JPS62297262A - ジルコニア焼結体 - Google Patents
ジルコニア焼結体Info
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- JPS62297262A JPS62297262A JP61138952A JP13895286A JPS62297262A JP S62297262 A JPS62297262 A JP S62297262A JP 61138952 A JP61138952 A JP 61138952A JP 13895286 A JP13895286 A JP 13895286A JP S62297262 A JPS62297262 A JP S62297262A
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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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は高強度且つ高靭性特性を有すると共にこれらの
特性の経時的劣化を小さくして耐環境性及び信頼性を高
めることができたジルコニア焼結体に関するものである
。
特性の経時的劣化を小さくして耐環境性及び信頼性を高
めることができたジルコニア焼結体に関するものである
。
セラミック焼結体は靭性に劣る材料であることが知られ
ており、これに対して部分安定化ジルコニア焼結体がこ
の欠点を改善する材料として注目されている。この部分
安定化ジルコニア（Ｐａｒｔｉａｌｌｙ ５ｔａｂｉｌ
ｉｚｅｄ−Ｚｉｒｃｏｎｉａ、以下、これをＰＳＺと略
す）焼結体は、その製作に当たってジルコニア原料に種
々の安定化剤、例えばＭｇｏ、ｙ２ｏ。
ており、これに対して部分安定化ジルコニア焼結体がこ
の欠点を改善する材料として注目されている。この部分
安定化ジルコニア（Ｐａｒｔｉａｌｌｙ ５ｔａｂｉｌ
ｉｚｅｄ−Ｚｉｒｃｏｎｉａ、以下、これをＰＳＺと略
す）焼結体は、その製作に当たってジルコニア原料に種
々の安定化剤、例えばＭｇｏ、ｙ２ｏ。
、 ＣａＯなどを適当な量添加して焼成することにより
得られ、このＰＳＺ焼結体の結晶相は主として正方晶相
又は正方晶相と立方晶相の混合相から成ることが特徴で
あると言われる。
得られ、このＰＳＺ焼結体の結晶相は主として正方晶相
又は正方晶相と立方晶相の混合相から成ることが特徴で
あると言われる。
かくして、このＰＳＺ焼結体はセラミックス自体が有す
る優れた耐食性に加えて高強度且つ高靭性特性を有する
が故に、ハサミ、包丁などの各種日用品、生体内各種部
材、産業機械用部品等々に幅広く用いられてきている。
る優れた耐食性に加えて高強度且つ高靭性特性を有する
が故に、ハサミ、包丁などの各種日用品、生体内各種部
材、産業機械用部品等々に幅広く用いられてきている。
しかしながら、このＰＳＺ焼結体から成る各種部材を長
期に亘って使用したり、或いは高温下又は水蒸気雰囲気
下や水との接触を伴って使用された場合には強度及び靭
性の劣化が顕著になって現れてきており、現在までのと
ころ水及び熱が原因となって正方晶相の単斜晶相への変
態を促進するものと考えられている。
期に亘って使用したり、或いは高温下又は水蒸気雰囲気
下や水との接触を伴って使用された場合には強度及び靭
性の劣化が顕著になって現れてきており、現在までのと
ころ水及び熱が原因となって正方晶相の単斜晶相への変
態を促進するものと考えられている。
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果、安定化剤
にＹｂｚＯｉとＣｅＯ□を用いてこれらを所定の範囲内
で含有させたＰＳＺ焼結体は耐水性且つ耐熱性に優れて
いることを見出した。
にＹｂｚＯｉとＣｅＯ□を用いてこれらを所定の範囲内
で含有させたＰＳＺ焼結体は耐水性且つ耐熱性に優れて
いることを見出した。
従って、本発明は上記知見に基づいて完成されたもので
あり、その目的は高強度且つ高靭性特性を有すると共に
熱安定性及び耐水性に優れ、これにより、高品質且つ高
信頼性のジルコニア焼結体を提供することにある。
あり、その目的は高強度且つ高靭性特性を有すると共に
熱安定性及び耐水性に優れ、これにより、高品質且つ高
信頼性のジルコニア焼結体を提供することにある。
本発明によれば、主としてＺｒＯ，から成り、１〜５モ
ル％のＹｂ２Ｏ３及び２．５〜８モル％のＣｅＯ，を含
有すると共にＹｂｚＯ：＋とＣｅ０ｚの合計した含有量
が５゜５モル％以上であり、結晶相が主として正方晶相
又は正方晶相と立方晶相の混合相から成るジルコニア焼
結体が提供される。
ル％のＹｂ２Ｏ３及び２．５〜８モル％のＣｅＯ，を含
有すると共にＹｂｚＯ：＋とＣｅ０ｚの合計した含有量
が５゜５モル％以上であり、結晶相が主として正方晶相
又は正方晶相と立方晶相の混合相から成るジルコニア焼
結体が提供される。
本発明のジルコニア焼結体は後述する過酷試験、即ち、
熱水処理試験（このような試験は一般にＰｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅ５ｔと呼ばれており、以下、これ
をＰＣＴと略す）を行っても上記安定化剤を所定の範囲
内で配合すればＺｒＯ，結晶相中の単斜晶相を５０重量
％以下に抑え、これにより、この焼結体の強度及び靭性
のそれぞれの経時的劣化を小さくした高信頼性のＰＳＺ
焼結体とし、加えて、このＰＣＴによっても依然として
通常のアルミナ焼結体以上の強度（４０Ｋｇ／＋ｍ２以
上の曲げ強度）を有することが特徴である。
熱水処理試験（このような試験は一般にＰｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｏｋｅｒ Ｔｅ５ｔと呼ばれており、以下、これ
をＰＣＴと略す）を行っても上記安定化剤を所定の範囲
内で配合すればＺｒＯ，結晶相中の単斜晶相を５０重量
％以下に抑え、これにより、この焼結体の強度及び靭性
のそれぞれの経時的劣化を小さくした高信頼性のＰＳＺ
焼結体とし、加えて、このＰＣＴによっても依然として
通常のアルミナ焼結体以上の強度（４０Ｋｇ／＋ｍ２以
上の曲げ強度）を有することが特徴である。
本発明に係るＰＣＴは温度１２１℃、２気圧の沸騰状態
下の熱水中にｐｓｚ焼結体を１００時間放置するという
ものであり、これにより、ＰＣＴの前後の単斜晶相の含
有量の変化を追っている。
下の熱水中にｐｓｚ焼結体を１００時間放置するという
ものであり、これにより、ＰＣＴの前後の単斜晶相の含
有量の変化を追っている。
本発明によれば、安定化剤としてＹｂｚＯ＊を１〜５モ
ル％及びＣｅＯ，を２．５〜８モルχ含有することが重
要であり、Ｙｂ２Ｏ３が１モル％未満であればＰＣＴ前
の焼結体であっても単斜晶相が５０重重量以上含んでお
り、焼結に伴ってクランクが発生し易くなり、５モル２
を越えた場合、強度が顕著に低下する。また、ＣｅＯ２
が２．５モルχ未満であれば、ＰＣＴによって単斜晶相
が５０重量％以上に増え、８モル％を越えた場合、強度
が低下する傾向にある。
ル％及びＣｅＯ，を２．５〜８モルχ含有することが重
要であり、Ｙｂ２Ｏ３が１モル％未満であればＰＣＴ前
の焼結体であっても単斜晶相が５０重重量以上含んでお
り、焼結に伴ってクランクが発生し易くなり、５モル２
を越えた場合、強度が顕著に低下する。また、ＣｅＯ２
が２．５モルχ未満であれば、ＰＣＴによって単斜晶相
が５０重量％以上に増え、８モル％を越えた場合、強度
が低下する傾向にある。
また、これらＹｂｚＯ：＋とＣｅＯ２の合計した含有量
が５．５モル２以上あることも重要であり、これが５．
５モル％未満であるとＰＣＴによって単斜晶相が５０重
量％以上に増える。
が５．５モル２以上あることも重要であり、これが５．
５モル％未満であるとＰＣＴによって単斜晶相が５０重
量％以上に増える。
更に本発明者はＹｂｚＯ：＋とＣｅＯ，の好適な含有量
がそれぞれ１〜３．５モルχ及び５．５〜７．５モルχ
の範囲内であることを見い出した。この範囲内であれば
、ＰＣＴ後であっても単斜晶相の量比が３０重量％以下
にできると共に５５Ｋｇ／ｎｍ”以上の高強度特性が得
られる。
がそれぞれ１〜３．５モルχ及び５．５〜７．５モルχ
の範囲内であることを見い出した。この範囲内であれば
、ＰＣＴ後であっても単斜晶相の量比が３０重量％以下
にできると共に５５Ｋｇ／ｎｍ”以上の高強度特性が得
られる。
主成分のＺｒＯ□については全焼結体中８０モル％以上
含存するのがよく、好適には８９〜９４．５モル２の範
囲内で含有すればよく、この範囲内であればＰＳＺ自体
が有する高強度且つ高靭性特性が顕著になる。
含存するのがよく、好適には８９〜９４．５モル２の範
囲内で含有すればよく、この範囲内であればＰＳＺ自体
が有する高強度且つ高靭性特性が顕著になる。
また本発明によれば、上記安定化剤及びその配合比以外
に焼結体中の平均結晶粒径を２μｍ以下、好適には１μ
ｍ以下に設定するのが望ましく、この範囲内にあれば単
斜晶相の析出が一段と抑えられ、高強度且つ高靭性のｐ
ｓｚ焼結体となり、しかも、ＰＣＴ後であっても単斜晶
相の析出量を低減させて全ＺｒＯ□結晶相中５０重量％
以下にすることが比較的容易である。
に焼結体中の平均結晶粒径を２μｍ以下、好適には１μ
ｍ以下に設定するのが望ましく、この範囲内にあれば単
斜晶相の析出が一段と抑えられ、高強度且つ高靭性のｐ
ｓｚ焼結体となり、しかも、ＰＣＴ後であっても単斜晶
相の析出量を低減させて全ＺｒＯ□結晶相中５０重量％
以下にすることが比較的容易である。
更にまた本発明のＰＳＺ焼結体は上述したＺｒＯ□主成
分及び安定化剤の２成分を必須不可欠のものとしている
が、それ以外の成分が含有されることを排除するもので
はない。例えばＹｂ２Ｏ３やＣｅＯ□の安定化剤の３０
重量％以内で他の安定化剤、例えば希土類元素の酸化物
、ＣａＯ、ＭｇＯで置換してもよく、或いはジルコニア
及び安定化剤の混合粉体時にボール等の粉砕媒体を使用
するときは、この粉砕媒体を構成する成分が混合粉砕物
中に必然的に含有されるようになり、例えばアルミナ（
Ａｌ□０．）等であり、これは焼結体全体当たり３重量
％まで混合されることが許容される。また、ジルコニア
原料を用いるに当たって必然的に混入されるような不可
避不純物、例えばＳｉＯ２，ＦｅｚＯ１＋Ｔｉ０ｚ、Ｎ
ｂｚＯｓなども焼結体全体当たり３重世％まで混入され
ることが許容される。尚、ＺｒＯ２原料中には分離が困
難なＨｆＯ□を含有してもよい。
分及び安定化剤の２成分を必須不可欠のものとしている
が、それ以外の成分が含有されることを排除するもので
はない。例えばＹｂ２Ｏ３やＣｅＯ□の安定化剤の３０
重量％以内で他の安定化剤、例えば希土類元素の酸化物
、ＣａＯ、ＭｇＯで置換してもよく、或いはジルコニア
及び安定化剤の混合粉体時にボール等の粉砕媒体を使用
するときは、この粉砕媒体を構成する成分が混合粉砕物
中に必然的に含有されるようになり、例えばアルミナ（
Ａｌ□０．）等であり、これは焼結体全体当たり３重量
％まで混合されることが許容される。また、ジルコニア
原料を用いるに当たって必然的に混入されるような不可
避不純物、例えばＳｉＯ２，ＦｅｚＯ１＋Ｔｉ０ｚ、Ｎ
ｂｚＯｓなども焼結体全体当たり３重世％まで混入され
ることが許容される。尚、ＺｒＯ２原料中には分離が困
難なＨｆＯ□を含有してもよい。
また、本発明に係るｐｓｚ焼結体の単斜晶相の量はＲ，
Ｃ，Ｇａｒｖｉｅ ａｎｄ Ｐ、 Ｓ、Ｎ１ｃｈｏｌ
ｓｏｎのＪ。
Ｃ，Ｇａｒｖｉｅ ａｎｄ Ｐ、 Ｓ、Ｎ１ｃｈｏｌ
ｓｏｎのＪ。
＾ｍｅｒ、ｃｅｒａｍ、ｓｏｃ、 、ＶＯｌ、５５、Ｎ
１１６．３０３〜３０５（１９７２）に記載されたＸ線
回折測定法により求められた。即ち、単斜晶相の回折ピ
ーク強度を１ｍ（１１１）、ＩＬＬｌ（ｌｌｌ）、立方
晶相の回折ピーク強度をＩｃ（１１１）、正方晶相の回
折ピーク強度をＩｔ（１１１）とした場合・ ×１００ の式から単斜晶相の量（重量％）を求めた。尚、前記論
文に記載された式にはＩｔ（１１１）が記載されていな
いが、本測定法においてはこれを加えている。
１１６．３０３〜３０５（１９７２）に記載されたＸ線
回折測定法により求められた。即ち、単斜晶相の回折ピ
ーク強度を１ｍ（１１１）、ＩＬＬｌ（ｌｌｌ）、立方
晶相の回折ピーク強度をＩｃ（１１１）、正方晶相の回
折ピーク強度をＩｔ（１１１）とした場合・ ×１００ の式から単斜晶相の量（重量％）を求めた。尚、前記論
文に記載された式にはＩｔ（１１１）が記載されていな
いが、本測定法においてはこれを加えている。
次に本発明を実施例により説明する。
水酸化ジルコニルを仮焼して得られる粉末をジルコニア
原料（純度９９．８Ｘ 、平均−成粒径は数百人程度の
大きさであるが、沈降法によれば平均粒径は約０．９μ
ｍである）とし、この原料にＰＳＺ焼結体中の安定化剤
の含有量が第１表に示す通りになるようにＹｂｚＯｉ粉
末（平均粒径ＩＡＩｍ、純度９９．９χ）及びＣｅＯ，
粉末（平均粒径０．７ μｍ 、純度９９．９２）を配
合し、次いでアルミナ製ポットにこの混合物を投入して
アルミナ製ボールを用いて粉砕及び混合し、更にこの原
料にパラフィンワックスなどのバインダーを添加して造
粒し、然る後、５×４Ｘ ４０ｍｍの寸法に加圧成形し
、この成形体を第１表に示す焼成条件で焼結させた。
原料（純度９９．８Ｘ 、平均−成粒径は数百人程度の
大きさであるが、沈降法によれば平均粒径は約０．９μ
ｍである）とし、この原料にＰＳＺ焼結体中の安定化剤
の含有量が第１表に示す通りになるようにＹｂｚＯｉ粉
末（平均粒径ＩＡＩｍ、純度９９．９χ）及びＣｅＯ，
粉末（平均粒径０．７ μｍ 、純度９９．９２）を配
合し、次いでアルミナ製ポットにこの混合物を投入して
アルミナ製ボールを用いて粉砕及び混合し、更にこの原
料にパラフィンワックスなどのバインダーを添加して造
粒し、然る後、５×４Ｘ ４０ｍｍの寸法に加圧成形し
、この成形体を第１表に示す焼成条件で焼結させた。
かくして得られた焼結体をダイヤモンド砥石を用いてそ
の表面を研磨し、特性評価用試料とした。
の表面を研磨し、特性評価用試料とした。
この特性評価として結晶相及び単斜晶相の量比、曲げ強
度、かさ比重、並びにＰＣＴ後の単科晶相の量比及び曲
げ強度をそれぞれ１０個の平均値で求めた。この曲げ強
度はＪＩＳ−Ｒ−１６０１の三点曲げ試験法から求め、
結晶相はＸ線回折法に基づいて単科晶相は（１１１）の
回折ピーク強度、正方晶相は（１１１） 、 （００４
） 、 （４００）のそれぞれの回折ピーク強度、立方
晶相は（１１１）、 （４００）のそれぞれの回折ピー
ク強度から求められた。
度、かさ比重、並びにＰＣＴ後の単科晶相の量比及び曲
げ強度をそれぞれ１０個の平均値で求めた。この曲げ強
度はＪＩＳ−Ｒ−１６０１の三点曲げ試験法から求め、
結晶相はＸ線回折法に基づいて単科晶相は（１１１）の
回折ピーク強度、正方晶相は（１１１） 、 （００４
） 、 （４００）のそれぞれの回折ピーク強度、立方
晶相は（１１１）、 （４００）のそれぞれの回折ピー
ク強度から求められた。
斯様にして得られた測定結果は第１表に示す通りであり
、また、第１図はＰＣＴ後のＰＳＺ焼結体の組成に対す
る単斜晶相の量比を示しており、・印は単斜晶相が３０
重量％未満、ム印は３０〜５０重量％、■印は５０重量
％を越えた場合を表している。
、また、第１図はＰＣＴ後のＰＳＺ焼結体の組成に対す
る単斜晶相の量比を示しており、・印は単斜晶相が３０
重量％未満、ム印は３０〜５０重量％、■印は５０重量
％を越えた場合を表している。
そして、第１図中Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅによって囲まれる
領域は本発明の範囲内であることを示し、Ｆ−Ｇ−Ｈ−
１によって囲まれる領域は本発明にとって好適な組成で
あることを示す。
領域は本発明の範囲内であることを示し、Ｆ−Ｇ−Ｈ−
１によって囲まれる領域は本発明にとって好適な組成で
あることを示す。
尚、第１表中ＰＣＴ前の結晶相欄は結晶相の概ねの量比
を示しており、ｃ、ｔ、ｍはそれぞれ立方晶相、正方晶
相、単斜晶相を表している。
を示しており、ｃ、ｔ、ｍはそれぞれ立方晶相、正方晶
相、単斜晶相を表している。
第１表より明らかな通り、本発明のｐｓｚ焼結体である
試料階３〜５．７〜９．１１〜１４はＰＣＴ前で大きな
曲げ強度を示しており、ＰＣＴ後であっても単斜晶相の
量比が５０重量％以下に抑えられると共に曲げ強度が４
５にｇ７ｍｍ”以上の値が得られている。とりわけ、試
料ｉ４，５，８．９においてはＰＣＴ後であっても単斜
晶相の量比が１３重重量以下であると共に５９Ｋｇ／ｍ
ｍ”以上の曲げ強度が得られている。
試料階３〜５．７〜９．１１〜１４はＰＣＴ前で大きな
曲げ強度を示しており、ＰＣＴ後であっても単斜晶相の
量比が５０重量％以下に抑えられると共に曲げ強度が４
５にｇ７ｍｍ”以上の値が得られている。とりわけ、試
料ｉ４，５，８．９においてはＰＣＴ後であっても単斜
晶相の量比が１３重重量以下であると共に５９Ｋｇ／ｍ
ｍ”以上の曲げ強度が得られている。
そして、これらの試料についてはいずれも大きな靭性が
得られている。
得られている。
これに対して、試料Ｎｃｔ１．２，６．１０は本発明の
範囲外であり、ＰＣ，Ｔ後の単斜晶相が５０重量％を越
えてクラックが発生したり、或いは４０Ｋｇ／ｍｍ”未
満の曲げ強度しか得られなかった。
範囲外であり、ＰＣ，Ｔ後の単斜晶相が５０重量％を越
えてクラックが発生したり、或いは４０Ｋｇ／ｍｍ”未
満の曲げ強度しか得られなかった。
また、試料寛１５．１６は安定化剤にＣｅＯ□を単独で
用いた場合であり、焼結後クランクの発生が認められた
。試料Ｎ［１１７，１８は安定化剤にＹｂ２０□を単独
で用いた場合であり、ＰＣＴによってクラックの発生が
ＬＱめられた。
用いた場合であり、焼結後クランクの発生が認められた
。試料Ｎ［１１７，１８は安定化剤にＹｂ２０□を単独
で用いた場合であり、ＰＣＴによってクラックの発生が
ＬＱめられた。
尚、本実施例の試料魚１〜１８はいずれも焼結体中にＡ
１□０．を約０．５重量％含んでおり、また、いずれも
焼結体の平均結晶粒径は約１μｍであった。
１□０．を約０．５重量％含んでおり、また、いずれも
焼結体の平均結晶粒径は約１μｍであった。
以上の通り、本発明のジルコニア焼結体によれは、高強
度且つ高靭性特性を有すると共に耐水性及び耐熱性に優
れているために高強度且つ高靭性を経時的に維持させる
ことができ、これらにより高品質且つ高信頼性のｐｓｚ
焼結体が得られる。
度且つ高靭性特性を有すると共に耐水性及び耐熱性に優
れているために高強度且つ高靭性を経時的に維持させる
ことができ、これらにより高品質且つ高信頼性のｐｓｚ
焼結体が得られる。
その結果、このＰＳＺ焼結体を素材にしてピンセット、
メス、ハサミ、ナイフ、包丁等の日用品、生体内部材、
産業機械用部品等々広範囲な用途に適用することができ
る。
メス、ハサミ、ナイフ、包丁等の日用品、生体内部材、
産業機械用部品等々広範囲な用途に適用することができ
る。
第１図は熱水処理試験後のジルコニア焼結体の組成を示
した説明図である。
した説明図である。
Claims (1)
- 主としてＺｒＯ＿２から成り、１〜５モル％のＹｂ＿
２Ｏ＿３及び２．５〜８モル％のＣｅＯ＿２を含有する
と共にＹｂ＿２Ｏ＿３とＣｅＯ＿２の合計した含有量が
５．５モル％以上であり、結晶相が主として正方晶相又
は正方晶相と立方晶相の混合相から成るジルコニア焼結
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138952A JPH0822774B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ジルコニア焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138952A JPH0822774B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ジルコニア焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62297262A true JPS62297262A (ja) | 1987-12-24 |
| JPH0822774B2 JPH0822774B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15233994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61138952A Expired - Fee Related JPH0822774B2 (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | ジルコニア焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822774B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020184509A1 (ja) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | ||
| WO2022202710A1 (ja) * | 2021-03-23 | 2022-09-29 | 京セラ株式会社 | セラミック焼結体およびセラミック粉末 |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP61138952A patent/JPH0822774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2020184509A1 (ja) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | ||
| WO2022202710A1 (ja) * | 2021-03-23 | 2022-09-29 | 京セラ株式会社 | セラミック焼結体およびセラミック粉末 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0822774B2 (ja) | 1996-03-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |