JPH0463017B2 - - Google Patents
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- JPH0463017B2 JPH0463017B2 JP58220195A JP22019583A JPH0463017B2 JP H0463017 B2 JPH0463017 B2 JP H0463017B2 JP 58220195 A JP58220195 A JP 58220195A JP 22019583 A JP22019583 A JP 22019583A JP H0463017 B2 JPH0463017 B2 JP H0463017B2
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Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、混合導電性ジルコニアおよびその製
造法に関する。更に詳しくは、イオン導電性およ
び電子導電性を示すジルコニアおよびその製造法
に関する。
造法に関する。更に詳しくは、イオン導電性およ
び電子導電性を示すジルコニアおよびその製造法
に関する。
ジルコニア（酸化ジルコニウムZrO2）は、無
色の結晶で、次のような相転移の起ることが知ら
れている。
色の結晶で、次のような相転移の起ることが知ら
れている。
単斜晶系1000℃
←−−→
正方晶系1900℃
←−−→
立方晶系
これを耐火物として利用する場合、上記の如き
相転移に基く熱膨張異常は望ましくないので、こ
れに３〜５％程度のCaO、MgO、Y2O3、CeO2な
どの安定化剤を添加して等軸型として安定化させ
ると、その焼結体は還元雰囲気中では2200℃程度
迄、また酸化雰囲気中では2300℃程度迄の使用に
耐えるので、高温で使用する理化学用や化学工業
用器具材料として用いられる他、発熱体、固体電
解質材料としても使用されている。
相転移に基く熱膨張異常は望ましくないので、こ
れに３〜５％程度のCaO、MgO、Y2O3、CeO2な
どの安定化剤を添加して等軸型として安定化させ
ると、その焼結体は還元雰囲気中では2200℃程度
迄、また酸化雰囲気中では2300℃程度迄の使用に
耐えるので、高温で使用する理化学用や化学工業
用器具材料として用いられる他、発熱体、固体電
解質材料としても使用されている。
このように全使用温度にわたり等軸晶系を示す
ように改良した、いわゆる安定化ジルコニア（立
方晶系）または部分安定化ジルコニア（立方晶系
中に正方晶系が混在）は、ジルコニアが本来有す
るイオン導電性の故に、固体電解質材料などとし
て使用されているが、これらのもの、特に一般的
に破壊靭性値の高い部分安定化ジルコニアは、切
削工具、ダイス、ノズル、摺動部品などの構造材
料としても用いることができると考ええられる。
しかるに、これらの構造材料に用いる場合、機械
加工が不可能なので、それに代つて放電加工する
ことができれば複雑な形状の構造部品を切り出す
ことができるが、ジルコニアの場合にあつても、
それの放電加工を円滑に行なうことができないと
いう問題点がそこに存在する。
ように改良した、いわゆる安定化ジルコニア（立
方晶系）または部分安定化ジルコニア（立方晶系
中に正方晶系が混在）は、ジルコニアが本来有す
るイオン導電性の故に、固体電解質材料などとし
て使用されているが、これらのもの、特に一般的
に破壊靭性値の高い部分安定化ジルコニアは、切
削工具、ダイス、ノズル、摺動部品などの構造材
料としても用いることができると考ええられる。
しかるに、これらの構造材料に用いる場合、機械
加工が不可能なので、それに代つて放電加工する
ことができれば複雑な形状の構造部品を切り出す
ことができるが、ジルコニアの場合にあつても、
それの放電加工を円滑に行なうことができないと
いう問題点がそこに存在する。
こうした問題点を解決するためには、イオン導
電性を有する安定化ジルコニアまたは部分安定化
ジルコニアに電子導電性を付加させればよく、こ
のために例えば（ZrO2）0.892−（Y2O3）0.067系に
（CeO2）0.041を添加して焼結し、混合導電体とし
た例が知られている。しかしながら、ここで用い
られるCeO2は高価であり、またそれの配合条件
や焼成条件が難しく、更にZrO2−Y2O3系の特性
に添加CeO2が好ましくない影響を与える可能性
も存在する。
電性を有する安定化ジルコニアまたは部分安定化
ジルコニアに電子導電性を付加させればよく、こ
のために例えば（ZrO2）0.892−（Y2O3）0.067系に
（CeO2）0.041を添加して焼結し、混合導電体とし
た例が知られている。しかしながら、ここで用い
られるCeO2は高価であり、またそれの配合条件
や焼成条件が難しく、更にZrO2−Y2O3系の特性
に添加CeO2が好ましくない影響を与える可能性
も存在する。
本発明者は、かかる難点を有するCeO2などの
添加による電子導電性の付与方法に代る方法につ
いて種々検討の結果、安定化または部分安定化ジ
ルコニアにカーボンを拡散させることがきわめて
有効であることを見出した。従つて、本発明は混
合導電性ジルコニアに係り、この混合導電性ジル
コニアは、イオン導電性を示す安定化または部分
安定化ジルコニアの表面および内部にカーボンを
一様に拡散させた焼結体であつて、焼結体全体と
して10ｍΩ・cm以下の比抵抗を示す電子導電性を
付加させてなる。本発明はまた、かかる10ｍΩ・
cm以下の比抵抗を示す混合導電性ジルコニアの製
造法に係り、混合導電性ジルコニアの製造は、イ
オン導電性を示す安定化または部分安定化ジルコ
ニア焼結体を焼結後または焼結と同時にカーボン
雰囲気中で熱処理し、ジルコニア焼結体の表面お
よび内部にカーボンを一様に拡散させ、そこに電
子導電性を付加させる方法、あるいはイオン導電
性を示すジルコニア、その安定化剤および電子導
電性を示すカーボンの混合粉末を所定形状に成形
し、それを焼成してジルコニア焼結体の表面およ
び内部に一様にカーボンを拡散させる方法によつ
て行われる。
添加による電子導電性の付与方法に代る方法につ
いて種々検討の結果、安定化または部分安定化ジ
ルコニアにカーボンを拡散させることがきわめて
有効であることを見出した。従つて、本発明は混
合導電性ジルコニアに係り、この混合導電性ジル
コニアは、イオン導電性を示す安定化または部分
安定化ジルコニアの表面および内部にカーボンを
一様に拡散させた焼結体であつて、焼結体全体と
して10ｍΩ・cm以下の比抵抗を示す電子導電性を
付加させてなる。本発明はまた、かかる10ｍΩ・
cm以下の比抵抗を示す混合導電性ジルコニアの製
造法に係り、混合導電性ジルコニアの製造は、イ
オン導電性を示す安定化または部分安定化ジルコ
ニア焼結体を焼結後または焼結と同時にカーボン
雰囲気中で熱処理し、ジルコニア焼結体の表面お
よび内部にカーボンを一様に拡散させ、そこに電
子導電性を付加させる方法、あるいはイオン導電
性を示すジルコニア、その安定化剤および電子導
電性を示すカーボンの混合粉末を所定形状に成形
し、それを焼成してジルコニア焼結体の表面およ
び内部に一様にカーボンを拡散させる方法によつ
て行われる。
上記第一の混合導電性ジルコニアの製造法によ
れば、ZrO2に前記の如き安定化剤が約２モル％
以上添加された混合粉末を所定形状に成形し、そ
れを約1500℃以上で焼成した後同温度範囲のカー
ボン雰囲気中で熱処理する方法、あるいは約1500
℃以上のカーボン雰囲気中で焼成、熱処理する方
法がとられ、カーボン雰囲気は、例えば
10-2Torrより高い真空度の下に数回不活性ガス
置換を行つた不活性ガス中で、カーボン製ヒータ
ー断熱材中、カーボン製容器中またはカーボン粉
末中などでの加熱によりそれが形成される。この
ような加熱カーボン雰囲気下での熱処理により、
ジルコニア焼結体の表面および内部にカーボンが
拡散される。
れば、ZrO2に前記の如き安定化剤が約２モル％
以上添加された混合粉末を所定形状に成形し、そ
れを約1500℃以上で焼成した後同温度範囲のカー
ボン雰囲気中で熱処理する方法、あるいは約1500
℃以上のカーボン雰囲気中で焼成、熱処理する方
法がとられ、カーボン雰囲気は、例えば
10-2Torrより高い真空度の下に数回不活性ガス
置換を行つた不活性ガス中で、カーボン製ヒータ
ー断熱材中、カーボン製容器中またはカーボン粉
末中などでの加熱によりそれが形成される。この
ような加熱カーボン雰囲気下での熱処理により、
ジルコニア焼結体の表面および内部にカーボンが
拡散される。
また、上記第二の混合導電性ジルコニアの製造
法によれば、上記配合のZrO2−安定化剤混合粉
末にZrO2に対して約0.05〜５重量％程度のカーボ
ン（平均粒径約0.01〜0.5μｍ）を添加して所定形
状に成形し、それを不活性ガス雰囲気中で約1500
℃以上の温度で焼成する方法がとられ、この場合
にもジルコニア焼結体内に一様にカーボンが拡散
される。
法によれば、上記配合のZrO2−安定化剤混合粉
末にZrO2に対して約0.05〜５重量％程度のカーボ
ン（平均粒径約0.01〜0.5μｍ）を添加して所定形
状に成形し、それを不活性ガス雰囲気中で約1500
℃以上の温度で焼成する方法がとられ、この場合
にもジルコニア焼結体内に一様にカーボンが拡散
される。
このようにして得られた安定化または部分安定
化ジルコニアは、それが本来有するZrO2焼結体
としての特性を失うことなく、カーボンと同程度
の電子導電性（比抵抗10ｍΩ・cm以下）を付加す
ることができる。従つて、このような電子導電性
を利用して、安定化または部分安定化ジルコニア
焼結体からなる構造材料を効果的に放電加工する
ことを可能とさせる。
化ジルコニアは、それが本来有するZrO2焼結体
としての特性を失うことなく、カーボンと同程度
の電子導電性（比抵抗10ｍΩ・cm以下）を付加す
ることができる。従つて、このような電子導電性
を利用して、安定化または部分安定化ジルコニア
焼結体からなる構造材料を効果的に放電加工する
ことを可能とさせる。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例 １
安定化ZrO2に11モル％のMgOを添加し、これ
をボールミルで湿式混合粉砕後乾燥した。乾燥混
合粉末を、１トン／cm2、30秒間の条件下で、48×
60×４mmの寸法の成形体に加圧成形し、これを
1550℃で２時間焼成した。この焼結体を、カーボ
ンヒーターを備えたカーボン断熱材中のカーボン
試料台上に搭載し、10-3Torrの真空度で数回窒
素ガス置換した窒素ガス中で1700℃で５時間熱処
理すると、このカーボンヒーターなどからカーボ
ン蒸気が発生し、焼結体の表面および内部にカー
ボンが拡散される。このように熱処理された焼結
体については、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値が測定
された。
をボールミルで湿式混合粉砕後乾燥した。乾燥混
合粉末を、１トン／cm2、30秒間の条件下で、48×
60×４mmの寸法の成形体に加圧成形し、これを
1550℃で２時間焼成した。この焼結体を、カーボ
ンヒーターを備えたカーボン断熱材中のカーボン
試料台上に搭載し、10-3Torrの真空度で数回窒
素ガス置換した窒素ガス中で1700℃で５時間熱処
理すると、このカーボンヒーターなどからカーボ
ン蒸気が発生し、焼結体の表面および内部にカー
ボンが拡散される。このように熱処理された焼結
体については、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値が測定
された。
焼結体から３×４×38mmの寸法の試験片を切り
出し、それのカーボン雰囲気中での熱処理前後に
おける曲げ強さ（σb）および破壊靭性（KIC）を
それぞれ測定した。得られた結果は、次の表に示
される。
出し、それのカーボン雰囲気中での熱処理前後に
おける曲げ強さ（σb）および破壊靭性（KIC）を
それぞれ測定した。得られた結果は、次の表に示
される。
表
焼結体 曲げ強さ 破壊靭性
（Kg／mm2） (MN/m3/2)
処理前 60 12
処理後 50 ７
実施例 ２
部分安定化ZrO2に３モル％のY2O3を添加し、
これをボールミルで湿式混合粉砕後乾燥した。こ
の乾燥混合粉末を、実施例１と同様に加圧成形
し、〓焼した後実施例１と同様のカーボン雰雰囲
気中で、1700℃で５時間の焼成を行なつたとこ
ろ、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値を有する焼結体が
得られた。
これをボールミルで湿式混合粉砕後乾燥した。こ
の乾燥混合粉末を、実施例１と同様に加圧成形
し、〓焼した後実施例１と同様のカーボン雰雰囲
気中で、1700℃で５時間の焼成を行なつたとこ
ろ、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値を有する焼結体が
得られた。
実施例 ３
部分安定化ZrO2に３モル％のY2O3および１重
量％のカーボン（平均粒径0.03μｍ）を添加し、
これをボールミルで湿式混合粉砕した。それを乾
燥した混合粉末を、実施例１と同様に加圧成形
し、窒素雰囲気中、1550℃で５時間焼成したとこ
ろ、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値を有する焼結体が
得られた。
量％のカーボン（平均粒径0.03μｍ）を添加し、
これをボールミルで湿式混合粉砕した。それを乾
燥した混合粉末を、実施例１と同様に加圧成形
し、窒素雰囲気中、1550℃で５時間焼成したとこ
ろ、比抵抗10ｍΩ・cm以下の値を有する焼結体が
得られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン導電性を示す安定化または部分安定化
ジルコニアの表面および内部に一様にカーボンを
拡散させた焼結体であつて、焼結体全体として10
ｍΩ・cm以下の比抵抗を示す電子導電性を付加さ
せてなる混合導電性ジルコニア。 ２ イオン導電性を示す安定化または部分安定化
ジルコニア焼結体を、焼結後または焼結と同時に
カーボン雰囲気中で熱処理し、ジルコニア焼結体
の表面および内部に一様にカーボンを拡散させ、
そこに電子導電性を付加させることを特徴とす
る、焼結体全体として10ｍΩ・cm以下の比抵抗を
示す混合導電性ジルコニアの製造法。 ３ イオン導電性を示すジルコニア、その安定化
剤および電子導電性を示す平均粒径0.01〜0.5μｍ
のカーボンの混合粉末を湿式粉砕した後所定形状
に成形し、それを焼成してジルコニア焼結体の表
面および内部に一様にカーボンを拡散させること
を特徴とする、焼結体全体として10ｍΩ・cm以下
の比抵抗を示す混合導電性ジルコニアの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58220195A JPS60112620A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 混合導電性ジルコニアおよびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58220195A JPS60112620A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 混合導電性ジルコニアおよびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112620A JPS60112620A (ja) | 1985-06-19 |
| JPH0463017B2 true JPH0463017B2 (ja) | 1992-10-08 |
Family
ID=16747374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58220195A Granted JPS60112620A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 混合導電性ジルコニアおよびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60112620A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2761980B1 (fr) * | 1997-04-15 | 1999-05-28 | Suisse Electronique Microtech | Procede de traitement de ceramiques, notamment a base d'oxyde de zirconium |
| DE102011116062A1 (de) * | 2011-10-18 | 2013-04-18 | Sintertechnik Gmbh | Keramisches Erzeugnis zur Verwendung als Target |
| CN116003125B (zh) * | 2022-12-06 | 2023-07-25 | 重庆文理学院 | 一种用于汽车尾气传感器的氧化锆陶瓷材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58181766A (ja) * | 1982-04-14 | 1983-10-24 | 東レ株式会社 | ジルコニア焼結体 |
| JPS59232967A (ja) * | 1983-06-17 | 1984-12-27 | 東芝タンガロイ株式会社 | ジルコニア基焼結体 |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP58220195A patent/JPS60112620A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58181766A (ja) * | 1982-04-14 | 1983-10-24 | 東レ株式会社 | ジルコニア焼結体 |
| JPS59232967A (ja) * | 1983-06-17 | 1984-12-27 | 東芝タンガロイ株式会社 | ジルコニア基焼結体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60112620A (ja) | 1985-06-19 |
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