JPH042613A - アルミナ‐ジルコニア複合粉末および焼結体の製造方法 - Google Patents

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、高強度、高靭性かつ高硬度を有するアルミナ
−ジルコニア複合焼結体の製造方法およびその原料とな
る粉末の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来からアルミナは、優れた耐熱・耐磨耗セラミックス
として利用されている。このアルミナセラミックスの硬
度は、ビッカース硬度で２０００　ｋｇ／ａｍ２前後と
高い特性を示しているものの、その強度は通常４０ｋｇ
／ａｍ２前後、とくに優れたものでも　８０ｋｇ／ｍｆ
ｆ１２程度であり、また破壊靭性値は３　ＭＮ／ｍ”’
程度と非常に脆いため、構造材料としての応用範囲を狭
いものにしていた。

また、近年開発された正方晶からなるジルコニアセラミ
ックスは、破壊時に準安定である正方晶ジルコニア粒子
が単斜晶に転移することにより高強度および高靭性が達
成される。その特性の代表的なは、イツトリアを３モル
％添加した正方品ジルコニアセラミックスであり、強度
１２０ｋｇ／■２、破壊靭性６　ＭＮ／ＩＩｌ”’前後
の値を示す。しかし、このジルコニアセラミックスの硬
度はビッカース硬度で１２５０ｋｇ／ａｍ２程度であり
、耐摩耗用構造セラミックスとして使用するには不十分
である。

そこで、このジルコニア焼結体の高強度および高靭性と
アルミナの高硬度とを組み合わせる試みがなされた。こ
れまでの技術は、ジルコニア粉末とアルミナ粉末とを機
械的に混合したり、水溶性のジルコニウム塩とアルミニ
ウム塩との水溶液から共沈法等により合成した粉末を用
いて焼結したものであった。その特性としては、イツト
リアを３モル％添加した正方晶ジルコニアにアルミナを
２８体積％添加した複合体において、強度２４０ｋｇ／
ｌｌｌｌ１２という特性が知られている。

この焼結体は、従来のセラミックスでは考えられないほ
どの高強度を有しているものの、アルミナの含有量が少
ないため、その硬度は低くビッカース硬度で約１４５０
ｋｇ／＋ｎｍ２程度と予想され、耐摩耗材として十分な
硬度を有しているとは言えない。また、他の例では、イ
ツトリアを２モル％添加した正方晶ジルコニアにアルミ
ナを７８体積％添加した複合体において、強度１２０ｋ
ｇ／ｌｌｌ１１２という値をホットプレス法を用いて得
ているが知られている。これは、アルミナを７８体積％
含有しているため、硬度はビッカース硬度で１８００　
　ｋｇ／■２あることが予想されるが、強度及び靭性お
いて充分とは言えない。

以上は、酸化イツトリウムを安定化剤とじて使用するも
のであるが、安定化剤として酸化セリウムを使用した場
合は、この酸化セリウムによって生じる正方品ジルコニ
アか応力によって非常に転移を生じやすく、強度よりも
高靭性を示すことが知られている。このような高強度か
つ高靭性の正方晶ジルコニアに、さらにその硬度をも向
上させるためにアルミナを添加した複合体では、アルミ
ナの添加量を増加してゆくにつれその硬度は増大してゆ
くものの、強度および靭性は低下してゆく。

このように従来技術では、原料混合粉末を粉末混合法や
共沈法で合成するため、ジルコニア粒子とアルミナ粒子
の粒子径が比較的近似した大きさを有しており、アルミ
ナ粒子径及びジルコニア粒子径を独立に変化させること
は困難であり、あるいは、個々の粒子をごく均一な状態
にまで混合することが困難である。そして、このような
複合粉末を使用してえられた複合焼結体は、そのの微細
構造において、アルミナ粒子及びジルコニア粒子の分散
性が劣っていたり、また、アルミナ粒子とジルコニア粒
子の粒子径を別々に制御するのが困難であった。このよ
うな従来技術によるものは、アルミナの含有量の増加と
ともに靭性、強度の低下する割合が大きい。そのため、
アルミナを添加して行くと硬度は増加するものの、靭性
はジルコニアの減少に対応して急激に低下する。

このように正方晶ジルコニアとアルミナを主体としたセ
ラミックスにおいて、優れた耐摩耗性を有した材料を得
るためにアルミナの含有量を増加した場合、強度及び靭
性の低下を抑え、硬度を同時に向上させるコトが非常に
困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、正方晶ジルコニアとアルミナとからな
る複合焼結体の強度及び靭性と硬度とを同時に向上させ
ることが難しいという相反する傾向を克服し、強度、靭
性および硬度の３つの特性がともに優れた焼結体を得る
ための粉末の製造方法とその焼結体の製造方法を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、（１）ジルコニア分散質が平均粒子径０．１
μｍ以下であるジルコニアゾル中に平均粒子径０．１μ
ｍ〜２μｍのα−アルミナ粒子が分散している混合液を
脱水処理して乾燥物を得、該乾燥物を仮焼して結晶性ジ
ルコニア粒子とα−アルミナ粒子との混合粉末を得るこ
とによる、アルミナ−ジルコニア複合粉末の製造方法、
および、（２）このようにしてえられた混合粉末を成形
し、焼結することからなる、アルミナ−ジルコニア複合
焼結体の製造方法を提供するものである。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

ジルコニア分散質が平均粒子径０．１μｍ以下であるジ
ルコニアゾル中に平均粒子径０．１μｍ〜２μｍの結晶
性アルミナ粒子が分散している混合液（以下、「混合液
」ともいう）の分散媒は、水、有機溶媒が溶解した水溶
液またはこれらに仮焼によってジルコニアの安定化剤に
転化するイツトリウム、カルシウム、マグシウム。

セリウムなどの塩を溶解している水溶液である。

上記有機溶媒としては、炭素数１〜９のアルコール、ア
セトンなどをあげることができる。

分散質の一方のジルコニア分ｔＨｆｔは、ｚｒｏ２Ｈ２
０またはＺｒ（ＯＨ）４で表され、含水ジルコニア、水
酸化ジルコニウムなどと称されるいわゆるコロイド粒子
である。この粒子は、結晶質または非晶質であり、すな
わち、ラマン分光分析により単斜晶系の結晶構造を有す
ることが確認されるものもある。また、これらの粒子は
単一または凝集粒子からなる。その平均粒子径は、０．
１μｍ以下でなければならない。０．１μｍをこえると
、溶液中で沈殿を生じゃすくなり、アルミナとの分散性
が低下するからである。

本発明では原料アルミナとしてα−アルミナ粒子を使用
する。他のアルミナ粒子を使用すると、焼成あるいは焼
結時に結晶形の変化を生じて粒子径のコントロールが困
難であり、また焼結体の緻密化を妨げるからである。そ
の平均粒子径は、０．１μｍ〜２．０μｍでなければな
らない。この範囲より小さいとえられる焼結体の破壊靭
性が低くなり、いっぽう、大きいとその強度が低くなり
、さらには焼結性の低下をきたす。

この混合液は、たとえば、以下のようにしてうることが
できる。

ジルコニアゾルにアルミナ粒子を分散させることによっ
て混合液かえられる。このジルコニアゾルは、ジルコニ
ア分散質が平均粒子径０，１μｍ以下のものであれば、
市販のものでも、またオキシ塩化ジルコニウム等ジルコ
ニウムの水溶性塩の水溶液を常法によって加水分解する
かまたは中和することによってえたものなどいずれでも
よい。後者による場合、残留塩素を取り除くためにはイ
オン交換樹脂で脱塩素することも可能である。ジルコニ
ア用安定化剤を含むアルミナ−ジルコニア複合粉末を製
造する場合は、イツトリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、セリウムなどの塩化物、硝酸塩など水溶性塩を、上
記の市販のまたはジルコニウム塩水溶液からえられたジ
ルコニアゾルに添加するか、あるいは該ジルコニウム塩
水溶液に含ませればよい。

次に、このようにして得た液にα−アルミナ粉末を添加
し、通常、ボールミル等の粉砕・混合機を用いて該アル
ミナ粉末を分散させる。このときのアルミナ粉末の粒子
径は、複合焼結体中のアルミナ領域の大きさに大きく影
響する。

そこで、複合焼結体中の目的のアルミナ領域の大きさを
得るためには、この領域サイズに等しいか、またはそれ
より小さめの粉末粒子径を有するアルミナ粉末を使用す
る。焼結の際の多少の粒成長および混合粉末におけるア
ルミナ粒子の分散不十分のために、アルミナ粉末の粒子
径よりも、複合焼結体にアルミナ領域サイズの方が多少
大きくなる傾向があるからである。もっとも、焼結前の
粉砕の効果により小さくなる場合もある。

このようにして上記の混合液かえられるが、これに前記
のアルコール、アセトン等の有機溶媒を添加して、次の
乾燥の際に粒子が凝集するのを防止するのも有効である
。

このジルコニア質分散媒とα−アルミナ粒子とが十分に
分散した混合液は、蒸発乾固、減圧脱水などによって乾
燥する。

このようにして得られた乾燥物の仮焼は、通常大気中で
５００℃〜１３００℃で行なうのがよい。

好ましくは７００〜１２００℃で通常２時間程度大気中
で仮焼する。この仮焼温度が５００℃未満ではジルコニ
アの結晶化が不十分となるだけでなく、上記の乾燥で除
去しきれなかった水分や有機物を完全に除去することが
できず、いっぽう、１３００℃をこえるとえられる粉末
中の結晶性ジルコニア粒子が大きくなりすぎ、焼結性が
低下する。さらには、結晶性ジルコニア粒子の成長によ
り、α−アルミナ粒子の粒子径よりも大きくなった場合
には、複合体の微細構造においてα−アルミナ領域を結
晶性ジルコニア相が取り囲んだ構造となりにくくなる。

この場合、強度、破壊靭性および硬度を同時に向上させ
る効果が低下する。結晶性ジルコニア粒子がα−アルミ
ナ粒子よりも小さいものとするには、結晶性ジルコニア
粒子の比表面積をα−アルミナ粒子のそれの約１．５倍
以上に保つことが望ましい。例えば、平均粒子径１５０
人のジルコニア質分散媒と平均粒子径０，２μｍ（比表
面積１４ｍ２／ｇ）のα−アルミナとを仮焼後アルミナ
が７０体積％含むように配合された混合液を乾燥・脱水
し、９００℃で２時間仮焼してえられた複合粉末の比表
面積は２２．２ｍ　２／　ｇを示した。α−アルミナは
仮焼によって粒子径および比表面積が変化するとは考え
にくいので、混合粉末中の粒子径および比表面積は出発
原料のそれと同じであるとし、これと上記仮焼した混合
粉末の比表面積とにより、該混合粉末中のジルコニアの
比表面積は３５ｍ２／ｇと求まり、これを平均粒子径に
換算すると約　１５０人程度になる。このような仮説に
よって本発明の効果を十分に説明することかできる。こ
のように、本発明の複合粉末の状態は、焼結体の微細構
造を決定する重要な因子であり、本発明の複合粉末は、
微細なジルコニア粉末とそれよりも大きな平均粒子径を
有するアルミナ粉末の混合物となっている。本発明（前
記（１）の方法）によれば、比表面積１０ｍ２／ｇ以上
のジルコニア粒子を含む混合粉末かえられ、仮焼の温度
を７００℃〜１２００℃とすることにより比表面積１５
〜５０ｍ２／Ｈのジルコニア粒子となり、比表面積５０
ｍ２／ｇをこえるものにくらべて、粉末の充填性がさら
によ＜、シたがって、成形性に優れたものとなる。また
、該混合粉末中のアルミナ粒子の平均粒子径は、０．１
〜２．０μｍ１通常０．１〜１．６μｍとなっている。

以上のようにして本発明の混合粉末かえられるが、通常
、これをボールミルなどの粉砕機。

超音波等の分散機を用いて凝集粒子の粉砕を行なって、
本発明の焼結用粉末とする。

このようにして得られた混合粉末から焼結体をつくるに
は、まず常法により、すなわちプレス成形、ゴム型によ
る静水圧成形、鋳込み成形、射出成形などの方法により
成形して成形体をつる。

この成形体の焼結は、通常電気炉などにより大気中で１
２００℃〜１６００℃の範囲で行われる。この焼結温度
は、焼結体の特性に大きく影響する。

コノ温度が１６００℃をこえると、シルコニアノ粒子径
が大きくなり、正方晶ジルコニアの転移がおこりやすく
なって、破壊靭性値が高くなるが、いっぽう、強度は低
下する。そのため、強度、破壊靭性、高度のバランスを
とるために、１２００〜１６００、好ましくは１３５０
〜１５５０’Ｃとするのがよい。１３００℃以上で２時
間程度焼結することにより、焼結体の吸水率は実質的に
０％になり、次に説明する熱間静水圧処理を行なう場合
その処理により空隙が除去され、焼結体の強度を向上さ
せる効果がよりよく発揮される。

このようにして得られた焼結体の強度をさらに向上させ
たい場合には、熱間静水圧（ＨＩＰ）処理を行うことが
好ましい。この処理条件は、通常圧力５００ｋｇ／ｃｍ
２以上、温度１２００”Ｃ〜ＩＧＯＯ”Ｃ１好ましくは
１３５０℃〜１５５０”Ｃの範囲で行われるが、結晶粒
子径の成長を起こさせないために焼結温度に比較して同
じかまたはそれより低くするのが好ましい。また、処理
のガスの種類は、不活性ガスまたは酸素を含んだ不活性
ガスが用いられる。このようにして強度がさらに向上し
、靭性および硬度にも優れたアルミナ−ジルコニア複合
焼結体が得られる。

本発明を適用して、ジルコニアの安定化剤として酸化イ
ツトリウムを含ませた、そして強度１４０ｋｇ／ｍ＋＊
２以上、破壊靭性４　ＭＮ／ｍ　”２以上およびビッカ
ース硬度１５００ｋｇ／ａｍ２以上のいずれをも満たす
複合焼結体のものをうるには、焼結体中の酸化イツトリ
ウム、ジルコニアおよびα−アルミナの含有量が、図１
に示す 点Ａ（４５，３，０）−Ｂ（４５、１，５）−Ｃ（８５
、０，５）−Ｄ（８５，１，５）−Ｅ（５４、３，０）
−Ａ（４５、３，０）の順に各点（焼結体中のα−アル
ミナ含有量（体積％）、ジ・ルコニア中の酸化イツトリ
ウム含有量（モル％））を直線で結んだ線上またはそれ
に囲まれた範囲内のものとなるように原料の組成割合を
選択すればよい。また、酸化イツトリウム、ジルコニア
およびα−アルミナの含有量が該図１中の点Ｆ（５４，
２，７５＞−Ｇ（５４，１，７０）−Ｃ−Ｈ（８５，０
，９）−Ｆの順に各点を直線で結んだ線上または、それ
に囲まれた範囲内のものなるように原料の組成割合を選
択すれば、強度１６０ｋｇ／ｍｍ２以上、破壊靭性５　
ＭＮ／ｍ　”’以上、ビッカース硬度１６００ｋｇ／　
ｗａ■２以上の特性を持つものとなる。

ジルコニアの安定化剤として酸化セリウムを含ませた、
そして強度１００ｋｇ／＋ｍ２以上、破壊靭性４　ＭＮ
／ｍ　”’以上およびビッカース硬度１４００ｋｇ／ｍ
ｍ２以上のいずれをも満たす複合焼結体のものをうるに
は、焼結体中の酸化セリウム、ジルコニアおよびａ−ア
ルミナの含有量が、図２に示す 点Ｇ（５０，１４）−Ｈ（５０，８）−１（９０、４，
５）−Ｊ（９０，７）−Ｋ（７０、１３）−（５０、１
４）の順に各点（焼結体中のα−アルミナ含有量（体積
％）、ジルコニア中の酸化セリウム含有量（モル％））
を直線で結んだ線上またはそれに囲まれた範囲内のもの
となるように原料の組成割合を選択すればよい。

このように組成範囲を選んだ理由は、以下のとおりであ
る。

一般に、焼結体の硬度を増加させるためにアルミナの添
加量を増加させると、複合焼結体中のジルコニア含有量
の減少による転移に対する安定度が増加して強度が低下
する。これを防ぐには、ジルコニア中の酸化イツトリウ
ムや酸化セリウムの含有量を減少させて、ジルコニアの
安定性を低下させ転移を起こさせやすくすることにより
転移効果の減少を補う必要がある。

このような観点から、安定化剤の含有量とアルミナ相の
含有量の関係を決定した。

また、アルミナの含有量が一定である場合には、アルミ
ナ相の粒子径を制御することにより、ジルコニアの安定
性を制御することができる。

しかしながら、このアルミナ粒子径が小さくなりすぎる
と、この転移を抑制する効果が大きくなり、破壊時の転
移量が減少するために、このアルミナの粒子径は、０．
１μｍ以上とするのが好ましい。また、２．０μｍより
も大きくなると、このアルミナ粒子が破壊源としての作
用しやすくなるため、強度の低下を生じやすくなる。

（作用） 本発明の複合粉末の製造方法では、ジルコニアの原料と
して微細なコロイド状のジルコニア粒子を使用する。こ
のジルコニアコロイド粒子は、微細な粒子でありながら
凝集せず溶液中に分散している。これに比べてアルミナ
粒子は遥かに大きく、そのため、えられた複合粉末は微
細なジルコニア粒子がこのアルミナ粒子を十分に取り囲
んだ状態のものになる。このような複合粉末を焼結する
と、アルミナの含有量が５０ｖｏ１％を越える組成でも
、ジルコニアの中にアルミナを分散した構造を構成して
おり、アルミナ領域はジルコニアの結晶相によってほぼ
単一の粒子に分離された微細構造を形成しやすい。

この様な構造を有した複合焼結体が破壊する場合、分散
の不十分な複合体に比較して、クラツクは主にジルコニ
アの結晶層中を進展して行き、また、クラック近くのジ
ルコニア粒子の転移強化機構が有効に作用し、よりアル
ミナ含有量の多い組成までジルコニアセラミックスの有
する高強度、高靭性という特性を維持しながら、更にア
ルミナの有する高硬度を達成することができる。

この様な作用を最大限の発揮させる方法が本発明による
複合焼結体の製造方法であり、それに適用される複合粉
末の製造方法である。

（発明の効果） 本発明によっ、て製造された焼結体、たとえば、酸化イ
ツトリウムを安定化剤として含有させ、かつ旧Ｐ処理し
て内部欠陥を無くしたものには、従来の酸化物セラミッ
クスでは考えられない強度２００ｋｇ／ｍｍ２、破壊靭
性５．５ＭＮ／＋ｎ”’およびビッカース硬度１８ＢＯ
ｋｇ／ｍｍ２という高強度、高靭性および高硬度の３つ
の特性を兼ね備えたものさえある。また、ＨＩＰ処理を
行わない焼結体でも強度１００ｋｇ／ｍｍ２以上、破壊
靭性４ＭＮ／ｍ”２以上、ビッカース硬度１５００気圧
／ｍｍ２以上と言う優れた特性を示す。

一方、酸化セリウムを安定化剤として含有した焼結体で
は、たとえば、ＨＩＰ処理を行い内部欠陥を無くしたも
のでは従来実現困難であった強度１４１ｋｇ／ｍｍ２、
破壊靭性７．６ＭＮ／ｍ”’　　ビッカース硬度１５４
０ｋｇ／ｍｍ２という高強度、高靭性および高硬度の３
つの特性兼ね備えたものもある。また、ＨＩＰ処理を行
わない焼結体においても強度７０ｋｇ／ｍｍ２以上、破
壊靭性５ＭＮ／ｍ”２以上およびビッカース硬度１４０
０ｋｇ／ｍｍ２以上と言う優れた特性を示した。この酸
化セリウムを安定化剤として含む焼結体は、酸化イツト
リウムを含むものにくらべて、２００〜４００℃の温度
領域で生じる低温劣化現象をまったく生じない。

また、一般に強度の高いセラミックスは、その強度試験
において、複数個の試験片を用いて行うと、個々の強度
の値のバラツキは大きなものとなる。しかし、本発明に
よる方法で製造した粉末を用いて製造した複合焼結体の
強度のバラツキは、非常に小さく本実施例ではその標準
偏差は、大部分が平均強度の約１２％以内に収まってい
た。

また、酸化セリウムを安定化剤とした場合、一定の組成
領域では、高強度かつ高硬度にもかかわらずそのバラツ
キは極めて少ないものが得られる。

さらに、比較例のＮｏ、　３の例からも分かるように従
来の固相混合法では単斜晶への相転移が押さえられずク
ラックを生じていたような、低濃度の安定化側添加量で
あっても、優れた特性の複合焼結体が得られる。

（実施例） 以下に具体的な実施例を用いて本発明を説明する。

実施例１ 酸化ジルコニウムに換算して３０ｇを含むオキシ塩化ジ
ルコニウム水溶液１５０ｇに１．１２ｇの酸化イツトリ
ウム　溶解した。この水溶液を沸点で、７０時間還流を
おこないオキシ塩化ジルコニウムを加水分解した。ジル
コニアゾルの粒子径は、平均で１５０人であった。

この加水分解液に平均粒子径が０．６μｍのアルミナ粉
末４５．７ｇを加え、この混合液を直径３關のジルコニ
アボールをポリエチレン製容器の半分まで満たしたボー
ルミルに移し、２０時間回回転台しアルミナ粉末を充分
に分散させた後、ロータリーエバポレーターを使用して
減圧乾燥を行った。得られた乾燥物は、電気炉を用いて
大気中、９００℃、２時間仮焼したのち、前記と同様の
ボールミルを使用して４０時間粉砕し、ジルコニア−ア
ルミナ複合粉末をえた。

このようにして得た粉末を金型を用いて、成形したのち
、静水圧加圧成形装置をもいて２ｔ／（ｍ１２の圧力で
成形した。この成形体を電気炉を用いて１５００℃で２
時間焼結を行ってジルコニアアルミナ複合焼結体を得た
。この焼結体の吸水率は、０９６であった。

更に、アルゴンガスを使用した熱間静水圧成形（ＨＩＰ
）装置を用いて、１５００気圧、１４００℃で１時間処
理をおこなった。このようにして得た焼結体は、平均粒
子径０．６μｍのアルミナ結晶領域を５０体積％含み、
またジルコニア相は２モル％の酸化イツトリウムを含ん
だ複合焼結体である。表１に、製造条件と粉末及び焼結
体特性を示した。

上記と同様な方法で複合粉末及び焼結体を得た。製造条
件が上記と異なるものは表１中に記載した。図３に、こ
れらの焼結体の強度、破壊靭性および硬度をグラフで示
した。

実施例２ 市販のジルコニアゾル水溶液（ジルコニア換算濃度２９
重量％）　２４．５ｇ及び硝酸セリウム（酸化物換算）
　　３．４ｇを混合した液に、平均粒子径０．２μｍの
アルミナ粉末を４１．８ｇを加え、ポルミルを使用して
１５時間混合分散した。この後、減圧下で脱水・乾燥を
行った。得られた乾燥物は９００℃で２時間仮焼したの
ち、ボールミルを用いて４０時間粉砕し複合粉末を得た
。

この粉末を金型を用いて、成形したのち、静水圧加圧成
形装置を用いて２ｔ／ｃ＋ｎ２の圧力で成形した。この
成形体を電気炉を用いて１４７５℃で２時間焼結を行っ
て焼結体を得た。この焼結体の吸水率は、０％であった
。

更に、酸素ガスを２０体積％含有したアルゴンガスを使
用した旧Ｐ装置を用いて、１５００気圧、１４００℃で
１時間処理をおこなった。このようにして得た焼結体は
、平均粒子系０．４μｍのアルミナ結晶領域を７０体積
％含み、またジルコニア層は、９モル％の酸化セリウム
を含んだ複合焼結体である。表２に、組成、アルミナ粉
末粒子径、更に、粉末特性、焼結条件及び焼結体物性を
示した。

実施例３ 市販のジルコニアゾル水溶液（ジルコニア換算濃度２０
重量％）、酸化イツトリウム粉末及びアルミナ粉末を原
料として、種々の組成、アルミナ相領域サイズの複合焼
結体を作成した。酸化イツトリウムは必要量を２ｄの濃
塩酸に溶解して使用した。また、使用したアルミナ粉末
の平均粒子径は、０．２．０．４．０．６および１．６
μｍのものを使用した。これらの粉末は、単独で、また
は平均粒径を変えるために、所定の割合に混合して使用
した。複合体粉末の合成は、混合液を調整した後、実施
例１とまったく同様にして行った。粉末製造及び焼結体
製造条件は、表３に示した。ただし、ＨＩＰ圧力は１５
００気圧とし、雰囲気はアルゴンを用いた。また、得ら
れた複合粉末及び焼結体の特性は、同じく表３に示した
。

比較例１ 酸化イツトリウムをそれぞれ１．２および３モル％含有
した平均粒子径が０．６μｍの市販のジルコニア粉末（
東ソー株式会社製：　ＴＺ−ＩＹ、ＴＺ−２ＹおよびＴ
Ｚ−３Ｙ　）および酸化セリウムをそれぞれ９および１
２モル％含有した平均粒子径が０．６μｍのジルコニア
粉末と平均粒子径が、０．２および０．４μｍの粒子径
を有したアルミナ粉末を出発原料として使用した。得よ
うとするジルコニアとアルミナの組成比になるようにジ
ルコニア粉末及びアルミナ粉末を秤量し、ボールミルを
用いて４０時間混合粉砕を行った。粉砕終了後、乾燥を
行い、以後は実施例１及び２と同様にして、焼結体を得
、１４００℃で旧Ｐ処理を行った。

表４には、組成、粉末特性、焼結条件及び焼結体物性を
示した。

実施例で使用した物性値の測定方法は以下の通りである
。

強度：　ＪＩＳ　Ｒ１６０１に準拠した３点曲げによる
強度。強度のバラツキは、標準偏差 （σ、−０）で表わし、強度に続いて示すた。

靭性：ビッカース硬度計を使用したマイクロインデンテ
ーション法を用いた。加重２０ｋｇ、加重印加時間１０
秒、計算は、以下の式を用いた。

Ｋ　１ｃ　−０，２０３ｘ　（ｃ／ａ）−１５ｘ　ａ　
”’　ｘ　Ｈ但し、Ｈは、ビッカース硬度、ａは、圧痕
対角線長さ、Ｃは、この対角線の先端から発生したクラ
ックのメデイアン長さである。また、研磨による残留応
力の影響を少なくするため、試料の表面は、 ３．０μｍのダイヤモンド砥粒を用いてば布研磨を行い
鏡面に研磨した。この研磨工程で表面に残留応力が残っ
ている場合、クラックの進展が抑制され破壊靭性値を高
めに評価する場合がある。

硬度二マイクロビッカース硬度計を使用し、加重５００
ｇ、加重印加時間１０秒で行った。

焼結体粒子径：走査型電子顕微鏡を観察によって行った
。但し、精度は±０．１程度ある。

粉末粒子径：レーザー光散乱による粒度分布測定機を使
用した。

【図面の簡単な説明】

図１は、複合焼結体が強度１５０ｋｇ／ｍｍ２以上、破
壊靭性４ＭＮ／ｍ”’以上およびビッカース硬度１５０
０　ｋｇ／ｍｍ２以上の特性を有する為に必要な酸化イ
ツトリウム及びアルミナの含有量の範囲を示したもので
ある。図２は、複合焼結体が強度１００ｋｇ／＋＋ｓ２
以上、破壊靭性４ＭＮ／ｍ”’以上およびビッカース硬
度１４００ｋｇ／＋■２以上の特性を有する為に必要な
酸化セリウム及びアルミナの含有量の範囲を示したもの
である。図３は、実施例１に示した複合焼結体の強度、
破壊靭性および硬度のアルミナ含有量の依存性を示した
ものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジルコニア分散質が平均粒子径０．１μｍ以下で
   あるジルコニアゾル中に平均粒子径０．１μｍ〜２μｍ
   のα−アルミナ粒子が分散している混合液を脱水処理し
   て乾燥物を得、該乾燥物を仮焼して結晶性ジルコニア粒
   子とα−アルミナ粒子との混合粉末を得ることを特徴と
   する、アルミナ−ジルコニア複合粉末の製造方法。
2. （２）請求項（１）記載の方法において、乾燥物を５０
   ０〜１３００℃で仮焼する、アルミナ−ジルコニア複合
   粉末の製造方法。
3. （３）請求項（１）または（２）記載の方法によってえ
   られた、結晶性ジルコニア粒子とα−アルミナ粒子との
   混合粉末を、成形し、焼結することを特徴とするアルミ
   ナ−ジルコニア複合焼結体の製造方法。
4. （４）請求項（３）記載の方法において１３００℃〜１
   ６００℃で常圧で焼結してえられた焼結体を、不活性ガ
   スまたは酸素と不活性ガスとの混合気体中で１２００〜
   １６００℃ただし上記常圧焼結における温度以下で熱間
   静水圧処理を行う、アルミナ−ジルコニア複合焼結体の
   製造方法。