JPH05270913A - 黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法 - Google Patents
黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法Info
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- JPH05270913A JPH05270913A JP4068441A JP6844192A JPH05270913A JP H05270913 A JPH05270913 A JP H05270913A JP 4068441 A JP4068441 A JP 4068441A JP 6844192 A JP6844192 A JP 6844192A JP H05270913 A JPH05270913 A JP H05270913A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯ、Ｍ
ｇＯなどの安定化剤、およびＬａＢ6 を添加した原料粉
末を所定形状に成形し、得られた成形体を真空または還
元処理して黒色系ジルコニアセラミックスを得る。 【効果】ジルコニアセラミックスの表面から内部まで均
一に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度などの特
性を優れたものとすることができる。
ｇＯなどの安定化剤、およびＬａＢ6 を添加した原料粉
末を所定形状に成形し、得られた成形体を真空または還
元処理して黒色系ジルコニアセラミックスを得る。 【効果】ジルコニアセラミックスの表面から内部まで均
一に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度などの特
性を優れたものとすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、装飾部品等に用いられ
る黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法に関
するものである。
る黒色系ジルコニアセラミックス及びその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニアセラミックスは、セラミック
スの中でも強靱性を具備するものとして広く知られてい
る。特に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 を２〜３モル％含有す
る部分安定化ジルコニアセラミックスは、とりわけ強靱
性に優れ、刃物や鋏等の他、家庭用、工業用を問わずそ
の用途が拡大している。これに伴い、装飾部材として着
色を施したジルコニアセラミックスが用いられるように
なってきた。
スの中でも強靱性を具備するものとして広く知られてい
る。特に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 を２〜３モル％含有す
る部分安定化ジルコニアセラミックスは、とりわけ強靱
性に優れ、刃物や鋏等の他、家庭用、工業用を問わずそ
の用途が拡大している。これに伴い、装飾部材として着
色を施したジルコニアセラミックスが用いられるように
なってきた。
【０００３】ジルコニアセラミックスに着色を施す手法
として、特開昭５９−１０５０５５号公報や特開昭６０
−２４６２６２号公報等に示されるものが知られてい
る。即ち、前者はＹ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどを安定
化剤とするジルコニアセラミックスに、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｃ
ｏＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯ2 等の金属酸化物からなる顔料を
含有せしめるものであり、一方後者は、Ｙ2 Ｏ3 を安定
化剤とするジルコニアセラミックスを焼成した後、還元
性雰囲気で熱処理して黒色系ジルコニアセラミックスを
得るものである。
として、特開昭５９−１０５０５５号公報や特開昭６０
−２４６２６２号公報等に示されるものが知られてい
る。即ち、前者はＹ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどを安定
化剤とするジルコニアセラミックスに、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｃ
ｏＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯ2 等の金属酸化物からなる顔料を
含有せしめるものであり、一方後者は、Ｙ2 Ｏ3 を安定
化剤とするジルコニアセラミックスを焼成した後、還元
性雰囲気で熱処理して黒色系ジルコニアセラミックスを
得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記顔
料を含有してなる着色ジルコニアセラミックスは、金属
酸化物からなる顔料を含むことによって、通常の部分安
定化ジルコニアセラミックスよりも強度が低下してしま
う傾向があった。特に黒色系ジルコニアセラミックスを
得るためには、多種類の顔料を添加する必要があるため
に、強度低下の傾向が顕著になるという問題点があっ
た。
料を含有してなる着色ジルコニアセラミックスは、金属
酸化物からなる顔料を含むことによって、通常の部分安
定化ジルコニアセラミックスよりも強度が低下してしま
う傾向があった。特に黒色系ジルコニアセラミックスを
得るためには、多種類の顔料を添加する必要があるため
に、強度低下の傾向が顕著になるという問題点があっ
た。
【０００５】一方、安定化剤を添加したジルコニアセラ
ミックスを焼成後、還元性雰囲気で熱処理することによ
り得られた黒色系ジルコニアセラミックスでは、表面か
ら内部にかけて黒色が薄くなる傾向があった。そのた
め、得られた黒色系ジルコニアセラミックスを研削加工
するような場合は、黒色の濃淡が異なる面が製品表面に
現れ、装飾用としては好ましくないという問題があっ
た。
ミックスを焼成後、還元性雰囲気で熱処理することによ
り得られた黒色系ジルコニアセラミックスでは、表面か
ら内部にかけて黒色が薄くなる傾向があった。そのた
め、得られた黒色系ジルコニアセラミックスを研削加工
するような場合は、黒色の濃淡が異なる面が製品表面に
現れ、装飾用としては好ましくないという問題があっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の問題点
を解決するべく種々実験を行った結果、主成分であるＺ
ｒＯ2 に、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどの安定化剤
と、ＬａＢ6 を添加混合してなる原料を用いて、真空ま
たは還元雰囲気で焼成するか、あるいは得られた成形体
を焼成後、真空または還元処理を施すことによって得ら
れた黒色系ジルコニアセラミックスが、表面部と内部と
の黒色の濃淡の差がなく、かつ優れた強度を有すること
を見出したものである。
を解決するべく種々実験を行った結果、主成分であるＺ
ｒＯ2 に、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどの安定化剤
と、ＬａＢ6 を添加混合してなる原料を用いて、真空ま
たは還元雰囲気で焼成するか、あるいは得られた成形体
を焼成後、真空または還元処理を施すことによって得ら
れた黒色系ジルコニアセラミックスが、表面部と内部と
の黒色の濃淡の差がなく、かつ優れた強度を有すること
を見出したものである。
【０００７】つまり、本発明によれば、ジルコニアセラ
ミックスを真空または還元処理することで、ジルコニア
自体を還元して黒色化するものであるが、その際にＬａ
Ｂ6が存在することによって、ジルコニアの還元を促進
し、内部まで均一に黒色化することができるのである。
また、このようにして得られた黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、強度低下の原因となる金属酸化物の顔料を含
んでいないため、通常の部分安定化ジルコニアセラミッ
クスと同程度の優れた強度を有するものである。
ミックスを真空または還元処理することで、ジルコニア
自体を還元して黒色化するものであるが、その際にＬａ
Ｂ6が存在することによって、ジルコニアの還元を促進
し、内部まで均一に黒色化することができるのである。
また、このようにして得られた黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、強度低下の原因となる金属酸化物の顔料を含
んでいないため、通常の部分安定化ジルコニアセラミッ
クスと同程度の優れた強度を有するものである。
【０００８】このように、上記ＬａＢ6 は顔料ではな
く、ジルコニアの還元促進剤として作用するものである
が、その添加量がＺｒＯ2 １００重量％に対して０．１
重量％より少ないと黒色化の程度が低く、逆に３．０重
量％より多いと焼結性が悪くなってセラミックスの強度
が低下する。そのため、ＬａＢ6 の添加量は０．１〜
３．０重量％が良く、好ましくは０．１〜１．０重量％
が良い。
く、ジルコニアの還元促進剤として作用するものである
が、その添加量がＺｒＯ2 １００重量％に対して０．１
重量％より少ないと黒色化の程度が低く、逆に３．０重
量％より多いと焼結性が悪くなってセラミックスの強度
が低下する。そのため、ＬａＢ6 の添加量は０．１〜
３．０重量％が良く、好ましくは０．１〜１．０重量％
が良い。
【０００９】また、本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどの少なくとも一
種を安定化剤として添加することにより、正方晶の結晶
相を存在させた部分安定化ジルコニアとして、強度、靱
性を高くしたものである。これらの安定化剤を単独で添
加する場合は、Ｙ2 Ｏ3 は２〜７モル％、ＣａＯは８〜
１１モル％、ＭｇＯは７〜１３モル％の範囲でそれぞれ
添加することが望ましい。
クスは、Ｙ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯなどの少なくとも一
種を安定化剤として添加することにより、正方晶の結晶
相を存在させた部分安定化ジルコニアとして、強度、靱
性を高くしたものである。これらの安定化剤を単独で添
加する場合は、Ｙ2 Ｏ3 は２〜７モル％、ＣａＯは８〜
１１モル％、ＭｇＯは７〜１３モル％の範囲でそれぞれ
添加することが望ましい。
【００１０】さらに、本発明の黒色系ジルコニアセラミ
ックスは、これらの他に、ＳｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 などを
２重量％以下含んでいてもよい。また、本発明の黒色系
ジルコニアセラミックスの平均結晶粒子径は、２μｍ以
下、好ましくは１μｍ以下とすることによって強度を高
めることができ、特に０．３５〜０．７μｍの範囲内と
したものが最も優れている。
ックスは、これらの他に、ＳｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 などを
２重量％以下含んでいてもよい。また、本発明の黒色系
ジルコニアセラミックスの平均結晶粒子径は、２μｍ以
下、好ましくは１μｍ以下とすることによって強度を高
めることができ、特に０．３５〜０．７μｍの範囲内と
したものが最も優れている。
【００１１】かかる本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、主成分であるＺｒＯ2 に、安定化剤とＬａＢ6
を添加混合した原料を、プレス成形などによって所定形
状に成形した後、得られた成形体をを真空雰囲気または
還元雰囲気中、１４００〜１５２０℃の温度で焼成する
か、あるいは上記成形体を酸化雰囲気中で焼成した後、
真空雰囲気または還元雰囲気中で再度熱処理することに
よって得られる。
クスは、主成分であるＺｒＯ2 に、安定化剤とＬａＢ6
を添加混合した原料を、プレス成形などによって所定形
状に成形した後、得られた成形体をを真空雰囲気または
還元雰囲気中、１４００〜１５２０℃の温度で焼成する
か、あるいは上記成形体を酸化雰囲気中で焼成した後、
真空雰囲気または還元雰囲気中で再度熱処理することに
よって得られる。
【００１２】なお、本発明において真空雰囲気とは、１
×１０-1ｔｏｒｒ以下の真空度のことであり、また還元
雰囲気とはＡｒなどの不活性ガス中での熱処理等、実質
的にＬａＢ6 が化学反応されず、かつ、ジルコニアセラ
ミックスが還元される雰囲気であれば何ら限定されるも
のではない。また、還元雰囲気の一種として炭素または
炭素ガスの存在下で熱処理を行うと、ジルコニアの還元
に加えて、これら炭素成分がジルコニア中に含浸するた
め、より黒色化の程度を高くすることができる。
×１０-1ｔｏｒｒ以下の真空度のことであり、また還元
雰囲気とはＡｒなどの不活性ガス中での熱処理等、実質
的にＬａＢ6 が化学反応されず、かつ、ジルコニアセラ
ミックスが還元される雰囲気であれば何ら限定されるも
のではない。また、還元雰囲気の一種として炭素または
炭素ガスの存在下で熱処理を行うと、ジルコニアの還元
に加えて、これら炭素成分がジルコニア中に含浸するた
め、より黒色化の程度を高くすることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００１４】実施例１ ＺｒＯ2 を１００重量％に対し、安定化剤としてＹ2 Ｏ
3 を５．４重量％（３モル％）、さらに、ＬａＢ6 を
０．０１〜５．０重量％の範囲で添加し、通常の方法で
造粒した。造粒された粉末を乾式プレスにて成形を行
い、真空雰囲気（真空度１×１０-2ｔｏｒｒ）で１４５
０℃で焼結した。得られた焼結体について、抗折強度と
ビッカース硬度を測定し、色調を調べたところ、表１に
示す通りであった。
3 を５．４重量％（３モル％）、さらに、ＬａＢ6 を
０．０１〜５．０重量％の範囲で添加し、通常の方法で
造粒した。造粒された粉末を乾式プレスにて成形を行
い、真空雰囲気（真空度１×１０-2ｔｏｒｒ）で１４５
０℃で焼結した。得られた焼結体について、抗折強度と
ビッカース硬度を測定し、色調を調べたところ、表１に
示す通りであった。
【００１５】この結果より明らかに、ＬａＢ6 の添加量
を０．１〜３．０重量％としたものは、表面と内部との
黒色の濃淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックス
を得ることができた。特にＬａＢ6 の含有量を０．１〜
１．０重量％としたものは、抗折強度１１０ｋｇ／ｍｍ
2 以上、ビッカース硬度１２００ｋｇ／ｍｍ2 以上と優
れた特性を示した。
を０．１〜３．０重量％としたものは、表面と内部との
黒色の濃淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックス
を得ることができた。特にＬａＢ6 の含有量を０．１〜
１．０重量％としたものは、抗折強度１１０ｋｇ／ｍｍ
2 以上、ビッカース硬度１２００ｋｇ／ｍｍ2 以上と優
れた特性を示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２ ＺｒＯ2 １００重量％に対し、安定化剤としてＹ2 Ｏ3
を５．４重量％、さらにＬａＢ6 を０．０１〜５．０重
量％含有させ、通常の方法で造粒をする。造粒された粉
末を乾式プレスにて成形を行い、還元雰囲気（Ａｒガス
濃度９９．９％以上）中１４１０℃で焼結させたとこ
ろ、上記実施例１と同様に、ＬａＢ6 の添加量を０．１
〜３．０重量％としたものは、表面と内部との黒色の濃
淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックスが得られ
た。また、ＬａＢ6 の含有量変化に伴うセラミックスの
抗折強度及びビッカース硬度の変化も実施例１とほぼ同
等であった。
を５．４重量％、さらにＬａＢ6 を０．０１〜５．０重
量％含有させ、通常の方法で造粒をする。造粒された粉
末を乾式プレスにて成形を行い、還元雰囲気（Ａｒガス
濃度９９．９％以上）中１４１０℃で焼結させたとこ
ろ、上記実施例１と同様に、ＬａＢ6 の添加量を０．１
〜３．０重量％としたものは、表面と内部との黒色の濃
淡の差がない深黒色のジルコニアセラミックスが得られ
た。また、ＬａＢ6 の含有量変化に伴うセラミックスの
抗折強度及びビッカース硬度の変化も実施例１とほぼ同
等であった。
【００１８】実施例３ 次に、本発明実施例として、表１中Ｎｏ．６の黒色系ジ
ルコニアセラミックスを用意し、比較例としてＬａＢ6
を添加せずに還元処理のみを行った黒色系ジルコニアセ
ラミックス、および顔料としてＣｒ2 Ｏ3 、Ｆｅ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ3 、ＣｏＯ、ＭｎＯ2 を合計３．５重量
％添加した黒色系ジルコニアセラミックスを用意した。
これらの黒色系ジルコニアセラミックスに対し、表面と
内部の色調、および抗折強度を測定した。結果は表２に
示す通りである。
ルコニアセラミックスを用意し、比較例としてＬａＢ6
を添加せずに還元処理のみを行った黒色系ジルコニアセ
ラミックス、および顔料としてＣｒ2 Ｏ3 、Ｆｅ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ3 、ＣｏＯ、ＭｎＯ2 を合計３．５重量
％添加した黒色系ジルコニアセラミックスを用意した。
これらの黒色系ジルコニアセラミックスに対し、表面と
内部の色調、および抗折強度を測定した。結果は表２に
示す通りである。
【００１９】なお、色調は、色調計によりＬ値を測定し
たものであって、値が小さいほど黒色の程度が高いこと
を表す。また、内部の色調とはサンプルを切断して断面
の中央部を測定したものである。
たものであって、値が小さいほど黒色の程度が高いこと
を表す。また、内部の色調とはサンプルを切断して断面
の中央部を測定したものである。
【００２０】表２の結果より明らかに、比較例である還
元処理のみを行ったものは、表面に比べて内部の黒色度
が低く、色調に濃淡があるものであった。また、顔料を
添加したものは、内部まで黒色化されているものの抗折
強度が低かった。これらに対し、本発明の黒色系ジルコ
ニアセラミックスは、全体的に黒色度が高く、かつ内部
まで均一に黒色化されており、しかも抗折強度も優れて
いることがわかる。
元処理のみを行ったものは、表面に比べて内部の黒色度
が低く、色調に濃淡があるものであった。また、顔料を
添加したものは、内部まで黒色化されているものの抗折
強度が低かった。これらに対し、本発明の黒色系ジルコ
ニアセラミックスは、全体的に黒色度が高く、かつ内部
まで均一に黒色化されており、しかも抗折強度も優れて
いることがわかる。
【００２１】
【表２】
【００２２】なお、上記実施例では、真空または還元処
理の例として、真空雰囲気または還元雰囲気で焼成した
ものを示したが、この他に成形体を予め酸化雰囲気で焼
成しておいて、その後真空雰囲気または還元雰囲気中で
熱処理したものであっても、同様の結果であった。
理の例として、真空雰囲気または還元雰囲気で焼成した
ものを示したが、この他に成形体を予め酸化雰囲気で焼
成しておいて、その後真空雰囲気または還元雰囲気中で
熱処理したものであっても、同様の結果であった。
【００２３】また、本発明の黒色系ジルコニアセラミッ
クスは、刃物、鋏、時計用側部材、時計用バンドなどの
他、各種装飾用部材や、産業機械用部材などに好適に用
いることができる。
クスは、刃物、鋏、時計用側部材、時計用バンドなどの
他、各種装飾用部材や、産業機械用部材などに好適に用
いることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＺｒＯ2
を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯなどの安定化
剤、およびＬａＢ6 を添加した原料粉末を所定形状に成
形し、得られた成形体を真空または還元雰囲気で焼成す
るか、あるいは得られた成形体を焼成後、真空または還
元処理して黒色ジルコニアセラミックスを得ることによ
って、ジルコニアセラミックスの表面から内部まで均一
に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度などの特性
を優れたものとすることができる。これにより、装飾用
部材だけでなく各種産業機械用部品等に好適に用いるこ
とができる黒色系ジルコニアセラミックスを提供でき
る。
を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＭｇＯなどの安定化
剤、およびＬａＢ6 を添加した原料粉末を所定形状に成
形し、得られた成形体を真空または還元雰囲気で焼成す
るか、あるいは得られた成形体を焼成後、真空または還
元処理して黒色ジルコニアセラミックスを得ることによ
って、ジルコニアセラミックスの表面から内部まで均一
に深黒色とすることができ、かつ強度、硬度などの特性
を優れたものとすることができる。これにより、装飾用
部材だけでなく各種産業機械用部品等に好適に用いるこ
とができる黒色系ジルコニアセラミックスを提供でき
る。
Claims (2)
- 【請求項１】ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯなどの安定化剤、およびＬａＢ6 を含有して
いることを特徴とする黒色系ジルコニアセラミックス。 - 【請求項２】ＺｒＯ2 を主成分とし、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃａ
Ｏ、ＭｇＯなどの安定化剤、およびＬａＢ6 を添加混合
してなる原料を所定形状に成形し、得られた成形体を真
空または還元雰囲気で焼成するか、あるいは得られた成
形体を焼成後、真空または還元処理する工程からなる黒
色系ジルコニアセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06844192A JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06844192A JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270913A true JPH05270913A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3210718B2 JP3210718B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13373796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06844192A Expired - Fee Related JP3210718B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 黒色系ジルコニアセラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210718B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006342036A (ja) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Tosoh Corp | 黒色ジルコニア焼結体、その原料粉末ならびにそれらの製造方法 |
| CN112552046A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 江苏奥能耐火材料有限公司 | 一种添加硼化铈的低膨胀耐侵蚀材料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP06844192A patent/JP3210718B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006342036A (ja) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Tosoh Corp | 黒色ジルコニア焼結体、その原料粉末ならびにそれらの製造方法 |
| CN112552046A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 江苏奥能耐火材料有限公司 | 一种添加硼化铈的低膨胀耐侵蚀材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3210718B2 (ja) | 2001-09-17 |
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