JPS62252368A - Zirconia sintered body - Google Patents

Zirconia sintered body

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JPS62252368A
JPS62252368A JP61092370A JP9237086A JPS62252368A JP S62252368 A JPS62252368 A JP S62252368A JP 61092370 A JP61092370 A JP 61092370A JP 9237086 A JP9237086 A JP 9237086A JP S62252368 A JPS62252368 A JP S62252368A
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JP
Japan
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zirconia
sintered body
mol
tetragonal
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP61092370A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
中島 紀一
孝樹 正木
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ジルコニア焼結体に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a zirconia sintered body.

従来の伎術 ジルコニア焼結体にはいろいろおるが、特開昭59−2
27770号公報においては、安定化剤を含むジルコニ
ア粉末を、黒鉛モールドを使用し、不活性雰囲気下でホ
ットプレスしたり熱間静水圧加圧処理を施してジルコニ
ア焼結体を得ている。
There are various conventional zirconia sintered bodies, but JP-A-59-2
In Japanese Patent No. 27770, a zirconia sintered body is obtained by hot pressing or hot isostatic pressing a zirconia powder containing a stabilizer in a graphite mold in an inert atmosphere.

しかして、この焼結体は黒色を呈し、かつ耐熱性や靭性
が高いとの記載がある。しかしながら、この焼結体には
、黒鉛モールドを使用し、かつ不活性雰囲気中で焼結し
ているために炭素が残存していて、この炭素が焼結体を
600 ’C以上の高温で使用したときに炭酸ガスとな
って蒸発し、空孔ができて強度が大きく低下するという
欠点がある。
There is a description that this sintered body exhibits a black color and has high heat resistance and toughness. However, because this sintered body uses a graphite mold and is sintered in an inert atmosphere, carbon remains, and this carbon remains when the sintered body is used at high temperatures of 600'C or higher. When this happens, it evaporates into carbon dioxide gas, creating pores and greatly reducing its strength.

また、特開昭60−191056号公報には、立方晶系
の結晶構造をもつジルコニア(立方品ジルコニア)と正
方晶系の結晶構造をもつジルコニア(正方品シルコニ9
ア)とが共存していて、かつ正方品ジルコニアが立方品
ジルコニアの粒内に析出しているジルコニア焼結体が記
載されている。
Furthermore, JP-A-60-191056 discloses zirconia with a cubic crystal structure (cubic zirconia) and zirconia with a tetragonal crystal structure (tetragonal zirconia).
A zirconia sintered body is described in which (a) coexists with tetragonal zirconia and in which tetragonal zirconia is precipitated within the grains of cubic zirconia.

この焼結体は、熱衝撃や外部応力を受けたときに正方品
ジルコニアが単斜晶系の結品梠造をもつジルコニア(単
斜晶ジルコニア)に変態し、膨張してその近傍に圧縮応
力場や微細な亀裂を発生し、加わった熱衝撃や応力を緩
和するように作用するので、機械的特性、特に靭性や強
度が向上するといわれている。いわゆる応力誘起変態機
構による緩和作用である。しかしながら、応力誘起変態
機構が最も顕著に作用する、立方晶ジルコニアの粒界に
おける正方品ジルコニアを考慮していないため、上記向
上効果はそれほどでもない。
When this sintered body is subjected to thermal shock or external stress, the tetragonal zirconia transforms into zirconia with a monoclinic structure (monoclinic zirconia), expands, and causes compressive stress in the vicinity. It is said that mechanical properties, particularly toughness and strength, are improved because it acts to alleviate applied thermal shock and stress by generating microscopic cracks. This is a relaxation effect due to a so-called stress-induced transformation mechanism. However, since the tetragonal zirconia at the grain boundaries of cubic zirconia, where the stress-induced transformation mechanism acts most prominently, is not taken into consideration, the above-mentioned improvement effect is not so great.

ざらに、特開昭57−111278号公報には、正方品
ジルコニアを5〜70モル%含み、かつ気孔率が2〜1
0%であるジルコニア焼結体が記載されている。しかし
て、この焼結体もまた、応力誘起変態機構によって熱衝
撃強度やは械的強度が向上するといわれている。しかし
ながら、機械的強度の向上は、気孔率が2〜10%と比
較的高いためにそれほど顕著ではなく、しかもばらつき
が大きい。また、靭性が低いという欠点もある。ざらに
、気孔率が高いために耐蝕性が低い。
In general, Japanese Patent Application Laid-open No. 57-111278 discloses that the zirconia contains 5 to 70 mol% of tetragonal zirconia and has a porosity of 2 to 1.
0% zirconia sintered body is described. It is said that this sintered body also has improved thermal shock strength and mechanical strength due to the stress-induced transformation mechanism. However, the improvement in mechanical strength is not so remarkable because the porosity is relatively high at 2 to 10%, and the variation is large. It also has the disadvantage of low toughness. Furthermore, its corrosion resistance is low due to its high porosity.

発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、従来の焼結体の上記欠点を解決し、
機械的特性、特に靭性や強度が高く、しかもそのばらつ
きが極めて小さいばかりか、600′C以上の高温で使
用しても強度低下がほとんどなく、また耐蝕性に優れた
ジルコニア焼結体を提供するにおる。
Problems to be Solved by the Invention The purpose of the invention is to solve the above-mentioned drawbacks of conventional sintered bodies,
To provide a zirconia sintered body that not only has high mechanical properties, particularly toughness and strength, and has extremely small variations, but also shows almost no decrease in strength even when used at high temperatures of 600'C or higher, and has excellent corrosion resistance. I'm in the middle of the day.

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、この発明においては、立方
晶系の結晶構造をもつジルコニアと正方晶系の結晶構造
をもつジルコニアとが共存してあり、正方晶系の結晶構
造をもつジルコニアは立方晶系の結晶構造をもつジルコ
ニアの粒内および粒界に存在しており、正方晶系の結晶
構造をもつジルコニアの総量は30〜80モル%であり
、粒界に存在する正方晶系の結晶構造をもつジルコニア
の量は5〜60モル%であり、イツトリアを3゜5〜5
.5モル%含み、炭素を実質的に含まず、気孔率が0.
6%以下であることを特徴とするジルコニア焼結体が提
供される。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, in this invention, zirconia having a cubic crystal structure and zirconia having a tetragonal crystal structure coexist, and zirconia having a tetragonal crystal structure coexists. Zirconia, which has a crystal structure of The amount of zirconia with a tetragonal crystal structure present in
.. Contains 5 mol%, contains substantially no carbon, and has a porosity of 0.
Provided is a zirconia sintered body characterized in that the content of zirconia is 6% or less.

以下、この発明のジルコニア焼結体をその製造方法とと
もにざらに詳細に説明する。
Hereinafter, the zirconia sintered body of the present invention will be explained in detail along with its manufacturing method.

この発明においては、まず、純度が99.9%以上でお
る塩化ジルコニウムの水溶液と、純度が99.5%以上
である塩化イツトリウムの水溶液とを、イツトリアとし
ての量が3.5〜5.5モル%になるように混合した後
、周知の共沈法、加水分解法、熱分解法、金属アルコキ
シド法、ゾル−ゲル法、気相法等を用いて、平均粒径が
0.1μm以下であるジルコニア粉末を調製する。別の
方法として、硝酸ジルコニウムと硝酸イツトリウムの水
溶液を使用することもできるし、ジルコニア粉末とイツ
トリア粉末とを混合することも可能である。
In this invention, first, an aqueous solution of zirconium chloride with a purity of 99.9% or more and an aqueous solution of yttrium chloride with a purity of 99.5% or more are mixed in an amount of 3.5 to 5.5 yttrium as yttrium. After mixing so that the average particle size is 0.1 μm or less using a well-known coprecipitation method, hydrolysis method, thermal decomposition method, metal alkoxide method, sol-gel method, gas phase method, etc. A zirconia powder is prepared. Alternatively, it is possible to use an aqueous solution of zirconium nitrate and yttrium nitrate, or to mix zirconia powder and yttrium powder.

次に、上記粉末を800〜1000’Cで仮焼した復、
ボールミルやアトリツションミル等で粉砕する。必要に
応じてかかる仮焼、粉砕を繰り返し行い、原料粉末を得
る。この原料粉末は、ジルコニア粉末とイツトリア粉末
が均一に混ざり合った固溶体を形成している。固溶体中
におけるジルコニアは、使用したジルコニアやイツトリ
アの純度、粒径、イツトリアの量、仮焼温度、仮焼時間
などによって異なるものの、通常、単斜晶系と正方晶系
の混合相を形成している。
Next, the above powder was calcined at 800 to 1000'C,
Grind with a ball mill, attrition mill, etc. The calcination and pulverization are repeated as necessary to obtain a raw material powder. This raw material powder forms a solid solution in which zirconia powder and ittria powder are uniformly mixed. Zirconia in a solid solution usually forms a mixed phase of monoclinic and tetragonal systems, although this varies depending on the purity of the zirconia or yttria used, the particle size, the amount of yttria, the calcination temperature, the calcination time, etc. There is.

次に、上記原料粉末を、ラバープレス法、射出成形法、
金型成形法、押出成形法、ドクターブレード法などの周
知の成形法を用いて所望の形状に成形し、成形体を得る
Next, the above raw material powder is processed by rubber press method, injection molding method,
A molded body is obtained by molding into a desired shape using a well-known molding method such as a mold molding method, an extrusion molding method, or a doctor blade method.

次に、上記成形体を加熱炉に入れ、約900’Cまでは
50〜100″C/時の速度で、それ以上は30〜50
’C/時の速度で1100〜1550’Cまで昇温した
後、その温度に数時間保持し、その後200〜500’
C/時の速度で冷却し、かぎ密度が理論密度の95%以
上である、好ましくは97.5%以上である予備焼結体
を得る。昇温の過程で、ジルコニアの結晶構造は、単斜
晶系と正方晶系の共存状態から、立方晶系か、または正
方晶系と立方晶系の共存状態に変態する。このような結
晶構造の変態の温度や速度は、イツトリアの量や不純物
の量等によって異なる。だから、状態図を参照しながら
上記のような結晶構造をとる予備焼結温度を上述した範
囲内で決める。冷却過程においては、正方品ジルコニア
の一部が単斜晶ジルコニアに変態することもある。
Next, the above molded body is placed in a heating furnace at a rate of 50-100''C/hour up to about 900'C, and at a rate of 30-50''C/hour above that.
Raise the temperature to 1100-1550'C at a rate of 'C/hour, hold at that temperature for several hours, then increase the temperature to 200-500'C.
The presintered body is cooled at a rate of C/hour to obtain a presintered body having a key density of at least 95% of the theoretical density, preferably at least 97.5%. In the process of increasing temperature, the crystal structure of zirconia transforms from a monoclinic and tetragonal coexistence state to a cubic system or a tetragonal and cubic coexistence state. The temperature and speed of such crystal structure transformation vary depending on the amount of ittria, the amount of impurities, etc. Therefore, while referring to the phase diagram, the preliminary sintering temperature to obtain the above-mentioned crystal structure is determined within the above-mentioned range. During the cooling process, some of the tetragonal zirconia may transform into monoclinic zirconia.

次に、上記予備焼結体を、いわゆる本焼結するわけであ
るが、これには酸化性雰囲気下における熱間静水圧加圧
処理法(HIP法)を使う。すなわち、上記予備焼結体
を制御された酸素雰囲気、つまり酸化性雰囲気の下で、
1000〜2000KO/cm2の圧力下に1100〜
1500°Cで数時間加熱し、焼結する。焼結時の酸素
濃度は、11000pp〜40体積%である。1100
0pp未満では酸素濃度が低すぎ、炉の構成材料などか
ら放出されたガスによって焼結体が還元されてしまい、
焼結体中に炭素や一酸化炭素が残存するようになる。ま
た、40体積%を超えるような高濃度酸素雰囲気では、
処理炉を構成している部材の発火点が大きく低下し、炉
の寿命が著しく短くなるので実用的でない。
Next, the preliminary sintered body is subjected to so-called main sintering using a hot isostatic pressing method (HIP method) in an oxidizing atmosphere. That is, the pre-sintered body is heated in a controlled oxygen atmosphere, that is, in an oxidizing atmosphere.
1100~ under pressure of 1000~2000KO/cm2
Heat at 1500°C for several hours to sinter. The oxygen concentration during sintering is 11,000 pp to 40% by volume. 1100
If it is less than 0pp, the oxygen concentration is too low and the sintered body will be reduced by the gas released from the constituent materials of the furnace.
Carbon and carbon monoxide will remain in the sintered body. In addition, in a high concentration oxygen atmosphere exceeding 40% by volume,
This is not practical because the ignition point of the members constituting the processing furnace is significantly lowered and the life of the furnace is significantly shortened.

ところで、HIP法による処理には2つの方法がある。By the way, there are two methods for processing using the HIP method.

ひとつは、成形体をガラスヤ金属の容器(カプセル)に
入れて処理に供する方法であり、他のひとつは、上述し
た、かぎ密度が理論密度の95%以上であるような予備
焼結体を得た後にそれを処理に供する方法である。前者
は、比較的低温でも緻密な焼結体が得られ、また高密度
の予備焼結体を必要としないという利点があるが、容器
を使用する関係上、複雑な形状を有する焼結体の製造に
は適さない。後者は、そのような形状の制約はないもの
の、ガスによる加圧を行う関係上、予備焼結体の気孔が
開気孔でなく、閉気孔であることを必要とする。この点
、かぎ密度が理論密度の95%以上であるような予備焼
結体の気孔はほとんどが閉気孔であるので問題はない。
One method is to place the compact into a glass or metal container (capsule) and subject it to treatment, and the other method is to obtain a pre-sintered compact whose key density is 95% or more of the theoretical density, as described above. This method involves subjecting it to processing after it has been processed. The former has the advantage of being able to obtain a dense sintered body even at relatively low temperatures and does not require a high-density pre-sintered body. Not suitable for manufacturing. Although the latter does not have such shape restrictions, it is necessary that the pores of the preliminary sintered body be closed pores rather than open pores because of pressurization with gas. In this respect, there is no problem because most of the pores in a pre-sintered body whose key density is 95% or more of the theoretical density are closed pores.

このようなHIP法によれば、結晶粒子間の結合が強固
になり、しかも低温でも緻密な焼結体が得られ、焼結体
の機械的特性が向上する。なお、前者の場合、成形体を
容器に入れるのではなく、原料粉末を入れてもよい。そ
の場合は、もちろん、成形操作は必要としない。
According to such a HIP method, the bond between crystal grains becomes strong, and a dense sintered body can be obtained even at low temperatures, and the mechanical properties of the sintered body are improved. In the former case, the raw material powder may be placed in the container instead of the molded body. In that case, of course, no molding operation is required.

いずれにしても、HIP法による処理は酸化性雰囲気下
で行う。というのは、HIP法はカーボンなどのヒータ
を使用し、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気下で行う
のが普通であるが、そうすると微量の炭素や一酸化炭素
が焼結体中に残存するようになる。しかるに、そのよう
な焼結体を6oo’c以上の高温で使用すると、残存し
ていた炭素や一酸化炭素が炭酸ガスになって蒸発し、焼
結体中に空孔ができ、高温での強度や、高温で使用した
後の常温強度が大きく低下してしまう。
In any case, the HIP process is performed in an oxidizing atmosphere. This is because the HIP method uses a heater made of carbon or other material and is normally carried out in an inert atmosphere such as an argon atmosphere, but when doing so, trace amounts of carbon and carbon monoxide may remain in the sintered body. Become. However, when such a sintered body is used at a high temperature of 6oo'c or higher, the remaining carbon and carbon monoxide become carbon dioxide gas and evaporate, creating pores in the sintered body and causing the failure of the sintered body at high temperatures. The strength and room temperature strength after use at high temperatures are significantly reduced.

上記焼結時に、ジルコニアは、再び立方晶系か正方晶系
と立方晶系との混合相をとる。冷却(多の結晶構造は、
焼結1変の冷却速度によっても異なるが、冷却過程にお
いて、立方晶ジルコニアは、その一部または大部分が正
方品ジルコニアに、ざらにその正方品ジルコニアの一部
が単斜晶ジルコニアに変わる。正方品ジルコニアと立方
晶ジルコニアとの共存状態は、正方品ジルコニアの一部
が単斜晶ジルコニアに変わり、立方晶ジルコニアの一部
またはかなりの部分が正方品ジルコニアに変わり、さら
にその正方品ジルコニアの一部が単斜晶ジルコニアに変
わる。結局、ジルコニア焼結体は、正方品、単斜晶およ
び立方晶ジルコニアの共存状態へと変わる。しかして、
正方品ジルコニアの量は、顔料粉末の純度、粒径、組成
や、予備焼結体の密度、本焼結の温度や時間、本焼結後
の冷却条件など、さまざまな条件によって変わる。した
がって、製造にあたってけこれらの条件を厳密に制御す
る必要がある。
During the above-mentioned sintering, zirconia again assumes a cubic system or a mixed phase of a tetragonal system and a cubic system. Cooling (the crystal structure of poly
During the cooling process, a part or most of the cubic zirconia changes to tetragonal zirconia, and roughly a part of the tetragonal zirconia changes to monoclinic zirconia, although this varies depending on the cooling rate of the sintering process. In the coexistence state of tetragonal zirconia and cubic zirconia, a part of the tetragonal zirconia changes to monoclinic zirconia, a part or a large part of the cubic zirconia changes to tetragonal zirconia, and then the tetragonal zirconia changes to monoclinic zirconia. A portion of it turns into monoclinic zirconia. Eventually, the zirconia sintered body changes to a state in which tetragonal, monoclinic, and cubic zirconia coexist. However,
The amount of square zirconia varies depending on various conditions such as the purity, particle size, and composition of the pigment powder, the density of the pre-sintered body, the temperature and time of the main sintering, and the cooling conditions after the main sintering. Therefore, it is necessary to strictly control these conditions during manufacturing.

次に、上記焼結温度から60〜500’C/時の速度で
1100〜1400℃まで冷却し、その温度で熱処理し
、この発明のジルコニア焼結体を1qる。もっとも、こ
の熱処理は焼結体を−H200〜500’C/時の速度
で冷却した後に再び上記温度まで加熱することによって
行ってもよい。この熱処理により、立方晶ジルコニアの
粒界に析出する正方品ジルコニアが成長し、また粒内に
正方品ジルコニアが析出するようになる。しかして、熱
処理は、あまり低温かつ短時間行うと正方品ジルコニア
の析出や成長が不十分になり、逆に高温で長時間行うと
結晶粒が成長し、粗大化するので、熱処理を1100〜
1200℃の比較的低温で行う場合には1000時間以
上とするのがよく、また1250〜1400’Cの比較
的高温で行う場合には数百時間以内とするのがよい。
Next, the zirconia sintered body of the present invention is cooled from the above sintering temperature to 1100 to 1400° C. at a rate of 60 to 500° C./hour and heat-treated at that temperature to obtain 1 q of zirconia sintered body of the present invention. However, this heat treatment may be performed by cooling the sintered body at a rate of -H200 to 500'C/hour and then heating it again to the above temperature. By this heat treatment, tetragonal zirconia precipitates at the grain boundaries of cubic zirconia grows, and tetragonal zirconia precipitates within the grains. However, if the heat treatment is performed at too low a temperature and for a short time, the precipitation and growth of the tetragonal zirconia will be insufficient.On the other hand, if the heat treatment is performed at a high temperature for a long time, the crystal grains will grow and become coarse.
When carried out at a relatively low temperature of 1200° C., the time is preferably 1000 hours or more, and when carried out at a relatively high temperature of 1250 to 1400'C, it is preferably within several hundred hours.

この発明のジルコニア焼結体には、立方晶ジルコニアを
、いわゆるマトリクスとし、その個々の結晶粒内に、微
細な粒状、板状、ラス状、球状、楕円状またはこれらが
複雑に組み合わさった幾何学的モザイク状の正方品ジル
コニアが分散、析出している。また、立方晶ジルコニア
の粒界には、その立方晶ジルコニアよりも小さいが、よ
く似た形状をもつ正方品ジルコニアが析出している。
In the zirconia sintered body of this invention, cubic zirconia is used as a so-called matrix, and each crystal grain has a fine grain shape, plate shape, lath shape, spherical shape, ellipse shape, or a complex combination of these shapes. Tetragonal zirconia in a geometric mosaic shape is dispersed and precipitated. Further, at the grain boundaries of cubic zirconia, tetragonal zirconia, which is smaller than the cubic zirconia but has a similar shape, is precipitated.

粒内における正方品ジルコニアは、焼結体に熱衝撃や外
部応力が加わった場合に、単斜晶ジルコニアへのマルテ
ンサイト変態により圧縮応力場や微細な亀裂を成長させ
、加わった応力を緩和し、焼結体の機械的特性、特に靭
性や強度を向上させる。しかして、粒内における正方品
ジルコニアは、600 ’C以上の温度で上記マルテン
サイト変態に対して安定であり、それに起因する強度発
現は期待できないが、マイクロクラックの成長を抑制す
る結果、靭性や強度を向上させる。しかるに、この抑制
作用は温度依存性が極めて少ない。最も効果のある正方
品ジルコニアの大きさは0.03〜0.2μmでおる。
When a thermal shock or external stress is applied to the sintered body, the tetragonal zirconia in the grains undergoes martensitic transformation to monoclinic zirconia, growing a compressive stress field and fine cracks, and relaxing the applied stress. , improve the mechanical properties of the sintered body, especially the toughness and strength. However, tetragonal zirconia in the grains is stable against the martensitic transformation at temperatures above 600'C, and although strength development due to this cannot be expected, as a result of suppressing the growth of microcracks, toughness and Improve strength. However, this inhibitory effect has very little temperature dependence. The most effective size of square zirconia is 0.03 to 0.2 μm.

これに対して、立方晶ジルコニアの粒界に存在する正方
品ジルコニアは、1000’C以下の温度で応力誘起変
態機構による優れた強度発現効果を示すが、その温度依
存性は大きく、温度の上昇とともに効果が急激に低下す
る。粒界の正方晶ジルコニアの好ましい大きさは、0.
1〜0.7μmである。
On the other hand, tetragonal zirconia existing in the grain boundaries of cubic zirconia exhibits excellent strength development effects due to stress-induced transformation mechanism at temperatures below 1000'C, but its temperature dependence is large, and as the temperature increases The effectiveness decreases rapidly as the temperature increases. The preferred size of the grain boundaries of tetragonal zirconia is 0.
It is 1 to 0.7 μm.

ジルコニア焼結体中における正方品ジルコニアの総量は
、30〜80モル%でおる必要がある。
The total amount of square zirconia in the zirconia sintered body must be 30 to 80 mol%.

すなわち、30モル%未満では、応力誘起変態機構が十
分に動かず、機械的特性が向上しない。また、80モル
%を越えると、特に立方晶ジルコニアの量が少なくなり
すぎ、焼結体を高温で使用したときのマルテンサイト変
態が著しくなりすぎ、やはり機械的強度が大きく低下す
る。
That is, if it is less than 30 mol%, the stress-induced transformation mechanism will not work sufficiently, and the mechanical properties will not improve. On the other hand, if it exceeds 80 mol%, the amount of cubic zirconia in particular becomes too small, martensitic transformation becomes too significant when the sintered body is used at high temperatures, and the mechanical strength also decreases significantly.

さて、正方品ジルコニアは上述したように立方晶ジルコ
ニアの粒内および粒界に析出しているが、粒界の正方品
ジルコニアの量が5〜60モル%であることが必要であ
る。好ましくは5〜40モル%である。すなわち、5モ
ル%未満では応力誘起変態機構による常温での強度の向
上が期待できず、一方60モル%を越えると粒内正方品
ジルコニアの量が少なくなりすぎて熱安定性、高温での
強度低下が著しくなる。しかして、正方品ジルコニアの
総量、粒内および粒界における正方品ジルコニアの量は
、たとえば常温強度と高温強度とのバラ・ラスや、安定
性と強度とのバランスなどを考慮して決める。
Now, as mentioned above, the tetragonal zirconia is precipitated within the grains and at the grain boundaries of the cubic zirconia, and it is necessary that the amount of the tetragonal zirconia at the grain boundaries is 5 to 60 mol %. Preferably it is 5 to 40 mol%. In other words, if it is less than 5 mol%, no improvement in strength at room temperature due to the stress-induced transformation mechanism can be expected, while if it exceeds 60 mol%, the amount of intragranular tetragonal zirconia will be too small, resulting in poor thermal stability and strength at high temperatures. The decline becomes significant. Therefore, the total amount of tetragonal zirconia and the amount of tetragonal zirconia within the grains and at the grain boundaries are determined by taking into consideration, for example, the variation between room temperature strength and high temperature strength, and the balance between stability and strength.

ここで、粒界の正方品ジルコニアの量は、一般のX線回
折法によっては粒内のものと分離して求めるのが難しい
。そこで、次のような測定法を採る。
Here, it is difficult to determine the amount of tetragonal zirconia at the grain boundaries separately from that within the grains using general X-ray diffraction methods. Therefore, the following measurement method is adopted.

すなわち、焼結体を光学研磨し、ざらに150〜180
°Cの硫酸で20〜30分エツチングした俊、走査型電
子顕微鏡付X線マイクロアナライザにかけてイツトリア
の量を分析する。すると、イソ1〜リアの量が2〜4モ
ル%である結晶粒と、6〜8モル%である結晶粒とに分
けることができる。
That is, the sintered body is optically polished to a roughness of 150 to 180
After etching with sulfuric acid at °C for 20 to 30 minutes, the amount of ittria was analyzed using an X-ray microanalyzer with a scanning electron microscope. Then, it can be divided into crystal grains in which the amount of iso1 to ria is 2 to 4 mol% and crystal grains in which the amount is 6 to 8 mol%.

しかして、イツトリアの世が2〜4モル%でおる結晶粒
を粒界における正方品ジルコニアの量とする。なお、後
述するX線回折法によって得た正方品ジルコニアの総量
と上記粒界における正方品ジルコニアとの差が粒内にお
ける正方品ジルコニアの檄ということになる。
Therefore, the amount of tetragonal zirconia at the grain boundary is defined as a crystal grain containing 2 to 4 mol % of ittria. Note that the difference between the total amount of tetragonal zirconia obtained by the X-ray diffraction method described below and the tetragonal zirconia at the grain boundary is the amount of tetragonal zirconia within the grain.

ジルコニア焼結体中における正方品ジルコニアの総邑C
丁モル%は次のようにして求める。
Total strength of square zirconia in zirconia sintered body C
The mol% is determined as follows.

すなわち、焼結体を#150〜300番の砥石で研磨加
工し、さらにダイヤモンドペーストで研磨する。しかし
て、その研磨した焼結体の面をX線回折し、正方晶ジル
コニア111面の回折強度(面積強度。以下、同じ〉A
と、単斜晶ジルコニア111面の回折強度Bと、単斜晶
ジルコニア111面の回折強度Cを求め、それらから次
式によって算出する。ただし、回折強度はローレンツ因
子による補正後の値を使用する。
That is, the sintered body is polished with a #150 to #300 grindstone and further polished with a diamond paste. Then, the surface of the polished sintered body was subjected to X-ray diffraction, and the diffraction intensity (area intensity; hereinafter the same) of the tetragonal zirconia 111 plane was determined.
, the diffraction intensity B of the monoclinic zirconia 111 plane, and the diffraction intensity C of the monoclinic zirconia 111 plane are determined, and the calculation is made from them using the following equation. However, for the diffraction intensity, the value after correction by the Lorentz factor is used.

CT= [A/ (A+B+C)] X100なお、立
方晶ジルコニアの@Cc(モル%)は次式によって求め
る。
CT= [A/ (A+B+C)]

CC= [D/ (D十E十F>] X100ただし、
D=立立方ジルコニア400面の回折強度 E:正方品ジルコニア004面の回 折強度 F:正方品ジルコニア400面の回 折強度 正方品ジルコニアと立方晶ジルコニアの量が求まれば、
残余が単斜晶ジルコニアということになるが、単斜晶ジ
ルコニアは、その周囲にマイクロクラックや圧縮応力場
を形成するため、その量が極端に多くなると焼結体の強
度や靭性が低下する。
CC= [D/ (D10E10F>] X100 However,
D = Diffraction intensity of 400 planes of vertical cubic zirconia E: Diffraction intensity of 004 planes of tetragonal zirconia F: Diffraction intensity of 400 planes of tetragonal zirconia Once the amounts of tetragonal zirconia and cubic zirconia are determined,
The remainder is monoclinic zirconia, but since monoclinic zirconia forms microcracks and compressive stress fields around it, if the amount thereof becomes extremely large, the strength and toughness of the sintered body will decrease.

そのため、単斜晶ジルコニアの徂は10モル%以下であ
るのが好ましい。また、立方晶ジルコニアの存在は、立
方晶ジルコニアはジルコニアの中でも熱に対する安定性
が最も高いので、焼結体の熱的安定性を向上させる。
Therefore, it is preferable that the amount of monoclinic zirconia is 10 mol% or less. Furthermore, the presence of cubic zirconia improves the thermal stability of the sintered body, since cubic zirconia has the highest thermal stability among zirconias.

この発明における焼結体には、ジルコニアの安定化剤と
してイツトリアが3.5〜5.5モル%含まれている。
The sintered body in this invention contains 3.5 to 5.5 mol% of ittria as a zirconia stabilizer.

この3.5〜5.5モル%という範囲は、正方品ジルコ
ニアの総量を30〜80モル%とし、かつ粒界における
正方品ジルコニアを5〜60モル%とするための必要条
件である。しかしながら、十分条件ではない。すなわち
、正方品ジルコニアの量は、上述したように原料粉末、
予備焼結条件、本焼結条件などによっても異なる。
This range of 3.5 to 5.5 mol% is a necessary condition for making the total amount of tetragonal zirconia 30 to 80 mol% and setting the tetragonal zirconia in the grain boundaries to 5 to 60 mol%. However, this is not a sufficient condition. In other words, the amount of square zirconia is determined by the amount of raw material powder,
It also varies depending on the preliminary sintering conditions, main sintering conditions, etc.

これらの条件とイツトリアの量とが協同して、はじめて
、正方品ジルコニアの総量が30〜80モル%になり、
また粒界における正方品ジルコニアの量が5〜60モル
%になるのである。イツトリアの使用は、比較的低温で
の焼結を可能とし、緻密な焼結体を得ることができると
いう利点があるが、他の安定化剤の併用を除外するもの
ではない。
Only when these conditions and the amount of ittria work together will the total amount of tetragonal zirconia be 30 to 80 mol%,
Further, the amount of tetragonal zirconia at the grain boundaries is 5 to 60 mol%. The use of ittria has the advantage of enabling sintering at a relatively low temperature and obtaining a dense sintered body, but does not exclude the use of other stabilizers in combination.

たとえば、マグネシアやカルシア、セリアなと、ジルコ
ニアと固溶する他の酸化物を安定化剤として併用するこ
とができる。
For example, magnesia, calcia, ceria, and other oxides that form a solid solution with zirconia can be used together as stabilizers.

この発明のジルコニア焼結体は、600℃以上において
強度低下の原因になる炭素を実質的に含んでいない。こ
こにおいて、炭素を実質的に含んでいない焼結体とは、
以下のように定義されるものである。
The zirconia sintered body of the present invention does not substantially contain carbon, which causes a decrease in strength at temperatures above 600°C. Here, a sintered body that does not substantially contain carbon is
It is defined as follows.

すなわち、ジルコニア焼結体中の炭素量の分析には、燃
焼赤外法、SIMSと呼ばれる2次イオン質量分析法、
レーザーラマン分光分析法など、いろいろな方法が使用
されるが、この発明においては、レーザーラマン分光分
析法を使用し、アルゴンレーザーを用いて焼結体を波長
4880人および4579人の光で励起した場合に、ア
モルファスカーボンとして検出される炭素の存在が認め
られないとき、その焼結体には炭素が実質的に含まれて
いないものと定義する。
That is, to analyze the amount of carbon in the zirconia sintered body, combustion infrared method, secondary ion mass spectrometry called SIMS,
Various methods are used, such as laser Raman spectroscopy, but in this invention, laser Raman spectroscopy was used, and an argon laser was used to excite the sintered body with light of wavelengths 4,880 and 4,579. In this case, if the presence of carbon detected as amorphous carbon is not recognized, the sintered body is defined as containing substantially no carbon.

この発明のジルコニア焼結体は、気孔率Pが0゜6%以
下であることを必須とする。ここにおいて、気孔率P(
%)は、式、 P=[1−(かざ密度/理論密度>]X100で定義さ
れるものである。すなわち、焼結体の強度やそのばらつ
きは気孔率に大きく左右される。
It is essential that the zirconia sintered body of this invention has a porosity P of 0.6% or less. Here, the porosity P(
%) is defined by the formula: P=[1-(Kazadensity/Theoretical Density>]X100. In other words, the strength of the sintered body and its variation are greatly influenced by the porosity.

気孔があると、その部分に応力集中を招くからである。This is because the presence of pores causes stress concentration in those areas.

強度低下やばらつきは、気孔率が低い場合にはそれほど
でもないが、気孔率が0.6%を超えると急激に大きく
なる。それゆえ、この発明においては、そのような不都
合が起こらないよう、気孔率を0.6%以下としている
。好ましい気孔率は、0.3%以下である。なお、この
分野においては、強度のばらつきを統計的に表わす指標
としてワイブル係数が使用されている。しかして、この
ワイブル係数が大きいほどばらつきが少なく、信頼性が
高いということになる。
The decrease in strength and variations are not so great when the porosity is low, but they sharply increase when the porosity exceeds 0.6%. Therefore, in this invention, the porosity is set to 0.6% or less to avoid such inconvenience. The preferred porosity is 0.3% or less. Note that in this field, the Weibull coefficient is used as an index that statistically represents variations in strength. Therefore, the larger the Weibull coefficient, the smaller the variation and the higher the reliability.

また、気孔率はジルコニア焼結体の耐蝕性に大きな影響
を与え、気孔率が0.6%を越えると耐蝕性が大きく低
下する。すなわち、気孔は主として立方晶ジルコニアの
粒界にできるが、その気孔に水分が作用すると、それが
刺激になって粒界の正方品ジルコニアが容易に単斜晶ジ
ルコニアに変態し、それに伴うマイクロクラックが粒界
を伝って伝播する結果、粒界結合が剥離して強度が大き
く低下してくるのでおる。
Furthermore, the porosity has a great effect on the corrosion resistance of the zirconia sintered body, and when the porosity exceeds 0.6%, the corrosion resistance is greatly reduced. In other words, pores are mainly formed at the grain boundaries of cubic zirconia, but when moisture acts on the pores, it becomes a stimulus and the tetragonal zirconia at the grain boundaries easily transforms into monoclinic zirconia, resulting in the formation of microcracks. As a result of propagation along the grain boundaries, the grain boundary bonds are separated and the strength is greatly reduced.

以下、実施例に基いてこの発明をざらに詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be roughly described in detail based on Examples.

実施例1 純度が99.9%であるオキシ塩化ジルコニウムの水溶
液と、純度が99.9%である塩化イツトリウムの水溶
液とを、イツトリアとしての量が5モル%になるように
混合した。
Example 1 An aqueous solution of zirconium oxychloride with a purity of 99.9% and an aqueous solution of yttrium chloride with a purity of 99.9% were mixed so that the amount of yttrium was 5 mol %.

次に、上記水溶液を100’Cまで徐々に加熱し、その
温度に約150時間保持して水を飛ばし、ざらに約10
0’C/時の速度で約900 ’Cまで加熱し、その温
度に約3時間保持して仮焼粉末を19だ。
Next, the above aqueous solution was gradually heated to 100'C, kept at that temperature for about 150 hours to drive off the water, and the solution was heated to about 100'C.
The calcined powder is heated to about 900'C at a rate of 0'C/hour and held at that temperature for about 3 hours.

ざらに、この仮焼粉末をウレタンを内張すしたボールミ
ルで粉砕し、平均粒子径が約0.07μmである原料粉
末を得た。
This calcined powder was roughly ground in a ball mill lined with urethane to obtain a raw material powder having an average particle size of about 0.07 μm.

次に、上記原料粉末をラバープレス法を用いて成形し、
成形体を得た。成形時の加圧力は約101000KCI
10とシタ。
Next, the raw material powder is molded using a rubber press method,
A molded body was obtained. Pressure force during molding is approximately 101,000 KCI
10 and shita.

次に、上記成形体を加熱炉に入れ、約900’Cまでは
約り0℃/時の速度で、それ以上は約り0℃/時の速度
で約1500℃まで昇温した後、その温度に約2時間保
持し、かさ密度が理論密度の約98%でおる予備焼結体
を得た。
Next, the above-mentioned molded body is placed in a heating furnace and heated at a rate of about 0°C/hour up to about 900'C, and thereafter at a rate of about 0°C/hour up to about 1500°C. The temperature was maintained for about 2 hours to obtain a pre-sintered body having a bulk density of about 98% of the theoretical density.

次に、HI P法を用い、上記予備焼結体を本焼結した
。すなわち、白金ヒータを用い、予備焼結体を、酸素が
約3%で、残余がアルゴンガスである酸化性雰囲気下で
約450’C/時の速度で約1450’CまでM温L、
同時ニ圧力カ2000 K Cl/Cm2になるように
昇圧し、約1.5時間保持した後、約400’C/時の
速度で冷却し、焼結体を得た。
Next, the preliminary sintered body was main sintered using the HIP method. That is, using a platinum heater, the pre-sintered body was heated at a temperature of M to about 1450'C at a rate of about 450'C/hour in an oxidizing atmosphere containing about 3% oxygen and the balance being argon gas.
At the same time, the pressure was increased to 2000 K Cl/Cm2, held for about 1.5 hours, and then cooled at a rate of about 400'C/hour to obtain a sintered body.

次に、上記焼結体を空気中で300’C/時の速度で約
1200″Cまで昇温した後、その温度に約200時間
保持し、300″C/時の速度で冷却した。
Next, the temperature of the sintered body was raised to about 1200"C in air at a rate of 300"C/hour, maintained at that temperature for about 200 hours, and cooled at a rate of 300"C/hour.

かくして得られた焼結体について、立方晶ジルコニアの
泊と、正方品ジルコニアの総量と、粒界の正方品ジルコ
ニアの量と、気孔率と、炭素の有無と、室温における曲
げ強度(室温強度)ならびに1000’Cで1000時
間保持した後の曲げ強度(高温強度)と、破壊靭性と、
ワイブル係数とを測定した。なお、曲げ強度の測定はJ
IS−R1601によった。破壊靭性の測定はMI法(
微小圧子尺八法)によった。この方法は、試験片の表面
にビッカース圧痕を入れ、そのとき発生する亀裂の長さ
を測定し、新涼の式から計算により求めるものである。
Regarding the sintered body thus obtained, the amount of cubic zirconia, the total amount of tetragonal zirconia, the amount of tetragonal zirconia at grain boundaries, the porosity, the presence or absence of carbon, and the bending strength at room temperature (room temperature strength) and bending strength (high temperature strength) and fracture toughness after holding at 1000'C for 1000 hours,
The Weibull coefficient was measured. In addition, the bending strength is measured using J
According to IS-R1601. Fracture toughness was measured using the MI method (
(Minute indenter shakuhachi method). In this method, a Vickers indentation is made on the surface of a test piece, the length of the crack that occurs at that time is measured, and the length is calculated using Shinryo's formula.

ざらにまた、ワイブル係数はn数を20として求めた。Roughly speaking, the Weibull coefficient was determined by setting n to 20.

測定結果は次のとおりであった。The measurement results were as follows.

立方晶ジルコニアの但 :40モル% 正方品ジルコニアの総量:58モル% 粒界の正方品ジルコニアのm : 30モル%気孔率 
       二0.4% 炭素の有無      :検出せず 室温強度       :900MPa高温強度   
    :900MPa破壊靭性       : 5
.0MPa 、/’i冗ワイブル係数     :15 X施■ユ 空気中における熱処理を1300’Cで100時間行っ
たほかは実施例1と同様にして、この発明の焼結体を得
た。この焼結体について実施例1と同様の測定を行った
結果を以下に示す。
Cubic zirconia: 40 mol% Total amount of tetragonal zirconia: 58 mol% m of tetragonal zirconia at grain boundary: 30 mol% Porosity
20.4% Carbon presence: Not detected Room temperature strength: 900MPa High temperature strength
:900MPa Fracture toughness : 5
.. A sintered body of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment in air was carried out at 1300'C for 100 hours. The same measurements as in Example 1 were performed on this sintered body, and the results are shown below.

立方晶ジルコニアの量 :49モル% 正方品ジルコニアの総量=46モル% 粒界の正方品ジルコニアのffi : 30モル%気孔
率        =0.5% 炭素の有無      二検出せず 室温強度       ニア00MPa高温強度   
    ニア20MPa破壊靭性       :4.
7MPa fi’にワイブル係数     :12 実施例3 イツトリアの量を変更し、それが焼結体中において4モ
ル%になるようにしたほかは実施例1と同様にしてこの
発明の焼結体を得た。この焼結体を実施例1と同様に測
定した結果を以下に示す。
Amount of cubic zirconia: 49 mol% Total amount of tetragonal zirconia = 46 mol% ffi of tetragonal zirconia at grain boundary: 30 mol% Porosity = 0.5% Presence or absence of carbon 2 No detection room temperature strength Near 00 MPa high temperature strength
Near 20MPa fracture toughness: 4.
Weibull coefficient: 7 MPa fi': 12 Example 3 A sintered body of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of ittria was changed so that it was 4 mol% in the sintered body. Ta. The results of measuring this sintered body in the same manner as in Example 1 are shown below.

立方晶ジルコニアの量 :28モル% 正方品ジルコニアの総量二65モル% 粒界の正方品ジルコニアの量:55モル%気孔率   
     二〇、3% 炭素の有無      :検出せず 室温強度       : 1400MPa高温強度 
      :1380MPa破壊靭性       
: 5.6MPa 〃Wワイブル係数     =13 比較例1 イツトリアの量が焼結体中において6モル%になるよう
にしたほかは実施例1と同様にして焼結体を’iWだ。
Amount of cubic zirconia: 28 mol% Total amount of tetragonal zirconia: 265 mol% Amount of tetragonal zirconia at grain boundaries: 55 mol% Porosity
20.3% Carbon presence: Not detected Room temperature strength: 1400MPa High temperature strength
:1380MPa fracture toughness
: 5.6 MPa 〃W Weibull coefficient = 13 Comparative Example 1 A sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of yttoria in the sintered body was adjusted to 6 mol %.

この焼結体を実施例1と同様に測定した結果を以下に示
す。
The results of measuring this sintered body in the same manner as in Example 1 are shown below.

立方晶ジルコニアのffl  :30モル%正方品ジル
コニアの総量:25モル% 粒界の正方品ジルコニアの量:5モル%気孔率    
    二0.5% 炭素の有無      :検出せず 室温強度       :420MPa高温強度   
    :440MPa破壊靭性       :a、
avpa $ワイブル係数     :10 ル校■ユ HII理にカーボンヒータを使用し、かつアルゴン雰囲
気中で行い、また空気中における熱処理を行わなかった
ほかは実施例1と同様にして焼結体を得た。この焼結体
を実施例1と同様に測定した結果を以下に示す。ただ、
炭素については、レーザーラマン分校分析法でその存在
が認められたものの、その絶対向は、燃焼分析法による
検出限界以下であったので、極く微開であるものと考え
られる。
ffl of cubic zirconia: 30 mol% Total amount of tetragonal zirconia: 25 mol% Amount of tetragonal zirconia at grain boundaries: 5 mol% Porosity
20.5% Carbon presence: Not detected Room temperature strength: 420MPa High temperature strength
:440MPa Fracture toughness :a,
avpa $ Weibull coefficient: 10 A sintered body was obtained in the same manner as in Example 1, except that a carbon heater was used for the heat treatment, the heat treatment was performed in an argon atmosphere, and the heat treatment in air was not performed. . The results of measuring this sintered body in the same manner as in Example 1 are shown below. just,
Although the presence of carbon was confirmed by laser Raman fractional analysis, its absolute direction was below the detection limit by combustion analysis, so it is considered to be extremely small.

立方晶ジルコニアの量 :45モル% 正方品ジルコニアの総a:5Oモル% 粒界の正方品ジルコニアのffi:30モル%気孔率 
       20.5% 室温強度       ニア00MPa高温強度   
    :80MPa 破壊靭性       : 4.oMpa liワイブ
ル係数     :12 比較例3 イツトリアの量が焼結体中において2.5モル%になる
ようにし、かつ熱処理を1200″C120O時間とし
たほかは実施例1と同様にして焼結体を得た。この焼結
体を実施例1と同様に測定した結果を以下に示す。ただ
、気孔率に関して、焼結体には、正方品から単斜晶への
変態に伴う亀裂が多数存在していた。
Amount of cubic zirconia: 45 mol% Total a of tetragonal zirconia: 50 mol% ffi of tetragonal zirconia at grain boundary: 30 mol% Porosity
20.5% Room temperature strength Near 00MPa high temperature strength
:80MPa Fracture toughness: 4. oMpa li Weibull coefficient: 12 Comparative Example 3 A sintered body was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of yttria in the sintered body was adjusted to 2.5 mol %, and the heat treatment was performed for 1200″C120O hours. The results of measuring this sintered body in the same manner as in Example 1 are shown below. However, regarding the porosity, the sintered body had many cracks due to the transformation from a tetragonal to a monoclinic crystal. was.

立方晶ジルコニアの量 :11モル% 正方品ジルコニアの総ffiニア0モル%粒界の正方品
ジルコニアの量:65モル%気孔率        二
6% 炭素の有無      :検出せず 室温強度       :300MPa高温強度   
    : 170MPa破壊靭性       :4
.5MPa証ワイブル係数     :4.3 比較例4 イツトリアの位が焼結体中において5・、5モル%にな
るようにし、かつ焼結温度を1600’C。
Amount of cubic zirconia: 11 mol% Total ffinia of tetragonal zirconia 0 mol% Amount of tetragonal zirconia at grain boundaries: 65 mol% Porosity: 26% Presence or absence of carbon: Not detected Room temperature strength: 300 MPa High temperature strength
: 170MPa Fracture toughness : 4
.. Weibull coefficient at 5 MPa: 4.3 Comparative Example 4 The sintered body was made to contain 5.5 mol% of yttria, and the sintering temperature was 1600'C.

熱処理を1300℃、1000時間としたほかは実施例
1と同様にして焼結体を得た。この焼結体を実施例1と
同様に測定した結果を以下に示す。
A sintered body was obtained in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 1300° C. for 1000 hours. The results of measuring this sintered body in the same manner as in Example 1 are shown below.

立方晶ジルコニアの量 =6262モ ル%正方ルコニアの総ffi:30モル%粒界の正方品
ジルコニアの量:3モル%気孔率        二0
.5% 炭素の有無      :検出せず 室温強度       :300MPa高温強度   
    :300MPa破壊靭性       :3.
8MPa (FFrワイブル係数     :12 発明の効果 この発明は、正方品ジルコニアが立方晶ジルコニアの粒
内および粒界に存在しており、正方品ジルコニアの量は
30〜80モル%であり、粒界に存在する正方品ジルコ
ニアの量は5〜60モル%であり、イツトリアを3.5
〜5.5モル%含み、炭素を実質的に含まず、気孔率が
0.6%以下であるジルコニア焼結体であるからして、
機械的特性、特に靭性や強度が高く、またそれらのばら
つきが極めて少なく、耐蝕性も高い。また、実質的に炭
素を含んでいないので、600℃以上の高温で使用して
も強度低下がほとんどない。
Amount of cubic zirconia = 6262 mol% Total ffi of tetragonal zirconia: 30 mol% Amount of tetragonal zirconia at grain boundaries: 3 mol% Porosity 20
.. 5% Presence of carbon: Not detected Room temperature strength: 300MPa high temperature strength
:300MPa Fracture toughness :3.
8 MPa (FFr Weibull coefficient: 12 Effects of the invention In this invention, tetragonal zirconia exists in the grains and grain boundaries of cubic zirconia, the amount of tetragonal zirconia is 30 to 80 mol%, and the amount of tetragonal zirconia is 30 to 80 mol%. The amount of tetragonal zirconia present is 5-60 mol%, with 3.5
Since it is a zirconia sintered body containing ~5.5 mol%, substantially free of carbon, and having a porosity of 0.6% or less,
It has high mechanical properties, especially toughness and strength, with very little variation in these properties, and high corrosion resistance. Furthermore, since it does not substantially contain carbon, there is almost no decrease in strength even when used at high temperatures of 600° C. or higher.

この発明の焼結体は、上述したように高強度、高靭性で
、しかもそのばらつきが極めて少なくて信頼性に富み、
かつ600’C以上の高温で使用しても強度低下がほと
んどない。そのため、いろいろな用途に使用することが
できる。以下にその一例を示す。
As mentioned above, the sintered body of the present invention has high strength and high toughness, and has very little variation and is highly reliable.
Moreover, there is almost no decrease in strength even when used at high temperatures of 600'C or higher. Therefore, it can be used for various purposes. An example is shown below.

A、 副燃焼室、ターボチャージャ、ピストンキャップ
、シリンダ、シリンダライナ、プレートニゲシーストバ
ルブヘッド、ガスタービン翼、燃焼器、ノーズコーン、
シュラッド、排気弁、各種断熱部材などの内燃開開用材
料として。
A. Sub-combustion chamber, turbocharger, piston cap, cylinder, cylinder liner, plate nitrogen seat valve head, gas turbine blade, combustor, nose cone,
As a material for internal combustion openings such as shrads, exhaust valves, and various insulation materials.

B、 ダイス、ノズル、キャピラリー、精密測定用ブロ
ックやゲージ、リング、加熱シリンダ、断熱スペーサ、
断熱スリーブ、メカニカルシール ネ、コイルスプリング、絞り加工工具、軸受、ベアリン
グ用ボール、粉砕機用ボール、ガイドロール、圧延ロー
ル、スラリー用ポンプのインペラー、スクリュー、スリ
ーブ、バルブ、オリフィス、タイル、ワイヤラッピング
用スリーブ、ドライバー、糸道ガイドなどの各種産業は
械用材おlとして。
B. Dice, nozzles, capillaries, precision measurement blocks and gauges, rings, heating cylinders, heat insulating spacers,
Insulating sleeves, mechanical seals, coil springs, drawing tools, bearings, balls for bearings, balls for crushers, guide rolls, rolling rolls, slurry pump impellers, screws, sleeves, valves, orifices, tiles, wire wrapping. Various industries such as sleeves, drivers, and thread guides are used as mechanical materials.

C. 繊維、紙、フィルム、磁気テープ等のカッタ(ス
リッタや丸刃)、剃刀、バリカン刃、各種はさみ、各種
ナイフ、各種包丁などの刃物材料として。
C. As a cutter material for cutters (slitters and round blades) for textiles, paper, film, magnetic tape, etc., razors, clipper blades, various scissors, various knives, various kitchen knives, etc.

D. メス、ピンセット、歯根、歯冠、閉接、骨固定材
などの医療器具材料または医療材料として。
D. As medical equipment materials or medical materials such as scalpels, tweezers, tooth roots, dental crowns, closures, bone fixation materials, etc.

E. 人工宝石、印鑑、ネクタイピン、カラスボタン、
時計用部品などの装飾材料または宝石代用材料として。
E. Artificial jewelry, seals, tie pins, crow buttons,
As a decorative material for watch parts, etc., or as a jewelry substitute material.

F. 碁石、ゴルフクラブ、釣糸ガイドなどのスポーツ
・レジャー用具材料として。
F. As a material for sports and leisure equipment such as Go stones, golf clubs, and fishing line guides.

G. スプーン、フォーク、皿などの食器具材料として
G. As a material for tableware such as spoons, forks, plates, etc.

H. ボールペン用ボール、ペン先などの筆記具材料と
して。
H. As a material for writing instruments such as ballpoint pen balls and nibs.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  立方晶系の結晶構造をもつジルコニアと正方晶系の結
晶構造をもつジルコニアとが共存しており、正方晶系の
結晶構造をもつジルコニアは立方晶系の結晶構造をもつ
ジルコニアの粒内および粒界に存在しており、正方晶系
の結晶構造をもつジルコニアの総量は30〜80モル%
であり、粒界に存在する正方晶系の結晶構造をもつジル
コニアの量は5〜60モル%であり、イットリアを3.
5〜5.5モル%含み、炭素を実質的に含まず、気孔率
が0.6%以下であることを特徴とするジルコニア焼結
体。
Zirconia with a cubic crystal structure and zirconia with a tetragonal crystal structure coexist; The total amount of zirconia, which exists in the world and has a tetragonal crystal structure, is 30 to 80 mol%.
The amount of zirconia with a tetragonal crystal structure existing in the grain boundaries is 5 to 60 mol%, and the amount of zirconia present in the grain boundaries is 5 to 60 mol%.
A zirconia sintered body containing 5 to 5.5 mol%, substantially free of carbon, and having a porosity of 0.6% or less.
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