JPH044264B2 - - Google Patents
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- JPH044264B2 JPH044264B2 JP60013494A JP1349485A JPH044264B2 JP H044264 B2 JPH044264 B2 JP H044264B2 JP 60013494 A JP60013494 A JP 60013494A JP 1349485 A JP1349485 A JP 1349485A JP H044264 B2 JPH044264 B2 JP H044264B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、各種用途に向けられる耐熱材料、
構造材料、耐摩耗材料、電気材料としてのジルコ
ン焼結体の高靭性化の技術に関する。 （従来の技術） ジルコンは耐熱性材料としてルツボその他の各
種の耐熱磁器、耐熱レンガとして広く使用されて
いるが、その欠点の一つとして脆性があげられて
いる。このためジルコンの高靭性化についてはこ
れまでも多くの研究がなされている。ジルコンは
1700℃以上の高温度で激しく熱解離を起こしその
過半が単斜晶のZrO2とSiO2となつて、その靭性
が劣化することはこれまでの多くの研究で認めら
れている。そこでジルコンの高温度下での熱解離
現象を極力抑制する必要がある。このジルコンの
高温下での熱解離抑制策の一つとして本発明者は
予てより研究し、バナジウム、タンタル、イツト
リウム、ニオビウム、セリウムのような希土類酸
化物の添加が効果あることをつきとめた。さら
に、ジルコンの熱解離現象を発明者が詳細に検討
したところ、ここに生じる解離生成物はほとんど
が単斜晶ジルコニアであつたが、熱解離抑制剤と
してイツトリアを内割で２〜10重量％添加した場
合だけは、解離生成物は正方晶ジルコニアである
ことが判明した。こうした結果を第１表として示
す。
構造材料、耐摩耗材料、電気材料としてのジルコ
ン焼結体の高靭性化の技術に関する。 （従来の技術） ジルコンは耐熱性材料としてルツボその他の各
種の耐熱磁器、耐熱レンガとして広く使用されて
いるが、その欠点の一つとして脆性があげられて
いる。このためジルコンの高靭性化についてはこ
れまでも多くの研究がなされている。ジルコンは
1700℃以上の高温度で激しく熱解離を起こしその
過半が単斜晶のZrO2とSiO2となつて、その靭性
が劣化することはこれまでの多くの研究で認めら
れている。そこでジルコンの高温度下での熱解離
現象を極力抑制する必要がある。このジルコンの
高温下での熱解離抑制策の一つとして本発明者は
予てより研究し、バナジウム、タンタル、イツト
リウム、ニオビウム、セリウムのような希土類酸
化物の添加が効果あることをつきとめた。さら
に、ジルコンの熱解離現象を発明者が詳細に検討
したところ、ここに生じる解離生成物はほとんど
が単斜晶ジルコニアであつたが、熱解離抑制剤と
してイツトリアを内割で２〜10重量％添加した場
合だけは、解離生成物は正方晶ジルコニアである
ことが判明した。こうした結果を第１表として示
す。
【表】
【表】
（発明が解決しようとした問題点）
この発明はジルコン焼結体の高靭性化を達成せ
んとしたものである。即ち、ジルコン焼結体の中
に正方晶ジルコニアの微細結晶を生成させ、この
正方晶ジルコニアの応力誘起変態（マルテンサイ
ト変態）を利用してクラツクの成長を抑制すると
ともに、熱解離と同時に生成するシリカをアルミ
ナと反応させてムライト（3Al2O3・2SiO2）を生
成して高温で安定なジルコン焼結体を得ようとす
るものである。 （問題点を解決するための手段） この発明は、ジルコン粉末にイットリア粉末を
２〜10重量％、アルミナ粉末を１〜５重量％添加
した混合物を成形後1550〜1650℃で焼成すること
により焼結体中に正方晶ジルコニアの微細結晶を
生成せしめることを特徴とする高靭性ジルコン焼
結体の製造方法である。以下にこの発明を説明す
る。 この発明において、高靭性のジルコンを得るた
めに、原料として主原料ジルコンの外にイツトリ
ア粉末およびアルミナ粉末を添加したものを使用
する。イツトリア粉末はジルコン粉末に対して内
割で２〜10重量％、アルミナ粉末は同じく内割で
１〜５重量％で添加する。こうした原料をよく混
合して成形後1550〜1650℃で焼成する。この発明
でイツトリアを添加するのは、これによつてジル
コン焼結体中に微細な正方晶ジルコニアを分散生
成させ、この正方晶ジルコニアの応力誘起変態
（マルテンサイト変態）を利用してクラツクの成
長を抑制して焼結体の靭性を向上しようとしたも
のである。しかし、その添加量は２重量％未満で
は効果なく、また10重量％を越えると正方晶ジル
コニアが減少し、立方晶ジルコニアが増大して好
ましくない。さらにアルミナの添加は、前述のイ
ツトリアの添加によつてジルコンの熱解離が大巾
に抑制されるものとしても、１部は熱解離を起し
ここにシリカを生成するので、そのシリカを高温
で安定な鉱物であるムライトに変換するためのも
のである。即ち、ジルコン焼結体に熱解離が生じ
た場合に生成するシリカを無害化するため、これ
とアルミナを反応させてムライトを生成させその
耐熱性、耐熱衝撃性を上昇させようとするもので
ある。すなわち、結晶粒界に存在するシリカは、
それ単独では膨脹系数が異常に大きなクリストバ
ライトとなるか、共存する第３成分と反応して低
融点ガラス質を生成して強度および耐食性をいち
じるしく劣化させるので、この対策として適当量
のアルミナを添加してこれをムライトに転換して
これの劣化現象を防止したものである。また、ア
ルミナの添加は、同時に添加するイツトリアとと
もに正方晶ジルコニアの生成を促進する効果のあ
ることが認められた。このアルミナの添加量は１
％重量未満では効果なく、また５重量％を超える
と耐熱衝撃性を低下させるので好ましくない。こ
うした原料は、以降ジルコン焼結体の公知な方法
によつて成型、焼成される。即ち、ジルコン粉末
は平均粒径2μｍ以下、アルミナ粉末は平均粒径
1μｍ以下、イツトリア粉末は平均粉末1μｍ以下
とし、これらをこの発明で規定した範囲で配合し
たものをポツトミルで20時間前後混合し、これを
1000Kg／cm2で加圧成形して所定の成形物とする。
次にこれを焼成するが、その焼成温度は従来のジ
ルコン焼結体を得る場合と同様であつて1550〜
1650℃とする。これが1550℃未満であると焼成不
充分となり、また1650℃を超えるとジルコンの分
解が活発化するためである。これによつて得られ
たジルコン焼結体は、後記実施例が示すように高
靭性を持つものとなる。 実施例 ジルコン粉末（粒径1μｍ以下）89ｇおよびイ
ツトリア粉末（平均粒径0.6μｍ）６ｇ、アルミナ
粉末（平均粒径0.5μｍ）５ｇをコランダム製ポツ
トミルで20時間混合した後、1000Kg／cm2で加圧し
て成形体60×12×10mmを得た。これを1600℃で１
時間焼成してジルコン焼結体を得た。このものの
物性は次の通りであつた。 抗折強度 3200Kg／cm2 破壊靭性値 4.8MN／ｍ3/2 密 度 4.3ｇ／cm3 なお、Ｘ線回析による鉱物組成はジルコン以外
に正方晶ジルコニアとムライト、コランダムが認
められた。 実施例２および比較例 ジルコン粉末（粒径1μｍ以下）92ｇとイツト
リア粉末（平均粒径0.6μｍ）３ｇの混合物を比較
例原料とし、この比較例原料にアルミナ粉末（平
均粒径0.5μｍ）５ｇを追加添加した混合物を実施
例２原料として実施例１と同様にして２種のジル
コン焼結体を得た。このものの植物値を比較して
第２表に示す。
んとしたものである。即ち、ジルコン焼結体の中
に正方晶ジルコニアの微細結晶を生成させ、この
正方晶ジルコニアの応力誘起変態（マルテンサイ
ト変態）を利用してクラツクの成長を抑制すると
ともに、熱解離と同時に生成するシリカをアルミ
ナと反応させてムライト（3Al2O3・2SiO2）を生
成して高温で安定なジルコン焼結体を得ようとす
るものである。 （問題点を解決するための手段） この発明は、ジルコン粉末にイットリア粉末を
２〜10重量％、アルミナ粉末を１〜５重量％添加
した混合物を成形後1550〜1650℃で焼成すること
により焼結体中に正方晶ジルコニアの微細結晶を
生成せしめることを特徴とする高靭性ジルコン焼
結体の製造方法である。以下にこの発明を説明す
る。 この発明において、高靭性のジルコンを得るた
めに、原料として主原料ジルコンの外にイツトリ
ア粉末およびアルミナ粉末を添加したものを使用
する。イツトリア粉末はジルコン粉末に対して内
割で２〜10重量％、アルミナ粉末は同じく内割で
１〜５重量％で添加する。こうした原料をよく混
合して成形後1550〜1650℃で焼成する。この発明
でイツトリアを添加するのは、これによつてジル
コン焼結体中に微細な正方晶ジルコニアを分散生
成させ、この正方晶ジルコニアの応力誘起変態
（マルテンサイト変態）を利用してクラツクの成
長を抑制して焼結体の靭性を向上しようとしたも
のである。しかし、その添加量は２重量％未満で
は効果なく、また10重量％を越えると正方晶ジル
コニアが減少し、立方晶ジルコニアが増大して好
ましくない。さらにアルミナの添加は、前述のイ
ツトリアの添加によつてジルコンの熱解離が大巾
に抑制されるものとしても、１部は熱解離を起し
ここにシリカを生成するので、そのシリカを高温
で安定な鉱物であるムライトに変換するためのも
のである。即ち、ジルコン焼結体に熱解離が生じ
た場合に生成するシリカを無害化するため、これ
とアルミナを反応させてムライトを生成させその
耐熱性、耐熱衝撃性を上昇させようとするもので
ある。すなわち、結晶粒界に存在するシリカは、
それ単独では膨脹系数が異常に大きなクリストバ
ライトとなるか、共存する第３成分と反応して低
融点ガラス質を生成して強度および耐食性をいち
じるしく劣化させるので、この対策として適当量
のアルミナを添加してこれをムライトに転換して
これの劣化現象を防止したものである。また、ア
ルミナの添加は、同時に添加するイツトリアとと
もに正方晶ジルコニアの生成を促進する効果のあ
ることが認められた。このアルミナの添加量は１
％重量未満では効果なく、また５重量％を超える
と耐熱衝撃性を低下させるので好ましくない。こ
うした原料は、以降ジルコン焼結体の公知な方法
によつて成型、焼成される。即ち、ジルコン粉末
は平均粒径2μｍ以下、アルミナ粉末は平均粒径
1μｍ以下、イツトリア粉末は平均粉末1μｍ以下
とし、これらをこの発明で規定した範囲で配合し
たものをポツトミルで20時間前後混合し、これを
1000Kg／cm2で加圧成形して所定の成形物とする。
次にこれを焼成するが、その焼成温度は従来のジ
ルコン焼結体を得る場合と同様であつて1550〜
1650℃とする。これが1550℃未満であると焼成不
充分となり、また1650℃を超えるとジルコンの分
解が活発化するためである。これによつて得られ
たジルコン焼結体は、後記実施例が示すように高
靭性を持つものとなる。 実施例 ジルコン粉末（粒径1μｍ以下）89ｇおよびイ
ツトリア粉末（平均粒径0.6μｍ）６ｇ、アルミナ
粉末（平均粒径0.5μｍ）５ｇをコランダム製ポツ
トミルで20時間混合した後、1000Kg／cm2で加圧し
て成形体60×12×10mmを得た。これを1600℃で１
時間焼成してジルコン焼結体を得た。このものの
物性は次の通りであつた。 抗折強度 3200Kg／cm2 破壊靭性値 4.8MN／ｍ3/2 密 度 4.3ｇ／cm3 なお、Ｘ線回析による鉱物組成はジルコン以外
に正方晶ジルコニアとムライト、コランダムが認
められた。 実施例２および比較例 ジルコン粉末（粒径1μｍ以下）92ｇとイツト
リア粉末（平均粒径0.6μｍ）３ｇの混合物を比較
例原料とし、この比較例原料にアルミナ粉末（平
均粒径0.5μｍ）５ｇを追加添加した混合物を実施
例２原料として実施例１と同様にして２種のジル
コン焼結体を得た。このものの植物値を比較して
第２表に示す。
【表】
（発明の効果）
以上、この発明によるとジルコン焼結体の高靭
性化がイツトリア粉末およびアルミナ粉末を添加
するだけで達成されるので、ジルコンの他の優れ
た特性とあいまつてその大きな欠点とされていた
靭性も改善されてその用途は一段と拡大されるこ
とになつた。
性化がイツトリア粉末およびアルミナ粉末を添加
するだけで達成されるので、ジルコンの他の優れ
た特性とあいまつてその大きな欠点とされていた
靭性も改善されてその用途は一段と拡大されるこ
とになつた。
Claims (1)
- １ ジルコン粉末にイットリア粉末を２〜10重量
％、アルミナ粉末を１〜５重量％添加した混合物
を成形後1550〜1650℃で焼成することにより焼結
体中に正方晶ジルコニアの微細結晶を生成せしめ
ることを特徴とする高靭性ジルコン焼結体の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60013494A JPS61174167A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高靭性ジルコン焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60013494A JPS61174167A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高靭性ジルコン焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174167A JPS61174167A (ja) | 1986-08-05 |
| JPH044264B2 true JPH044264B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=11834667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60013494A Granted JPS61174167A (ja) | 1985-01-29 | 1985-01-29 | 高靭性ジルコン焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174167A (ja) |
-
1985
- 1985-01-29 JP JP60013494A patent/JPS61174167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61174167A (ja) | 1986-08-05 |
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