JPH026370A - セラミック人工物の製造法 - Google Patents

セラミック人工物の製造法

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    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミック人工物を製造する方法に関する。
詳しくは、本発明は、ジルコン（ＺｒＳｉＯ，）とアル
ミナ（ｋ−ｅｔｏｓ　）の混合物を焼結して、その−部
分または大部分がジルコニアおよびムライトからなる生
成物に転化させることによって、構造的、耐摩耗性およ
び耐火性の用途に適したセラミック人工物を製造する方
法に関する。ジルコニアは、ＺｒＯ，（酸化ジルコニウ
ム）であり、ムライトは、通常、Ｍ６Ｓ１．Ｏ，ａ　（
！：　Ｌ　テ示すレルカ、ｘＡ−ｅ、Ｏ，−２８ｉＯ，
として示すこともでき、この式においてＸは６〜４であ
り、しだがってアルミナ含有量は７０〜８６質量％の範
囲で、ＳｉＯ２含有量１７〜６０質量％の範囲でそれぞ
れ変化する。
（課題を解決するだめの手段） 本発明は、粒状のジルコン（Ｚｒ５１０．）　ｉたはそ
の前駆体と粒状のアルミナ（に（３ｔＯｓ　）またはそ
の前駆体との混合物を焼結することによってセラミック
人工物を製造する方法であって、前記焼結に先だって、
酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ
）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）およ
びこれらの前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一
つを含むドープ剤を前記混合物中に分散させることによ
ってこの混合物にドーピングを行うことを特徴どするセ
ラミック人工物の製造法を提供するものである。
ドープ処理された混合物は、酸化物に換算して２０〜８
０質量％、好ましくは４０へ７０質量％の局、０．また
はその前駆体、およびこれらの成分中に分散された酸化
物に換算して０．０１〜２５質量％、好ましくは０．０
５〜６質量％の前記ドープ剤を含むものである。ドープ
剤は、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＮｉＯ４たはＺｎＯの中のいず
れか一つだけであってもよく、またはこれらの中の任意
の二つまたはそれ以上の任意の割合での混合物であって
もよい。
本発明の方法は、焼結に先だって、酸化ホク素（Ｂａ、
Ｏ８）、酸化カル７ウム（ＣａＯ）、酸化マクネ７クム
（ＭｇＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ□０）、二酸化チタン
（ＴｉＯ２）およびこれらの前駆体よりなる群から選ば
れた少なくとも一つを含有する添加物を、混合物中に分
散させることを含んでいる。酸化物に換算して０．０５
〜１０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％の添加物
が、混合物中に分散される。
前述のように、ドープ剤および添加剤は、今問題にして
いる金属酸化物の質量に換算して記述されているが、こ
れらは焼結前には、当量の前記酸化物の前駆体として、
すなわち焼結温度まで加熱する間に分散して前記酸化物
を生成するような化合物、例えば前記金属の炭酸塩まだ
は水酸化物として実際に混合物中に存在している。同様
に、！’−ｅ、Ｏｓ出発材料の前駆体としては、例えば
−水和物などのアルミナ水和物、例えば焼結温度まで加
熱する間に水酸基を離脱してアルミナになるベーム石が
用いられ、ジルコンの前駆体としても焼結温度まで加熱
する間に分解または化合してジルコンを生成する化合物
であれば使用できる。
焼結される混合物は、任意の便利な方法によって生成さ
れる。例えば、混合物は湿式磨砕などの磨砕によって生
成され、その結果、焼結前の混合物は１０μｍを超えな
い平均粒径、好ましくは１μｍを超えない平均粒径を有
するものである。磨砕は適当な磨砕機によって行われる
。磨砕された混合物は、次にオーブン中で、あるいは噴
霧乾燥または凍結乾燥によって乾燥される。
焼結は、１０〜ｂ は２５〜ｂ 〜１７００℃、好ましくは１６５０〜１５００℃の範囲
の最高温度まで加熱して、少なくとも１時間にわだって
最高温度を保持した後、焼結された材料を２０〜ｂ の割合で冷却することによって、行われる。加熱盤ある
いは加熱容器は、最高温度以下の温度において、加熱時
間中、所定時間、所定温度条件に保持すればよい。加熱
盤あるいは加熱容器は通常、１００〜１５００℃、標準
的には２００〜１４００℃の範囲の温度に保持される。
加熱時間は、標準的には少なくとも６０分間、例えば１
０時間まで、通常は６０分〜５時間、大抵は１〜２時間
の範囲である。最高温度は、１〜１０時間、好ましくは
２〜５時間維持される。
加熱盤あるいは加熱容器は、冷却期間中は所定の温度条
件に所定時間保持される。詳しく説明すれば、本発明の
方法は、冷却期間中に、１０００〜１４５０℃の範囲、
好ましくは１２００〜１４００℃の範囲の最高温度以下
の温度に、少なくとも６０分間、必要に応じて５時間ま
で、好ましくは１〜２時間、温度を二定に保持する工程
を含んでいる。
このような温度保持は、生成物のアニール処理の目的で
行われる。このアニール処理は、生成物を結晶化させる
ことにより、生成物中のガラス相の除去、あるいは不安
定な結晶相の転移を伴うと考えられる。
標準的には、人工物は乾燥後、焼結に先だって素地（し
らし）の状態で加圧成形される。加圧成形は一軸方向お
よび／または等圧的に行われる。
−軸方向に加圧成形を行うときは、圧力は２〜２００Ｍ
Ｐａ、好ましくは１０〜５０ＭＰａである。等圧的に加
圧成形を行うときは、圧力は５０〜３００ＭＰａ。
好ましくは１００〜２００ＭＰａである。この目的のた
めには、適当なワックスやポリエチレングリコールなど
の結合剤が、加圧成形の前に、例えば磨砕の前に、固形
分比で１〜１０質量％、好ましくは２〜４質量％だけ添
加される。したがって、本発明は、特別の実施態様にお
いては、焼結に先だって混合物中に結合剤を分散させる
工程と、２〜２００ＭＰａの範囲の圧力で加圧成形する
ことによって混合物から素地の状態の人工物を形成する
工程とを含んでいる。必要に応じて、乾燥後および加圧
成形前に、混合物は、必要ならば乾式磨砕後に、６００
μｍを超えない網目、好ましくは３００μｍを超えない
網目のスクリーンを用いてふるい分けられる。
（実施例） 以下、添付された実施例と図面を参照して本発明の詳細
な説明するが、この説明は本発明を限定するものではな
い。第１〜８図は、実施例によって得られた人工物サン
プルのＸ線回折図を示す。
以下に記載される実施例において用いられたジルコンは
、南アフリカ共和国、トランスノ々−ル州ブラクノぐン
のフェロ−・インダストリアルプロダクツ社から得たも
のであり、南アフリカ共和国、ナタール州すチャーズペ
イのリチャーズベイ・ミネラルズ社によって採掘された
ものである。実施例で用いられたアルミナは、アメリカ
何衆国、ペンシルノ々ニア州ピッツノ々−グのアメリカ
・アルミナム社から得られたものである。用いられたジ
ルコンの種類は、フェロ−・インダストリアルプロダク
ツ社の商品名１”　Ｆ、２．０．超微粒子」であり、用
いられたアルミナの種類は、アメリカ・アルミナ社の商
品名［Ａｌｃｏａ　Ａｌ　６　ＳＧ　Ｊであった。　ジ
ルコンおよびアルミナの分析結果は第１表に列記されて
いる。
第１表 成　　　　　分　ジルコン質量％　アルミナ質情％ｙ、
０．　　　　　０．１２　　　　９９．５Ｚｒ０．　　
　　　６５．９ Ｐ２Ｏ３０，１ Ｎａ２０　　　　　　　　　　　　０．０８〜０　、１
０Ｆｅ、０．　　　　　０．０８　　　０．０１〜０．
０３ＧａＯＯ，０９ Ｍｇ０　　　　　　　Ｏ，０２ Ｓｉｎ、（全量）　　　　３２．００　　０．０２５〜
０．０７８ｉｎ、（遊離）　　　　　０．２０ Ｈ，ＯＯ，１０ 強熱減量　　　０．２０ それぞれの場合において、平均粒度（μｍ）は、０．１
２〜４２．２μ？７１の測定範囲を有するマイクロトラ
ック粒度分析器７９９５−３０型を用いて測定された。
この分析器は、アメリカ合衆国、波ンシルノ々ニア州、
ノースウエールス、サムネイタウン、ノＱイクのリーズ
・アンＰ・ノースロップ・インストルメンツ社の製品で
ある。この分析器は、粒度測定のためにレーザー光散乱
法を利用している。ジヲコンの平均粒度は０．６６μｍ
であり、アルミナの平均粒度は０．４μｍであった。粒
度分布の分析は、第１表に示されたジルコンおよびアル
ミナのそれぞれについて行われ、これらの分析結果は第
２表に列記されている。
第２表 ジルコン　　　アルミナ ０．１２　　　　　　　０．０ ０．１７　　　　　　　６．６ ０．２４　　　　　　　１２．４ ０．３４　　　　　　　２１．４ ０　、４３　　　　　　　３６　、０ ０．６６　　　　　　５０．５ １．０　　　　　　　６６．６ １・７　　　　　　　８０．８ ２．６　　　　　　　８７．７ ３．７　　　　　　１００．０ ０．０ １１．２ ２０．９ ３４．５ ５４．１ ７０．６ ８６．８ ９０．０ ９２．０ ｉｏｏ、。
以下に実施例の詳細を説明する。
実施例１ この実施例においては、出発材料として前述のジルコン
とアルミナがドープ剤としての酸化ストロンチウム（Ｓ
ｒＯ）とともに用いられた。酸化ストロンチウム・ドー
プ剤は、実際にはドイツのダルムシュタットのイ〜・メ
ルクから得られた実験室用の炭酸ストロンチウム５ｒＣ
Ｏ，（酸化ストロンチウムの前駆体）の形態で添加され
た。−）ルコン、アルミナおよび酸化ストロンチウムは
、次の化学反応式に従って焼結された。
０−０４　ＳｒＯ＋３−０４　”ｅｘＯｓ　＋　２−０
８　Ｚｒ５１０．　−＋Ａｚ、Ｓｉ、０．３＋２．０８
２ｒＯ，＋０．０４ＳｒＡａ、Ｓｉ、０８出発材料、す
なわちジルコン、アルミナおよび炭酸ストロンチウムは
、ネツチ・モリホックス実験室用磨砕機中で湿式磨砕に
よシ混合された。幾つかのサンプルが調製され、それぞ
れの場合について）２腐麿のビーズ状ジルコニア粉砕媒
体１２００７と脱塩水１５０ゴを使用して、前記式にも
とすく化学量論的混合物２７５１が、ノ々ツチ混合され
た。結合剤としてはイギリスのプールのＢＤＨケミカル
ズ社から得られたポリエチレングリコール６７が使用さ
れた。このポリエチレングリコールはＢＤＨケミカルズ
社から供給されたものであり、分子量は２００１密度は
約１．１２ｆ／譚３で２０℃における粘度は５６〜６６
ｃＳｔであった。この結合剤は湿式磨砕の際に添加され
た。磨砕された材料は次に１００℃で６時間のオーブン
乾燥を行った後、６００μｍのふるいを通過させて粒状
化された。粒状化された乾燥混合物は、次に１０ＭＰａ
の圧力で一軸方向に加圧成形され、さらに常温で１７０
ＭＰａの圧力で等圧的に加圧成形されて、素地人工物の
形態でサンプルが得られた。
このサンプルは次にカー社？ライト・カンサル炉（ＲＨ
Ｆ　１６／１０型）中で焼結された。焼結は以下に記述
する６つの加熱方式に従って行われた。
第１の方式 この方式によれば、サンプルはそれぞれ、６００℃／ｈ
ｒの割合で加熱および冷却され、加熱期間中は保持が行
われ、保持は最高温度の条件で行われた。例えばサンプ
ルは６００℃／ｈｒの割合で周囲温度（３０℃）から５
００℃まで加熱され、次に５００℃に１時間保持されて
、３００℃／ｈｒの割合−ｒ：　１４９０℃の最高温度
までさらに加熱された。１４９０℃に１時間保持された
後、６００℃／ｈｒの割合で周囲温度（６０℃）まで冷
却された。
第２の方式 この方式もまた６００℃／ｈｒの割合で加熱および冷却
を行ったが、加熱期間中には２回の保持を行い、最高温
度では１回の保持を行った。例えばサンプルは３００℃
／ｈｒの割合で３０℃から５００℃まで加熱された後、
５００℃に１時間保持された。
次にサンプルは６００℃、／ｈ　ｒの割合で５００℃か
ら１４５０℃まで加熱された後、１４５０℃に２時間保
持された。最終の加熱は、そのおと３００℃、・１ｒの
割合で１４５０℃から１４９０℃まで行われた。１４９
０℃の最高温度に１時間保持された。次にサンプルは６
００℃／ｈｒの割合で１４９０℃から３０℃の周囲温度
まで冷却された。
第６の方式 この方式は、加熱期間中に温度が１４００℃に到達した
ときに加熱割合が５０℃／ｈｒに落され、最高温度の保
持時間が僅か１時間である以外は、実質的に第１の方式
と同様であった。例えばサンプルは３００℃／ｈｒの割
合で周囲温度の６０℃から５００℃まで加熱された後、
５００℃に１時間保持された。
サンプルは次に６００℃／ｈｒの割合で５［］Ｏ℃から
１４００℃まで加熱された後、５０℃／ｈｒの割合で１
４００℃から１４９０’Ｃ４でさらに加熱された。
１４９０℃の最高温度に１時間保持された後、６００℃
／ｈｒの割合で６０℃まで冷却された。
そして、焼成されたサンプルの様々な特性が測定された
。密度はアルキメデスの手法を用いて測定され、強度は
５６Ｍｌ１のスノンを用い荷重速度を０．１ｍａ＋、／
分として４点曲げ試験によって測定された。靭性はビッ
カースの押込み装置によって生じたクランクから測定さ
れ、アンチイスの方程式を用いて計算された。まだ硬度
はビッカースの押込み装置によって測定された。結果は
第６表に示されている。
Ｎ） 味　　脈 味 摩耗試験は平均粒度が２２０μ？ｎの石英を用いて行わ
れた。石英は、サンドシラストノズルを用いて２０分間
に４００７の石英の割合で、前述のサンプルによって構
成されたターゲットに吹きつけられた。キャリヤーとし
て圧ｍ空気が１６０ＫＰａＩ７）圧力で用いられた。試
験はサンプルに対する石英の衝突角度をそれぞれ９印お
よび６０°にして行われた。サンドブラストノズルの末
端は、各サンプルについてターゲットから５０Ｊ１１の
位置に保持された。二種類の市販のアルミナが比較のた
めに用いられたが、これらの製品はアルミナ含有量が、
それぞれ９０％および９４％とされている。それぞれの
サンプルについて浸蝕速度が吹きつけられた石英Ｉ　Ａ
ｇ当りの摩耗量の１夕として測定された。
本発明によって得られたサンプルは、市販のアルミナよ
りも、かなり高い耐摩耗性を示した。結果は第４表に示
されている。
第４表 ターゲット　　　　　材料の摩耗量（’＃’ｊ／ｋｇ）
材　料　　　　　衝突角９０°　衝突角３００９０％ア
ルミナ　　　　　７４　　　　１１９４％アルミナ　　
　　　５１　　　　１２第１方式のサンプル　　　６４ 第２方式のサンプル　　　６　　　　　３．５この実施
例における第６の加熱方式によって焼成されたサンプル
の一つからＸ線回折図が得られた。これはブラッグ角２
θに対するカウント／ｓｅｃ　（ｃｐｓ　）のプロット
として第１図に示されている。第１図は、このサンプル
は焼成によって出発材料のジルコン２／アルミナの約半
分が、ジルコニア／ムライトに転化したことを示してい
る。
実施例２ この実施例では、ジルコン、アルミナおよび酸化ストロ
ンチウム（実施例１と同じ出発材料）が下記の化学反応
式に従って焼結された。
０　、３３ｒＯ＋　３−３　Ａａ、ｏ、　＋　２　、６
ｚｒＳｌＯ４−＋０．３ＳｒＡｆｆｌ、Ｓｉ、Ｏｓ＋２
．６２ｒＯ，＋Ａ−ｇａｓｌｚＯ＋ｓこの実施例で行わ
れた手ＩＩは、加熱方式が異なり、あらたに、下記に示
すような三つの別々の加熱方式がある以外は、実施例１
で前述したのと実質的に同じである。
第１の方式 この方式によれば、加熱は周囲温度の３０℃から３００
℃／ｈｒの割合で５００’Ｃまで行われた後、５００℃
に１時間保持された。次に加熱は５００℃から１４２５
℃の最高温度まで３００℃／ｈｒの割合で行われ、１４
２５℃に５時間保持された。それから３００℃／ｈｒの
割合で周囲温度の３０℃まで冷却が行われた。
第２の加熱方式 この方式は、６時間の保持が行われる最高温度が１４５
０℃である以外は、第１の方式と実質的に同じであった
。
第６の方式 この方式は、６時間の保持が行われる最高温度が１４７
５℃である以外は、第１および第２の方式と実質的に同
じであった。
第２の加熱方式に従って加熱されたサンプルは、密度は
４．１２　ｙ／ｃ、ｍ３、強度は２２０ＭＰａ、靭性は
６，２〜３．７ＭＰａｍ　　であり、ビッカース硬度は
１１．５ＧＰａ、ヤング率は２５７　ＧＰａであった。
Ｘ線回折図は、この実施例の三つの加熱方式のそれぞれ
によって加熱されたサンプルについて、第１図に示した
ものと同様に、第２図に示されている。これらのＸ線回
折図は、出発材料のジルコン／アルミナから、ジルコニ
ア／ムライト人工物に転化したことを示している。第６
の加熱方式の期間には、１４７５℃において焼結に伴っ
て液体のしみ出しが起つたことが認められた。
実施例　に の実施例においては、１０．３ｆのＢａＣＯ３，８７，
３６ｒの局、０１．１０４．６１’のＺｒＳｉＯ４およ
び９．９６ｆのポリエチレングリコールを含む出発材料
が調製された。アルミナ、ジルコンおよびポリエチレン
グリコールは、実施例１で前述されたものであり、Ｂａ
Ｃ○、は実験室用のものであった。
出発混合物は、直径２ｎのジルコニア粉砕媒体１．２館
と、脱塩水２５０ゴを用いて実施例１と同じ方法で２時
間磨砕された。生成した混合物は、通常の乾燥器中で８
５℃において１６時間乾燥され、６００μｍのメツシュ
スクリーンを用いてふるい別けられた。サンプルは実施
例１に記述されたようにして加圧成形され、６００℃／
ｈｒの割合で６０℃の周囲温度から、それぞれ１４５０
℃、　１４７５℃。
１５００℃および１５５０℃の最高温度まで加熱されて
、それぞれの場合に最高温度に４時間保持された後、周
囲温度まで６００℃／ｈｒの割合で冷却された。
前述のようにして様々の最高温度まで焼成され周囲温度
まで冷却されたサンプルは、機械的特性が試験されて、
これらの結果は第５表に列記されている。
見掛気孔率は、サンプルを真空条件下においた後、水に
浸漬して、各サンプル中の残留水の量によって測定され
た。
それぞれ１４５０℃、　１５００℃および１５５０℃に
加熱されたサンプルについてのＸ線回折図は、第６図に
示されている。これらのＸＩｖｊ１回折図はジルコンン
７／アルミナ（１４５０℃）から１．クルコニア／ムラ
イ１−（１４７５℃）に転化したことを示している。
１４５０℃および１５５０℃で焼成されたサンプルは、
ＢａＯ−ｋ−ｅ、０３　・２ＳｉＯ，（セルシフ　７　
）の痕跡が認められなかった。
冷却期間中に、１３００℃においてろ時間のアニール処
理を受けた以外は、１４５０℃および１５５０℃までの
焼成が繰返された。アニール処理されたこれらのサンプ
ルから得られた生成物のＸ線回折図は、第４図に示され
ており、このＸ線回折図かう、セル７アンの結晶形態の
一つが、ジルコンの微か々再現とともに現れていること
が明らかである。このことは、アニール処理が、より高
い温度で生成した無定形のガラスから結晶相を生成する
可能性を説明している。
実施例　４ 前述のジルコンおよびアルミナと実験室用のＮｉＯより
なる混合物が調製され、Ｎ１０は混合物の５質量％を占
めていた。混合物中のジルコンとアルミナの比率は、焼
結時の成分が下記の化学反応式に従って反応し得るよう
に選択された。
２ＺｒＳｉＯ，＋　（３＋Ｘ）Ａ−ｇ、Ｏ，＋ｘＮｉＯ
−＝）ｘＮ’ｘＯ−Ａｌｌ、Ｏ，＋２ＺｒＯ，＋５１Ｊ
、Ｏ，−２Ｓｉ、Ｏ□混合物およびサンプルは、実施例
１と同様にして調製された。サンプルは実施例６に記載
されたように、６０℃の周囲温度から、３００℃／ｈｒ
の割合でそれぞれ１４２５℃、　１４５０℃、　１４７
５℃および１５００℃の最高温度まで加熱することによ
って焼結された。実施例６におけるように、サンプルは
最高温度に４時間保持された。
３００℃／ｈｒの割合で周囲温度まで冷却した後、焼結
された人工物からＸ線回折図が得られ第５図に示されて
いる。第５図は最高温度を１４７５℃にしたときに、Ｎ
１０が含まれていることによってジルコン、／アルミナ
からジルコニア、／ムライトへの反応がほとんど完結す
る結果になることを示している。さらにまた、反応中に
は液相のしみ出しは全くなかったことが分った。したが
って、液相がしみ出さないことと、ドープ処理を行わな
いジルコン、／アルミナ混合物に必要な温度よりも７５
℃低い、１４７５℃において反応を完結させることがで
きることが、Ｎ１０によるトｊ処理の利点である。
硬度と靭性が測定され、その結果は第６表に示されてい
る。
第６表 １４５０　　　　　　　７．０ ８．２ ６．６ １０．０ ６．１ 実施例　５ 前述のジルコンとアルミナの混合物に、５．３’Ｊ量％
の実験室用ＺｎＯが配合され、ジルコンとアルミナの比
率は下記の化学反応式に従って反応を起させるように選
択された。
２ＺｒＳｉＯ，＋　（３＋ｘ）ん６，０．＋ｘＺｎＯ→
ｘＺｎＯ、Ｕ、Ｏ，＋　２　ＺｒＯ，＋　Ａ６６Ｓｉ、
０゜この混合物は実施例４に前述されたように調製させ
、焼成された。第７表には、焼結の最高温度を様々に変
えた場合について硬度と靭性が列記されている。
第７表 １４５０　　　　　　８．６　　　　　　４．０１４７
５　　　　　　９．４　　　　　４．３＋５００　　　
　　１０．５　　　　　３．２第６図は、この実施例に
記載された様々の最高温度で製造された焼結人工物から
得られたＸ線回折図を示しており、このＸ線回折図は実
施例４のものと類似している。
実施例　６ ５２質量％の前述のＺｒＳｉＯ４と４４質希％の前述の
局、０．および２質量％の実験室用ＳｒＯと２質量％の
実験室用ＺｎＯを含有する混合物が調製された。この混
合物は実施例１に記載されたようにして調製され、混合
物からのサンプルは実施例１に記載されたようにして調
製されン辷。これらのサンプルは、６００℃／ｈｒの加
熱割合で周囲温度の３０℃から、１４００℃、　１４１
３°ｃ、１４２５℃および１４５０℃のそれぞれの最高
温度まで焼成された。すべてのサンプルは、最高温度に
４時間保持された後、６００℃／ｈｒの割合で周囲温度
まで冷却された。機械的特性は第８表に示されている。
第８表 １４５０　　　　　　　９．８　　　　４．１１４１３
　　　　　　１１．２　　　　３．２１４００　　　　
　　１０．９　　　　　３．０１４００℃、１４１３℃
および１４５０℃で焼成されたサンプルのＸ線回折図は
、第７図に示されており、これらのＸ線回折図から、１
４１３℃においてはジルコン／アルミナからジルコニア
、／ムライトへの転化が実質的に完了していると思われ
る。
実施例フ イギリス、ノ々ツキンガム７ヤー、ゲラズクロスのＢＡ
ケミカルズＰＪｃから得られたセラヒトラード・ベーム
石（ベーム石はα−アルミナ−水和物線、０．・ＨｚＯ
）１２６ｙと、実施例１に記載されたジル＝＋ン１１９
．８ｆと、実験室用のＢａ（ＯＨ）、　−８Ｈ，０１９
，７Ｆと２．６９（Ｄ実験室用Ｌ１ｔＯｓトノ混合物が
調製された。この結果、酸化物に換算して、４６．５質
量％の幻ＺＯＳ、１質量％のＬ１２０．５１．５質量％
のＺｒ５ｉＯ，および４質量％のＢａＯよりなる混合物
が得られた。この混合物は実施例６と同じ方法で調製さ
れ、混合物からのサンプルは、それぞれ１６５０℃、１
６７５℃、１４００℃および１４２５℃の最高温度まで
焼成された。これらの焼成サンプルのＸ線回折図は、第
８図に示されており、この図から１４００℃においてジ
ルコン／アルミナからジルコニア、／ムライトへの転化
が実質的に完了していることが認められる。
本発明の特徴は、主要な実際的利点を伴って比較的低い
最高焼結温度を利用することができ、好ましい靭性、硬
度および密度を有する生成物を得ることができることで
ある。焼結温度を低下させることは、少なくとも実施例
に関する限り、ＺｒＳ　１０４　カＺｒ０ｚとＳｉｎ、
に分解すルノｔ−促進し、冷却の際にこれらの生成物が
再結合してＺｒ５ｉＯ。
になることを抑制すると考えられている様々なげ−プ剤
を用いることによって可能になると思われる。
さらにまた、これらのドープ剤は、Ｓｉｎ、とＭ、Ｏ，
の反応を促進し、下記の化学反応式に従ってムライトを
生成する結果になると考えられている。
３ｕ、Ｏ，＋　２８ｉｎ、　＋　Ａｆｆｌ、Ｓｉ、Ｏ，
。
他の機構がドープ剤の有用性の原因になるかも知れない
が、これらのドープ剤は生成されたセラミックの緻密化
を高め、恐らく焼結中に形成される一時的あるいは永久
的な液相が存在するために、ジルコン、／アルミナ反応
を助長するものと考えられている。
少なくとも一つのドープ剤の種類と焼結条件を様々に変
えること釦よって、反応は下記の反応方程式に従って完
結するが、あるいは半ば終了した後、停止する。
２Ｚ　ｒＳ　１０４　＋　６ｋｌ　２０３　→２Ｚ　ｒ
０２　＋　！’Ｌｌ　６８１０１３したがって、最終の
セラミック生成物は、用いられたドープ剤の種類によっ
て、僅かの層またはガラスを伴って、ジルコニア−ムラ
イトまたはジルコン−ジルコニア−アルミナ−ムライト
からなるものである。
【図面の簡単な説明】
第１〜８図は実施例によって得られた人工物サンプルの
Ｘ線回折図を示す。 ２θ ＦＩＧ　　３ ２θ ＦＩＧ　　２ ５５０°Ｃ ＦＩＧ　４ ＦＩＧ　　７ ＦＩＧ　　８

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）粒状のジルコン（ＺｒＳｉＯ＿４）またはその前駆
    体と粒状のアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）またはその前駆
    体との混合物を焼結することによってセラミック人工物
    を製造する方法であって、前記焼結に先だって、酸化バ
    リウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸
    化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）およびこれ
    らの前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも一つを含
    むドープ剤を前記混合物中に分散させることによって前
    記混合物にドーピングを行うことを特徴とするセラミッ
    ク人工物の製造物。 ２）ドープ処理された混合物が、酸化物に換算して、２
    ０〜８０質量％のＺｒＳｉＯ＿４またはその前駆体、２
    ０〜８０質量％のＡｌ＿２Ｏ＿３またはその前駆体、お
    よび前記成分中に分散された０．０１〜２５質量％の前
    記ドープ剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の方法。 ３）前記焼結に先だって、酸化ホウ素（Ｂａ＿２Ｏ＿３
    ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（Ｍ
    ｇＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ＿２Ｏ）、二酸化チタン（
    ＴｉＯ＿２）、およびこれらの前駆体よりなる群から選
    ばれた少なくとも一つを含む添加物を、前記混合物中に
    分散させて含有することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項または第２項記載の方法。 ４）酸化物に換算して０．０５〜１０質量％の添加物が
    、前記混合物中に分散されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第３項記載の方法。 ５）前記混合物が、焼結される前に１０μｍを超えない
    平均粒径を有するように磨砕することによって生成され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれ
    かに記載の方法。 ６）前記焼結が、周囲温度から１０〜６００℃／ｈｒの
    割合で１２００〜１７００℃の範囲の最高温度まで加熱
    すること、最高温度に少なくとも１時間保持すること、
    および焼結された材料を２０〜５００℃／ｈｒの割合で
    冷却することによって行われることを特徴とする特許請
    求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 ７）前記冷却期間中に、１０００〜１４５０℃の範囲の
    最高温度以下のある温度に少なくとも３０分間保持する
    工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
    の方法。 ８）前記焼結に先だって、前記混合物中に結合剤を分散
    させる工程と、２〜２００ＭＰａの範囲の圧力で加圧成
    形することによって前記混合物から未焼成の人工物を形
    成する工程とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    １〜７項のいずれかに記載の方法。
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