JPH09286660A - 高強度アルミナセラミックスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ないジルコニア含有量で高硬度と高強度を兼
ね備えたアルミニナセラミックスを提供する。 【解決手段】実質的に単斜晶以外の結晶相からなるジル
コニアを０．５〜１０重量％含有し、残部がアルミナか
らなり、上記ジルコニアを焼結体中の粒界およびアルミ
ナ結晶中に分散させてアルミナセラミックスを構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高硬度と高強度を
兼ね備えたアルミナセラミックスとその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、セラミック部材の中でも耐摩耗性、耐熱性、耐薬品
性等の点で優れた特性を有するとともに、圧倒的に安価
でかつ工業的に有用な材料としてアルミナセラミックス
が使用されており、例えば、ディスクバルブ、ベーンポ
ンプのベーン、プランジャーポンプのプランジャーロッ
ド等の摺動部材や粉砕部材、さらには切削、研磨工具な
ど様々な用途で使用されている。

【０００３】しかしながら、アルミナセラミックスは上
述のような優れた特性を有する反面、ジルコニアセラミ
ックスや窒化珪素質セラミックスなどの他のセラミック
スに比べて抗折強度が低いことから、高い応力のかかる
部分に安定して使用することができなかった。

【０００４】そこで、近年、アルミナセラミックスの抗
折強度を向上させるために正方晶のジルコニアを含有し
たアルミナセラミックスが提案されている（特公昭５９
−２４７５１号公報、特公昭５９−２５７４８号公報、
特公昭６０−４６０５９号公報参照）。

【０００５】この種のアルミナセラミックスは、主体を
なすアルミナ粉末にジルコニア粉末およびＹ₂ Ｏ₃ 粉末
やＭｇＯ粉末等の安定化剤を添加して混練乾燥すること
により造粒体を作製し、該造粒体を所定形状に形成した
あと１４００〜１７５０℃の温度で焼成することにより
形成したものであり、正方晶ジルコニアが焼結体の粒界
およびマトリックスと同程度まで粒成長した状態で介在
したものであった。

【０００６】このように正方晶ジルコニアを含有させる
ことにより強度が向上する理由としては、外部応力が加
わると焼結体の粒界やマトリックス状に存在するジルコ
ニアが正方晶から単斜晶に相変態してマイクロクラック
を生じるため、このマイクロクラックにより外部からの
破壊エネルギーが吸収されるためであると考えられてい
る。

【０００７】ところが、ジルコニア原料はアルミナ原料
に比べて高価な原料であり、前述したアルミナセラミッ
クスのように、正方晶ジルコニアを焼結体の粒界やマト
リックス状に介在させたものでは、アルミナセラミック
スの強度および硬度を高めるために添加するジルコニア
量が多くなり、高価な材料となってしまうといった課題
があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は少ないジルコニア添加量で高硬
度でかつ高強度を兼ね備えたアルミナセラミックスとそ
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本件発明者らは
種々研究を重ねたところ、ＺｒイオンとＭｇ、Ｃａ、Ｙ
および希土類のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイ
オンとを原子レベルで均一に混合した溶液にアルミナ粉
末を添加してＺｒ−Ａｌ系水酸化物とアルミナからなる
混合粉体を得たあと、該混合粉体を仮焼きすることで実
質的に単斜晶以外の結晶相からなるジルコニアが分散し
たアルミナ粒体を作製し、このアルミナ粒体を通常のセ
ラミック製造方法でもって製造することによりジルコニ
アの含有量を少なくしてもアルミナセラミックスの硬度
と特にその強度を大幅に向上させることができることを
見出したものである。

【００１０】即ち、本発明は上記課題に鑑み、実質的に
単斜晶以外の結晶相からなるジルコニアを０．５〜１０
重量％含有し、残部がアルミナからなり、上記ジルコニ
アを焼結体中の粒界およびアルミナ結晶中の双方に分散
させて高強度アルミナセラミックスを構成したものであ
る。

【００１１】また、本発明は上記ジルコニアの平均結晶
粒子径を０．１〜１．５μｍとし、かつアルミナの平均
結晶粒子径を１．０〜５．０μｍとしたものである。

【００１２】さらに、本発明は上記高強度アルミナセラ
ミックスを、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土
類のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを原子
レベルで均一に混合した溶液を作製する工程と、該溶液
にアルミナの粉末を添加して中和反応によりＺｒ−Ａｌ
系水酸化物とアルミナからなる混合粉体を作製し、これ
を３００〜１０００℃で仮焼きすることで実質的に単斜
晶以外の結晶相からなるジルコニアが分散したアルミナ
粉体を得る工程と、このアルミナ粉体に溶媒とバインダ
ーを添加して造粒体を作製し、所定形状に成形したあと
１５００〜１７００℃の温度で焼成する工程とから製造
したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は図１に組織構造を示す如
く、微細なジルコニアをアルミナセラミックス中の粒界
だけでなくアルミナ結晶中にも分散させたことを特徴と
するものであり、さらには上記ジルコニアを実質的に単
斜晶以外の結晶相、特に正方晶からなるジルコニアで構
成したものである。

【００１４】即ち、セラミックスの破壊メカニズムは一
般的に粒内破壊であることから、アルミナ結晶中に単斜
晶以外の結晶相、特に正方晶からなるジルコニアを分散
させておくことにより、外部応力に対して正方晶ジルコ
ニアを単斜晶に相変態させ、この時に生じるマイクロク
ラックにより外部の破壊エネルギーを吸収して粒内破壊
を抑制することができる。しかも、ジルコニアをアルミ
ナ結晶中に分散させたことにより高価なジルコニアの含
有量を少量としても粒内破壊を充分に抑制することがで
きるとともに、ジルコニアには焼成時におけるアルミナ
の粒成長を抑制する作用があることから、緻密でかつ高
硬度および高強度を有する安価なアルミナセラミックス
を得ることができる。

【００１５】また、本発明において焼結体中のジルコニ
アが実質的に単斜晶以外の結晶相からなるとは、焼結体
中に含有する全ジルコニア量に対し、単斜晶以外の結晶
相の占める割合が９０ｍｏｌ％以上であることをいう。
即ち、焼結体中の全ジルコニア量に対し、単斜晶以外の
結晶相の占める割合が９０ｍｏｌ％未満であると、正方
晶ジルコニアを相変態させたとしても外部応力を充分に
吸収しきれず、アルミナセラミックスの硬度および強度
を向上させることができないからである。

【００１６】なお、単斜晶以外の結晶相の占める割合を
測定するにはＸ線回折法を用いれば良い。

【００１７】まず、Ｘ線回折による単斜晶ピークと正方
晶＋立方晶ピークの積分強度から単斜晶ピークと正方晶
＋立方晶ピークの量比を測定することにより単斜晶ジル
コニアの結晶量を測定し、全ジルコニアの結晶量から単
斜晶ジルコニアの結晶量を除くことにより焼結体中の全
ジルコニア量に対する単斜晶以外の結晶相の占める割合
を算出することができる。

【００１８】具体的な算出式は数１の通りである。

【００１９】

【数１】

【００２０】また、このようなアルミナセラミックスを
構成するには、焼結体の粒界およびアルミナ結晶中に分
散させるジルコニアの平均結晶粒子径を０．１〜１．５
μｍとするとともに、アルミナの平均結晶粒子径を１．
０〜５．０μｍとする必要がある。

【００２１】これはジルコニアの平均結晶粒子径が１．
５μｍより大きくなるとアルミナの結晶粒子径に対する
割合が大きくなり過ぎるためにアルミナそのものの特性
を劣化させ、アルミナセラミックスの硬度および強度を
大幅に低下させてしまうからであり、逆に平均結晶粒子
径が０．１μｍ未満のジルコニアを得ることは製造上難
しいからである。

【００２２】また、アルミナセラミックスを構成するア
ルミナの平均結晶粒子径が５．０μｍより大きくなると
焼結体中に微細なボイドが多数介在することになるため
に強度および硬度を向上させることができず、逆に、ジ
ルコニアを分散させたアルミナの平均結晶粒子径を１．
０μｍ未満とすることは製造上難しいからである。

【００２３】さらに、アルミナセラミックスの強度を向
上させるためにはジルコニアの含有量も重要な要件とな
る。

【００２４】即ち、ジルコニアの含有量が０．５重量％
未満では焼結時におけるアルミナ結晶の粒成長を充分に
抑制することができないために強度および硬度を向上さ
せることができず、ジルコニアの含有量が１０重量％よ
り多くなるとジルコニアの含有量が多くなり過ぎるため
に高価なものになってしまうとともに、アルミナ結晶中
に多量のジルコニアが分散することになるためにアルミ
ナそのものの特性を劣化させ、アルミナセラミックスの
強度および硬度を低下させてしまうからである。

【００２５】その為、アルミナセラミックスに含有させ
る最適なジルコニア含有量としては０．５〜１０重量％
の範囲で含有することが良く、残部は実質的にアルミナ
により構成することが好ましい。

【００２６】なお、焼結助剤としてＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓ
ｉＯ₂ などを若干含有させることもできるが、これらの
焼結助剤は多くとも１重量％以下とすることが好まし
い。

【００２７】このような本発明に係るアルミナセラミッ
クスはビッカース硬度（Ｈ_V 1.0 ）１７００以上と一般
的に高硬度を有するアルミナセラミックスに比べてさら
に硬度を向上させることができるとともに、抗折強度が
５５ｋｇ／ｍｍ² 以上と高い機械的強度を兼ね備えたも
のとすることができる。

【００２８】次に、本発明に係るアルミナセラミックス
の製造方法について説明する。

【００２９】図２は本発明に係るアルミナセラミックス
の製造プロセスを示すフローチャート図であり、まず、
Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、希土類のうち１種以上
のイオン、ならびにＡｌイオンを原子レベルで均一に混
合した溶液を作製する。ここで、Ｚｒイオンはジルコニ
アを構成するために添加したものであり、焼結体中にお
いて上記ジルコニアを安定化させるためにＭｇ、Ｃａ、
Ｙ、希土類のうち１種以上のイオンを添加する。Ａｌイ
オンはアルミナ中にジルコニアを微細な粒径で分散させ
るために添加してある。

【００３０】そして、この溶液にアルミナ粉末を添加し
て中和反応させることによりＺｒ−Ａｌ系水酸化物とア
ルミナからなる混合粉体を得たあと、この混合粉体を３
００〜１０００℃で仮焼きすることにより実質的に単斜
晶以外の結晶相からなるジルコニアを分散させたアルミ
ナ粉体を製作する。

【００３１】具体的には水溶性のジルコニウム塩と、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｙ、希土類のうち１種以上からなる塩、なら
びにアルミニウム塩とを水に溶解させて溶液を作製し、
この溶液にアルミナ粉末を添加してアンモニアでもって
中和反応させることにより、Ｚｒ−Ａｌ系水酸化物とア
ルミナからなる混合粉体を作製し、これを３００〜１０
００℃で仮焼きすることにより実質的に単斜晶以外の結
晶相からなるジルコニアが分散したアルミナ粉体を形成
する。この時、ジルコニアの安定化成分であるＭｇ、Ｃ
ａ、Ｙ、希土類のうち１種以上のイオンは、Ｚｒイオン
に対し酸化物換算で０．５ｍｏｌ％以上となるように含
有させる必要がある。これは安定化成分がＺｒイオンに
対し酸化物換算で０．５ｍｏｌ％未満であると、焼結体
中の全ジルコニア量に対し、単斜晶以外の結晶相の占め
る割合を９０ｍｏｌ％以上とすることができないために
ジルコニアの相変態に伴うアルミナセラミックスの硬度
および強度を充分に高めるだけの効果が得られないから
である。

【００３２】また、上記溶液を作製するにはジルコニア
を構成するＺｒイオンおよび上記安定化成分の合計と、
Ａｌイオンとを酸化物重量換算で９５：５〜６０：４０
の割合で添加することが好ましい。

【００３３】次に、上記アルミナ粉体に溶媒およびバイ
ンダーを添加して混練乾燥することにより造粒体を作製
し、この造粒体を一軸加圧成形法、泥漿鋳込法、等加圧
成形法、射出成形法など通常のセラミック成形法により
所定形状に成形したあと、１５００〜１７００℃、好ま
しくは１５５０〜１６５０℃の大気雰囲気あるいは水素
や窒素雰囲気中にて焼成することにより得ることができ
る。なお、焼成温度を１５００〜１７００℃としたの
は、焼成温度が１５００℃未満ではアルミナ粉体の焼結
性が不充分であるために緻密化することができず、セラ
ミックスの強度および強度を向上させることができない
からであり、焼成温度が１７００℃より高くなるとアル
ミナの粒成長を促進させてしまうからである。

【００３４】このようにＺｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、
Ｙ、希土類のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオ
ンを原子レベルで均一に混合した溶液にアルミナ粉末を
添加してＺｒ−Ａｌ系水酸化物とアルミナからなる混合
粉体を作製し、この混合粉体を仮焼きして原料粉末を作
製するようにしたことから、少ないジルコニア含有量に
もかかわらず高強度でかつ高硬度を兼ね備えたアルミナ
セラミックスを得ることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明実施例について説明する。

【００３６】ＺｒＯＣｌ₂ ・８Ｈ₂ Ｏを８．３０１重量
％、ＹＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏを０．２３８重量％、ＡｌＣｌ
₃ ・６Ｈ₂ Ｏを１．９１０重量％の割合で水に混合して
溶液を作製し、この溶液中にアルミナ粉末を８９．５５
１重量％添加混合したあとアンモニア（２８％）を加え
て中和反応させることによりＺｒ（Ｙ）−Ａｌ系水酸化
物とアルミナからなる混合粉体を作製した。そして、こ
の混合粉体を乾燥させたあとに５００℃程度の温度で仮
焼きして粗粉砕することにより二次原料として実質的に
単斜晶以外の結晶相からなるジルコニアを分散させたア
ルミナ粉体を作製した。次に、このアルミナ粉体にバイ
ンダーと溶媒として水を添加して混練乾燥することによ
り造粒体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水
圧成形法により円柱状に成形したあと、この成形体を１
６００℃の大気雰囲気中にて焼成することにより、ジル
コニアを３．５重量％含有してなるアルミナセラミック
スを得た。

【００３７】次に、このアルミナセラミックスに研削加
工を施して角柱状の試料を製作し、反射ＳＥＭ写真を撮
影して観察したところ、ジルコニアが焼結体の粒界およ
びアルミナ結晶中の双方に分散しており、上記ジルコニ
アについてＸ線回折法でもって測定したところ焼結体中
の全ジルコニア量に対し単斜晶以外の結晶相の占める割
合が９４．１ｍｏｌ％とほぼ全てのジルコニアが単斜晶
以外の結晶相であった。また、反射ＳＥＭ写真からアル
ミナおよびジルコニアの平均結晶粒子径について算出し
たところアルミナの平均結晶粒子径は２．８μｍ、ジル
コニアの平均結晶粒子径は０．８５μｍであった。

【００３８】さらに、このアルミナセラミックスの硬度
および抗折強度についてそれぞれ測定したところビッカ
ース硬度（Ｈ_V 1.0 ）１７８６、抗折強度６５．０ｋｇ
／ｍｍ² を有していた。

【００３９】（実験例１）ここで、実施例のアルミナセ
ラミックスと比較例としてジルコニアを含有した従来の
アルミナセラミックスを用意して見掛密度、破壊靱性
値、ビッカース硬度、抗折強度についてそれぞれ測定
し、基準試料として用意した純度９９．５％のアルミナ
セラミックスとの比較を行った。

【００４０】本実験では各試料を３ｍｍ×４ｍｍ×４０
ｍｍの角柱体とし、見掛密度の測定についてはＪＩＳ
Ｃ ２１４１のアルキメデス法に準拠し、破壊靱性値の
測定はＩＦ法により３０ｋｇｆの荷重をかけた状態で１
５秒間保持させて測定した。

【００４１】また、ビッカース硬度の測定についてはＪ
ＩＳ Ｒ １６１０に準拠し、ダイヤモンド圧子の試験
荷重を１０００ｇｆで５秒間保持させて測定し、抗折強
度の測定についてはＪＩＳ Ｒ １６０１に準拠して、
スパン幅：３０ｍｍ、クロスヘッドスピード：０．５ｍ
ｍ／ｍｉｎの条件にて行った。

【００４２】なお、従来のアルミナセラミックスは、主
体をなすアルミナ粉末に３．５重量％の正方晶ジルコニ
ア粉末を添加混合して造粒体を作製し、この造粒体を冷
間静水圧成形法により円柱状に成形したあと、この成形
体を１６００℃の大気雰囲気中にて焼成し、最後に切削
加工を施して角柱状の試料としたものを使用した。

【００４３】それそれの結果は表１に示す通りである。

【００４４】

【表１】

【００４５】まず、表１より判るように各試料はジルコ
ニアの粒成長抑制作用により焼結体を緻密化することが
でき、基準試料に対して見掛密度を向上させることがで
きた。ただし、従来のアルミナセラミックスは図３にそ
の組織構造を示すように、正方晶ジルコニアが焼結体の
粒界およびマトリックスと同程度まで成長した状態で存
在するだけでアルミナ結晶中に分散しておらず、ジルコ
ニアの含有量が少ないために、基準試料に比べて硬度お
よび強度を向上させることができたものの、ビッカース
硬度（Ｈ_V 1.0 ）１６８５、抗折強度４８ｋｇ／ｍｍ²
程度であった。

【００４６】これに対し、実施例のアルミナセラミック
スは図１に示す組織構造のように、単斜晶以外の結晶相
からなるジルコニアが焼結体の粒界およびアルミナ結晶
中に分散していることから、少ないジルコニア含有量に
もかかわらず、ビッカース硬度（Ｈ_V 1.0 ）１７８６、
抗折強度６５．０ｋｇ／ｍｍ² と基準試料および従来の
アルミナセラミックスに比べて機械的特性を大幅に向上
させることができた。

【００４７】（実験例２）ジルコニアの含有量をそれぞ
れ変化させたアルミナセラミックスを実施例と同様の方
法により作製し、各々の抗折強度について実験例１と同
様の条件にて測定を行った。ただし、アルミナセラミッ
クス中に含有するジルコニアは９０ｍｏｌ％以上が単斜
晶以外の結晶相となるようにした。

【００４８】また、本実験では抗折強度が５５ｋｇ／ｍ
ｍ² 以上有するものを優れたものとした。

【００４９】それぞれの結果は表２に示す通りである。

【００５０】

【表２】

【００５１】この結果、試料Ｎｏ．１のアルミナセラミ
ックスはジルコニアを全く含有していないことから抗折
強度が３５ｋｇ／ｍｍ² 程度であった。また、試料Ｎ
ｏ．６〜８のアルミナセラミックスは、焼結体中のジル
コニアが実質的に単斜晶以外の結晶相からなるものの、
ジルコニアの含有量が多すぎるために抗折強度５５ｋｇ
／ｍｍ² 以上を満足することができなかった。

【００５２】これに対し、試料Ｎｏ．２〜５のアルミナ
セラミックスは、焼結体中のジルコニアが実質的に単斜
晶以外の結晶相からなり、その含有量が０．５〜１０重
量％の範囲にあるため、抗折強度５５ｋｇ／ｍｍ² 以上
を満足することができた。特に、ジルコニアを３．５重
量％含有したアルミナセラミックスは抗折強度が６５．
０ｋｇ／ｍｍ² と大幅に向上させることができた。

【００５３】このことから、焼結体の粒界およびアルミ
ナ結晶中に分散させるジルコニア量としては０．５〜１
０重量％の範囲で含有すれば良いことが判る。

【００５４】（実験例３）次に、ジルコニアの含有量を
３．５重量％に固定した状態でＹ₂ Ｏ₃ の含有量を変化
させることにより、焼結体中の全ジルコニアに対し、単
斜晶以外の結晶相の占める割合を異ならせたアルミナセ
ラミックスを用意し、各々の抗折強度を実験例１と同様
の条件にて測定を行った。なお、本実験においても抗折
強度５５ｋｇ／ｍｍ² 以上を有するものを優れたものと
した。

【００５５】それぞれの結果は表３に示す通りである。

【００５６】

【表３】

【００５７】この結果、表３より判るように、試料Ｎ
ｏ．９のアルミナセラミックスは、焼結体中の全ジルコ
ニア量に対し、単斜晶以外の結晶相の占める割合が７
０．８ｍｏｌ％と９０ｍｏｌ％未満であるために正方晶
ジルコニアの相変態による充分な強度の向上がみられ
ず、抗折強度５５ｋｇ／ｍｍ² 以上を満足することがで
きなかった。

【００５８】これに対し、試料Ｎｏ．10〜12のアルミナ
セラミックスは、焼結体中の全ジルコニア量に対し、単
斜晶以外の結晶相の占める割合が９０ｍｏｌ％以上であ
るために焼結体の粒界およびアルミナ結晶中に分散させ
た正方晶ジルコニアの相変態による強度の向上が得ら
れ、抗折強度５５ｋｇ／ｍｍ² 以上を満足することがで
きた。

【００５９】（実験例４）さらに、表２の試料Ｎｏ．３
に係るアルミナセラミックスにおいて、アルミナおよび
ジルコニアの平均結晶粒子径を異ならせた試料を用意し
て、各々の抗折強度を実験例１と同様の条件にて測定を
行った。

【００６０】なお、アルミナおよびジルコニアの平均結
晶粒子径は、３５００倍に拡大して撮影した反射ＳＥＭ
写真に長さ７０ｍｍの線を任意に１０本引き、各線の長
さをその線上にあるアルミナの個数で割り、これらの平
均値をアルミナの平均結晶粒子径とし、同様に各線上に
ある全ジルコニアの長さをその線上にあるジルコニアの
個数で割り、これらの平均値をジルコニアの平均結晶粒
子径とした。

【００６１】それぞれの結果は表４に示す通りである。

【００６２】

【表４】

【００６３】この結果、まず、ジルコニアおよびアルミ
ナの平均結晶粒子径が小さい程、強度を向上できること
が判る。そして、試料Ｎｏ．１７、１８ではジルコニア
の平均結晶粒子径１．５μｍ以下でかつアルミナの平均
結晶粒子径５．０μｍ以下を満足していないために焼結
体中に微細なボイドが多数存在し、その結果、抗折強度
５５ｋｇ／ｍｍ² を満足することができなかった。

【００６４】これに対し、試料Ｎｏ．１３〜１６の本発
明に係るアルミナセラミックスはジルコニアの平均結晶
粒子径が０．１〜１．５μｍでかつアルミナの平均結晶
粒子径が１．０〜５．０μｍの範囲にあるため、アルミ
ナセラミックスの抗折強度を５５ｋｇ／ｍｍ² 以上とす
ることができた。特に、試料Ｎｏ．１３のアルミナセラ
ミックスにあっては抗折強度を７０ｋｇ／ｍｍ² と大幅
に向上させることができた。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、実質的
に単斜晶以外の結晶相からなるジルコニアを０．５〜１
０重量％含有し、残部がアルミナからなり、上記ジルコ
ニアをセラミックス中の粒界およびアルミナ結晶中の双
方に分散させてアルミナセラミックスを構成したことに
より、少ないジルコニア含有量にもかかわらず高硬度で
かつ高強度を有し、かつ安価なアルミナセラミックスを
得ることができる。

【００６６】また、本発明は、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｙおよび希土類のうち１種以上のイオン、ならびに
Ａｌイオンを原子レベルで均一に混合した溶液にアルミ
ナ粉末を添加して加水分解することによりＺｒ−Ａｌ系
水酸化物とアルミナからなる混合粉体を作製し、この混
合粉体を３００〜１０００℃で仮焼きして実質的に単斜
晶以外の結晶相からなるジルコニアを分散させたアルミ
ナ粉体を製作し、このアルミナ粉体を所定形状に成形し
たあと１５００〜１７００℃の温度で焼成して製造する
ようにしたことから、焼結体のアルミナ結晶中にジルコ
ニアを容易に分散させることができ、高硬度でかつ高強
度を兼ね備えたアルミナセラミックスを安価に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルミナセラミックスの組織構造
を示す模式図である。

【図２】本発明に係るアルミナセラミックスの製造プロ
セスを示すフローチャート図である。

【図３】従来のジルコニアを含有したアルミナセラミッ
クスの組織構造を示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 岳志 京都府京都市山科区東野北井ノ上町５番地 の22 京セラ株式会社内 (72)発明者 宮本 大樹 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 久米 秀樹 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 西川 義人 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内 (72)発明者 稲村 偉 大阪府和泉市あゆみ野２丁目７番１号 大 阪府立産業技術総合研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に単斜晶以外の結晶相からなるジル
   コニアを０．５〜１０重量％含有し、残部がアルミナか
   らなり、上記ジルコニアが焼結体の粒界およびアルミナ
   結晶中の双方に分散していることを特徴とする高強度ア
   ルミナセラミックス。
2. 【請求項２】上記ジルコニアの平均結晶粒子径が０．１
   〜１．５μｍで、かつアルミナの平均結晶粒子径が１．
   ０〜５．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載
   の高強度アルミナセラミックス。
3. 【請求項３】実質的に単斜晶以外の結晶相からなるジル
   コニアを焼結体の粒界およびアルミナ結晶中の双方に分
   散してなるアルミナセラミックスの製造方法において、 １）Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土類のうち
   １種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを原子レベルで
   均一に混合した溶液を作製する工程と、 ２）上記溶液にアルミナ粉末を添加して中和反応により
   Ｚｒ−Ａｌ系水酸化物とアルミナからなる混合粉体を作
   製し、該混合粉体を３００〜１０００℃で仮焼きして実
   質的に単斜晶以外の結晶相からなるジルコニアが分散し
   たアルミナ粉体を得る工程と、 ３）上記アルミナ粉体に溶媒とバインダーを添加して造
   粒体を作製し、所定形状に成形したあと１５００〜１７
   ００℃で焼成する工程 とからなることを特徴とする高強度アルミナセラミック
   スの製造方法。