JPS61117153A - アルミナ焼結体の製造法 - Google Patents
アルミナ焼結体の製造法Info
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- JPS61117153A JPS61117153A JP59235043A JP23504384A JPS61117153A JP S61117153 A JPS61117153 A JP S61117153A JP 59235043 A JP59235043 A JP 59235043A JP 23504384 A JP23504384 A JP 23504384A JP S61117153 A JPS61117153 A JP S61117153A
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- alumina
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- zirconia
- sintering
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、特に破壊靭性の高いアルミナ焼結体の製造法
に関し、機械的構造材料その他アルミナ焼結体汎用の用
途に適した材料を製造するものでおる。
に関し、機械的構造材料その他アルミナ焼結体汎用の用
途に適した材料を製造するものでおる。
従来の技術
アルミナは従来より硬度が高く、耐摩耗性に優れ、耐食
性が良く、化学的に安定な性質を有する基本材料として
一般的に知られている。
性が良く、化学的に安定な性質を有する基本材料として
一般的に知られている。
しかし、通常の空気中常圧焼結では、強度が窒化珪素な
どに比べて低く、破壊靭性もジルコニアに比べてかなり
低い値を示す。
どに比べて低く、破壊靭性もジルコニアに比べてかなり
低い値を示す。
アルミナの使用用途はかなりの分野に亙っているが、機
械的構造材料として使用する場合、耐摩耗性には優れる
が、強度はそれ程高いものではない。あるいは破壊靭性
値が低く、セラミック表面の微小クランクに対して影響
が大きく、破壊し易い等の欠点を有している。
械的構造材料として使用する場合、耐摩耗性には優れる
が、強度はそれ程高いものではない。あるいは破壊靭性
値が低く、セラミック表面の微小クランクに対して影響
が大きく、破壊し易い等の欠点を有している。
又、アルミナ自体を焼結せしめることも種々行なわれて
おり、少量の添加剤を加えて高温加圧下で緻密化する方
法等で高強度のものを得る方法も開発されているが、使
用原料が微細なものを使用する必要があり、したがって
高価な原料となり、又設備的にも量産に不向きであった
。
おり、少量の添加剤を加えて高温加圧下で緻密化する方
法等で高強度のものを得る方法も開発されているが、使
用原料が微細なものを使用する必要があり、したがって
高価な原料となり、又設備的にも量産に不向きであった
。
ざらに又ジルコニア磁器等も望ましい強度を備えてはい
るが、使用原料が種々の処理工程を経た高価な原料を用
いるため一般の民需品としての使用は高価にすぎるもの
であった。
るが、使用原料が種々の処理工程を経た高価な原料を用
いるため一般の民需品としての使用は高価にすぎるもの
であった。
そこで、この強度向上と破壊靭性の向上を期待できるも
のとして、ジルコニアを分散したアルミナ焼結体を製造
することが、文献等により有力であると考えられる。
のとして、ジルコニアを分散したアルミナ焼結体を製造
することが、文献等により有力であると考えられる。
が 決しようとする 題１、
従来の方法でジルコニア分散アルミナセラミックスを製
造するには、例えば共沈法をとるため特別な原料を必要
とし、又ホットプレス等の特別な設備も必要である等、
工業的に生産する上でかなり困難である。
造するには、例えば共沈法をとるため特別な原料を必要
とし、又ホットプレス等の特別な設備も必要である等、
工業的に生産する上でかなり困難である。
したがって、特別の原料や設備を必要とすることなく、
容易に、強度と破壊靭性に優れたアルミナセラミックス
を得んとするものである。
容易に、強度と破壊靭性に優れたアルミナセラミックス
を得んとするものである。
間 １、を解決するための手段
本発明は単斜晶ジルコニア粉を１４〜２２．５重量％含
有するアルミナに焼結助剤としてイツトリアを外掛けで
０．５〜１．０重量％添加し、均一に粉砕混合して成形
してなる成形体を１５００〜１６５０℃の温度域におい
て空気中常圧焼結法により焼成することを特徴とするア
ルミナ焼結体の製造法である。
有するアルミナに焼結助剤としてイツトリアを外掛けで
０．５〜１．０重量％添加し、均一に粉砕混合して成形
してなる成形体を１５００〜１６５０℃の温度域におい
て空気中常圧焼結法により焼成することを特徴とするア
ルミナ焼結体の製造法である。
本発明における配合原料はボールミル等の粉砕混合機で
行なうが、粉砕時間が短か過ぎれば分散が不十分であり
、逆に粉砕時間が長過ぎると、不純物等の混入量が増加
するため、粉砕混合時間は１０〜３０時間が適当である
。
行なうが、粉砕時間が短か過ぎれば分散が不十分であり
、逆に粉砕時間が長過ぎると、不純物等の混入量が増加
するため、粉砕混合時間は１０〜３０時間が適当である
。
配合原料にあける単斜晶ジルコニアが１４４重量％未満
場合にはジルコニアによる製品の靭性の向上が少なく、
又、２２．５重量％を越えると、ジルコニアがアルミナ
中で分散しにくくなり、凝集してしまって十分な効果が
発揮されない。
場合にはジルコニアによる製品の靭性の向上が少なく、
又、２２．５重量％を越えると、ジルコニアがアルミナ
中で分散しにくくなり、凝集してしまって十分な効果が
発揮されない。
又、単斜晶ジルコニア粉に限定したのは、イツトリアの
量が少ないので、焼結後金部が正方晶にならずに安定化
し、靭性が増大するためである。
量が少ないので、焼結後金部が正方晶にならずに安定化
し、靭性が増大するためである。
イツトリアは外掛けで０．５重量％未満てあれば、焼結
助剤および安定化剤として効果がでない。又、１．０重
量％を越えると、ジルコニアの安定化が進み、破壊靭性
の向上がのぞめない。
助剤および安定化剤として効果がでない。又、１．０重
量％を越えると、ジルコニアの安定化が進み、破壊靭性
の向上がのぞめない。
ついで粉砕混合物をバインダー等を用いて成形体とし、
これを空気中にて常圧焼結炉を使用し、１５００〜１６
５０℃で１〜３時間ソーキンクすることにより焼結体を
得る。
これを空気中にて常圧焼結炉を使用し、１５００〜１６
５０℃で１〜３時間ソーキンクすることにより焼結体を
得る。
焼結温度が１５００℃未満であると、緻密化しない。
又、１６５０℃を越えると、ジルコニアが粒成長して冷
却時に正方晶から単斜晶へ転移し崩壊現象を起す。
却時に正方晶から単斜晶へ転移し崩壊現象を起す。
作 用
ジルコニアはアルミナセラミックスの強度と破壊靭性を
向上せしめるが、配合時にイツトリアの添加量を調整す
ることにより、焼結後の正方晶と単斜晶の割合が変化す
る。その結果、常温で若干の単斜晶を存在させることに
より、表面及び内部で相転移による体積膨張効果なるも
のが生じ、強度の向上を示す。
向上せしめるが、配合時にイツトリアの添加量を調整す
ることにより、焼結後の正方晶と単斜晶の割合が変化す
る。その結果、常温で若干の単斜晶を存在させることに
より、表面及び内部で相転移による体積膨張効果なるも
のが生じ、強度の向上を示す。
さらに、研削、研磨を行なえば、ジルコニア磁器と同様
に相転移による表面強化現象が生じ、抗折強度の増大を
示す。
に相転移による表面強化現象が生じ、抗折強度の増大を
示す。
実施例
純度９９．８％の市販のアルミナ（平均粒径１〜２μｍ
）と純度９９．９％のジルコニア（比表面積３３１／Ｇ
）とイツトリア（比表面積１０１／！ＩＩ ）を表１
に示す各種割合で配合し、アルミナボールミルにて１８
時時間式混合粉砕した。混合液には水を使用した。次に
粉末混合物を乾燥し、バインダーを５重世部加えて造粒
を行なった。この造粒物を１０００〜２０００ｋＵ／ａ
ｍ２にて金型又は静水圧プレス成形し、約６Ｘ ６Ｘ
５０ｍｍの成形体を得て、空気中、常圧で各焼成温度で
２時間焼結した。
）と純度９９．９％のジルコニア（比表面積３３１／Ｇ
）とイツトリア（比表面積１０１／！ＩＩ ）を表１
に示す各種割合で配合し、アルミナボールミルにて１８
時時間式混合粉砕した。混合液には水を使用した。次に
粉末混合物を乾燥し、バインダーを５重世部加えて造粒
を行なった。この造粒物を１０００〜２０００ｋＵ／ａ
ｍ２にて金型又は静水圧プレス成形し、約６Ｘ ６Ｘ
５０ｍｍの成形体を得て、空気中、常圧で各焼成温度で
２時間焼結した。
焼結体の特性値の試験結果を表２に示す。
嵩比重はアルキメデス法にて、抗折強度はスパン３０ｎ
＋ｍで３点曲げ試験を使って、ＪＩＳ規格サイズの研削
品を抗折した。破壊靭性値（Ｋ＋ｃ）は常温においてノ
ッチドビーム法を使用した。
＋ｍで３点曲げ試験を使って、ＪＩＳ規格サイズの研削
品を抗折した。破壊靭性値（Ｋ＋ｃ）は常温においてノ
ッチドビーム法を使用した。
試料はＪＩＳ規格サイズに研削し、ダイヤモンドカッタ
ーで幅０．１ｎｖ、深さは試験片の１／４まで切込みを
′入れた。
ーで幅０．１ｎｖ、深さは試験片の１／４まで切込みを
′入れた。
強度試験機はクロスヘッドスピード０．５ｍ１Ｒ／ｗｉ
ｎにて、ＪＩＳ規格の４点曲げ試験で求めた。
ｎにて、ＪＩＳ規格の４点曲げ試験で求めた。
正方晶比はＸｗＡ回折回折−ピーク強度比算出した。
表１
表２
本発明によれば、イツトリアをアルミナ母材の焼結助剤
およびアルミナ中に分散するジルコニアに対する安定化
剤として添加することにより、空気中、常圧焼結法によ
り容易に緻密焼結体を得ることができる。
およびアルミナ中に分散するジルコニアに対する安定化
剤として添加することにより、空気中、常圧焼結法によ
り容易に緻密焼結体を得ることができる。
又、添加するイツトリアの量や焼成温度を調整すること
により、焼結体の正方品と単斜晶の比を調整することが
でき、靭性値の高い焼結体が得られる。
により、焼結体の正方品と単斜晶の比を調整することが
でき、靭性値の高い焼結体が得られる。
かかる焼結体は機械的構造材料、セラミック工具等とし
て有用なものである。
て有用なものである。
Claims (1)
- 単斜晶ジルコニア粉を１４〜２２．５重量％含有するア
ルミナに焼結助剤としてイットリアを外掛けで０．５〜
１．０重量％添加し、均一に粉砕混合して成形してなる
成形体を１５００〜１６５０℃の温度域において空気中
常圧焼結法により焼成することを特徴とするアルミナ焼
結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235043A JPS61117153A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | アルミナ焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235043A JPS61117153A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | アルミナ焼結体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117153A true JPS61117153A (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=16980234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59235043A Pending JPS61117153A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | アルミナ焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61117153A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0234556A (ja) * | 1987-07-22 | 1990-02-05 | Champion Spark Plug Co | アルミナ・ジルコニアセラミック |
| US8012897B2 (en) * | 2004-09-13 | 2011-09-06 | Michael Cohen | Alumina ceramic products |
| US8932970B2 (en) * | 2007-04-27 | 2015-01-13 | Ceramtec Gmbh | Ceramic material |
| US8932971B2 (en) * | 2007-04-27 | 2015-01-13 | Ceramtec Gmbh | Ceramic material |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59235043A patent/JPS61117153A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0234556A (ja) * | 1987-07-22 | 1990-02-05 | Champion Spark Plug Co | アルミナ・ジルコニアセラミック |
| US8012897B2 (en) * | 2004-09-13 | 2011-09-06 | Michael Cohen | Alumina ceramic products |
| US8932970B2 (en) * | 2007-04-27 | 2015-01-13 | Ceramtec Gmbh | Ceramic material |
| US8932971B2 (en) * | 2007-04-27 | 2015-01-13 | Ceramtec Gmbh | Ceramic material |
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