JPS62191486A - 成層セラミツク刃物及びその製造方法 - Google Patents
成層セラミツク刃物及びその製造方法Info
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- JPS62191486A JPS62191486A JP3435786A JP3435786A JPS62191486A JP S62191486 A JPS62191486 A JP S62191486A JP 3435786 A JP3435786 A JP 3435786A JP 3435786 A JP3435786 A JP 3435786A JP S62191486 A JPS62191486 A JP S62191486A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ジルコニアにＹ２Ｏ３あるいはＣａＯなどを固溶したセ
ラミックスのうち、固溶量の比較的少いものは破壊の際
、結晶転移に基づく体櫃変化が起るｔ：め、極めて高強
度１強靭であり２部分安定化ジルコニアまたはｐｓｚ
（以下ＰＳＺと記す）として知られ、ハサミやナイフな
どに利用され始め、錆びないことが特徴となっている。
ラミックスのうち、固溶量の比較的少いものは破壊の際
、結晶転移に基づく体櫃変化が起るｔ：め、極めて高強
度１強靭であり２部分安定化ジルコニアまたはｐｓｚ
（以下ＰＳＺと記す）として知られ、ハサミやナイフな
どに利用され始め、錆びないことが特徴となっている。
しかしながら原料が比較的高価で、しかも材質が著しく
耐摩耗性であるので砥石による刃付は作業も高価につく
欠点があり大衆化していない。
耐摩耗性であるので砥石による刃付は作業も高価につく
欠点があり大衆化していない。
本発明はこの問題を解決するもので、比較的廉価な、ま
た比較的研磨の容易なセラミック基体上に９強靭化ジル
コニアの薄層を形成し、一体化させるものである。すな
わち片面に粒径０．４μｍ以下の超微粒子からなる緻密
質多結晶ジルコニア固溶体セラミックスが厚さ３０μｍ
以下の薄層を形成した一体的なセラミックスで、該薄層
部を刃にした成層セラミ、り刃物である。
た比較的研磨の容易なセラミック基体上に９強靭化ジル
コニアの薄層を形成し、一体化させるものである。すな
わち片面に粒径０．４μｍ以下の超微粒子からなる緻密
質多結晶ジルコニア固溶体セラミックスが厚さ３０μｍ
以下の薄層を形成した一体的なセラミックスで、該薄層
部を刃にした成層セラミ、り刃物である。
通常の方法によっては、一般にこのような構造の一体的
なセラミックスを製造することは不可能であり、特にＰ
ＳＺのような０．５μｍ以下の超微粒子組織の焼結体で
は、焼成収縮率が極めて大きく。
なセラミックスを製造することは不可能であり、特にＰ
ＳＺのような０．５μｍ以下の超微粒子組織の焼結体で
は、焼成収縮率が極めて大きく。
一般に基体と一致せず、亀裂や剥離が不可避である。本
発明方法はこれを解決するものである。すなわち１幅１
００Å以下の短棒状または短冊状の単斜ジルコニア超微
結晶が高分散状態で解膠し、Ｙ３＋等の稀土類金属イオ
ン、 Ｃａ２＋およびＭｇ２＋の群から選ばれた１種
以上を可溶性塩もしくはコロイド粒子の形で添加混合し
た半透明の水性ゾルを、基体となるセラミック面に皮覆
し、自由表面から脱水乾燥してゲル薄膜とし、基体とと
もに１０００℃以」二の温度で焼成して一体化すること
を特徴とするものである。
発明方法はこれを解決するものである。すなわち１幅１
００Å以下の短棒状または短冊状の単斜ジルコニア超微
結晶が高分散状態で解膠し、Ｙ３＋等の稀土類金属イオ
ン、 Ｃａ２＋およびＭｇ２＋の群から選ばれた１種
以上を可溶性塩もしくはコロイド粒子の形で添加混合し
た半透明の水性ゾルを、基体となるセラミック面に皮覆
し、自由表面から脱水乾燥してゲル薄膜とし、基体とと
もに１０００℃以」二の温度で焼成して一体化すること
を特徴とするものである。
本発明において２幅１００Å以下の短棒状または短冊状
の単斜ジルコニア超微結晶の高分散状態で解膠した半透
明の水性ゾルは、均一な膜厚と微組織を持つ安定なゲル
薄膜を成形するのに不可欠でである。特に高濃度のジル
コニウム塩を濃塩酸中で水熱処理して得られる泥状物を
イオン交換によって分散解膠させたゾルは短棒状でかつ
高分散しており本発明に最も適したものである。このよ
うなゾルは比較的安定な薄膜を形成し易く、シかもこの
薄膜はｎ１斜ジルコニア超微結晶が配向的に連結したも
のとなり、微粒子と配向の二つの極めて重要な効果を持
つ。すなわちこのゲルは容易に焼結して比軟的低温で一
体的となるが、乾燥収縮や焼成収縮が膜に垂直方向に大
きくなり、驚ろくへきことに、膜に平行方向には起らず
、セラミック基体に密若したまま、亀裂のない薄膜のま
まで緻密化が進行するのである。しかも同時に、ゾル中
に予め加えられたＹ” 、 Ｃａ” 、 Ｍｇ２＋など
９例えばＹＣｌ３． ＣａＣｌ２などはその過程で酸化
物に変化し。
の単斜ジルコニア超微結晶の高分散状態で解膠した半透
明の水性ゾルは、均一な膜厚と微組織を持つ安定なゲル
薄膜を成形するのに不可欠でである。特に高濃度のジル
コニウム塩を濃塩酸中で水熱処理して得られる泥状物を
イオン交換によって分散解膠させたゾルは短棒状でかつ
高分散しており本発明に最も適したものである。このよ
うなゾルは比較的安定な薄膜を形成し易く、シかもこの
薄膜はｎ１斜ジルコニア超微結晶が配向的に連結したも
のとなり、微粒子と配向の二つの極めて重要な効果を持
つ。すなわちこのゲルは容易に焼結して比軟的低温で一
体的となるが、乾燥収縮や焼成収縮が膜に垂直方向に大
きくなり、驚ろくへきことに、膜に平行方向には起らず
、セラミック基体に密若したまま、亀裂のない薄膜のま
まで緻密化が進行するのである。しかも同時に、ゾル中
に予め加えられたＹ” 、 Ｃａ” 、 Ｍｇ２＋など
９例えばＹＣｌ３． ＣａＣｌ２などはその過程で酸化
物に変化し。
６００℃以上で単斜ジルコニアは殆んど正方または立方
型結晶に変化する。
型結晶に変化する。
薄膜の成形やその後の取扱いをさらに容易にするために
、ジルコニア量の１〜１０ωｔｏ／１０のＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）やＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド
）等の水性有機高分子をゾル中に混合することも勿論可
能であり、これらは５００℃以上の熱処理で十分燃焼除
去される。
、ジルコニア量の１〜１０ωｔｏ／１０のＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）やＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド
）等の水性有機高分子をゾル中に混合することも勿論可
能であり、これらは５００℃以上の熱処理で十分燃焼除
去される。
実験の結果によれば、単斜ジルコニアの含有量の少ない
稀薄なゾルから出発し、長時間をかけて濃縮ゲル化させ
た程、均一で半透明のよく配向した優れた薄膜を形成す
ることができろ。工ｔ：薄膜形成のために、ゾル中ジル
コニア超微結晶は異方形状であることの他に、凝集の少
い高分散性であることが決定的な因子であり、ゾルの半
透明性はその明瞭な尺度となることが分った。例えば、
十分解膠して沈澱を生成しないＸ線的な見掛けの結晶子
径５０Å以下の単斜ジルコニア超微粒子ゾルでも、電子
顕微鏡によれば通常は５００Å以上の凝集粒子からなり
、０．２モル／ａ程度の濃度ですでに乳濁度が高く白色
、牛乳状である。このようなゾルは亀裂のないゲル薄膜
を形成することは不可能である。
稀薄なゾルから出発し、長時間をかけて濃縮ゲル化させ
た程、均一で半透明のよく配向した優れた薄膜を形成す
ることができろ。工ｔ：薄膜形成のために、ゾル中ジル
コニア超微結晶は異方形状であることの他に、凝集の少
い高分散性であることが決定的な因子であり、ゾルの半
透明性はその明瞭な尺度となることが分った。例えば、
十分解膠して沈澱を生成しないＸ線的な見掛けの結晶子
径５０Å以下の単斜ジルコニア超微粒子ゾルでも、電子
顕微鏡によれば通常は５００Å以上の凝集粒子からなり
、０．２モル／ａ程度の濃度ですでに乳濁度が高く白色
、牛乳状である。このようなゾルは亀裂のないゲル薄膜
を形成することは不可能である。
ＰＳＺの膜厚は、始めの支着したゾルの膜厚と。
ツル中：、； ルコニア超微結晶などセラミック成分の
含有量で決定される。これを調節することによって、０
．１〜１０μｍの膜厚の２８２層が形成できる。
含有量で決定される。これを調節することによって、０
．１〜１０μｍの膜厚の２８２層が形成できる。
本発明で得られる成層セラミ’７り刃物は、当然錆びな
いというセラミクスの特徴を持つが、始めに述へたよう
に原料費ならびに刃とぎ加工費の低減によって製造コス
トを非常に低下させることができ、しかも超微粒子ジル
コニア部分の成形はセラミックス基体部の成形物に支着
ゲルの形で行われるので、刃物の形状に鄭ｊ限がなく、
ドクターブレード法や射出成形などあらゆる成形法が利
用できるので応用範囲が広く、工業生産も容易である。
いというセラミクスの特徴を持つが、始めに述へたよう
に原料費ならびに刃とぎ加工費の低減によって製造コス
トを非常に低下させることができ、しかも超微粒子ジル
コニア部分の成形はセラミックス基体部の成形物に支着
ゲルの形で行われるので、刃物の形状に鄭ｊ限がなく、
ドクターブレード法や射出成形などあらゆる成形法が利
用できるので応用範囲が広く、工業生産も容易である。
従ってＰＳＺ刃物は極めて一般的に使用可能となる。
例えばカッターナイフやハサミなどに直接応用可能であ
る。また回転刃などの場合には、耐摩耗性のＰＳＺが残
って基体部のセラミックが先に摩耗するので常に新鮮な
刃が自動的に形成され、刃とぎをする必要がなくなるな
どの顕著な利点も発揮できる。
る。また回転刃などの場合には、耐摩耗性のＰＳＺが残
って基体部のセラミックが先に摩耗するので常に新鮮な
刃が自動的に形成され、刃とぎをする必要がなくなるな
どの顕著な利点も発揮できる。
実施例１
試薬塩化ジルコニル（ＺｒＯＣｌ２ ・８Ｈ２０） ヲ
５２９秤取し、これに蒸留水約１０ ｍｌを加えたきら
ず状混合物をテフロン容器中に密閉し、オートクレーブ
中で２００ ’Ｃに加熱し、５日間保持して水熱処理を
行い１．得られた白色の泥状物を蒸留水で約１．５４ま
で稀釈し、イオン交換樹脂で処理してＰＨを５まで高め
た。生成したゾルはほぼ完全に解膠しており、半透明で
透過光は赤味を帯びていた。電子顕微鏡によれば幅約４
０人、長さ約１００人の単斜ジルコニアの短棒状超微結
晶からなっていた。このゾルに、ゾル中ジルコニア量の
約６モル％のＹＣ１３および約８ω（ｏ／／、のＰＶＡ
を加えて、均一に混合した半透明のゾルを調製し、これ
を電子レンジ中で濃縮してジルコニア含有量約０７モル
／ｅの濃厚ゾルを得ｔ：。これを緻密な多結晶セラミッ
クスのアルミナ基板上でその自由表面から乾燥し、ゲル
膜としｔ：後５５０ ’Ｃに加熱してＰＶＡを燃焼除去
し２次いでそのまま、アルミナ基板とともに１３００℃
に焼成した。生成物は、ゲル皮膜がＰＳＺ焼結体に変化
し、しかも亀裂なしにアルミナ基板上に密着し。
５２９秤取し、これに蒸留水約１０ ｍｌを加えたきら
ず状混合物をテフロン容器中に密閉し、オートクレーブ
中で２００ ’Ｃに加熱し、５日間保持して水熱処理を
行い１．得られた白色の泥状物を蒸留水で約１．５４ま
で稀釈し、イオン交換樹脂で処理してＰＨを５まで高め
た。生成したゾルはほぼ完全に解膠しており、半透明で
透過光は赤味を帯びていた。電子顕微鏡によれば幅約４
０人、長さ約１００人の単斜ジルコニアの短棒状超微結
晶からなっていた。このゾルに、ゾル中ジルコニア量の
約６モル％のＹＣ１３および約８ω（ｏ／／、のＰＶＡ
を加えて、均一に混合した半透明のゾルを調製し、これ
を電子レンジ中で濃縮してジルコニア含有量約０７モル
／ｅの濃厚ゾルを得ｔ：。これを緻密な多結晶セラミッ
クスのアルミナ基板上でその自由表面から乾燥し、ゲル
膜としｔ：後５５０ ’Ｃに加熱してＰＶＡを燃焼除去
し２次いでそのまま、アルミナ基板とともに１３００℃
に焼成した。生成物は、ゲル皮膜がＰＳＺ焼結体に変化
し、しかも亀裂なしにアルミナ基板上に密着し。
一体化したセラミックスが得られた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）片面に粒径０．４μｍ以下の超微粒子からなる緻密
質多結晶ジルコニア固溶体セラミックスが厚さ３０μｍ
以下の薄層を形成した一体的なセラミックスで、該薄層
部を刃にした成層セラミック刃物。 ２）幅１００Å以下の短棒状または短冊状の単斜ジルコ
ニア超微結晶が高分散状態で解膠し、Ｙ＾３＾＋等の稀
土類金属イオン、Ｃａ＾２＾＋およびＭｇ＾２＾＋の群
から選ばれた１種以上を可溶性塩もしくはコロイド粒子
の形で添加混合した半透明の水性ゾルを、基体となるセ
ラミック面に皮覆し、自由表面から脱水乾燥してゲル薄
膜とし、基体とともに１０００℃以上の温度で焼成して
一体化することを特徴とする成層セラミック刃物の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3435786A JPS62191486A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 成層セラミツク刃物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3435786A JPS62191486A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 成層セラミツク刃物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62191486A true JPS62191486A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12411908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3435786A Pending JPS62191486A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 成層セラミツク刃物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62191486A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0358338A2 (en) * | 1988-08-12 | 1990-03-14 | Alcan International Limited | Method and composition for surface treatment |
| US7033682B1 (en) * | 2001-12-28 | 2006-04-25 | Ues, Inc. | Coating solutions for titanium and titanium alloy machining |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP3435786A patent/JPS62191486A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0358338A2 (en) * | 1988-08-12 | 1990-03-14 | Alcan International Limited | Method and composition for surface treatment |
| US7033682B1 (en) * | 2001-12-28 | 2006-04-25 | Ues, Inc. | Coating solutions for titanium and titanium alloy machining |
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