JPH0733519A - Highly strong and tough zirconium oxide sintered product material and its production - Google Patents

Highly strong and tough zirconium oxide sintered product material and its production

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JPH0733519A
JPH0733519A JP5175748A JP17574893A JPH0733519A JP H0733519 A JPH0733519 A JP H0733519A JP 5175748 A JP5175748 A JP 5175748A JP 17574893 A JP17574893 A JP 17574893A JP H0733519 A JPH0733519 A JP H0733519A
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偉 稲村
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秀樹 久米
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Ichiro Kakei
一郎 加計
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信明 塩川
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Abstract

PURPOSE:To obtain the zirconium oxide material having excellent strength and toughness. CONSTITUTION:1. The characteristics of this highly strong and tough zirconium oxide sintered product material comprise (a) ZrO is a main component, the ions of at least one of Mg, Ca, Y and rare earth elements as the second component, and Al ions as the third component are together contained, and (b) the second and third components are dissolved in the crystal lattices of ZrO2 in a solid state. 2. The method for producing the highly strong and tough zirconium oxide sintered product material is to sinter the powder of a raw material comprising the hydroxide or oxide containing the ions of Zr, Mg, Ca and Y and at least one of rare earth elements, and Al ions in a state homogeneously dissolved in atomic levels at 1050-1300 deg.C under 20-200MPa.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化ジルコニウム系高
強度・高靱性焼結体材料及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconium oxide-based high strength / high toughness sintered body material and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来技術とその課題】ZrO2 (酸化ジルコニウム)
は、高い融点を有し、耐熱性、耐食性等に優れた材料の
一つである。しかし、高温から常温までの間に立方晶、
正方晶及び単斜晶の3つの結晶構造に変化し、特にその
冷却過程における正方晶から単斜晶への相転移では著し
い体積膨張を伴う。そして、この相転移は可逆的に起こ
るため、焼成した際における冷却時に、ZrO2 はその
体積変化により破壊されてしまう。そこで、上記欠点を
解消するために、ZrO2 に安定化剤としてCaO、M
gO、Y2 3 、CeO2 等を添加し、各安定化剤中の
金属イオンをZrO2 結晶中に固溶させることによっ
て、正方晶を常温まで維持できる安定化ジルコニアが開
発された。安定化ジルコニアは、耐熱性、曲げ強度等に
優れていることから、エンジニアリングセラミックスと
して機械部品等に利用されている。
2. Description of the Related Art ZrO 2 (zirconium oxide)
Is a material having a high melting point and excellent heat resistance and corrosion resistance. However, cubic crystal from high temperature to normal temperature,
It changes into three crystal structures of tetragonal and monoclinic, and in particular, the phase transition from tetragonal to monoclinic in the cooling process is accompanied by remarkable volume expansion. Since this phase transition occurs reversibly, ZrO 2 is destroyed due to its volume change during cooling during firing. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, ZrO 2 is added with CaO and M as stabilizers.
Stabilized zirconia capable of maintaining tetragonal crystals at normal temperature has been developed by adding gO, Y 2 O 3 , CeO 2 or the like and dissolving the metal ions in each stabilizer in ZrO 2 crystals. Stabilized zirconia is excellent in heat resistance, bending strength, etc., and is therefore used as engineering ceramics for machine parts and the like.

【0003】しかしながら、安定化ジルコニアは、一般
のセラミックスと同様に曲げ強度に優れる反面、靱性に
劣るいわゆる脆性材料である。ここで下記表1にセラミ
ックス材料の一般的な曲げ強度と靱性値を示す。
However, stabilized zirconia is a so-called brittle material which is excellent in bending strength but inferior in toughness as in general ceramics. Table 1 below shows general bending strength and toughness values of ceramic materials.

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】表1からわかるように、Y−TZPは、曲
げ強度が1200MPaであるのに靱性値が6.1とあ
まり高くない。またSiC、Al2 3 等の従来のセラ
ミックスは曲げ強度及び靱性値とともに低いことがわか
る。これに対し、靱性を向上させたCe−TZPもある
が、その曲げ強度は著しく低い。即ち、他の通常のセラ
ミックスにおいて曲げ強度ならびに靱性とを同時に付与
できないのは、安定化ジルコニアにおいても例外ではな
い。
As can be seen from Table 1, Y-TZP has a bending strength of 1200 MPa but a toughness value of 6.1, which is not very high. Further, it can be seen that conventional ceramics such as SiC and Al 2 O 3 have low bending strength and toughness. On the other hand, there is Ce-TZP having improved toughness, but its bending strength is extremely low. That is, it is no exception in the case of stabilized zirconia that the bending strength and toughness of other ordinary ceramics cannot be imparted at the same time.

【0006】また、セラミックス焼結材料を機械部品、
機能性部品等として使用する場合、特に刃先等に使用す
る場合、曲げ強度と靱性に優れた材料が必要とされ、そ
の基準として曲げ強度1100MPa以上、靱性値12
MPa・m1/2 以上という値が挙げられているが、従来
の安定化ZrO2 はこの基準も満たしていない。
In addition, ceramics sintered materials are used for machine parts,
When used as a functional part or the like, particularly when used as a cutting edge or the like, a material excellent in bending strength and toughness is required. As a standard, a bending strength of 1100 MPa or more and a toughness value of 12
Although a value of MPa · m 1/2 or more is mentioned, the conventional stabilized ZrO 2 does not meet this criterion.

【0007】このように、安定化ZrO2 をより広範な
用途において実用化させるためには、従来の安定化ジル
コニアでは曲げ強度、靱性等の面で未だ不十分である。
即ち、安定化ジルコニアは、前記のY−TZP、Ce−
TZP等のように、安定化剤の種類・添加量、製造方法
・条件等によってその特性が大きく異なり、例えば曲げ
強度が改善されても靱性が低下したり、或いは曲げ強度
と靱性とを改善してもその程度が僅かであったりするの
が現状である。
As described above, in order to put the stabilized ZrO 2 into practical use in a wider range of applications, conventional stabilized zirconia is still insufficient in terms of bending strength, toughness and the like.
That is, the stabilized zirconia is the above-mentioned Y-TZP, Ce-
Like TZP, its properties vary greatly depending on the kind / addition amount of stabilizer, manufacturing method / conditions, etc. For example, even if the bending strength is improved, the toughness is reduced, or the bending strength and toughness are improved. However, the present situation is that the degree is slight.

【0008】上記のような問題を解消するために、安定
化ジルコニアにAl2 3 を添加した酸化ジルコニウム
−酸化アルミニウム系複合材料が提案されている。しか
し、この材料では、ZrO2 中に固溶しているのはCa
O等の安定化剤中の金属イオンだけであり、Al2 3
中のAlイオンは固溶しておらず、Al2 3 として分
散した状態で存在している。このため、この材料の特性
値を示す表1の80ZrO2 −20Al2 3 の結果か
らも明らかなように、Al2 3 の添加により曲げ強度
が改善されても、靱性は却って低下してしまう。
In order to solve the above problems, a zirconium oxide-aluminum oxide composite material in which Al 2 O 3 is added to stabilized zirconia has been proposed. However, in this material, the solid solution in ZrO 2 is Ca.
Al 2 O 3 is the only metal ion in the stabilizer such as O.
The Al ions therein are not in solid solution and exist in a dispersed state as Al 2 O 3 . Therefore, as is clear from the results of 80ZrO 2 -20Al 2 O 3 in Table 1 showing the characteristic values of this material, even if the bending strength is improved by the addition of Al 2 O 3 , the toughness is rather decreased. I will end up.

【0009】同様に、Al2 3 を安定化剤として添加
する試みもなされているが、両成分を配合して単に焼成
しても、ZrO2 とAl2 3 の化学的親和性が低いこ
とから、Alイオンは、ZrO2 中でAl2 3 として
即ちZrO2 中でAl酸化物特有の結晶構造を構成して
存在することになり、結果としてAl2 3 中のAlイ
オンがZrO2 中に固溶した状態で高密度に焼結した製
品を得ることはできない。
Similarly, attempts have been made to add Al 2 O 3 as a stabilizer, but the chemical affinity of ZrO 2 and Al 2 O 3 is low even if both components are blended and simply calcined. since, Al ions will be present to constitute an Al oxide peculiar crystal structure as the Al 2 O 3 in ZrO 2 i.e. in ZrO 2, Al ions resulting in Al 2 O 3 is ZrO It is not possible to obtain a product that is sintered in high density in a solid solution in 2 .

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、優
れた強度と靱性とを兼ね備えた酸化ジルコニウム系材料
を提供することを主な目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the main object of the present invention is to provide a zirconium oxide-based material having both excellent strength and toughness.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来技
術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねたところ、Zrイオ
ン、Alイオン等を含む特定の出発原料を用いて一定の
条件下で焼成する場合には、結晶粒子の成長が抑制され
るとともにAl2 3 の析出も抑制され、ZrO2 結晶
格子中にMgイオン等が均一に固溶した焼結体が得られ
ることを見出し、さらにこの焼結体が優れた強度及び靱
性を発揮することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
The inventors of the present invention have conducted extensive studies in view of the above-mentioned problems of the prior art and found that a specific starting material containing Zr ions, Al ions and the like is used under certain conditions. In the case of firing, it was found that the growth of crystal grains is suppressed and the precipitation of Al 2 O 3 is also suppressed, and a sintered body in which Mg ions or the like are uniformly solid-solved in the ZrO 2 crystal lattice is obtained, Further, they have found that this sintered body exhibits excellent strength and toughness, and have completed the present invention.

【0012】即ち、本発明は、下記の第1項及び第2項
の発明に係るものである。
That is, the present invention relates to the inventions of the following first and second aspects.

【0013】1. (a)ZrO2 を主成分とし、第2成分
としてMg、Ca、Y及び希土類の少なくとも1種のイ
オン並びに第3成分としてAlイオンを含み、且つ(b)
当該第2成分及び第3成分がZrO2 結晶格子中に固溶
していることを特徴とする酸化ジルコニウム系高強度・
高靱性焼結体材料。
1. (a) ZrO 2 as a main component, at least one ion of Mg, Ca, Y and rare earth as a second component and Al ion as a third component, and (b)
Zirconium oxide-based high strength, characterized in that the second and third components are in solid solution in the ZrO 2 crystal lattice.
High toughness sintered body material.

【0014】2.Zrイオン、Mg、Ca、Y及び希土
類の少なくとも1種のイオン並びにAlイオンが原子レ
ベルで均一に固溶した水酸化物又は酸化物からなる原料
粉末を20〜200MPaの加圧下1050〜1300
℃で焼成することを特徴とする酸化ジルコニウム系高強
度・高靱性焼結体材料の製造方法。
2. A raw material powder composed of a hydroxide or an oxide in which at least one kind of Zr ion, Mg, Ca, Y, and rare earth and Al ion is uniformly solid-dissolved at an atomic level is added under a pressure of 20 to 200 MPa under a pressure of 1050 to 1300.
A method for producing a zirconium oxide-based high-strength / high-toughness sintered body material, which comprises firing at ℃.

【0015】以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0016】本発明の酸化ジルコニウム系高強度・高靱
性焼結体材料は、 (a)ZrO2 を主成分とし、第2成分
としてMg、Ca、Y及び希土類の少なくとも1種のイ
オン並びに第3成分としてAlイオンを含み、且つ (b)
当該第2成分及び第3成分がZrO2 結晶格子中に固溶
した状態で存在するという特異な構造を有する。
The zirconium oxide-based high-strength / high-toughness sintered body material of the present invention comprises (a) ZrO 2 as a main component, at least one ion of Mg, Ca, Y and a rare earth as a second component, and a third component. Contains Al ions as a component, and (b)
It has a peculiar structure in which the second component and the third component exist in the ZrO 2 crystal lattice in a solid solution state.

【0017】上記第2成分における希土類のイオンとし
ては、Y以外のもの全て、即ちSc、La、Ce、P
r、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb及びLuのイオンを適用できる。
The rare earth ions in the second component are all ions other than Y, that is, Sc, La, Ce, P.
r, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
Ions of o, Er, Tm, Yb and Lu can be applied.

【0018】上記各成分の含有量は、成分の種類、所望
の特性、結晶粒径等によって適宜選択すれば良いが、通
常は以下のような含有量にするのが好ましい。即ち、
(i)ZrO2 と第2成分との合計量に対してZrO2
8〜99.5モル%程度及び第2成分が酸化物として
0.5〜12モル%程度であり、且つ(ii)第3成分がZ
rO2 と第2成分との合計量に対して1〜40モル%程
度である。
The content of each of the above components may be appropriately selected depending on the type of the component, desired characteristics, crystal grain size and the like, but it is usually preferable to set the following content. That is,
(i) ZrO 2 8 relative to the total amount of ZrO 2 and the second component
8 to 99.5 mol% and the second component is about 0.5 to 12 mol% as an oxide, and (ii) the third component is Z.
It is about 1 to 40 mol% with respect to the total amount of rO 2 and the second component.

【0019】上記第2成分が0.5モル%未満の場合に
は強度が低下し、また12モル%を超える場合には焼結
体中に立方晶ZrO2 が析出し始めて焼結体の靱性及び
強度が低下することがあるので好ましくない。一方、上
記第3成分が1モル%未満の場合には安定化剤としての
効果が不十分となり、また40モル%を超える場合には
AlイオンがAl2 3 として焼結体中に析出すること
により靱性が低下することがある。
When the amount of the second component is less than 0.5 mol%, the strength decreases, and when it exceeds 12 mol%, cubic ZrO 2 begins to precipitate in the sintered body and the toughness of the sintered body is increased. And the strength may decrease, which is not preferable. On the other hand, when the content of the third component is less than 1 mol%, the effect as a stabilizer becomes insufficient, and when it exceeds 40 mol%, Al ions are precipitated in the sintered body as Al 2 O 3. This may reduce the toughness.

【0020】本発明焼結体材料中のZrO2 は、超微細
結晶組織を有する正方晶ZrO2 相が通常全ZrO2
晶の90%以上を占めている。また、本発明焼結体材料
の結晶粒径は、原料粉末の粒径によって異なるが、通常
0.02〜0.1μm程度である。
Regarding ZrO 2 in the sintered material of the present invention, a tetragonal ZrO 2 phase having an ultrafine crystal structure usually occupies 90% or more of all ZrO 2 crystals. The crystal grain size of the sintered material of the present invention varies depending on the grain size of the raw material powder, but is usually about 0.02 to 0.1 μm.

【0021】次に、本発明焼結体材料の製造方法につい
て説明する。まず、Zrイオン、Mg、Ca、Y及び希
土類の少なくとも1種のイオン並びにAlイオンが原子
レベルで均一に固溶した水酸化物又は酸化物を原料粉末
として用いる。
Next, a method for producing the sintered body material of the present invention will be described. First, a hydroxide or oxide in which Zr ions, at least one kind of Mg, Ca, Y and at least one kind of rare earth element and Al ions are uniformly solid-dissolved at the atomic level is used as a raw material powder.

【0022】上記粉末調製法としては、公知の粉末調製
法の一つである溶液法によるのが好ましく、例えば (1)
Zrアルコキシド、Yアルコキシド及びAlアルコキシ
ドの均一混合溶液にアンモニア水を加えて加水分解し、
共沈殿物としてZr−Y−Al−O系アモルファス粉末
を得る方法、 (2)アルコールに可溶なZr、Y及びAl
原料を用いて共沈法によって合成する方法、 (3)無機塩
と有機金属化合物の均一混合溶液を強塩基性として加水
分解することにより共沈殿物を得る方法等の各種方法が
適用できる。
The above-mentioned powder preparation method is preferably a solution method, which is one of the known powder preparation methods. For example, (1)
Ammonia water is added to a homogeneous mixed solution of Zr alkoxide, Y alkoxide and Al alkoxide to hydrolyze,
Method for obtaining Zr-Y-Al-O type amorphous powder as coprecipitate, (2) Alcohol-soluble Zr, Y and Al
Various methods such as a method of synthesizing by using a raw material by a coprecipitation method and a method of obtaining a coprecipitate by hydrolyzing a homogeneous mixed solution of an inorganic salt and an organometallic compound to make it a strongly basic solution can be applied.

【0023】上記粉末調製法で用いるZr、第2成分及
び第3成分の供給源としては、公知の溶液法で使用され
ている原料を用いることができる。Zr源としては、例
えばジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムアセ
チルアセトネート、オキシ塩化ジルコニウム、塩化ジル
コニウム等が挙げられる。第2成分源としては、イット
リウムイソプロポキシド、イットリウムアセチルアセト
ネート、塩化カルシウム、硝酸マグネシウム等が挙げら
れる。第3成分源としては、アルミニウムイソプロポキ
シド、アルミニウムアセチルアセトネート、塩化アルミ
ニウム、硝酸アルミニウム等が挙げられる。原料粉末の
組成は、前記と同様に (i)ZrO2 と第2成分との合計
量に対してZrO2 88〜99.5モル%程度及び第2
成分が酸化物として0.5〜12モル%程度であり、且
つ(ii)第3成分がZrO2 と第2成分との合計量に対し
て1〜40モル%程度となるように配合する。
As the supply source of Zr, the second component and the third component used in the above powder preparation method, the raw materials used in the known solution method can be used. Examples of the Zr source include zirconium isopropoxide, zirconium acetylacetonate, zirconium oxychloride, zirconium chloride and the like. Examples of the second component source include yttrium isopropoxide, yttrium acetylacetonate, calcium chloride, magnesium nitrate and the like. Examples of the third component source include aluminum isopropoxide, aluminum acetylacetonate, aluminum chloride, aluminum nitrate and the like. The composition of the raw material powder, the same as (i) ZrO 2 88-99.5 mole% of and the second with respect to the total amount of the ZrO 2 and the second component
The component is about 0.5 to 12 mol% as an oxide, and (ii) the third component is mixed so as to be about 1 to 40 mol% with respect to the total amount of ZrO 2 and the second component.

【0024】原料粉末の粒径は、最終焼結体の目的粒径
に応じて適宜制御すれば良い。この制御は加水分解の条
件等により行なうことができ、その条件によっては約
0.1μm以下の微細粉末を調製することも可能であ
る。
The particle size of the raw material powder may be appropriately controlled according to the target particle size of the final sintered body. This control can be performed under the conditions of hydrolysis and the like, and depending on the conditions, it is also possible to prepare a fine powder of about 0.1 μm or less.

【0025】このようにして得た原料粉末を所定の形状
に成形した後、焼成を行なう。この場合、成形に先立っ
て予め仮焼しても良い。仮焼条件は、原料粉末の組成等
によって異なるが、通常は空気中常圧下で約800〜1
000℃程度とする。上記成形方法は、通常のセラミッ
クスの製造における方法をそのまま適用することができ
る。
The raw material powder thus obtained is molded into a predetermined shape and then fired. In this case, calcination may be performed in advance before forming. The calcination conditions vary depending on the composition of the raw material powder and the like, but usually about 800 to 1 under normal pressure in air.
It is about 000 ° C. As the above-mentioned molding method, the method in the usual production of ceramics can be applied as it is.

【0026】焼成条件は、原料粉末の組成、所望の焼結
体特性等によって異なり一様ではないが、還元雰囲気
下、圧力は通常20〜200MPa程度、好ましくは1
00〜200MPaとし、焼成温度は通常1050〜1
300℃程度、好ましくは1100〜1250℃とす
る。本発明においては、Al2 3 の析出温度未満で焼
成して緻密化を行なうので、上記のように加圧下で焼成
することを必要とする。なお、Al2 3 が焼結体中に
析出しない限り、焼成温度が1300℃を超えても差支
えない。また、本発明の製造方法では、ホットアイソス
タチックプレス成形法(HIP)により上記の成形・加
圧焼成を同時に行なうこともできる。
The firing conditions differ depending on the composition of the raw material powder, the desired characteristics of the sintered body, etc. and are not uniform, but the pressure is usually about 20 to 200 MPa, preferably 1 in a reducing atmosphere.
The firing temperature is usually 1050-1
The temperature is set to about 300 ° C, preferably 1100 to 1250 ° C. In the present invention, since firing is performed below the precipitation temperature of Al 2 O 3 to densify, it is necessary to perform firing under pressure as described above. The firing temperature may exceed 1300 ° C. as long as Al 2 O 3 does not precipitate in the sintered body. Further, in the production method of the present invention, the above-mentioned molding and pressure firing can be simultaneously performed by the hot isostatic press molding method (HIP).

【0027】[0027]

【作用】本発明材料においては、第2成分であるMgイ
オン等及び第3成分であるAlイオンがZrO2 中に均
一に固溶して安定化されている。そして、全結晶の90
%以上が超微細結晶組織を有する正方晶ZrO2 相によ
り占められている。従って、本発明材料に外部応力が加
えられた場合、個々の結晶粒子がそれぞれ均等に応力を
受ける結果、正方晶ZrO2 相から単斜晶ZrO2 相へ
の誘起変態が広い領域にわたって均一に生じる。このた
め、超微細結晶組織に基づく高強度発現のみならず、外
部応力の緩和に伴う高靱性が発揮される。
In the material of the present invention, Mg ions as the second component and Al ions as the third component are uniformly dissolved in ZrO 2 as a solid solution and stabilized. And 90 of all crystals
% Or more is occupied by the tetragonal ZrO 2 phase having an ultrafine crystal structure. Therefore, when external stress is applied to the material of the present invention, the individual crystal grains are uniformly stressed, and as a result, the induced transformation from the tetragonal ZrO 2 phase to the monoclinic ZrO 2 phase uniformly occurs over a wide area. . Therefore, not only high strength is exhibited based on the ultrafine crystal structure, but also high toughness is exhibited due to relaxation of external stress.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、ZrO2
Mgイオン等とAlイオンとが固溶して安定化された状
態の特異な構造をもつ焼結材料を得ることができる。
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a sintered material having a unique structure in which ZrO 2 is solid-solubilized with Mg ions and Al ions.

【0029】本発明に係る上記材料は、その特異な構造
に基づき、特に優れた強度と靱性とを同時に達成するこ
とができる。
The material according to the present invention can attain particularly excellent strength and toughness at the same time because of its unique structure.

【0030】このため、本発明材料は、機械部品、機能
性部品、耐摩耗性部材、構造用部材等に有用である。特
に、結晶粒径が0.05μm以下のものは、鋭利な刃先
加工精度が要求される工具用刃先として有用である。
Therefore, the material of the present invention is useful for machine parts, functional parts, wear resistant members, structural members and the like. In particular, a crystal grain size of 0.05 μm or less is useful as a cutting edge for a tool that requires sharp cutting edge machining accuracy.

【0031】[0031]

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。なお、本実施
例における正方晶の同定およびAl2 3 相析出の有無
は、X線回折測定装置により行なった。
EXAMPLES Examples and comparative examples will be shown below to further clarify the features of the present invention. The identification of tetragonal crystals and the presence / absence of Al 2 O 3 phase precipitation in this example were carried out by an X-ray diffraction measuring device.

【0032】実施例1 82℃のイソプロパノール中でZrO2 :Y2 3 =9
7:3(モル比)、ZrO2 (3Y):Al2 3 =7
5:25(モル比)となる割合でジルコニウムイソプロ
ポキシド、イットリウムイソプロポキシド及びアルミニ
ウムイソプロポキシドを24時間還流した後、均質化し
た混合溶液に28%アンモニア水を加えて加水分解さ
せ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥した。
Example 1 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 9 in isopropanol at 82 ° C.
7: 3 (molar ratio), ZrO 2 (3Y): Al 2 O 3 = 7
After refluxing zirconium isopropoxide, yttrium isopropoxide and aluminum isopropoxide in a ratio of 5:25 (molar ratio) for 24 hours, 28% ammonia water was added to the homogenized mixed solution to cause hydrolysis, resulting in The co-precipitate was filtered and dried.

【0033】得られた粉末を空気中900℃で仮焼する
ことにより、YイオンとAlイオンとが固溶した正方晶
安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO2
相(t−ZrO2 )のみからなり、Al2 3 が析出し
ていないことをX線回折分析により確認した。次いで、
仮焼した粉末を200MPa、1200℃の条件下にて
カプセルHIP処理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 900 ° C. to obtain a tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-solved. This powder is tetragonal ZrO 2
It was confirmed by X-ray diffraction analysis that it consisted of only the phase (t-ZrO 2 ) and that Al 2 O 3 was not precipitated. Then
The calcined powder was subjected to capsule HIP treatment under the conditions of 200 MPa and 1200 ° C.

【0034】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)14.5MPa・m1/2、曲げ強度1300
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.1μm以下で
あった。また、この焼結体において、Al2 3 が析出
していないことをX線回折分析によって確認した。その
結果を図1に示す。
The sintered body thus obtained had a tetragonal structure of 100%, a toughness value (K IC ) of 14.5 MPa · m 1/2 and a bending strength of 1300.
It was MPa. Moreover, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.1 μm or less. In addition, it was confirmed by X-ray diffraction analysis that Al 2 O 3 was not precipitated in this sintered body. The result is shown in FIG.

【0035】実施例2 実施例1と同様にして調製した共沈殿物を空気中100
0℃で仮焼し、YイオンとAlイオンとが固溶した正方
晶安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO
2 相のみからなり、Al2 3 が析出していないことを
X線回折分析により確認した。次いで、仮焼した粉末を
200MPa、1130℃の条件下にてカプセルHIP
処理を行なった。
Example 2 A coprecipitate prepared in the same manner as in Example 1 was added to 100% in air.
It was calcined at 0 ° C. to obtain tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-dissolved. This powder is tetragonal ZrO
It was confirmed by X-ray diffraction analysis that it consisted of only two phases and that Al 2 O 3 was not precipitated. Then, the calcined powder was subjected to capsule HIP under the conditions of 200 MPa and 1130 ° C.
Processed.

【0036】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)13.2MPa・m1/2、曲げ強度1320
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.05μm以下
であった。また、Al2 3が析出していないことをX
線回折分析により確認した。その結果は実施例1の場合
と同様であった。
The obtained sintered body was 100% tetragonal, toughness (K IC ) 13.2 MPa · m 1/2 , bending strength 1320.
It was MPa. Further, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.05 μm or less. In addition, X indicates that Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. The results were similar to those in Example 1.

【0037】実施例3 80℃のベンゼン中でZrO2 :Y2 3 =97.5:
2.5(モル比)、ZrO2 (2.5Y):Al2 3
=75:25(モル比)となる割合でジルコニウムアセ
チルアセトネート、イットリウムアセチルアセトネート
及びアルミニウムアセチルアセトネートを24時間還流
した後、均質化した混合溶液に28%アンモニア水を加
えて加水分解させ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥し
た。
Example 3 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 97.5 in benzene at 80 ° C.
2.5 (molar ratio), ZrO 2 (2.5Y): Al 2 O 3
After refluxing zirconium acetylacetonate, yttrium acetylacetonate and aluminum acetylacetonate at a ratio of 75:25 (molar ratio) for 24 hours, 28% ammonia water is added to the homogenized mixed solution to hydrolyze, The resulting coprecipitate was filtered and dried.

【0038】得られた粉末を空気中900℃で仮焼する
ことにより、YイオンとAlイオンとが固溶した正方晶
安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO2
相のみからなり、Al2 3 が析出していないことをX
線回折分析により確認した。次いで、仮焼した粉末を2
00MPa、1200℃の条件下にてカプセルHIP処
理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 900 ° C. to obtain a tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-solved. This powder is tetragonal ZrO 2
X is that it is composed of only phases and Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. Then calcined powder 2
Capsule HIP treatment was performed under the conditions of 00 MPa and 1200 ° C.

【0039】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)13.0MPa・m1/2、曲げ強度1440
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.1μm以下で
あった。また、Al2 3 が析出していないことをX線
回折分析により確認した。その結果は実施例1の場合と
同様であった。
The obtained sintered body was 100% tetragonal, toughness (K IC ) 13.0 MPa · m 1/2 , bending strength 1440.
It was MPa. Moreover, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.1 μm or less. Further, it was confirmed by X-ray diffraction analysis that Al 2 O 3 was not deposited. The results were similar to those in Example 1.

【0040】実施例4 実施例3と同様にして調製した共沈殿物を空気中100
0℃で仮焼し、YイオンとAlイオンとが固溶した正方
晶安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO
2 相のみからなり、Al2 3 が析出していないことを
X線回折分析により確認した。次いで、仮焼した粉末を
200MPa、1230℃の条件下にてカプセルHIP
処理を行なった。
Example 4 A coprecipitate prepared in the same manner as in Example 3 was added to 100% in air.
It was calcined at 0 ° C. to obtain tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-dissolved. This powder is tetragonal ZrO
It was confirmed by X-ray diffraction analysis that it consisted of only two phases and that Al 2 O 3 was not precipitated. Then, the calcined powder was capsule HIPed under the conditions of 200 MPa and 1230 ° C.
Processed.

【0041】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)14.2MPa・m1/2、曲げ強度1290
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.05μm以下
であった。また、Al2 3が析出していないことをX
線回折分析により確認した。その結果は実施例1の場合
と同様であった。
The sintered body thus obtained had a tetragonal structure of 100%, a toughness value (K IC ) of 14.2 MPa · m 1/2 and a bending strength of 1290.
It was MPa. Further, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.05 μm or less. In addition, X indicates that Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. The results were similar to those in Example 1.

【0042】実施例5 80℃のベンゼン中でZrO2 :Y2 3 =97.5:
2.5(モル比)、ZrO2 (2Y):Al2 3 =7
5:25(モル比)となる割合でジルコニウムアセチル
アセトネート、イットリウムアセチルアセトネート及び
アルミニウムアセチルアセトネートを24時間還流した
後、均質化した混合溶液に28%アンモニア水を加えて
加水分解させ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥した。
Example 5 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 97.5 in benzene at 80 ° C.
2.5 (molar ratio), ZrO 2 (2Y): Al 2 O 3 = 7
After refluxing zirconium acetylacetonate, yttrium acetylacetonate and aluminum acetylacetonate in a ratio of 5:25 (molar ratio) for 24 hours, 28% ammonia water is added to the homogenized mixed solution to cause hydrolysis, The co-precipitate was filtered and dried.

【0043】得られた粉末を空気中900℃で仮焼する
ことにより、YイオンとAlイオンとが固溶した正方晶
安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO2
相のみからなり、Al2 3 が析出していないことをX
線回折分析により確認した。次いで、仮焼した粉末を2
00MPa、1230℃の条件下にてカプセルHIP処
理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 900 ° C. to obtain a tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-dissolved. This powder is tetragonal ZrO 2
X is that it is composed of only phases and Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. Then calcined powder 2
Capsule HIP treatment was performed under the conditions of 00 MPa and 1230 ° C.

【0044】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)12.8MPa・m1/2、曲げ強度1445
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.05μm以下
であった。また、Al2 3が析出していないことをX
線回折分析により確認した。その結果は実施例1の場合
と同様であった。
The obtained sintered body had a tetragonal structure of 100%, a toughness value (K IC ) of 12.8 MPa · m 1/2 and a bending strength of 1445.
It was MPa. Further, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.05 μm or less. In addition, X indicates that Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. The results were similar to those in Example 1.

【0045】実施例6 80℃のベンゼン中でZrO2 :Y2 3 =97:3
(モル比)、ZrO2 (3Y):Al2 3 =92:8
(モル比)となる割合でジルコニウムアセチルアセトネ
ート、イットリウムアセチルアセトネート及びアルミニ
ウムアセチルアセトネートを24時間還流した後、均質
化した混合溶液に28%アンモニア水を加えて加水分解
させ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥した。
Example 6 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 97: 3 in benzene at 80 ° C.
(Molar ratio), ZrO 2 (3Y): Al 2 O 3 = 92: 8
Zirconium acetylacetonate, yttrium acetylacetonate, and aluminum acetylacetonate were refluxed for 24 hours at a ratio of (molar ratio), and then 28% ammonia water was added to the homogenized mixed solution to cause hydrolysis, resulting in coprecipitation. The material was filtered and dried.

【0046】得られた粉末を空気中900℃で仮焼する
ことにより、YイオンとAlイオンとが固溶した正方晶
安定化ZrO2 粉末を得た。この粉末が正方晶ZrO2
相のみからなり、Al2 3 が析出していないことをX
線回折分析により確認した。次いで、仮焼した粉末を2
00MPa、1250℃の条件下にてカプセルHIP処
理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 900 ° C. to obtain a tetragonal-stabilized ZrO 2 powder in which Y ions and Al ions were solid-solved. This powder is tetragonal ZrO 2
X is that it is composed of only phases and Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. Then calcined powder 2
Capsule HIP processing was performed under the conditions of 00 MPa and 1250 ° C.

【0047】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)13.4MPa・m1/2、曲げ強度1350
MPaであった。また、SEM写真によって焼結体の結
晶粒径を測定したところ、その粒径は0.05μm以下
であった。また、Al2 3が析出していないことをX
線回折分析により確認した。その結果は実施例1の場合
と同様であった。
The obtained sintered body was 100% tetragonal, the toughness value (K IC ) was 13.4 MPa · m 1/2 , and the bending strength was 1350.
It was MPa. Further, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was 0.05 μm or less. In addition, X indicates that Al 2 O 3 is not precipitated.
Confirmed by line diffraction analysis. The results were similar to those in Example 1.

【0048】比較例1 3モル%Y2 3 を添加したZrO2 粉末80重量部及
びAl2 3 粉末20重量部に対し、水を加えてスラリ
ーとした後、ZrO2 (3Y)ビーズを用いて500時
間ビーズミル粉砕した。次いで、スラリーを乾燥し、C
IPにより仮成形した後、大気中1300〜1500℃
で焼成した。得られた焼結体をAr中1450℃196
MPaの加圧下HIP焼結を行なった。得られた焼結体
は、靱性値(KIC)5.0MPa・m1/2 、曲げ強度1
681MPaであった。この焼結体をX線回折分析した
ところ、ZrO2 へのAlイオンの固溶は認められなか
った。その結果を図2に示す。
Comparative Example 1 Water was added to 80 parts by weight of ZrO 2 powder added with 3 mol% Y 2 O 3 and 20 parts by weight of Al 2 O 3 powder to make a slurry, and then ZrO 2 (3Y) beads were added. It was bead milled for 500 hours. The slurry is then dried and C
After temporary molding by IP, 1300-1500 ° C in the atmosphere
It was baked in. The obtained sintered body was placed in Ar at 1450 ° C. 196
HIP sintering was performed under a pressure of MPa. The obtained sintered body has a toughness value (K IC ) of 5.0 MPa · m 1/2 and a bending strength of 1
It was 681 MPa. When X-ray diffraction analysis was performed on this sintered body, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed. The result is shown in FIG.

【0049】比較例2 HIP焼結を1550℃とした以外は比較例1と同様に
して焼結体を得た。得られた焼結体は、靱性値(KIC
5.0MPa・m1/2 、曲げ強度1681MPaであっ
た。この焼結体をX線回折分析したところ、比較例1と
同様にZrO2へのAlイオンの固溶は認められなかっ
た。
Comparative Example 2 A sintered body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that HIP sintering was performed at 1550 ° C. The obtained sintered body has a toughness value (K IC ).
It was 5.0 MPa · m 1/2 and bending strength was 1681 MPa. As a result of X-ray diffraction analysis of this sintered body, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed as in Comparative Example 1.

【0050】比較例3 Y2 3 の添加量を2モル%した以外は、比較例1と同
様にして焼結体を得た。得られた焼結体は、靱性値(K
IC)4.8MPa・m1/2 、曲げ強度1813MPaで
あった。この焼結体をX線回折分析したところ、比較例
1と同様にZrO2 へのAlイオンの固溶は認められな
かった。
Comparative Example 3 A sintered body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of Y 2 O 3 added was 2 mol%. The obtained sintered body has a toughness value (K
IC ) was 4.8 MPa · m 1/2 and bending strength was 1813 MPa. As a result of X-ray diffraction analysis of this sintered body, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed as in Comparative Example 1.

【0051】比較例4 HIP焼結を1550℃とした以外は比較例3と同様に
して焼結体を得た。得られた焼結体は、靱性値(KIC
4.0MPa・m1/2 、曲げ強度1777MPaであっ
た。この焼結体をX線回折分析したところ、比較例1と
同様にZrO2へのAlイオンの固溶は認められなかっ
た。
Comparative Example 4 A sintered body was obtained in the same manner as Comparative Example 3 except that HIP sintering was performed at 1550 ° C. The obtained sintered body has a toughness value (K IC ).
The bending strength was 4.0 MPa · m 1/2 and the bending strength was 1777 MPa. As a result of X-ray diffraction analysis of this sintered body, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed as in Comparative Example 1.

【0052】比較例5 3モル%Y2 3 を添加したZrO2 粉末60重量部及
びAl2 3 粉末40重量部に対し、水を加えて得たス
ラリーを用いる以外は、比較例1と同様にして焼結体を
得た。得られた焼結体は、靱性値(KIC)4.9MPa
・m1/2 、曲げ強度1992MPaであった。この焼結
体をX線回折分析したところ、比較例1と同様にZrO
2 へのAlイオンの固溶は認められなかった。
Comparative Example 5 Comparative Example 1 except that a slurry obtained by adding water to 60 parts by weight of ZrO 2 powder added with 3 mol% Y 2 O 3 and 40 parts by weight of Al 2 O 3 powder was used. A sintered body was obtained in the same manner. The obtained sintered body has a toughness value (K IC ) of 4.9 MPa.
-It was m1 / 2 and bending strength was 1992 MPa. When X-ray diffraction analysis of this sintered body was performed, ZrO 2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.
No solid solution of Al ions in 2 was observed.

【0053】比較例6 HIP焼結を1550℃とした以外は比較例5と同様に
して焼結体を得た。得られた焼結体は、靱性値(KIC
4.8MPa・m1/2 、曲げ強度1866MPaであっ
た。この焼結体をX線回折分析したところ、比較例1と
同様にZrO2へのAlイオンの固溶は認められなかっ
た。
Comparative Example 6 A sintered body was obtained in the same manner as in Comparative Example 5 except that HIP sintering was performed at 1550 ° C. The obtained sintered body has a toughness value (K IC ).
The bending strength was 4.8 MPa · m 1/2 and the bending strength was 1866 MPa. As a result of X-ray diffraction analysis of this sintered body, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed as in Comparative Example 1.

【0054】比較例7 82℃のイソプロパノール中でZrO2 :Y2 3 =9
7:3(モル比)、ZrO2 (3Y):Al2 3
5:95(モル比)となる割合でジルコニウムイソプロ
ポキシド、イットリウムイソプロポキシド及びアルミニ
ウムイソプロポキシドを24時間還流した後、均質化し
た混合溶液に28%アンモニア水を加えて加水分解さ
せ、生じた沈殿物を濾過し、乾燥した。
Comparative Example 7 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 9 in isopropanol at 82 ° C.
7: 3 (molar ratio), ZrO 2 (3Y): Al 2 O 3 =
After refluxing zirconium isopropoxide, yttrium isopropoxide and aluminum isopropoxide at a ratio of 5:95 (molar ratio) for 24 hours, 28% ammonia water was added to the homogenized mixed solution to cause hydrolysis, resulting in The precipitate was filtered and dried.

【0055】得られた粉末を空気中1000℃で仮焼し
た後、200MPa、1200℃の条件下にてカプセル
HIP処理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 1000 ° C. and then subjected to capsule HIP treatment under the conditions of 200 MPa and 1200 ° C.

【0056】得られた焼結体は、正方晶30%、靱性値
(KIC)5.6MPa・m1/2 、曲げ強度390MPa
であった。また、SEM写真によって焼結体の結晶粒径
を測定したところ、その粒径は約2.5μmであった。
また、この焼結体をX線回折分析したところ、比較例1
と同様にZrO2 へのAlイオンの固溶は認められなか
った。
The obtained sintered body had a tetragonal structure of 30%, a toughness value (K IC ) of 5.6 MPa · m 1/2 and a bending strength of 390 MPa.
Met. Further, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was about 2.5 μm.
In addition, when this sintered body was subjected to X-ray diffraction analysis, Comparative Example 1
Similarly to the above, no solid solution of Al ions in ZrO 2 was observed.

【0057】比較例8 82℃のイソプロパノール中でZrO2 :Y2 3 =9
7:3(モル比)、ZrO2 (3Y):Al2 3 =1
00:0(モル比)となる割合でジルコニウムイソプロ
ポキシド、イットリウムイソプロポキシド及びアルミニ
ウムイソプロポキシドを24時間還流した後、均質化し
た混合溶液に28%アンモニア水を加えて加水分解さ
せ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥した。
Comparative Example 8 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 9 in isopropanol at 82 ° C.
7: 3 (molar ratio), ZrO 2 (3Y): Al 2 O 3 = 1
Zirconium isopropoxide, yttrium isopropoxide, and aluminum isopropoxide were refluxed for 24 hours at a ratio of 000: 0 (molar ratio), and then 28% ammonia water was added to the homogenized mixed solution to cause hydrolysis to occur. The co-precipitate was filtered and dried.

【0058】得られた粉末を空気中1200℃で仮焼し
た後、200MPa、1250℃の条件下にてカプセル
HIP処理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 1200 ° C. and then subjected to capsule HIP treatment under the conditions of 200 MPa and 1250 ° C.

【0059】得られた焼結体は、正方晶100%、靱性
値(KIC)6.2MPa・m1/2 、曲げ強度720MP
aであった。また、SEM写真によって焼結体の結晶粒
径を測定したところ、その粒径は約1.5μmであっ
た。
The sintered body thus obtained had a tetragonal structure of 100%, a toughness value (K IC ) of 6.2 MPa · m 1/2 and a bending strength of 720 MP.
It was a. Moreover, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was about 1.5 μm.

【0060】比較例7および8の結果から明らかなよう
に、Alイオンの添加がAlイオンとして40モル%を
超えるとAl2 3 の析出により靱性値及び曲げ強度が
ともに低く、Alイオンの添加がAl2 3 として0.
5モル%未満の場合も、その添加効果がなく、靱性値及
び曲げ強度に劣っていることがわかる。
As is clear from the results of Comparative Examples 7 and 8, when the addition of Al ions exceeds 40 mol% as Al ions, the toughness value and bending strength are both low due to the precipitation of Al 2 O 3 , and the addition of Al ions Is Al 2 O 3 of 0.
It can be seen that when the content is less than 5 mol%, the addition effect is not exhibited and the toughness value and bending strength are poor.

【0061】比較例9 82℃のイソプロパノール中でZrO2 :Y2 3 =8
6:14(モル比)、ZrO2 (14Y):Al2 3
=75:25(モル比)となる割合でジルコニウムイソ
プロポキシド、イットリウムイソプロポキシド及びアル
ミニウムイソプロポキシドを24時間還流した後、均質
化した混合溶液に28%アンモニア水を加えて加水分解
させ、生じた共沈殿物を濾過し、乾燥した。
Comparative Example 9 ZrO 2 : Y 2 O 3 = 8 in isopropanol at 82 ° C.
6:14 (molar ratio), ZrO 2 (14Y): Al 2 O 3
After refluxing zirconium isopropoxide, yttrium isopropoxide and aluminum isopropoxide at a ratio of 75:25 (molar ratio) for 24 hours, 28% ammonia water is added to the homogenized mixed solution to hydrolyze, The resulting coprecipitate was filtered and dried.

【0062】得られた粉末を空気中900℃で仮焼した
後、200MPa、1160℃の条件下にてカプセルH
IP処理を行なった。
The obtained powder was calcined in air at 900 ° C., and then, under the condition of 200 MPa and 1160 ° C., capsule H
IP treatment was performed.

【0063】得られた焼結体は、正方晶80%、靱性値
(KIC)3.1MPa・m1/2 、曲げ強度610MPa
であった。また、SEM写真によって焼結体の結晶粒径
を測定したところ、その粒径は約1.5μmであった。
The obtained sintered body had a tetragonal structure of 80%, a toughness value (K IC ) of 3.1 MPa · m 1/2 and a bending strength of 610 MPa.
Met. Moreover, when the crystal grain size of the sintered body was measured by the SEM photograph, the grain size was about 1.5 μm.

【0064】比較例9の結果から明らかなように、本発
明第2成分の割合が12モル%を超えると結晶格子中に
立方晶ZrO2 が生成し、靱性値及び曲げ強度を改善で
きないことがわかる。
As is clear from the results of Comparative Example 9, when the proportion of the second component of the present invention exceeds 12 mol%, cubic ZrO 2 is formed in the crystal lattice, and the toughness value and bending strength cannot be improved. Recognize.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1及び比較例1において作製された試料
の焼結後のX線回折分析の結果を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a result of an X-ray diffraction analysis after sintering of samples manufactured in Example 1 and Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…実施例1の結果 2…比較例1の結果 1 ... Result of Example 1 2 ... Result of Comparative Example 1

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久米 秀樹 大阪府大阪市此花区春日出北1丁目1番15 号 (72)発明者 四方 良一 大阪府貝塚市二色中町8−1 大阪セメン ト株式会社内 (72)発明者 加計 一郎 大阪府貝塚市二色中町8−1 大阪セメン ト株式会社内 (72)発明者 塩川 信明 大阪府貝塚市二色中町8−1 大阪セメン ト株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideki Kume, 1-1-15 Kasugadekita, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka (72) Inventor Ryoichi Shikata 8-1, Nishikinaka-cho, Kaizuka-shi, Osaka Osaka Cement Shares Inside the company (72) Inventor Kakei Ichiro, 8-1, Nishikinakamachi, Kaizuka, Osaka Prefecture Osaka Cement Corporation (72) Inventor, Nobuaki Shiokawa, 8-1, Nishikinakacho, Kaizuka City, Osaka Prefecture Osaka Cement Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)ZrO2 を主成分とし、第2成分とし
てMg、Ca、Y及び希土類の少なくとも1種のイオン
並びに第3成分としてAlイオンを含み、且つ(b)当該
第2成分及び第3成分がZrO2 結晶格子中に固溶して
いることを特徴とする酸化ジルコニウム系高強度・高靱
性焼結体材料。
1. (a) ZrO 2 as a main component, at least one ion of Mg, Ca, Y and a rare earth as a second component, and Al ions as a third component, and (b) the second component. And a zirconium oxide-based high-strength, high-toughness sintered body material, characterized in that the third component is solid-solved in the ZrO 2 crystal lattice.
【請求項2】 (i)ZrO2 と第2成分との合計量に対し
てZrO2 88〜99.5モル%及び第2成分を酸化物
として0.5〜12モル%含有し、且つ(ii)第3成分を
ZrO2 と第2成分との合計量に対して1〜40モル%
含有する請求項1記載の焼結体材料。
2. (i) ZrO 2 is contained in an amount of 88 to 99.5 mol% and a second component in an amount of 0.5 to 12 mol% as an oxide based on the total amount of ZrO 2 and the second component, and ii) 1 to 40 mol% of the third component based on the total amount of ZrO 2 and the second component
The sintered body material according to claim 1, which contains.
【請求項3】結晶粒子の粒径が0.1μm以下である請
求項1又は2に記載の焼結体材料。
3. The sintered body material according to claim 1, wherein the crystal grains have a grain size of 0.1 μm or less.
【請求項4】正方晶ZrO2 が全ZrO2 結晶の90%
以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の焼結体材
料。
4. Tetragonal ZrO 2 is 90% of all ZrO 2 crystals.
It is above, The sintered compact material in any one of Claim 1 thru | or 3.
【請求項5】Zrイオン、Mg、Ca、Y及び希土類の
少なくとも1種のイオン並びにAlイオンが原子レベル
で均一に固溶した水酸化物又は酸化物からなる原料粉末
を20〜200MPaの加圧下1050〜1300℃で
焼成することを特徴とする酸化ジルコニウム系高強度・
高靱性焼結体材料の製造方法。
5. A raw material powder consisting of a hydroxide or an oxide in which at least one kind of Zr ion, Mg, Ca, Y and at least one kind of rare earth and Al ion is uniformly dissolved at an atomic level, under a pressure of 20 to 200 MPa. Zirconium oxide-based high strength characterized by firing at 1050-1300 ° C
Manufacturing method of high toughness sintered body material.
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