JPS58217464A - 酸化ジルコニウム磁器 - Google Patents

酸化ジルコニウム磁器

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JPS58217464A
JPS58217464A JP57098293A JP9829382A JPS58217464A JP S58217464 A JPS58217464 A JP S58217464A JP 57098293 A JP57098293 A JP 57098293A JP 9829382 A JP9829382 A JP 9829382A JP S58217464 A JPS58217464 A JP S58217464A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸素濃度を測定する酸素センサ等に用いられる
酸化ジルコニウム磁器の改良に関する。
酸化ジルコニウム磁器を使用した酸素分圧検出法は高精
度の値が瞬時にかつ簡単な操作で得られるため酸素分圧
測定方法の主流になっておシ、これを応用して燃焼制御
、酸欠の検出等にも多く使用されている。し′かしこの
ような検出方法は酸、化ジルコニウムの酸素イオン伝導
車を利用するため通常は酸化ジルコニウムを７００〜８
００℃に加熱しなければならず、使用する酸化ジルコニ
ウムは高温での劣化がなく、昇降温におけるヒートショ
ックに耐えなければならない。ところがイオン伝導率の
良い酸化ジルコニウム磁器は機械的強さが低く、熱膨張
係数が大きいためヒートショックで破壊しやすい。
酸化イツトリウムの添加量を少なくすると機械的強さは
高く、また熱膨張係数が小さくなり。
ヒートショックには強くなるが、しかしセンサ材料とし
て必要なイオン伝導率が低下する上に不安定な結晶構造
となっているため高温での長期安定性が劣り実用上問題
がある。
このように化学成分で酸化ジルコニウム磁器の性能が変
化するため実際に使用する場合は条件を変更したり、セ
ンサ性能を一段落して使用している。・ 本発明は上記欠点のない酸化ジルコニウム磁器を提供す
ることを目的とするものである。
通常ヒートショックに対して強い酸化ジルコ青゛ ニウム磁器にするには単斜晶結晶　　有させると良いと
されておシ、実際酸化イツトリウムを６．５重量％含有
させ、単斜晶結晶を４０重量％含有させた酸化ジルコニ
ウム磁器は・８ｏｏ℃で加熱した後ただちに水中に入れ
ても破壊しないことが確認されている。しかし常温〜８
００’Ｃの加熱を繰シ返し行なうと機械的強度が急激に
低下する。
本発明者らはこれらの条件を基忙種々検討した結果、酸
化ジルコニウム結晶がほぼ完全に安定化する下限の酸化
イツ）　ＩＩウム添加量で、かつ酸化イツトリウムを均
一に分散させて酸化ジルコニウム磁器を作製すると、常
温〜ｓ　ｏ　Ｏ℃および８００℃〜常温までを１分間で
急熱、急冷しても破壊せず、この操作を５００サイクル
繰、シ返した後機械的強度を測定しても変化せず。
またイオン伝導率も低下せず、７００’Ｃで８０００−
１ｆｆｉ−１と高い値を保持していることを確認した。
本発明は酸化ジルコニウム８７．５〜９１．０ｉ量チ、
酸化イツトリウム＆５〜１２．５重置板。
酸化硅素０．５重量％以下および酸化アルミニウム０．
２〜１．０重ｆ俤を含有し、かつ常温における結晶相が
立方晶結晶を９５重′Ｉｋ％以上含有してなる酸化ジル
コニウム磁器に関する。
なお本発明において結晶相が立方晶結晶を９５５重量％
上含有する酸化ジルコニウム磁器は例えば、混合と熱処
理工程を複数回繰り返すか、又は混合処理を長時間行な
い酸化イットリて得られる。
本発明で使用する原料は市販されている酸化物粉体で良
く、特別な化学処理等は加えなくても良い。また酸化イ
ツトリウムを混合する場合は湿式ボールミル混合が適し
ておシ、混合物は乾燥後１３００℃以上の温度で熱処理
することが好ましい。焼成条件については特に制限はな
いが、空気中または中性雰囲気中で１５００〜１７００
℃の温度で焼成することが好ましい。
本発明の酸化ジルコニウム磁器は酸化ジルコニウム８７
．５〜９１．０重８％、酸化イツトリウム８．５〜１２
．５重量係、酸化硅素０．５重量係以下および酸化アル
ミニウム０．２〜１．０重量％を含有し、かつ常温にお
ける結晶相が立方晶結晶を９５ｅｓ”ｙ上含有すること
が必要であり、酸化ジルコニウムが８７．５重量％未満
の場合、酸化イツトリウムが１２．５重量％を越える場
合は機械的強度が低下し、単に急速加熱しただけで破壊
する欠点が生じ、酸化ジルコニウムが９１．０重ｔｓを
越える場合、酸化イツトリウムが８．５重量％未満の場
合は単斜晶酸花ジルコニウム結晶が多くなυすぎヒート
サイクル試験で強度の低下する量が多くなる。酸化アル
ミニウムが０．２重量％未満の場合は焼結温度が１７０
０℃以上になシ焼成コストが高くなり、酸化アルミニウ
ムが１．０重量％を越えるとイオン伝導率が□低下する
。また原料中に不純物として含まれる酸化硅素は合計で
０．５重量％を越えると同様にイオン伝導率が低下する
。
必要な出力を得るには電極面積を広くしなければならず
電極材料である白金の使用量が急増するためコスト高と
なる欠点があり、また立方晶結晶が９５５重量％満の場
合は常温〜８００℃の加熱を繰り返すと機械的強度が急
激に低下するので好ましくない。
本発明では常温における結晶相は立方晶結晶を９５重量
％以上含有すればよいが１００重量％であれば信頼性が
さらに向上するのでさらに好ましい。
以下実施例により本発明を説明する。
、酸化ジルコニウム粉（第１希元素化学工業製商品名Ｅ
Ｐグレード）と酸化イツトリウム粉〔信越化学工業製（
９９，９％純度）〕を第１表に示す割合に秤量し、酸化
ジルコニウム玉石とゴム内張りのボールミル容器を使用
し２４時時間式混合した。この混合物を乾燥後１３５０
℃で２時間熱処理し、さらにこの処理粉を前記と同様に
湿式混合、乾燥、熱処理を繰シ返し酸化イツトリウム分
散酸化ジルコニウム粉を得た。
次にこの粉体に酸化アルミニウム（昭和軽金属製商品名
Ａｌ−１６０）および酸化硅素（試薬−級を粉砕し、平
均粒径１．０μｍに調整したもの）を第１表に示す割合
で添加し、さらにポリビニルアルコール（ＰＶＡ１５％
水ＴＩ［−２重−１部加え２４時時間式混合後スプレー
ドライヤーで乾燥造粒した。造粒粉を成形圧力１トン／
ｃｍ”で１０Ｘ１０Ｘ５０＋ｍの板状体に成形し、さら
に第１表に示す温度で焼成して酸化ジルコニウム磁器を
得た。
次にこのようにして得た酸化ジルコニウム磁器を第１図
のように温度変化する試験装置内に設置し、５００サイ
クル加熱試験後の曲げ強さを測定して劣化の指標とした
。この結果第１表に示す如く磁器の組成および立方晶結
晶の含有率が重要な因子になっていることが確認された
。
本発明になる酸化ジルコニウム磁器仲、酸化ジル」ニウ
ム８７，５〜９１．０重量係、酸化イツトリウム８．５
〜１２，５重量％、酸化硅素０．５重置板以下および酸
化アルミニウム０！２〜１．０重量％を含有し、かつ常
温における結晶相が立方晶結晶を９５５重量％上含有さ
せるのでヒートサイクルに対し機械的強度、イオン伝導
率が劣化せず、長期間安定して使用できる。またイオン
伝導率が高いので、電極面積が小さくても安定した出力
が得られ小型化できるため電極材料箱１　図′ 漬 詩　關　（亦） 別紙 特許請求の範囲 １、酸化ジルコニウム８７．５〜９１．０重量％、酸化
イットリウー！−８，５〜１２．３重゛量チ、酸化硅素
０．５重量−以下および酸化アルミニウム０．２〜１．
０重量％を含有し、かつ常温における結晶層が立方晶結
晶を９５重量−以上含有してなる酸化ジルコニウム磁器
。
手続補正書（自発ど １’　Ｊ５’ｈ　６　Ｉ］２ｏ　Ｂ 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第９８２９３号 ２、発明の名称 酸化ジルコニウム磁器 ３補正をする者 事ず１との関係　　　　　特許出願人 名　称　（４４５１日立化成工業株式会社４　　代　　
　　理　　　　人 ５、補正の対象 特許請求の範囲 ６、補正の内容 別紙 特許請求の範囲 １、酸化ジルコニウム８７．５〜９１．０重量％、酸化
イツトリウム８．５〜１２．．３重量％、酸化硅素０．
５重量−以下および酸化アルミニウム０．２〜１．０重
量％を含有し、がり常温における結晶相が立方晶結晶を
９５重量−以上含有してなる酸化ジルコニウム磁器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、酸化ジルコニウム８７．５〜９１．０重量％。 酸化イツトリウム８．５〜１２．５重量％、酸化硅素０
    ．５重量−以下および酸化アルミニウム０．２〜１．０
    重量％を含有し、かつ常温における結晶層が立方晶結晶
    を９５重量−以上含有してなる酸化ジルコニウム磁器。
JP57098293A 1982-06-08 1982-06-08 酸化ジルコニウム磁器 Granted JPS58217464A (ja)

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