JPH01234354A - ジルコニア含有アルミナセラミツクスの製造法 - Google Patents
ジルコニア含有アルミナセラミツクスの製造法Info
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- JPH01234354A JPH01234354A JP63062478A JP6247888A JPH01234354A JP H01234354 A JPH01234354 A JP H01234354A JP 63062478 A JP63062478 A JP 63062478A JP 6247888 A JP6247888 A JP 6247888A JP H01234354 A JPH01234354 A JP H01234354A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は機械的強度、破壊靭性、耐摩耗性等に優れたジ
ルコニア含有アルミナセラミックスの製造法に関する。
ルコニア含有アルミナセラミックスの製造法に関する。
（従来の技術）
アルミナセラミックスは、高強度、耐熱性、耐薬品性、
１！気絶縁性に優れ、かつ量産性や価格においても工業
的用途に対応できる数少ないファインセラミックスの一
つである。
１！気絶縁性に優れ、かつ量産性や価格においても工業
的用途に対応できる数少ないファインセラミックスの一
つである。
しかしアルミナセラミックスは、他のセラミックスと同
様に脆いという欠点があシ１回転体や衝撃がかかる用途
には使用上問題があった。
様に脆いという欠点があシ１回転体や衝撃がかかる用途
には使用上問題があった。
このためアルミナセラミックス中に酸化ジルコニウム（
以下ジルコニアとする）粉を添加して脆さを改善する方
法が１％公昭５９−２５７４２号公報、特公昭５９−２
４７５１号公報、特開昭５５−１５８１７０号公報、！
開昭５９−１２８２６８号公報等に示されている。
以下ジルコニアとする）粉を添加して脆さを改善する方
法が１％公昭５９−２５７４２号公報、特公昭５９−２
４７５１号公報、特開昭５５−１５８１７０号公報、！
開昭５９−１２８２６８号公報等に示されている。
（発明が解決しようとする課題）
これらの方法のうち特公昭５９−２５７４２号公報に示
される方法は、焼結温度域から室温に冷却する過程でジ
ルコニアを正方晶から単一晶に相転移させ、その際発生
するマイクロクラックによシ破壊靭性を向上させる方法
である。
される方法は、焼結温度域から室温に冷却する過程でジ
ルコニアを正方晶から単一晶に相転移させ、その際発生
するマイクロクラックによシ破壊靭性を向上させる方法
である。
しかしながらこの方法では破壊靭性には有効であるが１
機械的強度はさほど向上しない。
機械的強度はさほど向上しない。
これに対し特公昭５９−２４７５１号公報、特開昭５５
−１５８１７０号公報２％開昭５９−１２８２６８号公
報等に示される方法は、室温でアルミナセラミックス内
に準安定相である正方晶ジルコニア結晶を生じさせ、そ
の正方晶ジルコニア結晶の破壊に際し正方晶ジルコニア
結晶から単斜晶ジルコニア結晶に相変態することによる
強度の向上および破壊靭性の向上を目脂したものである
。
−１５８１７０号公報２％開昭５９−１２８２６８号公
報等に示される方法は、室温でアルミナセラミックス内
に準安定相である正方晶ジルコニア結晶を生じさせ、そ
の正方晶ジルコニア結晶の破壊に際し正方晶ジルコニア
結晶から単斜晶ジルコニア結晶に相変態することによる
強度の向上および破壊靭性の向上を目脂したものである
。
ところで正方晶ジルコニア結晶は、準安定相でちるため
酸化アルミニウム（以下アルミナとする）粉に添加する
ジルコニアの結晶粒径を小さく制御してホットプレス法
で焼成したり、ジルコニアの結晶構造を規定する安定化
剤を同時に添加したり又はこれらの両方を併用する方法
がとられている。
酸化アルミニウム（以下アルミナとする）粉に添加する
ジルコニアの結晶粒径を小さく制御してホットプレス法
で焼成したり、ジルコニアの結晶構造を規定する安定化
剤を同時に添加したり又はこれらの両方を併用する方法
がとられている。
しかしながらアルミナやジルコニアの結晶を０．１μｍ
以下に小さくするには特別の微粒化処理が必要であるた
め割高で成形等も困難である。ま九Ｙ１０３． Ｃａｂ
、 ＭｇＯ等の安定化剤を添加するとこれらは全てがジ
ルコニアに固溶するものではなく、アルミナとのガラス
相や混合結晶体を形成するためジルコニアの殆んどを正
方晶にすることができず、単斜晶のものも多く生成して
しまい予期した効果は得られ難いという欠点がある。
以下に小さくするには特別の微粒化処理が必要であるた
め割高で成形等も困難である。ま九Ｙ１０３． Ｃａｂ
、 ＭｇＯ等の安定化剤を添加するとこれらは全てがジ
ルコニアに固溶するものではなく、アルミナとのガラス
相や混合結晶体を形成するためジルコニアの殆んどを正
方晶にすることができず、単斜晶のものも多く生成して
しまい予期した効果は得られ難いという欠点がある。
本発明は上記の欠点を解消し２機械的強度、破壊靭性、
耐摩耗性等に優れたジルコニア含有アルミナセラミック
スを提供することを目的とするものである。
耐摩耗性等に優れたジルコニア含有アルミナセラミック
スを提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明者らは上記の欠点についてアルミナ粉とジルコニ
ア粉との混合物に安定化剤として酸化セリウム（以下セ
リアとする）粉を少量添加したところ、セリア粉はアル
ミナ粉と反応しに＜＜、ジルコニア粉に完全に溶解し、
室温で正方晶ジルコニア結晶を示し、正方品ジルコニア
結晶特有の破壊に伴なう結晶変態による応力吸収効果か
ら、得られるジルコニア含有アルミナセラミックスが機
械的強度、破壊靭性、耐摩耗性等に優れるということを
つきとめた。
ア粉との混合物に安定化剤として酸化セリウム（以下セ
リアとする）粉を少量添加したところ、セリア粉はアル
ミナ粉と反応しに＜＜、ジルコニア粉に完全に溶解し、
室温で正方晶ジルコニア結晶を示し、正方品ジルコニア
結晶特有の破壊に伴なう結晶変態による応力吸収効果か
ら、得られるジルコニア含有アルミナセラミックスが機
械的強度、破壊靭性、耐摩耗性等に優れるということを
つきとめた。
本発明はアルミナ粉６０〜９０重量％、ジルコニア粉９
〜３７重Ｊｉチおよびセリア扮１〜１０重量％を混合し
、成形後１４８０〜１７００℃の温度で焼成するジルコ
ニア含有アルミナセラミックスの製造法に関する。
〜３７重Ｊｉチおよびセリア扮１〜１０重量％を混合し
、成形後１４８０〜１７００℃の温度で焼成するジルコ
ニア含有アルミナセラミックスの製造法に関する。
本発明において用いるアルミナ粉は特に制限はないが、
線速の容易さからα−結晶粒径が１０μｍ以下の易焼結
性アルミナ粉を用いることが好ましい。
線速の容易さからα−結晶粒径が１０μｍ以下の易焼結
性アルミナ粉を用いることが好ましい。
ジルコニア粉およびセリア粉についても特に制限はない
が、ジルコニア粉は、圧電セラミックスに使用される高
純度ジルコニア粉を用いることが好ましい。またセリア
粉は、高純度セリア粉を用いることが好ましいが、各種
の希土類酸化物を含有する粗製セリア粉を用いてもよい
。
が、ジルコニア粉は、圧電セラミックスに使用される高
純度ジルコニア粉を用いることが好ましい。またセリア
粉は、高純度セリア粉を用いることが好ましいが、各種
の希土類酸化物を含有する粗製セリア粉を用いてもよい
。
本発明におけるアルミナ粉およびジルコニア粉の配合量
は、アルミナ粉が６０〜９０３ｉ量チおよびジルコニア
粉が９〜３７重量％の範囲とされ。
は、アルミナ粉が６０〜９０３ｉ量チおよびジルコニア
粉が９〜３７重量％の範囲とされ。
アルミナ粉が６０重ｆ＃、チ未満で、ジルコニア粉が３
７重量−を越えると焼結しにくくなり、比重が高く、熱
伝導率が低下する等の欠点が生じアルミナセラミックス
の特長が失われる。またアルミナ粉が９０重量％を越え
、ジルコニア粉が９重量％未満であるとジルコニア粉の
添加による機械的強度、破壊靭性の改善等の効果が小さ
い。
７重量−を越えると焼結しにくくなり、比重が高く、熱
伝導率が低下する等の欠点が生じアルミナセラミックス
の特長が失われる。またアルミナ粉が９０重量％を越え
、ジルコニア粉が９重量％未満であるとジルコニア粉の
添加による機械的強度、破壊靭性の改善等の効果が小さ
い。
さらにセリア粉の配合量は、１〜１０重量−の範囲とさ
れ、１重量％未満であるとジルコニア粉に対する安定化
効果がなく、１０重ｉ％を越えるとジルコニア粉の安定
性が高くなシ、正方晶ジルコニア結晶の他に立方晶ジル
コニア結晶が生じ機械的性能が低下する。
れ、１重量％未満であるとジルコニア粉に対する安定化
効果がなく、１０重ｉ％を越えるとジルコニア粉の安定
性が高くなシ、正方晶ジルコニア結晶の他に立方晶ジル
コニア結晶が生じ機械的性能が低下する。
焼成温度は１４８０〜１７００℃の範囲とされ。
１４８０℃未満でおるとセラミックスが焼結せず。
１７００℃を越えると本発明の目的を達成できない。
本発明におけるジルコニア含有アルミナセラミックス（
焼結体）の結晶相は、主として正方晶ジルコニア結晶お
よびα−アルミナ結晶を含む結晶相であることが好まし
い。
焼結体）の結晶相は、主として正方晶ジルコニア結晶お
よびα−アルミナ結晶を含む結晶相であることが好まし
い。
（実施例）
以下本発明の詳細な説明する。
アルミナ粉（住友化学製、商品名ＡＥ−２２１゜ジルコ
ニア粉（第−希元素製、５ＰＺ）、セリア粉（信越化学
製、純度９９．９％）、炭酸マグネシウム粉（和光純薬
製、試薬）、炭酸カルシウム外（和光純薬製、試薬）お
よびイッ） ＩＪア粉（信越化学製、９９．９チ）を＠
１表に示す配合割合に秤量し、ボールミルで２時間湿式
混合した。得られた泥漿にワックスエマルジョン（中京
油脂製、商品名Ｅ−５４２）を添加、混合し、噴霧乾燥
法で成形粉を得た。
ニア粉（第−希元素製、５ＰＺ）、セリア粉（信越化学
製、純度９９．９％）、炭酸マグネシウム粉（和光純薬
製、試薬）、炭酸カルシウム外（和光純薬製、試薬）お
よびイッ） ＩＪア粉（信越化学製、９９．９チ）を＠
１表に示す配合割合に秤量し、ボールミルで２時間湿式
混合した。得られた泥漿にワックスエマルジョン（中京
油脂製、商品名Ｅ−５４２）を添加、混合し、噴霧乾燥
法で成形粉を得た。
次に成形粉をゴム型に入れ、１．５）ン／ｄの圧力で静
水圧成形後、５０Ｘ３０Ｘ７ｍｍの寸法に切断加工し、
第１表に示す温度条件で常圧焼成した。
水圧成形後、５０Ｘ３０Ｘ７ｍｍの寸法に切断加工し、
第１表に示す温度条件で常圧焼成した。
焼成後表面をＸ線回折装置を使用して正方晶ジルコニア
結晶の含有率を定量し、さらに上記焼結体をダイアモン
ド砥石で切断、研削して３×４×４０ｍｍの強度測定試
料を得た。この試料をスパン３０ｍの３点曲げ試験を測
定した。一方上記の強度測定試料の一部に幅が０．１
ｍｍのダイアモンド刃で１ｍｍの深さに切り込みを入れ
破壊靭性を測定した。これらの測定結果を合わせて第１
表に示す。
結晶の含有率を定量し、さらに上記焼結体をダイアモン
ド砥石で切断、研削して３×４×４０ｍｍの強度測定試
料を得た。この試料をスパン３０ｍの３点曲げ試験を測
定した。一方上記の強度測定試料の一部に幅が０．１
ｍｍのダイアモンド刃で１ｍｍの深さに切り込みを入れ
破壊靭性を測定した。これらの測定結果を合わせて第１
表に示す。
なお各測定値は、試料数５本の平均値で示した。
第１表から明らかなように本発明になるジルコニア含有
アルミナセラミックスは９曲げ強度および破壊靭性に優
れ、賦香８，９および１０のイツトリア、炭酸マグネシ
ウムおよび炭酸カルシウムを添加したものは曲げ強度お
よび破壊靭性が小さいことがわかる。
アルミナセラミックスは９曲げ強度および破壊靭性に優
れ、賦香８，９および１０のイツトリア、炭酸マグネシ
ウムおよび炭酸カルシウムを添加したものは曲げ強度お
よび破壊靭性が小さいことがわかる。
（発明の効果）
本発明の製造法によって得られるジルコニア含有アルミ
ナセラミックスは、安価でかつ機械的強度、破壊靭性、
耐摩耗性等に優れ工業的に極めて好適なジルコニア含有
アルミナセラミックスである。
ナセラミックスは、安価でかつ機械的強度、破壊靭性、
耐摩耗性等に優れ工業的に極めて好適なジルコニア含有
アルミナセラミックスである。
Claims (2)
- １．酸化アルミニウム粉６０〜９０重量％，酸化ジルコ
ニウム粉９〜３７重量％および酸化セリウム粉１〜１０
重量％を混合し，成形後１４８０〜１７００℃の温度で
焼成することを特徴とするジルコニア含有アルミナセラ
ミックスの製造法。 - ２．ジルコニア含有アルミナセラミックスの結晶相が主
として正方晶ジルコニア結晶およびα−アルミナ結晶を
含む結晶相である請求項１記載のジルコニア含有アルミ
ナセラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63062478A JPH01234354A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | ジルコニア含有アルミナセラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63062478A JPH01234354A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | ジルコニア含有アルミナセラミツクスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234354A true JPH01234354A (ja) | 1989-09-19 |
Family
ID=13201335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63062478A Pending JPH01234354A (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | ジルコニア含有アルミナセラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01234354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03265563A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-11-26 | Hitachi Chem Co Ltd | アルミナ‐ジルコニアセラミツクス |
| US8074472B2 (en) | 2007-07-31 | 2011-12-13 | Zircoa Inc. | Grinding beads and method of producing the same |
-
1988
- 1988-03-16 JP JP63062478A patent/JPH01234354A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03265563A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-11-26 | Hitachi Chem Co Ltd | アルミナ‐ジルコニアセラミツクス |
| US8074472B2 (en) | 2007-07-31 | 2011-12-13 | Zircoa Inc. | Grinding beads and method of producing the same |
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