JPH035365A - 強靭化ジルコニアの低温焼結 - Google Patents
強靭化ジルコニアの低温焼結Info
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- JPH035365A JPH035365A JP2122830A JP12283090A JPH035365A JP H035365 A JPH035365 A JP H035365A JP 2122830 A JP2122830 A JP 2122830A JP 12283090 A JP12283090 A JP 12283090A JP H035365 A JPH035365 A JP H035365A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/486—Fine ceramics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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】
狡街分互
本発明は変態による強靭化ジルコニア体および該物質の
製造方法に関する。より詳細には、本発明は、変態によ
る強靭化ジルコニア体の必要な焼結温度を低下させかつ
常態のジルコニア体を強靭にさせる新規添加剤に関する
。
製造方法に関する。より詳細には、本発明は、変態によ
る強靭化ジルコニア体の必要な焼結温度を低下させかつ
常態のジルコニア体を強靭にさせる新規添加剤に関する
。
光凱立宜景
ジルコニアの結晶化度は２．０ないし２．８モルパーセ
ントの範囲のイツトリアによって安定させることができ
る。もしも結晶粒度／粒径が十分に小さければ、準安定
の正方晶相を室温で保持させることができる。成長する
亀裂前線に伴う応力が駆動力となる場合には、この正方
晶相は応力で誘発される変態によって安定な単斜晶形と
なり、次いで亀裂の成長を停止させて、該物質を強靭に
する。
ントの範囲のイツトリアによって安定させることができ
る。もしも結晶粒度／粒径が十分に小さければ、準安定
の正方晶相を室温で保持させることができる。成長する
亀裂前線に伴う応力が駆動力となる場合には、この正方
晶相は応力で誘発される変態によって安定な単斜晶形と
なり、次いで亀裂の成長を停止させて、該物質を強靭に
する。
２種類のミクロ構造すなわち、完全な（１００％の）正
方晶系、および（２）多量の立方晶系結晶粒中に正方品
系の凝集性析出物を有する変態による強靭化ジルコニア
が通常認められる。
方晶系、および（２）多量の立方晶系結晶粒中に正方品
系の凝集性析出物を有する変態による強靭化ジルコニア
が通常認められる。
完全正方晶系物質に必要な結晶粒度には不可欠の条件が
あり、すなわち、正方晶系から単斜晶系への変態が起る
場合には約４％の体積増加があるので、室温で準安定相
を保持するにはマトリックスの拘束がなければならない
。
あり、すなわち、正方晶系から単斜晶系への変態が起る
場合には約４％の体積増加があるので、室温で準安定相
を保持するにはマトリックスの拘束がなければならない
。
イツトリアは卓越した焼結特性および優れた機械的性質
のために、完全正方晶系のミクロ構造を有するジルコニ
ウム系を安定化させるのに用いられている。しかし、変
態による強靭化ジルコニア系をイントリアで安定化させ
る利点は、イツトリアの高価およびイツトリアの低温安
定性によって悪影響を及ぼされている。
のために、完全正方晶系のミクロ構造を有するジルコニ
ウム系を安定化させるのに用いられている。しかし、変
態による強靭化ジルコニア系をイントリアで安定化させ
る利点は、イツトリアの高価およびイツトリアの低温安
定性によって悪影響を及ぼされている。
ジルコニアの焼結温度は１５５０℃ないし１７７０℃の
範囲内にある。Ｐｅｎａ等のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓＳｅｉｅｎｃｅ２０（１９８５）２０
１１−２０２２に記載されている論文は、ムライトのマ
トリックスを有する十分に高密度の、ジルコニアによる
強靭化セラミックを開示している。該論文は焼結が反応
工程と高密度化工程とを分離させる反応を論じている。
範囲内にある。Ｐｅｎａ等のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓＳｅｉｅｎｃｅ２０（１９８５）２０
１１−２０２２に記載されている論文は、ムライトのマ
トリックスを有する十分に高密度の、ジルコニアによる
強靭化セラミックを開示している。該論文は焼結が反応
工程と高密度化工程とを分離させる反応を論じている。
該反応にはジルコン、アルミナ、および炭酸カルシウム
の混合物が用いられる。より具体的には、該反応は、４
．７重量パーセントないし２．４重量パーセントのカル
シア、３４．０９重量パーセントないし３９．７重量パ
ーセントのアルミナ、２０．０５重量パーセントないし
１８．９７重量パーセントのシリカおよび４１．２重量
パーセントないし３８．９６重量パーセントのジルコニ
ア（非安定化）を含む、生成体は気孔率が大で、ムライ
ト結晶粒の大きいミクロ構造を有する２１％未満の正方
晶相となる。生成物は極めて強度が低く （２７０−
２３５門ｐａ） 、最終製品は強靭化ムライトである。
の混合物が用いられる。より具体的には、該反応は、４
．７重量パーセントないし２．４重量パーセントのカル
シア、３４．０９重量パーセントないし３９．７重量パ
ーセントのアルミナ、２０．０５重量パーセントないし
１８．９７重量パーセントのシリカおよび４１．２重量
パーセントないし３８．９６重量パーセントのジルコニ
ア（非安定化）を含む、生成体は気孔率が大で、ムライ
ト結晶粒の大きいミクロ構造を有する２１％未満の正方
晶相となる。生成物は極めて強度が低く （２７０−
２３５門ｐａ） 、最終製品は強靭化ムライトである。
本発明は強靭化ジルコニアの焼結温度を低下させ、かつ
なんら特別の処理または超微粉末の使用も要しない低温
焼結用新規添加剤を提供する。
なんら特別の処理または超微粉末の使用も要しない低温
焼結用新規添加剤を提供する。
見匪曳盟竹
本発明によれば、実質的に、２モルパーセントを越える
量のイツトリアを含むジルコニア、および、本体の必要
な焼結温度を低下させる焼結補助手段よりなる変態によ
る強靭化ジルコニア体が提供される。焼結補助手段は実
質的に、カルシア、アルミナ、およびシリカの混合物よ
りなる０本体は微結晶ミクロ構造を有し、かつ焼結密度
が高い。
量のイツトリアを含むジルコニア、および、本体の必要
な焼結温度を低下させる焼結補助手段よりなる変態によ
る強靭化ジルコニア体が提供される。焼結補助手段は実
質的に、カルシア、アルミナ、およびシリカの混合物よ
りなる０本体は微結晶ミクロ構造を有し、かつ焼結密度
が高い。
本発明は、さらに、カルシア、シリカおよびアルミナを
予備混合に、該混合物から三成分系共融組成物を形成さ
せ、さらに焼結しながら三成分系共融組成物を変態によ
る強靭化ジルコニア粉末中に侵入させて一定結晶粒のミ
クロ構造および高い焼結密度を有するジルコニア体を形
成させる工程を含む変態による強靭化ジルコニア体の製
造方法を提供する。
予備混合に、該混合物から三成分系共融組成物を形成さ
せ、さらに焼結しながら三成分系共融組成物を変態によ
る強靭化ジルコニア粉末中に侵入させて一定結晶粒のミ
クロ構造および高い焼結密度を有するジルコニア体を形
成させる工程を含む変態による強靭化ジルコニア体の製
造方法を提供する。
見所■用貫星晟皿
本発明は実質的に、２モルパーセントを上回る量のイツ
トリアを含む変態による強靭化ジルコニア体を提供する
。核体は、さらに本体の必要な焼結温度を低下させる焼
結補助手段を含む。焼結補助手段は実質的に、カルシア
、アルミナ、およびシリカの混合物よりなる。核体は焼
結密度の高い微結晶ミクロ構造を有する。
トリアを含む変態による強靭化ジルコニア体を提供する
。核体は、さらに本体の必要な焼結温度を低下させる焼
結補助手段を含む。焼結補助手段は実質的に、カルシア
、アルミナ、およびシリカの混合物よりなる。核体は焼
結密度の高い微結晶ミクロ構造を有する。
混合物は３０モルパーセント未満のカルシアおよび４０
モルパーセントのシリカを含んでいる。変態による強靭
化ジルコニア母体中の準安定正方晶系ジルコニアの不安
定化は僅か２．帽１パーセントのカルシアの添加によっ
て起るので、カルシアの濃度を３０モルパーセント未満
に保った。シリカの濃度が４０モルパーセントを超える
と変態による強靭化ジルコニア物質中に多量の気孔が認
められるので、シリカ濃度を４０モルパーセント未満に
保った。変態による強靭化ジルコニア母体中の焼結助剤
濃度が僅か２．０重量パーセントの場合に多量の気孔が
認められた。
モルパーセントのシリカを含んでいる。変態による強靭
化ジルコニア母体中の準安定正方晶系ジルコニアの不安
定化は僅か２．帽１パーセントのカルシアの添加によっ
て起るので、カルシアの濃度を３０モルパーセント未満
に保った。シリカの濃度が４０モルパーセントを超える
と変態による強靭化ジルコニア物質中に多量の気孔が認
められるので、シリカ濃度を４０モルパーセント未満に
保った。変態による強靭化ジルコニア母体中の焼結助剤
濃度が僅か２．０重量パーセントの場合に多量の気孔が
認められた。
焼結助剤として変態による強靭化ジルコニア体への２．
０ないし１０．０重量パーセントの量のカルシア、アル
ミナおよびシリカ組成物の添加は１５００℃ないし１４
００℃の焼結温度を生じる。この低温焼結法はなんら特
別の処理または超微粉末の使用を必要としないであろう
。
０ないし１０．０重量パーセントの量のカルシア、アル
ミナおよびシリカ組成物の添加は１５００℃ないし１４
００℃の焼結温度を生じる。この低温焼結法はなんら特
別の処理または超微粉末の使用を必要としないであろう
。
焼結助剤組成物中のカルシア、アルミナ、およびシリカ
の組成範囲は、カルシアが２５ないし３０モルパーセン
ト、シリカが３１ないし３３モルパーセントおよびアル
ミナが３４ないし４０モルパーセントであるのが好まし
い。
の組成範囲は、カルシアが２５ないし３０モルパーセン
ト、シリカが３１ないし３３モルパーセントおよびアル
ミナが３４ないし４０モルパーセントであるのが好まし
い。
変態による強靭化ジルコニア体の製造方法は、通常、カ
ルシア、シリカおよびアルミナを予備混合し、該混合物
から三成分系共融組成物を形成させる工程を含んでいる
。三成分系共融組成物は１３９５℃で形成されて、液相
焼結を促進する。予備形成されたジルコニア体の液相焼
結の間に、三成分系共融組成物は変態による強靭化ジル
コニア粉末中に侵入して、高い焼結密度を有する微結晶
ミクロ構造を形成する。
ルシア、シリカおよびアルミナを予備混合し、該混合物
から三成分系共融組成物を形成させる工程を含んでいる
。三成分系共融組成物は１３９５℃で形成されて、液相
焼結を促進する。予備形成されたジルコニア体の液相焼
結の間に、三成分系共融組成物は変態による強靭化ジル
コニア粉末中に侵入して、高い焼結密度を有する微結晶
ミクロ構造を形成する。
三成分系共融組成物を形成させる前に、カルシア、シリ
カ、およびアルミナの予備混合物を９００℃で３時間か
焼する。次に、焼結助剤混合物を変態による強靭化ジル
コニア粉末母体に前記開示濃度を添加する。低温焼結は
液相焼結によって行われる。低温焼結はジルコニア体の
低温安定性を顕著に助ける微結晶ミクロ構造を生成する
。
カ、およびアルミナの予備混合物を９００℃で３時間か
焼する。次に、焼結助剤混合物を変態による強靭化ジル
コニア粉末母体に前記開示濃度を添加する。低温焼結は
液相焼結によって行われる。低温焼結はジルコニア体の
低温安定性を顕著に助ける微結晶ミクロ構造を生成する
。
カルシア、シリカ、およびアルミナの焼結助剤予備混合
物は２．５モルパーセントのイツトリアで安定化させた
変態による強靭化ジルコニアを理論量の９８％を超える
橿めて高い焼結密度に焼結させ、かつ２００°ないし３
００℃の低温で極めて安定なミクロ構造を生成させる。
物は２．５モルパーセントのイツトリアで安定化させた
変態による強靭化ジルコニアを理論量の９８％を超える
橿めて高い焼結密度に焼結させ、かつ２００°ないし３
００℃の低温で極めて安定なミクロ構造を生成させる。
生成した組成物は８０％以上が正方晶系で、理論密度の
９８．５％以上の密度となり、かつ大きさが約０．２５
ミクロンという微細な等軸の正方晶系結晶粒を有する。
９８．５％以上の密度となり、かつ大きさが約０．２５
ミクロンという微細な等軸の正方晶系結晶粒を有する。
若干の立方晶相も、また存在する。
カルシア、アルミナ、およびシリカの予備混合組成物を
、本発明に従って、２．０ないし１０．０重量パーセン
トの範囲の量を変態による強靭化ジルコニア母体に添加
する実験を行った。下記の諸性質が測定された。
、本発明に従って、２．０ないし１０．０重量パーセン
トの範囲の量を変態による強靭化ジルコニア母体に添加
する実験を行った。下記の諸性質が測定された。
２５℃の破壊係数（４ｐｔ） −１００Ｋｓｉ２５
℃のにｌｃ （破壊靭性） ＝６．２Ｍｐａ ｍ
ｌ／２熱衝撃抵抗性Ｔ −３００℃ＢｎＸ
＆１ｊ分析による主要な相＝正方晶系で主な微小相とし
て正方晶系を含む 正方晶系結晶の平均結晶粒度 ＝０．２５ミクロン８０
０℃の破壊係数（４ｐｔ） ＝５８Ｋｓｉ硬度
−１００ｋｇ／ｍｍ”本発明は摩
耗部品のようなエンジン部品、押出ダイ、および打抜き
加工ダイ用として期待される用途牽有する。
℃のにｌｃ （破壊靭性） ＝６．２Ｍｐａ ｍ
ｌ／２熱衝撃抵抗性Ｔ −３００℃ＢｎＸ
＆１ｊ分析による主要な相＝正方晶系で主な微小相とし
て正方晶系を含む 正方晶系結晶の平均結晶粒度 ＝０．２５ミクロン８０
０℃の破壊係数（４ｐｔ） ＝５８Ｋｓｉ硬度
−１００ｋｇ／ｍｍ”本発明は摩
耗部品のようなエンジン部品、押出ダイ、および打抜き
加工ダイ用として期待される用途牽有する。
（外４名）
Claims (8)
- １． 実質的に、２モルパーセントを上回る量のイット
リアを含むジルコニア、および変態による強靭化ジルコ
ニア体の必要な焼結温度を低下させる焼結補助手段より
なり、前記焼結補助手段が実質的にカルシア、アルミナ
、およびシリカの混合物よりなり、前記ジルコニア体が
微結晶ミクロ構造および高い焼結密度を有する変態によ
る強靭化ジルコニア体（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ
−ｔｏｕｇｈｅｎｅｄ ｚｉｒｃｏｎｉａｂｏｄｙ）。 - ２． 前記混合物が３０モルパーセント未満のカルシア
および４０モルパーセント未満のシリカを含む請求項１
記載の変態による強靭化ジルコニア体。 - ３． ２．０ないし１０重量パーセントの前記、カルシ
ア、アルミナ、およびシリカの混合物を含む請求項２記
載の変態による強靭化ジルコニア体。 - ４． 前記混合物が２５ないし３０モルパーセントのカ
ルシア、３１ないし３３モルパーセントのシリカ、およ
び３２ないし４０モルパーセントのアルミナを含む請求
項３記載の変態による強靭化ジルコニア体。 - ５． カルシア、シリカ、およびアルミナを含む混合物
を調製し、前記混合物から三成分系共融組成物を形成さ
せ、かつ液相焼結によって該三成分系共融組成物を変態
による強靭化ジルコニア粉末中に侵入させて微結晶ミク
ロ構造および高い焼結密度を有するジルコニア体を形成
させる工程よりなる請求項１記載の変態による強靭化ジ
ルコニア体の製造方法。 - ６． カルシア、シリカおよびアルミナの混合物から三
成分系共融組成物を形成させる前に該混合物をか焼する
請求項５記載の変態による強靭化ジルコニア体の製造方
法。 - ７． 前記混合物を１３９５℃の温度に加熱することに
よって、前記三成分系共融組成物を形成させる請求項５
または請求項６記載の変態による強靭化ジルコニア体の
製造方法。 - ８． 前記混合物を、２５ないし３０モルパーセントの
カルシア、３１ないし３３モルパーセントのシリカ、お
よび３２ないし４０モルパーセントのアルミナから調製
する請求項５または請求項６記載の変態による強靭化ジ
ルコニア体の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35095889A | 1989-05-12 | 1989-05-12 | |
| US350958 | 1989-05-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH035365A true JPH035365A (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=23378951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2122830A Pending JPH035365A (ja) | 1989-05-12 | 1990-05-11 | 強靭化ジルコニアの低温焼結 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0397312A1 (ja) |
| JP (1) | JPH035365A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6847390A (en) * | 1989-12-28 | 1991-07-04 | Tosoh Corporation | Alumina-zirconia composite sintered product and method for making the same |
| EP0554637B1 (en) * | 1991-12-31 | 1996-02-21 | Eastman Kodak Company | Zirconia ceramics and a process of producing the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54127410A (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-03 | Nippon Denso Co | Production of zirconia sintered body for use in oxygen concentration detector |
| JPS59111976A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-28 | 松下電器産業株式会社 | ジルコニア磁器 |
| JPS6081062A (ja) * | 1983-10-13 | 1985-05-09 | ティーディーケイ株式会社 | 高強度セラミツクス材料 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-03-22 EP EP90303106A patent/EP0397312A1/en not_active Withdrawn
- 1990-05-11 JP JP2122830A patent/JPH035365A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0397312A1 (en) | 1990-11-14 |
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