JPS61174167A

JPS61174167A - 高靭性ジルコン焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPS61174167A
Application number: JP60013494A
Authority: JP
Inventors: 元井　操一郎
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Onoda Cement Co Ltd
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1986-08-05
Also published as: JPH044264B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、各種用途に向けられる耐熱材料。

構造材料、耐摩耗材料、電気材料としてのジルコン焼結
体の高靭性化の技術に関する。

（従来の技術）ジルコンは耐熱性材料としてルツボその他の各種の耐熱
磁器、耐熱レンガとして広く使用されているが、その欠
点の一つとして脆性があげられている。このためジルコ
ンの高靭性化についてはこれまでも多くの研究がなされ
ている。ジルコンは１７００℃以上の高温度で激しく熱
解離を起こしその過半が単斜晶のｚｒＯ２と５１０２と
なって、その靭性が劣化することはこれまでの多くの研
究で認められている。そこでジルコンの高温度下での熱
解離現象を極力抑制する必要がある。このジルコンの高
瀉下での熱解離抑制策の一つとして本発明者は予てより
研究し、バナジウム、タンタル。

イツトリウム、ニオビウム、セリウムのような希土類酸
化物の添加が効果あることをつきとめた。

さらに、ジルコンの熱解離現象を発明者が詳細に検討し
たところ、ここに生じる解離生成物はほとんどが単斜晶
ジルコニアであったが、熱解離抑制剤としてイツトリア
を内削で２〜１０重量％添加した場合だけは、解離生成
物は正方晶ジルコニアであることが判明した。こうした
結果を第１表として示す。

第　　　　　１　　　　表ｍ：単斜晶ＺｒＯ！＋　暇が少ないが認められるｔ：正
方晶ｚｒｏ、→認められるＣ：立方晶ｚｒｏ、÷多ｌＩｔに認められる（発明が解
決しようとした問題点）この発明はジルコン焼結体の高靭性化を達成せんとした
ものである。即ち、ジルコン焼結体の中に正方晶ジルコ
ニアの微細結晶を生成させ、この正方晶ジルコニアの応
力誘起変態（マルテンサイト変態）を利用してクラック
の成長を抑制するとともに、熱解離と同時に生成するシ
リカをアルミナと反応させてムライト（３Ａｆｆｉ２０
３　　・２ＳｉＯ２）を生成し高温で安定なジルコン焼
結体を得ようとするものである。

（問題点を解決するための手段）この発明は、ジルコン粉末にイツトリア粉末を２〜１０
重量％、アルミナ粉末を１〜５重量％添加した混合物を
成形後１５５０〜１６５０’Ｃで焼成することにより焼
結体中に正方晶ジルコニアの微細結晶を生成せしめるこ
とを特徴とする高靭性ジルコン焼結体の製造方法である
。以下にこの発明を説明する。

この発明において、高靭性のジルコンを得るために、原
料として主原料ジルコンの外にイツトリア粉末およびア
ルミナ粉末を添加したものを使用する。イツトリア粉末
はジルコン粉末に対して内削で２〜１０：１１％、アル
ミナ粉末は同じく内削で１〜５重量％で添加する。こう
した原料をよく混合して成形後１５５０〜１６５０℃で
焼成する。

この発明でイツトリアを添加するのは、これによってジ
ルコン焼結体中に微細な正方晶ジルコニアを分散生成さ
せ、この正方晶ジルコニアの応力誘起変態（マルテンサ
イト変態）を利用してクラックの成長を抑制して焼結体
の靭性を向上しようとしたものである。しかし、その添
加量は２重量％未満では効果なく、また１０重量％を超
えると正方晶ジルコニアが減少し、立方晶ジルコニアが
増大して好ましくない。さらにアルミナの添加は、前述
のイツトリアの添加によってジルコンの熱解離が大巾に
抑制されるとしても、１部は熱解離を起しここにシ゛リ
カを生成するので、そのシリカを高温で安定な鉱物であ
るムライトに変換するためのものである。叩ち、ジルコ
ン焼結体に熱解離が生じた場合に生成するシリカを無害
化するため、これとアルミナを反応させてムライトを生
成させその耐熱性、耐熱衝撃性を上昇させようとするも
のである。すなわち、結晶粒界に存在するシリカは、そ
れ単独では膨張系数が異常に大きなりリストパライトと
なるか、共存する第３成分と反応して低融点ガラス質を
生成して強度および耐食性をいちじるしく劣化させるの
で、その対策として適当ｌのアルミナを添加してこれを
ムライトに転換してこれらの劣化現象を防止したもので
ある。また、アルミナの添加は、同時に添加するイツト
リアとともに正方晶ジルコニアの生成を促進する効果の
あることが認められた。このアルミナの添加量は１％重
置床満では効果なく、また５重量％を超えと耐熱衝撃性
を低下させるので好ましくない。

こうした原料は、以降ジルコン焼結体の公知な方法によ
って成型、焼成される。即ち、ジルコン粉末は平均粒径
２μｍ以下、アルミナ粉末は平均粒径１μｍ以下、イツ
トリア粉末は平均粉末１μｍ以下とし、これらをこの発
明で規定した範囲で配合したものをボットミルで２０時
間前後混合し、これを１０００Ｋｇ／ｃｄで加圧成形し
て所定の成形物とする。次にこれを焼成するが、その焼
成温度は従来のジルコニア焼成体を得る場合と同様であ
って１５５０〜１６５０℃とする。これが１５５０℃未
満であると焼成不充分となり、また１６５０℃を超える
とジルコンの分解が活発化するためである。これによっ
て得られたジルコン焼結体は、後記実施例が示すように
高靭性を持つものとなる。

実施例２ジルコン粉末（粒径１μｍ以下）８９ｇおよびイツトリ
ア粉末（平均粒径０．６μｍ　　６ｆｉ、アルミナ粉末
（平均粒径０．５μｍ　をコランダム製ボットミルで２
０時間混合した後、１１００ＯＮ／ｃｉで加圧して成形
体６０Ｘ　１２Ｘ　１０１１ｍを得た。

これを１６００℃で１時間焼成してジルコン焼結体を得
た。このものの物性は次の通りであった。

抗折強度　　　　３２０Ｃ１／ｃｉ破壊靭性値　　　　　　。、８ＭＮ／ｍ’密度　　　　
　　　　　４．３ｇ／ｃＩＲ３なお、Ｘ線回折による鉱
物組成はジルコン以外に正方晶ジルコニアとムライト、
コランダムが認められた。

実施例２および比較例ジルコン粉末（粒径１μｍ以下）９２ｇとイツトリア粉
末（平均粒径０．６μｍ）３ｇの混合物を比較原料とし
、この比較原料にアルミナ粉末（平均粒径０．５μｍ）
５ｑを追加添加した混合物を実施例原料２として実施例
１と同様にして２種のジルコン焼結体を得た。このもの
の物性値を比較して第２表に示す。

第　　　２　　　表（発明の効果）以上、この発明によるとジルコン焼結体の高靭性化がイ
ツトリア粉末およびアルミナ粉、末を添加するだけで達
成されるので、ジルコンの他の優れた特性とあいまって
その大きな欠点とされていた靭性も改善されてその用途
は一段と拡大されることになった。

出願人代理人　弁理士　　鈴江武彦手続補正書躇１和　　イｔ６０．）ｊｌ・１２ｈ特許縣官宇賀道部　殿１、事件の表示特願昭６０−０１３４９４号２、発明の名称高靭性ジルコン焼結体の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人（０２４１小野田セメント株式会社４、代理人５、自発補正７、補正の内容明細舊の次の個所を訂正する。

（１）３ペ一ジ第１表を次の通シに訂正する。

（２）６（−−）９行目の「超え」を、「超える」と訂
正する。

（３Ｊ　７ペ一ノ５行目の「実施例２」を、「実施例」
と訂正する。

（４）４ベ一ゾ６行目〜９行目の「ジルコン・・・コラ
ンダム」を、「ジルコン粉末Ｃ粒径１μｍ以下）８９ｔ
およびイツトリア粉末（平均粒径０．６μｍ）６ｔ、ア
ルミナ粉末（平均粒径０．５μｍ）５ｔをコランダム」
と訂正する。

（５１８−２−ゾ２〜５行目の「比較・・・原料２とし
て」ヲ、「比較例原料とし、この比較例原料にアルミナ
粉末（平均粒径０．５μｍ）５？を追加添加した混合物
を実施例２原料として」と訂正する。

（６）８−２−ノ第２表を次の通り訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

ジルコン粉末にイットリア粉末を２〜１０重量％、アル
ミナ粉末を１〜５重量％添加した混合物を成形後１５５
０〜１６５０℃で焼成することにより焼結体中に正方晶
ジルコニアの微細結晶を生成せしめることを特徴とする
高靭性ジルコン焼結体の製造方法。