JPH02199059A - ジルコニア焼結体およびその製造法 - Google Patents
ジルコニア焼結体およびその製造法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、Ｙ２Ｏ，を６〜１０モル％含有するジルコニ
ア焼結体および、その製造法に関するものである。
ア焼結体および、その製造法に関するものである。
［従来の技術］
Ｙ ２０ ｓを６〜１０モル％含有するジルコニア焼結
体は、酸素イオン伝導性に富み、酸素センサ、酸素圧測
定セル、燃料電池などに広く応用されている。
体は、酸素イオン伝導性に富み、酸素センサ、酸素圧測
定セル、燃料電池などに広く応用されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、従来のＹ２Ｏ，を６〜１０モル％含有するジル
コニア焼結体は、立方晶単相才たは立方晶と少量の正方
晶とからなるものであって、その強度は低かった。
コニア焼結体は、立方晶単相才たは立方晶と少量の正方
晶とからなるものであって、その強度は低かった。
本発明は、Ｙ２Ｏ１を６〜１０モル％含むにもかかわら
ず、強度が高いジルコニア焼結体の提供を目的とする。
ず、強度が高いジルコニア焼結体の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段および作用］本発明は、
（１）組成がＹ ｘ Ｏｉ ６〜１０モル％、ＴｉＯ２
８〜１２モル％および残部ＺｒＯ２であり、かつ内部に
正方晶相を有する立方晶粒子からなるシルコア焼結体、
および （２）組成がＹ２Ｏ３６〜ｌＯモル％、Ｔ ｉ Ｏ２８
〜１２モル％および残部ＺｒＯ２である粉末を成形して
、１４００〜１６００℃の温度で焼成し、得られた焼結
体をホットアイソスタティクプレス処理しさらに酸化雰
囲気中で１０００〜１５００℃の温度で時効処理するこ
とによるジルコニア焼結体の製造法、を要旨にするもの
である。
８〜１２モル％および残部ＺｒＯ２であり、かつ内部に
正方晶相を有する立方晶粒子からなるシルコア焼結体、
および （２）組成がＹ２Ｏ３６〜ｌＯモル％、Ｔ ｉ Ｏ２８
〜１２モル％および残部ＺｒＯ２である粉末を成形して
、１４００〜１６００℃の温度で焼成し、得られた焼結
体をホットアイソスタティクプレス処理しさらに酸化雰
囲気中で１０００〜１５００℃の温度で時効処理するこ
とによるジルコニア焼結体の製造法、を要旨にするもの
である。
Ｙ２Ｏ，を含むジルコニアは、固溶させたＹ”がＺｒ’
＋よりも低原子価であるなめに、電気的中性を保つ必要
から酸素の格子欠陥が生じており、この格子欠陥を通し
て酸素イオンが容易に移動するために酸素イオン伝導性
を有している。そしてこの酸素イオン伝導性は、Ｙ２Ｏ
３の含有量によって定まる。高い酸素イオン伝導性を持
たせるためにＹ２Ｏ，を６〜１０モル％固溶させたジル
コニア焼結体は、酸素センサー、酸素圧測定セル、燃料
電池などに広く応用されている。
＋よりも低原子価であるなめに、電気的中性を保つ必要
から酸素の格子欠陥が生じており、この格子欠陥を通し
て酸素イオンが容易に移動するために酸素イオン伝導性
を有している。そしてこの酸素イオン伝導性は、Ｙ２Ｏ
３の含有量によって定まる。高い酸素イオン伝導性を持
たせるためにＹ２Ｏ，を６〜１０モル％固溶させたジル
コニア焼結体は、酸素センサー、酸素圧測定セル、燃料
電池などに広く応用されている。
このジルコニア焼結体の欠点としてはその強度が低いこ
とが挙げられる。これは、このジルコニアは立方晶に富
むなめに粒子の成長が速く、異常粒成長も生じやすいな
めに緻密化がしにくいことと、正方晶に富む部分安定化
ジルコニアのように単斜晶への転移強化機構をもたない
か、または、その作用の小さいことにある。
とが挙げられる。これは、このジルコニアは立方晶に富
むなめに粒子の成長が速く、異常粒成長も生じやすいな
めに緻密化がしにくいことと、正方晶に富む部分安定化
ジルコニアのように単斜晶への転移強化機構をもたない
か、または、その作用の小さいことにある。
これに対し、本発明者らは、Ｙ２Ｏ，安定化ジルコニア
にＴｉｅ、を添加し、その焼結体にホットアイソスタテ
ィクプレス処理を施し、さらに時効処理をおこなうと立
方晶粒子内部に正方晶が析出することを発見し、その強
度を測定した結果、このことによりＹ、０．の添加量を
減らさずに強度の向上が可能であることを見出した。
にＴｉｅ、を添加し、その焼結体にホットアイソスタテ
ィクプレス処理を施し、さらに時効処理をおこなうと立
方晶粒子内部に正方晶が析出することを発見し、その強
度を測定した結果、このことによりＹ、０．の添加量を
減らさずに強度の向上が可能であることを見出した。
以下、本発明の焼結体の製法について説明する。
使用する粉末は、組成がＹ２Ｏ３６〜１０モル％、Ｔｉ
Ｏ．８〜１２モル％および残部ＺｒＯ２であるものを用
いる０例えばＺ ｒＯｘ Ｙ２０ｉ系粉末にチタニウ
ムアルコキシドを加水分解して得られた水和チタニウム
を添加し混合、乾燥を経て得る。
Ｏ．８〜１２モル％および残部ＺｒＯ２であるものを用
いる０例えばＺ ｒＯｘ Ｙ２０ｉ系粉末にチタニウ
ムアルコキシドを加水分解して得られた水和チタニウム
を添加し混合、乾燥を経て得る。
次に、この粉末を成形し、１４００〜１６００℃の温度
で焼成する。昇温速度は、緻密化および粒成長が均一と
なるように１００℃／ｈｒ以下とすることが望ましい、
焼成時間はホットアイソスタティクプレス処理が可能と
なるように焼結体の相対密度が約９５％以上となる時間
を選ぶ０例えば１４００℃の焼成温度のときは２時間で
十分である１本発明の組成の焼結体では、１６００℃以
下の焼成温度では立方晶粒子と正方晶粒子が混在するた
めに異常粒成長が起こりにくく緻密化が進む、 １６０
０℃を超えると立方晶単相となる。
で焼成する。昇温速度は、緻密化および粒成長が均一と
なるように１００℃／ｈｒ以下とすることが望ましい、
焼成時間はホットアイソスタティクプレス処理が可能と
なるように焼結体の相対密度が約９５％以上となる時間
を選ぶ０例えば１４００℃の焼成温度のときは２時間で
十分である１本発明の組成の焼結体では、１６００℃以
下の焼成温度では立方晶粒子と正方晶粒子が混在するた
めに異常粒成長が起こりにくく緻密化が進む、 １６０
０℃を超えると立方晶単相となる。
得られた焼結体に対してホットアイソスタティクプレス
処理を施す、その条件は、ジルコニアの焼結に通常採用
されているものでよく、たとえば１４００℃以上、ガス
圧１００ＨＰａ以上で１時間程度保持すればよい、この
ホットアイソスタティクプレス処理は、焼結体をさらに
緻密化させるために行う。
処理を施す、その条件は、ジルコニアの焼結に通常採用
されているものでよく、たとえば１４００℃以上、ガス
圧１００ＨＰａ以上で１時間程度保持すればよい、この
ホットアイソスタティクプレス処理は、焼結体をさらに
緻密化させるために行う。
この時、焼結体の正方晶は、いったん立方晶に転移する
。
。
ホットアインスタティクルス処理を施した焼結体は、立
方晶粒子内部に正方晶を析出させるために時効処理を行
う１時効処理は空気などの酸化雰囲気中１０００〜１５
００℃の温度で行い、昇温速度は２００℃／ｈｒ以下が
望ましい。
方晶粒子内部に正方晶を析出させるために時効処理を行
う１時効処理は空気などの酸化雰囲気中１０００〜１５
００℃の温度で行い、昇温速度は２００℃／ｈｒ以下が
望ましい。
以上のようにして得られた焼結体は、立方晶粒子内部に
正方晶粒子が析出した組織を有し、強度が通常のＹ ２
０ ｉ安定化ジルコニアと比較して３０％以上の強度の
向上がみられる。
正方晶粒子が析出した組織を有し、強度が通常のＹ ２
０ ｉ安定化ジルコニアと比較して３０％以上の強度の
向上がみられる。
［発明の効果］
本発明の焼結体は、Ｙ２Ｏ，を６〜１０モル％含有して
いるにもかかわらず、高い強度を示し、かつ、Ｙ２Ｏ，
をそのように多量に含むのでの高い酸素イオン伝導性を
も兼ね備えているので、酸素センサー、酸素圧測定セル
、燃料電池などに利用することができる。また、本発明
の焼結体の製造法によれば、このように高い酸素イオン
伝導性および高い強度を兼ね備えた焼結体を容易に製造
できる。
いるにもかかわらず、高い強度を示し、かつ、Ｙ２Ｏ，
をそのように多量に含むのでの高い酸素イオン伝導性を
も兼ね備えているので、酸素センサー、酸素圧測定セル
、燃料電池などに利用することができる。また、本発明
の焼結体の製造法によれば、このように高い酸素イオン
伝導性および高い強度を兼ね備えた焼結体を容易に製造
できる。
［実施例］
Ｚｒ０ｚ Ｙ２Ｏ５系粉末（東ソー製ＴＺ−８Ｙ）１
０００ｇに対してチタンイソプロポキシドを加水分解し
て得られた水和チタニウム９０ｇ、およびエタノ−ル１
１００ｇを加え、ナイロン製ポット中ジルコニア製ボー
ルで２４時間混合し乾燥して、粉末を得た。
０００ｇに対してチタンイソプロポキシドを加水分解し
て得られた水和チタニウム９０ｇ、およびエタノ−ル１
１００ｇを加え、ナイロン製ポット中ジルコニア製ボー
ルで２４時間混合し乾燥して、粉末を得た。
この粉末を成形し、１５００℃で２時間焼成した。
この時の昇温速度は、５０℃／ｈｒとした。この焼結体
をホットアイソスタティクプレス装置に入れアルゴンガ
ス圧１００ＨＰａ下で１５００℃で１時間処理しこの焼
結体を管状炉内で１４００°Ｃで２時間焼成して時効処
理をした。
をホットアイソスタティクプレス装置に入れアルゴンガ
ス圧１００ＨＰａ下で１５００℃で１時間処理しこの焼
結体を管状炉内で１４００°Ｃで２時間焼成して時効処
理をした。
得られた焼結体に対して、曲げ強度の測定および透過型
電子顕微鏡による組織の観察を行った。
電子顕微鏡による組織の観察を行った。
曲げ強度の測定結果は、３９０ Ｍ Ｐ ａとなりＴ
ｉ Ｏ２を加えてないＹ２Ｏ，８モル％安定化ジルコニ
アの３００ＭＰａに比べて３０％の強度の向上がみちれ
た。
ｉ Ｏ２を加えてないＹ２Ｏ，８モル％安定化ジルコニ
アの３００ＭＰａに比べて３０％の強度の向上がみちれ
た。
また、得られた焼結体の組織を第１図に示す。
組織には、立方晶粒子中にレンズ状の正方晶粒子が析出
しているのが観察された。
しているのが観察された。
第１図は、実施例で得た焼結体の結晶構造を示す透過型
電子顕微鏡写真である。
電子顕微鏡写真である。
Claims (2)
- （１）組成がＹ＿２Ｏ＿３６〜１０モル％、ＴｉＯ＿２
８〜１２モル％および残部ＺｒＯ＿２であり、かつ内部
に正方晶相を有する立方晶粒子からなるジルコニア焼結
体。 - （２）組成がＹ＿２Ｏ＿３６〜１０モル％、ＴｉＯ＿２
８〜１２モル％および残部ＺｒＯ＿２である粉末を成形
して、１４００〜１６００℃の温度で焼成し、得られた
焼結体をホットアイソスタティクプレス処理しさらに酸
化雰囲気中で１０００〜１５００℃の温度で時効処理す
ることを特徴とするジルコニア焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017802A JP2762508B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | ジルコニア焼結体およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017802A JP2762508B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | ジルコニア焼結体およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199059A true JPH02199059A (ja) | 1990-08-07 |
| JP2762508B2 JP2762508B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=11953852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1017802A Expired - Fee Related JP2762508B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | ジルコニア焼結体およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762508B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0842748A1 (en) * | 1996-11-15 | 1998-05-20 | Eastman Kodak Company | Method for micromolding ceramic structures |
| JP2011102227A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-05-26 | Tosoh Corp | 高強度透明ジルコニア焼結体 |
| US8722555B2 (en) | 2009-06-04 | 2014-05-13 | Tosoh Corporation | High-strength transparent zirconia sintered body, process for producing the same, and uses thereof |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1017802A patent/JP2762508B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0842748A1 (en) * | 1996-11-15 | 1998-05-20 | Eastman Kodak Company | Method for micromolding ceramic structures |
| US8722555B2 (en) | 2009-06-04 | 2014-05-13 | Tosoh Corporation | High-strength transparent zirconia sintered body, process for producing the same, and uses thereof |
| US9249058B2 (en) | 2009-06-04 | 2016-02-02 | Tosoh Corporation | High-strength transparent zirconia sintered body, process for producing the same, and uses thereof |
| JP2011102227A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-05-26 | Tosoh Corp | 高強度透明ジルコニア焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2762508B2 (ja) | 1998-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |