与えるため、焼結過程においてフッ素が気孔排除を抑制し、焼結体中に気孔が多く残存するためと考えられる。そのため、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体はフッ素をフッ素化物として焼結体の重量に対して0.5重量%未満であることが好ましく、実質的にフッ素化物を含有しないことが好ましい。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention preferably contains no fluorine. When elemental fluorine or a fluorine-containing compound is included, the transparency of the sintered body tends to be low. Since fluorine affects the sinterability, it is considered that fluorine suppresses pore elimination during the sintering process, and many pores remain in the sintered body. Therefore, the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is preferably less than 0.5% by weight based on the weight of the sintered body with fluorine as a fluorinated material, and preferably substantially free of fluorinated material. .

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、気孔率が高くとも1000ppm(0.1体積%)である。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention has a high porosity of 1000 ppm (0.1% by volume).

発明者らはジルコニア焼結体の透明性が残留気孔に起因することを見出し、Mie散乱による光散乱モデルを用いて透明性と残留気孔量の相関を明らかにした。これによると、透光性ジルコニア焼結体は、同一の測定波長における直線透過率と気孔率に相関関係を有している(J.Am.Ceram.Soc,91[3] p813−818(2008))。さらなる検討の結果、着色透光性ジルコニア焼結体においては、上記と同様な相関関係が最大直線透過率と気孔率との間にあることを本発明者らは見出した。   The inventors have found that the transparency of the zirconia sintered body is caused by residual pores, and clarified the correlation between the transparency and the amount of residual pores using a light scattering model based on Mie scattering. According to this, the translucent zirconia sintered body has a correlation between the linear transmittance and the porosity at the same measurement wavelength (J. Am. Ceram. Soc, 91 [3] p813-818 (2008). )). As a result of further studies, the present inventors have found that the same correlation as described above exists between the maximum linear transmittance and the porosity in the colored translucent zirconia sintered body.

ここで、本発明においては、気孔率とは、着色透光性ジルコニア焼結体の体積に対する、残留気孔の割合(体積%)である。   Here, in the present invention, the porosity is a ratio (volume%) of residual pores to the volume of the colored translucent zirconia sintered body.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の気孔率Vは気孔率が高くとも1000ppm(0.01体積%)であり、高くとも850ppm(0.085体積%)であることが好ましく、500ppm(0.05体積%)であることがより好ましく、250ppm(0.025体積%)であることが更に好ましく、高くとも200ppm(0.02体積%)であることが好ましい。気孔率Vが1000ppmを越えると、透明性が低くなる。さらに、気孔率Vが高くとも250ppmとなることで、最大直線透過率が35%以上と高くなる。   The porosity V of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is at most 1000 ppm (0.01 vol%), preferably at most 850 ppm (0.085 vol%), preferably 500 ppm ( 0.05 vol%) is more preferred, 250 ppm (0.025 vol%) is more preferred, and at most 200 ppm (0.02 vol%) is preferred. When the porosity V exceeds 1000 ppm, the transparency is lowered. Furthermore, when the porosity V is at most 250 ppm, the maximum linear transmittance increases to 35% or more.

特に最大直線透過率が高い着色透光性ジルコニア焼結体とする場合、気孔率Vは高くとも100ppm(0.01体積%)であることが好ましく、高くとも50ppm(0.005体積%)であることがより好ましい。気孔率Vが高くとも100ppmとなることで、最大直線透過率が60%以上と高くなる。   In particular, when a colored translucent zirconia sintered body having a high maximum linear transmittance is used, the porosity V is preferably at most 100 ppm (0.01% by volume), and at most 50 ppm (0.005% by volume). More preferably. When the porosity V is at most 100 ppm, the maximum linear transmittance is as high as 60% or more.

一方、気孔率Vは低いほど透明性は高くなり、実質的に気孔を含まないことが好ましい。そのため、気孔率Vの下限値はないが、気効率は低くとも1ppm、好ましくは低くとも10ppmであっても本発明の目的とする透明性を有する焼結体となる。   On the other hand, the lower the porosity V, the higher the transparency, and it is preferable that the porosity is not substantially included. Therefore, although there is no lower limit value of the porosity V, even if the porosity is at least 1 ppm, preferably at least 10 ppm, the sintered body having the transparency intended by the present invention is obtained.

本発明における気孔率は以下の(1)式で求めることができる。   The porosity in this invention can be calculated | required by the following (1) Formula.

V=100×(4・r・C)/(3・Q) ・・・(1)
(但し、V:気孔率(体積%)、C:散乱係数(1/m)、r:残留気孔半径(m)、Q:散乱効率(−)であり、r=5×10−8mである。)
V = 100 × (4 · r · C) / (3 · Q) (1)
(Where V: porosity (% by volume), C: scattering coefficient (1 / m), r: residual pore radius (m), Q: scattering efficiency (−), and r = 5 × 10 −8 m is there.)

なお、(1)式における散乱係数Cは以下の(2)式で求まる値である。   Note that the scattering coefficient C in the equation (1) is a value obtained by the following equation (2).

C=−(1/t)・Ln{(T/100)/(1−R)} ・・・(2)
(但し、C:散乱係数(1/m)、T:焼結体の最大直線透過率(%)、R:反射率(−)、t:サンプル厚み(m)であり、R=0.14である)
C = − (1 / t) · Ln {(T / 100) / (1-R) 2 } (2)
(Where C: scattering coefficient (1 / m), T: maximum linear transmittance (%) of sintered body, R: reflectance (−), t: sample thickness (m), R = 0.14 Is)

また、散乱効率Qの値は直線透過率を測定する測定波長λにより異なる。そのため、(1)式において気孔率Vを求める場合は、(2)式における焼結体の最大直線透過率Tが測定された測定波長λと同じλの散乱係数Qを使用することが必要である。測定波長λと散乱効率Qは、以下の(3)式を用いて近似的に求めることができる。
Q=5.010−2.370e−2・λ+4.813e−5・λ
−5.032e−8・λ+2.638e−11・λ−5.435e−15・λ (3)
(但し、λ:最大直線透過率が測定されたときの測定波長(nm))
The value of the scattering efficiency Q varies depending on the measurement wavelength λ for measuring the linear transmittance. Therefore, when obtaining the porosity V in the equation (1), it is necessary to use the scattering coefficient Q having the same λ as the measurement wavelength λ in which the maximum linear transmittance T of the sintered body in the equation (2) is measured. is there. The measurement wavelength λ and the scattering efficiency Q can be approximately obtained using the following equation (3).
Q = 5.010-2.370e− 2 · λ + 4.813e −5 · λ 2
−5.032e −8 · λ 3 + 2.638e −11 · λ 4 −5.535e −15 · λ 5 (3)
(However, λ: Measurement wavelength when the maximum linear transmittance is measured (nm))

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、試料厚さ1mm、測定波長300nm〜800nmにおける最大直線透過率が少なくとも10%であることが好ましく、35%であることがより好ましく、少なくとも40%であることが更に好ましく、少なくとも50%であることが好ましく、さらには、少なくとも60%であることが特に好ましい。最大直線透過率が少なくとも10%である焼結体は透明性が高く、高い審美性を有しやすい。   In the colored translucent zirconia sintered body of the present invention, the maximum linear transmittance at a sample thickness of 1 mm and a measurement wavelength of 300 nm to 800 nm is preferably at least 10%, more preferably 35%, and at least 40%. More preferably, it is preferably at least 50%, more preferably at least 60%. A sintered body having a maximum linear transmittance of at least 10% has high transparency and tends to have high aesthetics.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、試料厚さ1mm、測定波長300nm〜800nmにおける最大全光線透過率が、少なくとも40%であることが好ましく、少なくとも50%であることがより好ましく、少なくとも60%であることがさらに好ましい。最大全光線透過率が少なくとも40%の焼結体は透光性が高くなりやすい。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention preferably has a maximum total light transmittance at a sample thickness of 1 mm and a measurement wavelength of 300 nm to 800 nm of at least 40%, more preferably at least 50%. More preferably, it is at least 60%. A sintered body having a maximum total light transmittance of at least 40% tends to have high translucency.

なお、直線透過率及び全光線透過率は(4)式の関係を有する値である。   Note that the linear transmittance and the total light transmittance are values having the relationship of the formula (4).

Ti=Tt−Td ・・・(4)
Tt:全光線透過率(%)
Td:拡散透過率(%)
Ti:直線透過率(%)
Ti = Tt−Td (4)
Tt: Total light transmittance (%)
Td: diffuse transmittance (%)
Ti: Linear transmittance (%)

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、試料厚さ1mmにおけるヘーズ率が多くとも75%であることが好ましく、多くとも50%であることがより好ましく、多くとも40%であることが更に好ましく、多くとも30%であることが特に好ましい。試料厚さ1mmにおけるヘーズ率が多くとも75%であることで、着色透光性ジルコニア焼結体の透明性がより高くなる。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention preferably has a haze ratio of at most 75% at a sample thickness of 1 mm, more preferably at most 50%, and at most 40%. More preferably, at most 30% is particularly preferable. When the haze ratio at the sample thickness of 1 mm is at most 75%, the colored translucent zirconia sintered body becomes more transparent.

ヘーズ率H(%)は、(5)式から求めることができる。   The haze ratio H (%) can be obtained from the equation (5).

H=100×Td/Tt ・・・(5)
H :ヘーズ率(%)
Tt:全光線透過率(%)
Td:拡散透過率(%)
H = 100 × Td / Tt (5)
H: Haze rate (%)
Tt: Total light transmittance (%)
Td: diffuse transmittance (%)

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の色調は明度L、色相a、bで規定される。ここで、明度L値が大きくなると色調は明るくなり、反対にL値が小さくなると色調は暗くなる。さらに、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体における色調は、焼結体を透過した光を白板で反射させ、これが再度焼結体を透過した光を測定することで求めることができる。そのため、色調は焼結体の透明性が変化することに伴って変化する。例えば、最大直線透過率が大きくなると、明度L、色相a、bはいずれも大きくなりやすい。反対に、最大直線透過率が小さくなると、明度L、色相a、bはいずれも小さくなりやすい。特に、色相a、bは透明性に影響を受けやすい。 The color tone of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is defined by lightness L * and hues a * and b * . Here, when the lightness L * value increases, the color tone becomes brighter, and conversely, when the L * value decreases, the color tone becomes darker. Furthermore, the color tone in the colored translucent zirconia sintered body of the present invention can be obtained by reflecting the light transmitted through the sintered body with a white plate and measuring the light transmitted through the sintered body again. Therefore, the color tone changes as the transparency of the sintered body changes. For example, when the maximum linear transmittance increases, the lightness L * and the hues a * and b * tend to increase. On the other hand, when the maximum linear transmittance decreases, the lightness L * and the hues a * and b * tend to decrease. In particular, the hues a * and b * are susceptible to transparency.

このように、本発明における色調は、透光性を有さない不透明ジルコニア焼結体の色調、すなわち、焼結体表面の反射光から求められる明度L、色相a、bとは異なる値である。 As described above, the color tone in the present invention is different from the color tone of the opaque zirconia sintered body having no translucency, that is, the lightness L * , hue a * , b * obtained from the reflected light on the surface of the sintered body. Value.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、試料厚さ1mmにおける明度Lが大きくとも70であることが好ましく、明度Lは大きくとも60であることがより好ましく、大きくとも55であることが更に好ましい。また、Lがこの範囲であることで、焼結体がより深い色調となりやすい。また、明度Lは少なくとも5であることがより好ましく、少なくとも35であることが更に好ましい。明度Lが少なくとも5であることで、色相が明確になりやすい。 In the colored translucent zirconia sintered body of the present invention, the lightness L * at a sample thickness of 1 mm is preferably at most 70, the lightness L * is more preferably at most 60, and at most 55. More preferably. Further, when L * is in this range, the sintered body tends to have a deeper color tone. Further, the lightness L * is more preferably at least 5, and further preferably at least 35. When the lightness L * is at least 5, the hue tends to be clear.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の色相a及びbは、色合いに大きな影響を与える。色相aは赤から緑の色調を示し、a値が大きいほど赤色が強くなり、値が小さいほど緑色が強くなる。一方、色相bは黄色から青色の色調を示し、b値が大きいほど黄色が強くなり、b値が小さいほど青色が強くなる。 The hues a * and b * of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention greatly affect the hue. The hue a * indicates a color tone from red to green. The larger the a * value, the stronger the red, and the smaller the value, the stronger the green. On the other hand, the hue b * indicates blue shades from yellow, yellow becomes stronger as the b * value is large, the blue is stronger as b * value is smaller.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の色相a及びbは焼結体の透光性が変化すると大きく変化するため、一概に決まるものではない。例えば、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体が青色を呈する場合、試料厚さ1mmの際の色相a及びbが試料厚さ1mmで10≦a≦30、−30≦b≦−15であることが挙げられる。 The hues a * and b * of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention are not determined unconditionally because they greatly change when the translucency of the sintered body changes. For example, when the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is blue, the hues a * and b * when the sample thickness is 1 mm are 10 ≦ a * ≦ 30 and −30 ≦ b * when the sample thickness is 1 mm . It is mentioned that it is ≦ -15.

同様に、着色透光性ジルコニア焼結体が緑色を呈する場合、試料厚さ1mmの際の色相a及びbが、−15≦a≦0、70≦b≦85であることが挙げられる。着色透光性ジルコニア焼結体が黄色を呈する場合、試料厚さ1mmの際の色相a及びbが、−15≦a≦0、85<bであることが挙げられる。 Similarly, when the colored translucent zirconia sintered body exhibits a green color, the hues a * and b * when the sample thickness is 1 mm are −15 ≦ a * ≦ 0 and 70 ≦ b * ≦ 85. Can be mentioned. When the colored translucent zirconia sintered body exhibits a yellow color, the hues a * and b * when the sample thickness is 1 mm are −15 ≦ a * ≦ 0 and 85 <b * .

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の結晶相は、立方晶であることが好ましく、立方晶蛍石型構造であることがより好ましく、立方晶蛍石型構造の単相であることがさらに好ましい。立方晶は光学異方性がないため、多結晶界面における複屈折が存在しない。そのため、焼結体の結晶相が立方晶の単相となることで、焼結体が特に高い透明性を有しやすい。   The crystal phase of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is preferably a cubic crystal, more preferably a cubic fluorite structure, and a single phase of a cubic fluorite structure. Further preferred. Since cubic crystals have no optical anisotropy, there is no birefringence at the polycrystalline interface. Therefore, since the crystal phase of the sintered body is a cubic single phase, the sintered body tends to have particularly high transparency.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、大きくとも60μmであることが好ましく、大きくとも50μmであることがより好ましく、大きくとも45μmであることがさらに好ましく、大きくとも40μmであることが特に好ましい。焼結体の平均結晶粒径を大きくとも50μmとすることで、機械的強度、特に曲げ強度が向上する。   The average crystal grain size of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is preferably at most 60 μm, more preferably at most 50 μm, further preferably at most 45 μm, and at most 40 μm. It is particularly preferred that By setting the average crystal grain size of the sintered body to 50 μm at most, mechanical strength, particularly bending strength is improved.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、平均3点曲げ強度が少なくとも100MPaであることが好ましく、少なくとも150MPaであることがより好ましく、さらには、少なくとも200MPaであることが好ましい。平均曲げ強度が低くとも100MPaであれば、外装部材等の用途で使用した場合に壊れにくくなる。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention preferably has an average three-point bending strength of at least 100 MPa, more preferably at least 150 MPa, and further preferably at least 200 MPa. If the average bending strength is low at 100 MPa, it becomes difficult to break when used in applications such as exterior members.

次に、本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the colored translucent zirconia sintered compact of this invention is demonstrated.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、イットリア、チタニア及びランタノイド希土類元素を含有するジルコニア粉末を成型後、常圧焼結した後、さらに熱間静水圧プレス(HIP)処理し、アニールする製造方法であって、相対密度が90%以上98%以下、平均結晶粒径が大きくとも10μmである一次焼結体をHIP処理に供することによって得ることができる。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention is formed by molding a zirconia powder containing yttria, titania and a lanthanoid rare earth element, followed by normal pressure sintering, and further performing hot isostatic pressing (HIP) treatment and annealing. This is a production method, and it can be obtained by subjecting a primary sintered body having a relative density of 90% to 98% and an average crystal grain size of at most 10 μm to HIP treatment.

本発明の製造方法で使用するイットリア、チタニア及びランタノイド希土類元素を含有するジルコニア粉末(以下、原料粉末)は、イットリア、チタニア及びランタノイド希土類元素を所定量含有していれば特に制限はない。原料粉末のイットリア、チタニア及びランタノイド系希土類元素の量は、目的とする着色透光性ジルコニア焼結体の組成と同じ割合とすればよい。   The zirconia powder (hereinafter referred to as raw material powder) containing yttria, titania and lanthanoid rare earth elements used in the production method of the present invention is not particularly limited as long as it contains a predetermined amount of yttria, titania and lanthanoid rare earth elements. The amount of yttria, titania, and lanthanoid rare earth element in the raw material powder may be the same as the composition of the target colored translucent zirconia sintered body.

工業的な観点より、原料粉末としてはイットリア固溶ジルコニア粉末、チタニア粉末及びランタノイド系希土類元素の酸化物粉末を混合した混合粉末を用いることが好ましい。   From an industrial viewpoint, it is preferable to use a mixed powder obtained by mixing yttria solid solution zirconia powder, titania powder and lanthanoid rare earth element oxide powder as the raw material powder.

混合粉末に用いるイットリア固溶ジルコニア粉末は、純度99.9%以上、比表面積3m/g〜20m/gの粉末を用いることが好ましい。さらに、イットリア固溶ジルコニア粉末は、平均結晶子径10nm〜50nm、平均二次粒子径は100nm〜500nmの粉末であることが好ましく、加水分解法等の湿式合成法で製造された粉末が特に好ましい。 Yttria solid solution of zirconia powder used in the powder mixture, 99.9% purity, it is preferable to use a powder having a specific surface area of 3m 2 / g~20m 2 / g. Furthermore, the yttria solid solution zirconia powder is preferably a powder having an average crystallite diameter of 10 nm to 50 nm and an average secondary particle diameter of 100 nm to 500 nm, and a powder produced by a wet synthesis method such as a hydrolysis method is particularly preferable. .

混合粉末に用いるチタニア粉末はチタニアの純度が99.9%以上、比表面積が10m/g〜100m/gであることが好ましく、チタニアの純度が99.95%以上、平均結晶子径が30nm以下、平均2次粒子径が500nm以下の微細な粉末であることがより好ましい。 Titania powder used in the powder mixture purity titania 99.9% or more, preferably a specific surface area of 10m 2 / g~100m 2 / g, a purity of titania 99.95% or more, the average crystallite diameter More preferably, it is a fine powder of 30 nm or less and an average secondary particle diameter of 500 nm or less.

混合粉末として用いるランタノイド系希土類元素の酸化物粉末は、ランタノイド系希土類元素の酸化物の純度が99%以上であることが好ましい。   The lanthanoid rare earth element oxide powder used as the mixed powder preferably has a lanthanoid rare earth element oxide purity of 99% or more.

これらの粉末を混合する場合は、両者が均一に分散すれば特に方法に制限はないが、湿式ボールミル、湿式攪拌ミル等の湿式混合がより均一に混合できるため好ましい。   In the case of mixing these powders, the method is not particularly limited as long as both are uniformly dispersed, but wet mixing such as a wet ball mill and a wet stirring mill can be mixed more preferably.

本発明の製造方法では、原料粉末を成型して常圧焼結(以下、一次焼結)に供する成型体を得る。   In the production method of the present invention, a raw material powder is molded to obtain a molded body to be subjected to atmospheric pressure sintering (hereinafter referred to as primary sintering).

原料粉末の成型方法は、一次焼結に供するに適切な形状の成型体が得られる方法であれば制限はなく、一般的にセラミックスの成型に用いられているプレス成型、冷間静水圧プレス成型、鋳込み成型、押し出し成型、及び射出成型等の成型方法を用いることができる。   The raw material powder molding method is not limited as long as it can obtain a molded body having a shape suitable for primary sintering, and is generally used for ceramic molding, such as press molding and cold isostatic pressing. A molding method such as cast molding, extrusion molding, and injection molding can be used.

本発明の製造方法では、成型体を一次焼結してHIP処理に供する一次焼結体を作製する。一次焼結体の相対密度は90%以上98%以下であり、平均結晶粒径が大きくとも10μmである。一次焼結体の相対密度は、91%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましい。また、一次焼結体の相対密度は97%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましい。一次焼結体の相対密度が90%未満もしくは98%を越えると、HIP処理による気孔排除が十分に進行せず、得られる着色透光性ジルコニア焼結体の透明性が低下する。   In the production method of the present invention, a primary sintered body to be subjected to HIP treatment by primary sintering of the molded body is produced. The relative density of the primary sintered body is not less than 90% and not more than 98%, and the average crystal grain size is at most 10 μm. The relative density of the primary sintered body is preferably 91% or more, and more preferably 92% or more. The relative density of the primary sintered body is preferably 97% or less, and more preferably 95% or less. When the relative density of the primary sintered body is less than 90% or exceeds 98%, pore elimination by the HIP treatment does not proceed sufficiently, and the transparency of the resulting colored translucent zirconia sintered body decreases.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体の透光性は一次焼結体組織に強く依存する。そのため、一次焼結体の平均結晶粒径が10μmを超える場合は、一次焼結体において粒内気孔が残存しやすく、HIP処理後も気孔は排除されにくい。一方、平均結晶粒径が大きくとも10μmであると、一次焼結体中の気孔は粒界に存在する。これにより、HIP処理による気孔排除がされやすくなる。また、一次焼結体の平均結晶粒径が大きくとも10μmであると、HIP処理中に結晶粒の塑性流動が起こりやすくなる。これにより、HIP処理中の気孔除去が効率的になると考えられる。一次焼結体の平均結晶粒径は大きくとも5μmであることが好ましく、大きくとも4μmであることがより好ましく、大きくとも3.5μmであることがさらに好ましい。これにより、気孔排除が促進されやすい。一次焼結体の平均結晶粒径の下限は特に制限されないが、例えば、少なくとも0.5μmであることが上げられる。   The translucency of the colored translucent zirconia sintered body of the present invention strongly depends on the primary sintered body structure. Therefore, when the average crystal grain size of the primary sintered body exceeds 10 μm, the intragranular pores are likely to remain in the primary sintered body, and the pores are not easily excluded even after the HIP treatment. On the other hand, when the average crystal grain size is at most 10 μm, pores in the primary sintered body exist at the grain boundaries. This facilitates pore removal by HIP processing. Further, when the average grain size of the primary sintered body is at most 10 μm, plastic flow of the crystal grains easily occurs during the HIP process. Thereby, it is considered that pore removal during HIP processing becomes efficient. The average crystal grain size of the primary sintered body is preferably at most 5 μm, more preferably at most 4 μm, and further preferably at most 3.5 μm. Thereby, pore elimination is easily promoted. Although the lower limit of the average crystal grain size of the primary sintered body is not particularly limited, for example, it can be raised to at least 0.5 μm.

ランタノイド系希土類元素は、結晶粒の成長を助長する効果がある。そのため、ランタノイド系希土類元素又はその酸化物のみをジルコニア粉末に添加したものでは、微細な一次焼結体を得ることは難しい。しかしながら、チタニアとランタノイド系希土類元素を共添加するとことで、一次焼結体の組織が微細化しやすくなる。   Lanthanoid rare earth elements have an effect of promoting the growth of crystal grains. Therefore, it is difficult to obtain a fine primary sintered body by adding only the lanthanoid rare earth element or its oxide to the zirconia powder. However, co-addition of titania and a lanthanoid rare earth element facilitates refinement of the structure of the primary sintered body.

本発明の製造方法では、一次焼結を常圧焼結で行なう。上記の相対密度及び平均結晶粒径を有する一次焼結体が得られれば一次焼結の条件は特に限定されない。特に一次焼結温度は、目的とする着色透光性ジルコニア焼結体の組成、ランタノイド希土類元素の種類及び含有量などにより異なる。そのため、一次焼結温度は目的とする着色透光性ジルコニア焼結体の組成、ランタノイド希土類元素の種類及び含有量に応じて適宜変えることがきる。ランタノイド系希土類酸化物としてプラセオジウムである場合、一次焼結の温度としては1250℃以上1500℃以下であることが例示でき、より好ましい一次焼結温度は1300℃以上1450℃以下が例示でき、さらに好ましい一次焼結温度としては1325℃以上1400℃以下を例示することができる。   In the production method of the present invention, primary sintering is performed by atmospheric pressure sintering. The primary sintering conditions are not particularly limited as long as a primary sintered body having the above relative density and average crystal grain size is obtained. In particular, the primary sintering temperature varies depending on the composition of the objective colored translucent zirconia sintered body, the type and content of the lanthanoid rare earth element, and the like. Therefore, the primary sintering temperature can be appropriately changed according to the composition of the objective colored translucent zirconia sintered body, the type and content of the lanthanoid rare earth element. When praseodymium is used as the lanthanoid rare earth oxide, the primary sintering temperature may be 1250 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower, and the more preferable primary sintering temperature may be 1300 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower. Examples of the primary sintering temperature include 1325 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower.

一次焼結は大気、酸素、真空等の雰囲気中での焼結を適用することができるが、最も簡便には大気中で行うことが好ましい。   Primary sintering can be performed in an atmosphere such as air, oxygen, or vacuum, but is most preferably performed in air.

本発明の製造方法では、一次焼結体をHIP処理する。   In the manufacturing method of the present invention, the primary sintered body is subjected to HIP treatment.

HIP処理は一次焼結温度よりも高いHIP処理温度であることが好ましい。HIP処理温度が一次焼結温度よりも高いことで、一次焼結体中の残留気孔の排除が促進されやすい。また、HIP処理温度は1400℃以上1800℃未満であることが好ましく、1450℃以上1550℃以下であることがより好ましい。HIP処理温度を1400℃以上とすることで焼結体の気孔排除がより促進され、得られる焼結体の透光性が向上する。一方、HIP処理温度を1800℃未満とすることで焼結体の結晶粒の異常粒成長が抑制され、強度が高くなりやすい。   The HIP treatment is preferably at a HIP treatment temperature higher than the primary sintering temperature. When the HIP processing temperature is higher than the primary sintering temperature, the elimination of residual pores in the primary sintered body is easily promoted. Moreover, it is preferable that HIP processing temperature is 1400 degreeC or more and less than 1800 degreeC, and it is more preferable that it is 1450 degreeC or more and 1550 degrees C or less. By setting the HIP treatment temperature to 1400 ° C. or higher, pore removal of the sintered body is further promoted, and the translucency of the obtained sintered body is improved. On the other hand, when the HIP processing temperature is less than 1800 ° C., abnormal grain growth of the sintered body crystal grains is suppressed, and the strength tends to increase.

HIP処理の時間は、少なくとも1時間であることが好ましい。HIP処理を少なくとも1時間とすることで、HIP処理中の焼結体からの気孔の排除が促進されやすい。   The HIP treatment time is preferably at least 1 hour. By setting the HIP treatment for at least one hour, the elimination of pores from the sintered body during the HIP treatment is easily promoted.

HIP処理の圧力媒体は、非酸化雰囲気であれば特に限定されない。圧力媒体としては、窒素ガスやアルゴンガスなどが例示でき、アルゴンガスが好ましい。   The pressure medium for the HIP process is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing atmosphere. Examples of the pressure medium include nitrogen gas and argon gas, and argon gas is preferable.

HIP処理の圧力は、低くとも50MPaであることが好ましく、100MPa以上200MPa以下であることがより好ましい。HIP処理の圧力が低くとも50MPaであることで、HIP処理中の気孔排除が効率よくなりやすい。また100MPa以上とすることで気孔排除がより促進され、得られる焼結体の透明性が高くなりやすい。   The pressure of the HIP treatment is preferably at least 50 MPa, more preferably 100 MPa or more and 200 MPa or less. When the pressure of the HIP process is at least 50 MPa, pore removal during the HIP process tends to be efficient. Further, by setting the pressure to 100 MPa or more, pore elimination is further promoted, and the transparency of the obtained sintered body tends to be high.

HIP処理では、焼結体中のチタンを還元することが好ましい。これにより透光性が高くなりやすい。なお、チタンの還元とは、チタニア(TiO)中の4価のTiが3価のTi(TiO1.5)に還元されることを指す。チタンの還元が促進されることにより、酸素空孔が形成され、気孔の移動(消滅)が促進される。 In the HIP treatment, it is preferable to reduce titanium in the sintered body. Thereby, translucency tends to be high. The reduction of titanium means that tetravalent Ti in titania (TiO 2 ) is reduced to trivalent Ti (TiO 1.5 ). By promoting the reduction of titanium, oxygen vacancies are formed and the movement (disappearance) of the pores is promoted.

本発明の製造方法において、HIP処理で試料を設置する容器は還元性の材質でできた容器であることが好ましい。還元性の材質としてはカーボンを挙げることができる。これにより、チタンの還元が促進されやすい。   In the production method of the present invention, the container in which the sample is placed by the HIP process is preferably a container made of a reducing material. An example of the reducing material is carbon. Thereby, the reduction | restoration of titanium is easy to be accelerated | stimulated.

本発明の製造方法では、HIP処理後のHIP処理体をアニール処理する。HIP処理後のHIP処理体はチタンの還元により暗黒色を呈しているが、アニール処理により透明な着色透光性ジルコニア焼結体とすることができる。   In the manufacturing method of the present invention, the HIP-treated body after the HIP treatment is annealed. The HIP-treated body after the HIP treatment exhibits a dark black color due to the reduction of titanium, but can be made into a transparent colored translucent zirconia sintered body by annealing treatment.

アニール処理は、酸化雰囲気中、温度800℃〜1200℃で1時間以上、常圧で保持することが好ましい。酸化雰囲気としては、大気又は酸素中が例示でき、大気中で行なうことが簡便である。   The annealing treatment is preferably held at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for 1 hour or more at normal pressure in an oxidizing atmosphere. Examples of the oxidizing atmosphere include air or oxygen, and it is easy to carry out in the air.

本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、高い透光性と濃い色調とを兼ね備えたジルコニア多結晶体である。本発明の着色透光性ジルコニア焼結体を、微細な部品とした場合であっても、鮮明な呈色を有する部品とすることができる。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention is a zirconia polycrystal having both high translucency and a dark color tone. Even when the colored translucent zirconia sintered body of the present invention is a fine part, it can be a part having a clear coloration.

実施例1乃至4の着色透光性ジルコニア焼結体の直線透過率を示す図The figure which shows the linear transmittance | permeability of the colored translucent zirconia sintered compact of Examples 1-4. 比較例1乃至4の着色透光性ジルコニア焼結体の直線透過率を示す図The figure which shows the linear transmittance | permeability of the colored translucent zirconia sintered compact of Comparative Examples 1-4 実施例3の着色透光性ジルコニア焼結体の組織図(図中スケールは30μm)Structure chart of colored translucent zirconia sintered body of Example 3 (scale in the figure is 30 μm) 実施例1乃至4の着色透光性ジルコニア焼結体のXRD図XRD diagrams of colored translucent zirconia sintered bodies of Examples 1 to 4 気孔率Vと最大直線透過率との関係を示す図The figure which shows the relationship between the porosity V and the maximum linear transmittance

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

(ヘーズ率)
実施例又は比較例の焼結体を、試料厚み1mmに加工し、表面粗さRa=0.02μm以下に両面鏡面研磨したものを測定試料として用いた。ヘーズ率はJIS K7105「プラスチックの光学的特性試験方法」、JIS K7136「プラスチック−透明材料のヘーズの求め方」に準じた方法で、ヘーズメーター(日本電色、NDH5000)を用いて測定した。使用光源はD65光線とした。
(Haze rate)
The sintered body of the example or the comparative example was processed into a sample thickness of 1 mm and subjected to double-side mirror polishing to a surface roughness Ra = 0.02 μm or less as a measurement sample. The haze ratio was measured using a haze meter (Nippon Denshoku Co., Ltd., NDH5000) in accordance with JIS K7105 “Plastic Optical Properties Test Method” and JIS K7136 “Plastic—How to Obtain Haze of Transparent Materials”. The light source used was D65 light.

(全光線透過率及び直線透過率)
直線透過率はダブルビーム方式の分光光度計(日本分光株式会社製、V−650型)で測定した。測定試料はヘーズ率測定に用いたのと同様のものとした。重水素ランプおよびハロゲンランプを光源として測定波長300nm〜800nmをスキャンして各波長での直線透過率を測定した。
(Total light transmittance and linear transmittance)
The linear transmittance was measured with a double beam type spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V-650). The measurement sample was the same as that used for haze rate measurement. Using a deuterium lamp and a halogen lamp as a light source, the measurement wavelength of 300 nm to 800 nm was scanned, and the linear transmittance at each wavelength was measured.

(平均結晶粒径)
測定試料は平面研削した後、ダイヤモンド砥粒9μm、6μm、1μmを用いて鏡面研磨した。研磨面を熱エッチングした後、SEM観察した。
(Average crystal grain size)
The measurement sample was surface ground and then mirror polished using diamond abrasive grains of 9 μm, 6 μm and 1 μm. After the polished surface was thermally etched, SEM observation was performed.

なお、熱エッチングは試料を電気炉に入れ、その試料のHIP処理温度より50℃〜100℃低い温度で2時間保持することで行った。SEM写真から、平均粒径をJ.Am.Ceram.Soc.,52[8]443−6(1969)に記載されている方法に従い、(6)式により求めた。   The thermal etching was performed by placing the sample in an electric furnace and holding the sample at a temperature 50 ° C. to 100 ° C. lower than the HIP processing temperature of the sample for 2 hours. From the SEM picture, the average particle size Am. Ceram. Soc. , 52 [8] 443-6 (1969).

D=1.56L (6)
ここで、D:平均結晶粒径(μm)、L:任意の直線を横切る結晶粒子の平均長さ(μm)である。Lの値は100本以上の実測長さの平均値とした。
D = 1.56L (6)
Here, D: average crystal grain size (μm), L: average length (μm) of crystal grains crossing an arbitrary straight line. The value of L was an average value of 100 or more measured lengths.

(明度、色相)
測定試料として試料厚みを1mmに加工し、表面粗さRa=0.02μm以下に両面鏡面研磨したものを用いた。測定はJIS K7105「プラスチックの光学的特性試験方法」の5.3項、5.4項に準じて、精密型分光光度色彩計(東京電色製、TC−1500SX)を用いて行った。測定は、裏面に常用標準白色板を置いた測定試料にD65光線を当て、測定試料を透過した光を当該白色板で反射させ、再度測定試料を透過した光を測定して、明度L、色相aおよびbを求めた。なお、測定にはD65光線を使用した。
(Lightness, hue)
As a measurement sample, a sample whose thickness was processed to 1 mm and mirror-polished to a surface roughness Ra = 0.02 μm or less was used. The measurement was carried out using a precision spectrophotometric colorimeter (TC-1500SX, manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.) according to Sections 5.3 and 5.4 of JIS K7105 “Plastic Optical Properties Test Method”. In the measurement, the D65 light beam is applied to a measurement sample having a regular standard white plate on the back surface, the light transmitted through the measurement sample is reflected by the white plate, the light transmitted through the measurement sample is measured again, and the lightness L * , Hue a * and b * were determined. For the measurement, D65 light was used.

実施例1
(原料粉末の調製)
原料粉末として、ジルコニア粉末、チタニア粉末及び酸化プラセオジウム(PrO11/6)粉末の混合粉末を用いた。
Example 1
(Preparation of raw material powder)
A mixed powder of zirconia powder, titania powder and praseodymium oxide (PrO 11/6 ) powder was used as the raw material powder.

まず、10mol%イットリア安定化ジルコニア粉末中のイットリア及びジルコニアの合計量に対して、10mol%のチタニアを添加した。その後、イットリア安定化ジルコニア粉末及びチタニア粉末中のイットリア、ジルコニア及びチタニアの合計量に対して5mol%の酸化プラセオジウム粉末を添加して混合粉末を調製した。   First, 10 mol% titania was added to the total amount of yttria and zirconia in the 10 mol% yttria-stabilized zirconia powder. Thereafter, 5 mol% of praseodymium oxide powder was added to the total amount of yttria, zirconia and titania in the yttria-stabilized zirconia powder and titania powder to prepare a mixed powder.

10mol%イットリア安定化ジルコニア粉末としては、加水分解法で製造された(TZ−10YS,東ソー製)を使用した。また、チタニア粉末としては、気相法で製造された高純度チタニア粉末(F−4,スーパータイタニア製)を使用し、酸化プラセオジウム粉末としては、SU−FP(信越化学製)を使用した。   As the 10 mol% yttria-stabilized zirconia powder, a hydrolyzed method (TZ-10YS, manufactured by Tosoh Corporation) was used. Further, as the titania powder, high-purity titania powder (F-4, manufactured by Super Titania) manufactured by a gas phase method was used, and SU-FP (manufactured by Shin-Etsu Chemical) was used as the praseodymium oxide powder.

これらの粉末は、エタノール溶媒中、ジルコニア製φ10mmボールを使用して72時間ボールミルで混合し、これを乾燥して原料粉末とした。   These powders were mixed in a ball mill for 72 hours using a zirconia φ10 mm ball in an ethanol solvent, and dried to obtain a raw material powder.

(一次焼結体の作製)
原料粉末を金型プレスによって圧力50MPaで成型した後、冷間静水圧プレス装置を用い圧力200MPaでさらに成型し、直径20mm、厚さ2mmの円柱状成型体を得た。
(Preparation of primary sintered body)
The raw material powder was molded at a pressure of 50 MPa by a die press and then further molded at a pressure of 200 MPa using a cold isostatic press to obtain a cylindrical molded body having a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm.

得られた円柱状成型体を一次焼結して一次焼結体を得た(試料番号:No.1−1)。一次焼結条件は、大気中、昇温速度100℃/時間、一次焼結温度1350℃、及び一次焼結時間を2時間とした。   The obtained cylindrical molded body was primarily sintered to obtain a primary sintered body (sample number: No. 1-1). The primary sintering conditions were an atmospheric temperature, a heating rate of 100 ° C./hour, a primary sintering temperature of 1350 ° C., and a primary sintering time of 2 hours.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に示した。   Table 1 shows the raw material powder, the primary sintering conditions, and the results of the primary sintered body.

(着色透光性ジルコニア焼結体の作製)
得られた一次焼結体をHIP処理してHIP処理体を得た。HIP処理条件は、温度1500℃、圧力150MPa、保持時間1時間とした。なお、圧力媒体には純度99.9%のアルゴンガスを用い、試料はカーボン製容器に設置した。
(Preparation of colored translucent zirconia sintered body)
The obtained primary sintered body was subjected to HIP treatment to obtain a HIP-treated body. The HIP treatment conditions were a temperature of 1500 ° C., a pressure of 150 MPa, and a holding time of 1 hour. Note that argon gas having a purity of 99.9% was used as the pressure medium, and the sample was placed in a carbon container.

得られたHIP処理体をアニール処理した。アニール処理の条件は、大気中、1000℃、及び1時間とした。HIP処理後のHIP処理体は黒色を呈していたが、アニール処理後の着色透光性ジルコニア焼結体は透光性を有し、濃い黄色を呈していた。   The obtained HIP-treated body was annealed. The annealing conditions were 1000 ° C. and 1 hour in the air. The HIP-treated body after the HIP treatment was black, but the colored translucent zirconia sintered body after the annealing treatment was translucent and had a deep yellow color.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶の単相であった。アニール後の着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase. The results of the colored translucent zirconia sintered body after annealing are shown in Table 2.

実施例2
酸化プラセオジウム粉末の添加量を10.0mol%とし、一次焼結温度を1400℃とした以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.1−2)を得た。得られた一次焼結体は実施例1と同様なHIP処理及びアニール処理をして実施例2の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Example 2
A primary sintered body (sample number: No. 1) was molded and primary sintered in the same manner as in Example 1 except that the amount of praseodymium oxide powder added was 10.0 mol% and the primary sintering temperature was 1400 ° C. 1-2) was obtained. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 1 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Example 2.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   Table 1 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions and the primary sintered body, and Table 2 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

実施例3
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化ネオジム(NdO1.5)粉末(信越化学製、ネオジム純度99.9%)を使用した以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.1−3)を得た。得られた一次焼結体は実施例1と同様なHIP処理及びアニール処理をして実施例3の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Example 3
Molding and primary sintering were performed in the same manner as in Example 1 except that neodymium oxide (NdO 1.5 ) powder (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., neodymium purity 99.9%) was used instead of praseodymium oxide powder. A ligation (sample number: No. 1-3) was obtained. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 1 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Example 3.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   Table 1 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions and the primary sintered body, and Table 2 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

実施例4
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化ネオジム粉末を使用した以外は実施例2と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.1−4)を得た。得られた一次焼結体は実施例2と同様なHIP処理及びアニール処理をして実施例4の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Example 4
A primary sintered body (sample number: No. 1-4) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Example 2 except that neodymium oxide powder was used instead of praseodymium oxide powder. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 2 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Example 4.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   Table 1 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions and the primary sintered body, and Table 2 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

実施例5
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化ネオジム粉末を使用し、その添加量を25mol%とした以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.1−5)を得た。得られた一次焼結体は実施例2と同様なHIP処理及びアニール処理をして実施例4の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Example 5
A primary sintered body (sample number: No. 1) was molded and primary sintered in the same manner as in Example 1 except that neodymium oxide powder was used instead of praseodymium oxide powder, and the addition amount was 25 mol%. -5) was obtained. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 2 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Example 4.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   Table 1 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions and the primary sintered body, and Table 2 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

実施例6
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化エルビウム粉末を使用した以外は実施例2と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.1−6)を得た。得られた一次焼結体は実施例2と同様なHIP処理及びアニール処理をして実施例4の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Example 6
A primary sintered body (sample number: No. 1-6) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Example 2 except that erbium oxide powder was used instead of praseodymium oxide powder. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 2 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Example 4.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表1に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表2に示した。   Table 1 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions and the primary sintered body, and Table 2 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

Figure 0005655512
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Figure 0005655512
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また、実施例1、2、3、4の直線透過率を図1に示した。いずれも高い直線透過率を示した。さらにランタノイド系希土類元素の存在により特定の波長が吸収され、着色していることがわかった。   The linear transmittances of Examples 1, 2, 3, and 4 are shown in FIG. All showed high linear transmittance. Furthermore, it was found that a specific wavelength was absorbed and colored due to the presence of the lanthanoid rare earth element.

実施例1,2,3、4のXRDプロファイルを図3に示す。いずれも立方晶蛍石型構造であった。   The XRD profiles of Examples 1, 2, 3, and 4 are shown in FIG. All had a cubic fluorite structure.

また、実施例1〜4の着色透光性ジルコニア焼結体は均質な微細結晶粒子から構成されていた。実施例3の着色透光性ジルコニア焼結体のSEM観察の結果を図2に示した。   The colored translucent zirconia sintered bodies of Examples 1 to 4 were composed of homogeneous fine crystal particles. The result of SEM observation of the colored translucent zirconia sintered body of Example 3 is shown in FIG.

比較例1
酸化プラセオジウム粉末の量を1.0mol%とした以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.2−1)を得た。得られた一次焼結体は実施例1と同様なHIP処理及びアニール処理をして比較例1の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Comparative Example 1
A primary sintered body (sample number: No. 2-1) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Example 1 except that the amount of praseodymium oxide powder was 1.0 mol%. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 1 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Comparative Example 1.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表3に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表4に示した。   Table 3 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions, and the primary sintered body, and Table 4 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

比較例2
酸化プラセオジウム粉末の量を2.0mol%とした以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.2−2)を得た。得られた一次焼結体は実施例1と同様なHIP処理及びアニール処理をして比較例2の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Comparative Example 2
A primary sintered body (sample number: No. 2-2) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Example 1 except that the amount of praseodymium oxide powder was 2.0 mol%. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Example 1 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Comparative Example 2.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表3に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表4に示した。   Table 3 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions, and the primary sintered body, and Table 4 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

比較例3
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化ネオジム粉末を使用した以外は比較例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.2−3)を得た。得られた一次焼結体は比較例1と同様なHIP処理及びアニール処理をして比較例3の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Comparative Example 3
A primary sintered body (sample number: No. 2-3) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Comparative Example 1 except that neodymium oxide powder was used instead of praseodymium oxide powder. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Comparative Example 1 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Comparative Example 3.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表3に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表4に示した。   Table 3 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions, and the primary sintered body, and Table 4 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

比較例4
酸化プラセオジウム粉末の代わりに酸化ネオジム粉末を使用した以外は比較例2と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.2−4)を得た。得られた一次焼結体は比較例2と同様なHIP処理及びアニール処理をして比較例4の着色透光性ジルコニア焼結体を得た。
Comparative Example 4
A primary sintered body (sample number: No. 2-4) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Comparative Example 2 except that neodymium oxide powder was used instead of praseodymium oxide powder. The obtained primary sintered body was subjected to the same HIP treatment and annealing treatment as in Comparative Example 2 to obtain a colored translucent zirconia sintered body of Comparative Example 4.

得られた着色透光性ジルコニア焼結体は原料粉末と同じ組成であり、その密度はアルキメデス法の測定誤差範囲内で100%であった。また、結晶相は蛍石型立方晶単相であった。   The obtained colored translucent zirconia sintered body had the same composition as the raw material powder, and its density was 100% within the measurement error range of the Archimedes method. The crystal phase was a fluorite cubic single phase.

原料粉末、一次焼結条件及び一次焼結体の結果を表3に、得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表4に示した。   Table 3 shows the results of the raw material powder, the primary sintering conditions, and the primary sintered body, and Table 4 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

比較例1〜4より、ランタノイド添加量が少ない場合では、実施例の焼結体と比較して色調は薄くなることが確認できた。また、これらの焼結体は特にLが高かった。 From Comparative Examples 1 to 4, it was confirmed that when the amount of lanthanoid added was small, the color tone was thinner than that of the sintered body of the example. Further, these sintered bodies had particularly high L * .

比較例5
イットリアを10.0mol%、チタニアを15.0mol%、酸化エルビウムを5mol%とし、一次焼結体の相対密度を98.1%とした以外は実施例6と同様な条件で比較例5の焼結体を得た。結果を表4に示した。
Comparative Example 5
The firing of Comparative Example 5 was performed under the same conditions as in Example 6, except that yttria was 10.0 mol%, titania was 15.0 mol%, erbium oxide was 5 mol%, and the relative density of the primary sintered body was 98.1%. A ligature was obtained. The results are shown in Table 4.

得られた焼結体の気孔率は1000ppmを越えていた。相対密度が98%を越える一次焼結体をHIP処理して得られた焼結体は残留気孔が多く、透明性が著しく低かった。   The porosity of the obtained sintered body exceeded 1000 ppm. The sintered body obtained by subjecting the primary sintered body having a relative density exceeding 98% to HIP treatment had many residual pores and the transparency was extremely low.

Figure 0005655512
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Figure 0005655512
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参考例1
ランタノイド系希土類元素の酸化物を使用しなかった以外は実施例1と同様な方法で成型及び一次焼結をして一次焼結体(試料番号:No.3−1)を得た。得られた一次焼結体は、実施例1と同様な方法でHIP処理してHIP処理体を得た。得られたHIP処理体は透明であったため、アニール処理を行なわず、参考例1の透明ジルコニア焼結体とした。結果を表5に示した。
Reference example 1
A primary sintered body (sample number: No. 3-1) was obtained by molding and primary sintering in the same manner as in Example 1 except that no lanthanoid rare earth oxide was used. The obtained primary sintered body was subjected to HIP treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a HIP-treated body. Since the obtained HIP-processed body was transparent, annealing treatment was not performed, and the transparent zirconia sintered body of Reference Example 1 was obtained. The results are shown in Table 5.

得られた透明ジルコニア焼結体は直線透過率が高く、高い透明性であった。しかしながら、色相が−3≦a≦3かつ−3≦b≦3の範囲内であり、無色であった。 The obtained transparent zirconia sintered body had high linear transmittance and high transparency. However, the hue was in the range of −3 ≦ a * ≦ 3 and −3 ≦ b * ≦ 3 and was colorless.

Figure 0005655512
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参考例2
ジルコニア粉末として、加水分解法で製造された8mol%イットリア含有ジルコニア粉末(東ソー製,TZ−8Y)を使用し、酸化ネオジムを5mol%添加した混合粉末を原料粉末とした。なお、参考例2の原料粉末にはチタニア粉末を使用しなかった。
Reference example 2
As the zirconia powder, 8 mol% yttria-containing zirconia powder (manufactured by Tosoh, TZ-8Y) produced by a hydrolysis method was used, and a mixed powder to which 5 mol% of neodymium oxide was added was used as a raw material powder. In addition, titania powder was not used for the raw material powder of Reference Example 2.

当該原料粉末を使用し、一次焼結温度を1450℃、HIP処理温度を1500℃とし、アニール処理を行なわなかった以外は実施例1と同様な条件で着色透光性ジルコニア焼結体を作製した。   A colored translucent zirconia sintered body was produced under the same conditions as in Example 1 except that the raw powder was used, the primary sintering temperature was 1450 ° C., the HIP treatment temperature was 1500 ° C., and the annealing treatment was not performed. .

得られた着色透光性ジルコニア焼結体の結果を表6に示した。   Table 6 shows the results of the obtained colored translucent zirconia sintered body.

チタニアを含有していない参考例2の焼結体は、直線透過率が著しく低く、青色を呈する不透明ジルコニア焼結体であった。   The sintered body of Reference Example 2 that did not contain titania was an opaque zirconia sintered body having a very low linear transmittance and exhibiting a blue color.

Figure 0005655512
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本発明の着色透光性ジルコニア焼結体は、高透明かつ濃い色調を有している。そのため、装飾品、宝飾品及び工芸品等の宝飾用途、装飾用途以外にも、電子機器等の外装部材をはじめ各種の小型、薄型の部材としても好適に使用することができる。   The colored translucent zirconia sintered body of the present invention has a highly transparent and dark color tone. Therefore, it can be suitably used as various small and thin members including exterior members such as electronic devices, in addition to ornaments, jewelry and crafts.

Claims (7)

イットリアを6mol%以上15mol%以下、チタニアを3mol%以上20mol%以下、ランタノイド系希土類元素を酸化物換算で少なくとも4mol%含有し、フッ素を含まず、気孔率が高くとも1000ppmであることを特徴とする着色透光性ジルコニア焼結体。 It is characterized in that it contains 6 mol% or more and 15 mol% or less of yttria, 3 mol% or more and 20 mol% or less of titania, at least 4 mol% of lanthanoid rare earth element in terms of oxide , does not contain fluorine, and has a high porosity of 1000 ppm. Colored translucent zirconia sintered body. 平均結晶粒径が大きくとも60μmであることを特徴とする請求項1に記載の着色透光性ジルコニア焼結体。 2. The colored translucent zirconia sintered body according to claim 1, wherein the average crystal grain size is at most 60 μm. ランタノイド系希土類元素がプラセオジウム、ネオジム又はエルビウムのいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体。 The colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the lanthanoid rare earth element is at least one of praseodymium, neodymium, and erbium. 試料厚さ1mmにおける明度Lが、大きくとも70であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体。 The colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, wherein a lightness L * at a sample thickness of 1 mm is at most 70. イットリア、チタニア及びランタノイド希土類元素を含有するジルコニア粉末を成型後、常圧焼結した後、さらに熱間静水圧プレス(HIP)処理し、アニールする製造方法であって、相対密度が90%以上98%以下、平均結晶粒径が大きくとも10μmである一次焼結体をHIP処理に供することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体の製造方法。 A manufacturing method in which a zirconia powder containing yttria, titania and a lanthanoid rare earth element is molded, sintered at normal pressure, and then subjected to hot isostatic pressing (HIP) treatment and annealing, and the relative density is 90% or more and 98. The method for producing a colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein a primary sintered body having an average crystal grain size of at most 10 µm is subjected to HIP treatment. HIP処理を、一次焼結温度よりも高いHIP処理温度で行なうことを特徴とする請求項6に記載の着色透光性ジルコニア焼結体の製造方法。 The method for producing a colored translucent zirconia sintered body according to claim 6, wherein the HIP treatment is performed at a HIP treatment temperature higher than a primary sintering temperature. 請求項1乃至5のいずれかに記載の着色透光性ジルコニア焼結体を用いることを特徴とする部材。 A member using the colored translucent zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 5.
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