JPS63260857A - ジルコニア・イツトリア物品に耐時効性を賦与する方法 - Google Patents
ジルコニア・イツトリア物品に耐時効性を賦与する方法Info
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- JPS63260857A JPS63260857A JP63088371A JP8837188A JPS63260857A JP S63260857 A JPS63260857 A JP S63260857A JP 63088371 A JP63088371 A JP 63088371A JP 8837188 A JP8837188 A JP 8837188A JP S63260857 A JPS63260857 A JP S63260857A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/486—Fine ceramics
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Structural Engineering (AREA)
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- 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、イツトリアで部分的に安定化されたジルコニ
アの製造方法に関し、特にそのようなセラミックの固有
の時効劣化（ａｇｉＢ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）をな
くす方法に関する。
アの製造方法に関し、特にそのようなセラミックの固有
の時効劣化（ａｇｉＢ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）をな
くす方法に関する。
安定化剤がイツトリアである非転移性にされた（Ｌｒａ
ｎｓｒｏｒｍｉｔ ｉｏｎ−ｔｏｕｇｈｅｎｅｄ）部分
的安定化ジルコニア（ＰＳＺ）セラミックは、２００〜
３００℃の温度範囲で時間の経過と共に劣化すること、
非転移性にされた材料に典型的な表面層の正方晶系相の
ジルコニアが安定な単斜晶系の形態に戻ること、及び強
度が実質的に低下することなどからなる主な欠点を有す
ることが当分野でよく知られている。この劣化は水によ
って一層ひどくなる。この現象の数多くの説明が提案さ
れているが、一般的な同意は得られていない。
ｎｓｒｏｒｍｉｔ ｉｏｎ−ｔｏｕｇｈｅｎｅｄ）部分
的安定化ジルコニア（ＰＳＺ）セラミックは、２００〜
３００℃の温度範囲で時間の経過と共に劣化すること、
非転移性にされた材料に典型的な表面層の正方晶系相の
ジルコニアが安定な単斜晶系の形態に戻ること、及び強
度が実質的に低下することなどからなる主な欠点を有す
ることが当分野でよく知られている。この劣化は水によ
って一層ひどくなる。この現象の数多くの説明が提案さ
れているが、一般的な同意は得られていない。
米国特許第４，３６０，５９８号及び第４，３７０，３
９３号は、非転移性にされていない部分的安定化ジルコ
ニア固体電解質を取り扱っているが、上記劣化問題を取
り扱っている。それらの材料は非転移性にされていない
ので、室温で存在する安定な相は単斜晶系及び立方晶系
である。これらの非転移性にされていない材料は、１５
００℃以上の温度で焼成することにより製造され、その
温度では安定な相はイツトリア含有量により正方晶系と
立方晶系、又は正方晶系だけである。長い加熱により、
粒子の成長が起き、冷却すると正方晶系相は単斜晶系又
は、単斜晶系と立方晶系相に転化し、正方晶系から単斜
晶系の転移は約４％の体積膨張を伴う、前述の特許によ
ると、結晶転移による冷却の際のこの膨張は、粒子界面
の機械的応力を生じ、それ゛が今度は、その材料が２０
０〜３００℃の温度で長い時間保持された時、亀裂及び
劣化をもたらす、これらの特許は更に、この問題は、粒
径が２μより小さいならば、解決されるか又は少なくな
り、その結果それらの微粒材料は劣化から保護されると
言うことを述べている。
９３号は、非転移性にされていない部分的安定化ジルコ
ニア固体電解質を取り扱っているが、上記劣化問題を取
り扱っている。それらの材料は非転移性にされていない
ので、室温で存在する安定な相は単斜晶系及び立方晶系
である。これらの非転移性にされていない材料は、１５
００℃以上の温度で焼成することにより製造され、その
温度では安定な相はイツトリア含有量により正方晶系と
立方晶系、又は正方晶系だけである。長い加熱により、
粒子の成長が起き、冷却すると正方晶系相は単斜晶系又
は、単斜晶系と立方晶系相に転化し、正方晶系から単斜
晶系の転移は約４％の体積膨張を伴う、前述の特許によ
ると、結晶転移による冷却の際のこの膨張は、粒子界面
の機械的応力を生じ、それ゛が今度は、その材料が２０
０〜３００℃の温度で長い時間保持された時、亀裂及び
劣化をもたらす、これらの特許は更に、この問題は、粒
径が２μより小さいならば、解決されるか又は少なくな
り、その結果それらの微粒材料は劣化から保護されると
言うことを述べている。
安定化剤としてＹ ２０ ｓを含む非転移性にされたＰ
ＳＺセラミックは、もしＹ ｚ Ｏ３含有量が約４モル
％より少ないならば、室温で正方晶系相ジルコニアだけ
を含み、約４モル％より多いＹ２Ｏ，が存在する場合に
は正方晶系と立方晶系の相の混合物を含むであろう、高
温正方晶系相は、非常に反応性の高表面積共沈ＺｒＯ□
−Ｙ ｘ Ｏｓ粉末を１４００〜１５００℃の温度範囲
で焼成し、微粒セラミック物体を得ることにより室温で
維持される。この材料は明確な単斜晶系相を含まないが
、−見して米国特許第４．３６０，５９８号及び４，３
７０，３９３号に示唆されている結晶転移応力による劣
化機構は適用できないかの如く見える。しかし、焼成Ｐ
ＳＺ物体から有用な物品を形成するためには、ある種の
機械加工が通常必要であり、この操作は加工表面で正方
晶系ジルコニアの幾らかを単斜晶系形へ転移させること
になり、゛その結果再び単斜晶系相の形成に伴う応力が
低温時効劣化の問題を与えるようになる。
ＳＺセラミックは、もしＹ ｚ Ｏ３含有量が約４モル
％より少ないならば、室温で正方晶系相ジルコニアだけ
を含み、約４モル％より多いＹ２Ｏ，が存在する場合に
は正方晶系と立方晶系の相の混合物を含むであろう、高
温正方晶系相は、非常に反応性の高表面積共沈ＺｒＯ□
−Ｙ ｘ Ｏｓ粉末を１４００〜１５００℃の温度範囲
で焼成し、微粒セラミック物体を得ることにより室温で
維持される。この材料は明確な単斜晶系相を含まないが
、−見して米国特許第４．３６０，５９８号及び４，３
７０，３９３号に示唆されている結晶転移応力による劣
化機構は適用できないかの如く見える。しかし、焼成Ｐ
ＳＺ物体から有用な物品を形成するためには、ある種の
機械加工が通常必要であり、この操作は加工表面で正方
晶系ジルコニアの幾らかを単斜晶系形へ転移させること
になり、゛その結果再び単斜晶系相の形成に伴う応力が
低温時効劣化の問題を与えるようになる。
ラング（Ｌ ａｎｇｅ）その他による［２５０℃での非
転移性にされたＺｒ０２−Ｙ、Ｏ，材料の時効中の劣化
」と言う標題の論文、Ｊ 、Ａ＋＊、Ｃｅｒａｍ、Ｓｏ
ｅ、 ８９． ｐｐ。
転移性にされたＺｒ０２−Ｙ、Ｏ，材料の時効中の劣化
」と言う標題の論文、Ｊ 、Ａ＋＊、Ｃｅｒａｍ、Ｓｏ
ｅ、 ８９． ｐｐ。
２３７−２４０ （１９８８）には、非転移性にされた
Ｚｒ０ｘ−Ｙ ２０ ｘの低温時効劣化が直接取り扱わ
れており、水がイツトリウムを正方晶系１８２粒子から
浸出し、膨張を伴う単斜晶系形への転移をもたらし、そ
れによって応力を生じ、もし単斜晶系粒子が臨界的大き
さより大きいと、微小亀裂を生ずることを示唆している
。いずれにせよ、劣化と単斜晶系結晶相の存在との間の
関連が一般に持ち出されている。ラングその他によって
示唆されている劣化の機構が水の存在を更に必要とする
ことは欠点ではない、何故なら水蒸気が常に周囲の大気
中に存在するからである。
Ｚｒ０ｘ−Ｙ ２０ ｘの低温時効劣化が直接取り扱わ
れており、水がイツトリウムを正方晶系１８２粒子から
浸出し、膨張を伴う単斜晶系形への転移をもたらし、そ
れによって応力を生じ、もし単斜晶系粒子が臨界的大き
さより大きいと、微小亀裂を生ずることを示唆している
。いずれにせよ、劣化と単斜晶系結晶相の存在との間の
関連が一般に持ち出されている。ラングその他によって
示唆されている劣化の機構が水の存在を更に必要とする
ことは欠点ではない、何故なら水蒸気が常に周囲の大気
中に存在するからである。
仮え米国特許第４，３７０，３９３号及び第４．３６０
．５９８号に示唆されているような、正方晶系結晶から
単斜晶系結晶への転移を確実に阻止する処理工程が取ら
れたとしても、そのような焼結材料の機械加工による単
斜晶系相の誘発が依然として存在する。
．５９８号に示唆されているような、正方晶系結晶から
単斜晶系結晶への転移を確実に阻止する処理工程が取ら
れたとしても、そのような焼結材料の機械加工による単
斜晶系相の誘発が依然として存在する。
即ち、小さな単斜晶系結晶種子だけしか伴なわず、室温
でさえも正方晶系結晶相が優勢であるようなある焼結条
件を守ることにより材料を室温へ冷却してもよい。
でさえも正方晶系結晶相が優勢であるようなある焼結条
件を守ることにより材料を室温へ冷却してもよい。
残っている重要な問題は、機械加工により刺激されよう
と或は不適切な焼結法により刺激されようと、焼結後の
部分的に安定化されたジルコニア材料から単斜晶系相を
除去する問題である。
と或は不適切な焼結法により刺激されようと、焼結後の
部分的に安定化されたジルコニア材料から単斜晶系相を
除去する問題である。
・ 〔本発明の要約〕
本発明は、耐時効性で、イツトリアにより部分的に安定
化されたジルコニアセラミックの製造方法において、粒
径の制御に必ずしも全面的に依存することなく、そのよ
うなジルコニア物品を機械加工或は不適切に焼結するこ
とから生ずる単斜晶系相及び（又は）単斜晶系種子を実
質的に除く働きをすることができ、短い焼結処理とそれ
をするための新規な熱処理との組み合わせを用いた製造
方法を与える。
化されたジルコニアセラミックの製造方法において、粒
径の制御に必ずしも全面的に依存することなく、そのよ
うなジルコニア物品を機械加工或は不適切に焼結するこ
とから生ずる単斜晶系相及び（又は）単斜晶系種子を実
質的に除く働きをすることができ、短い焼結処理とそれ
をするための新規な熱処理との組み合わせを用いた製造
方法を与える。
特にその方法は、（ａ）そのような物品を、室温に冷却
した時、殆んど又は全く単斜晶系結晶相を持たない緻密
な生成物を生ずる温度及び時閏〔即ち１３９９〜１４５
４℃（２５５０〜２６５０’Ｆ ）で０．５〜４時間〕
焼結し、（ｂ）前記物品を希望の大きさの形状にするよ
うに機械加工しくそのような機械加工はその物品の表面
に単斜晶系結晶の成長を刺激する）、（ｃ）前記加工し
た物品を、 ９８２〜１０６６℃（１Ｂ００〜１９５０
’Ｆ ）の温度範囲に４〜３０＃Ｆ閏加熱して、単斜晶
系結晶構造を２００〜３００℃の温度範囲で改良された
安定性をもつ正方晶系結晶へ再転移させる諸工程からな
る。
した時、殆んど又は全く単斜晶系結晶相を持たない緻密
な生成物を生ずる温度及び時閏〔即ち１３９９〜１４５
４℃（２５５０〜２６５０’Ｆ ）で０．５〜４時間〕
焼結し、（ｂ）前記物品を希望の大きさの形状にするよ
うに機械加工しくそのような機械加工はその物品の表面
に単斜晶系結晶の成長を刺激する）、（ｃ）前記加工し
た物品を、 ９８２〜１０６６℃（１Ｂ００〜１９５０
’Ｆ ）の温度範囲に４〜３０＃Ｆ閏加熱して、単斜晶
系結晶構造を２００〜３００℃の温度範囲で改良された
安定性をもつ正方晶系結晶へ再転移させる諸工程からな
る。
安定化剤としてイツトリアを含む部分的に安定化したジ
ルコニアセラミックは、７．３モル％より少ないＹ、０
２を含むセラミックである。形成方法は、（ａ）酸化ジ
ルコニウムとイツトリウム化合物とからの物品を調製し
、その物品を１３９９〜１５４０℃（２５５０〜２６５
０’Ｆ ）の範囲の温度で短い時間焼結し、室温に冷却
した時、殆んど又は全く単斜晶系結晶相を持たない緻密
な生成物を生成させ、（ｂ）前記冷却した焼結した物品
を、その物品の表面に単斜晶系結晶相の形成をもならす
機械加工操作にかけ、（ｃ）前記加工した物品を、９８
２〜１０６５℃（１８ｏＯ〜１９５０″Ｆ）の温度範囲
に４〜３０時間加熱して、前記刺激された単斜晶系相を
正方晶系結晶構造へ全て転移させる諸工程からなる。
ルコニアセラミックは、７．３モル％より少ないＹ、０
２を含むセラミックである。形成方法は、（ａ）酸化ジ
ルコニウムとイツトリウム化合物とからの物品を調製し
、その物品を１３９９〜１５４０℃（２５５０〜２６５
０’Ｆ ）の範囲の温度で短い時間焼結し、室温に冷却
した時、殆んど又は全く単斜晶系結晶相を持たない緻密
な生成物を生成させ、（ｂ）前記冷却した焼結した物品
を、その物品の表面に単斜晶系結晶相の形成をもならす
機械加工操作にかけ、（ｃ）前記加工した物品を、９８
２〜１０６５℃（１８ｏＯ〜１９５０″Ｆ）の温度範囲
に４〜３０時間加熱して、前記刺激された単斜晶系相を
正方晶系結晶構造へ全て転移させる諸工程からなる。
仁１
部分的に安定化したジルコニア物体を製造するため、Ｚ
ｒＯ＊とＹ、０．との共沈粉末混合物を７．３モル％よ
り少ないＹ ｓ Ｏｓ、好ましくは２〜５モル％の範囲
の量で存在するｙ、ｏ、と−緒に用いる。
ｒＯ＊とＹ、０．との共沈粉末混合物を７．３モル％よ
り少ないＹ ｓ Ｏｓ、好ましくは２〜５モル％の範囲
の量で存在するｙ、ｏ、と−緒に用いる。
そのような共沈材料の平均粒径は典型的には２５０人で
あり、９９．３％Ｚ ｒ Ｏ！ ／ Ｙ ｔ Ｏｓより
大きな純度を有する。そのような粉末材料中に存在する
主たる不純物には、０．２〜０．３％の範囲の量で珪素
、鉄及びナトリウムの酸化物が含まれる。共沈粉末は、
約１８１１”／［１の非常に大きな比表面積を有する。
あり、９９．３％Ｚ ｒ Ｏ！ ／ Ｙ ｔ Ｏｓより
大きな純度を有する。そのような粉末材料中に存在する
主たる不純物には、０．２〜０．３％の範囲の量で珪素
、鉄及びナトリウムの酸化物が含まれる。共沈粉末は、
約１８１１”／［１の非常に大きな比表面積を有する。
」ｌ
製造された混合物粉末を、好ましくはアイソスタイツク
プレスにより、１０５〜３１５ＭＰａの圧力で物品に形
成する。別法として、粉末混合物をスラリーとして混合
し、低温乾燥による水の除去を必要とする従来のスリッ
プ注型法によりスリップ注型して成形してもよい、この
方法に関する教示については米国特許第４，０６７．９
４３号を参照されたい（その記載は参考のためここに入
れである）。
プレスにより、１０５〜３１５ＭＰａの圧力で物品に形
成する。別法として、粉末混合物をスラリーとして混合
し、低温乾燥による水の除去を必要とする従来のスリッ
プ注型法によりスリップ注型して成形してもよい、この
方法に関する教示については米国特許第４，０６７．９
４３号を参照されたい（その記載は参考のためここに入
れである）。
１罷
形成された物品を、空気中で１３９９〜１４５４℃（２
５５０〜２８５０ °Ｆ）の温度範囲で１０時間より短
い時間、好ましくは０．５〜４時間焼成し、理論値の９
７％に等しいか又はそれより大きな密度を得られるよう
にする。従来の焼結時間は通常２０時間以上必要とする
。空冷で一般に得られる速度で室温へ冷却した時、冷却
中１５０〜４００℃（３０２〜７５２″Ｆ）の温度範囲
でかなりの時間が消費されるにも拘わらず、単斜晶系Ｚ
ｒ Ｏ２は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により検出されなか
った。少量の立方晶系ＺｒＯ７は存在していたかも知れ
ないが、回折線ピークの重複のため検出されない、単斜
晶系結晶成長の種子は通常まだ残っているが、このこと
は後で都合のよい条件になると結晶成長を始める現象を
起こすことになる。
５５０〜２８５０ °Ｆ）の温度範囲で１０時間より短
い時間、好ましくは０．５〜４時間焼成し、理論値の９
７％に等しいか又はそれより大きな密度を得られるよう
にする。従来の焼結時間は通常２０時間以上必要とする
。空冷で一般に得られる速度で室温へ冷却した時、冷却
中１５０〜４００℃（３０２〜７５２″Ｆ）の温度範囲
でかなりの時間が消費されるにも拘わらず、単斜晶系Ｚ
ｒ Ｏ２は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により検出されなか
った。少量の立方晶系ＺｒＯ７は存在していたかも知れ
ないが、回折線ピークの重複のため検出されない、単斜
晶系結晶成長の種子は通常まだ残っているが、このこと
は後で都合のよい条件になると結晶成長を始める現象を
起こすことになる。
」０〔Ｌ
焼結した物品を、単斜晶系結晶構造の成長、特に存在す
る種子からの成長を刺激することができる機械加工操作
にかける。これは、希望の形を定めるためそのような物
品を機械加工することにより起きる０機械加工とは、刺
激されて相転移をもたらす物品の局部的温度上昇を与え
る供給速度で物品の金属を剪断するやり方で、その物品
に対し切断工具を移動させる広い意味で用いられている
。
る種子からの成長を刺激することができる機械加工操作
にかける。これは、希望の形を定めるためそのような物
品を機械加工することにより起きる０機械加工とは、刺
激されて相転移をもたらす物品の局部的温度上昇を与え
る供給速度で物品の金属を剪断するやり方で、その物品
に対し切断工具を移動させる広い意味で用いられている
。
切断は、前の論文で概説されている現象によって単斜晶
系結晶構造の成長を刺激する亀裂形成と同等なものとし
て働く、ある種の機械加工は他のものよりも大きな単斜
晶系結晶長を促進することが判明している０例えば、高
速で深部を組粒化すると単斜晶系用の成長を促進するが
、非常に微細な機械加工或は極端な微細加工即ち研摩は
、前の機械加工によって生じた単斜晶系結晶の薄い相の
幾らかを実際に除去することができる。このように機械
加工された物品は、そのような機械加工応力にかけられ
た表面域中に種々の濃度の単斜晶系結晶をもつことがあ
る。もし焼結／機械加工した物品をそのような条件で用
いなければならず、その有用な環境中で時効にかけられ
るとく時効とは、ここでは２０時間を越える時間、２０
０〜３００”Ｃの温度範囲中に保持した結果を意味する
ものとして用いられている）、大きな単斜晶系結晶成長
が起き、機械的強度のひどい低下をもたらす、水蒸気は
、非転移性にされたＺ ｒｏ ２−Ｙ ｔｏ ３多結晶
質材料の時効現象を促進することも判明している。
系結晶構造の成長を刺激する亀裂形成と同等なものとし
て働く、ある種の機械加工は他のものよりも大きな単斜
晶系結晶長を促進することが判明している０例えば、高
速で深部を組粒化すると単斜晶系用の成長を促進するが
、非常に微細な機械加工或は極端な微細加工即ち研摩は
、前の機械加工によって生じた単斜晶系結晶の薄い相の
幾らかを実際に除去することができる。このように機械
加工された物品は、そのような機械加工応力にかけられ
た表面域中に種々の濃度の単斜晶系結晶をもつことがあ
る。もし焼結／機械加工した物品をそのような条件で用
いなければならず、その有用な環境中で時効にかけられ
るとく時効とは、ここでは２０時間を越える時間、２０
０〜３００”Ｃの温度範囲中に保持した結果を意味する
ものとして用いられている）、大きな単斜晶系結晶成長
が起き、機械的強度のひどい低下をもたらす、水蒸気は
、非転移性にされたＺ ｒｏ ２−Ｙ ｔｏ ３多結晶
質材料の時効現象を促進することも判明している。
λ４１
次に機械加工された物品を空気中で９８２〜１ｏ６６’
Ｃ（１８００〜１９５Ｇ”Ｆ ）１７）温度範囲に４〜
３０時間加熱して単斜晶系用を正方晶系相へ転移させる
。他の安定化又は熱処理温度は調査されていないが、１
８００Ｔより低い熱処理温度も希望の結果を生ずるであ
ろうと推定される。しかし一層長い熱処理時間で行なわ
れるであろう、同様に、一層高い熱処理温度も、室温で
正方晶系結晶が自然に単斜晶系へ戻る臨界的大きさより
大きな粒径に増大する点まで有効であろう。
Ｃ（１８００〜１９５Ｇ”Ｆ ）１７）温度範囲に４〜
３０時間加熱して単斜晶系用を正方晶系相へ転移させる
。他の安定化又は熱処理温度は調査されていないが、１
８００Ｔより低い熱処理温度も希望の結果を生ずるであ
ろうと推定される。しかし一層長い熱処理時間で行なわ
れるであろう、同様に、一層高い熱処理温度も、室温で
正方晶系結晶が自然に単斜晶系へ戻る臨界的大きさより
大きな粒径に増大する点まで有効であろう。
１１夏１
従来の如く焼結し、機械加工された物品を周囲の大気中
低い温度、例えば５００°Ｆに長い時間かけると、その
物品の曲げ強度が１２１〜１４０ｋｐｓｉへ、約６７％
減少したく表１、試験１）、この強度は５００°Ｆで１
８０日間時効にかけると１０％へ減少した。（この同じ
材料を高い相対湿度条件下で時効にかけると、これらの
強度の損失は更に大きくなるであろう）。
低い温度、例えば５００°Ｆに長い時間かけると、その
物品の曲げ強度が１２１〜１４０ｋｐｓｉへ、約６７％
減少したく表１、試験１）、この強度は５００°Ｆで１
８０日間時効にかけると１０％へ減少した。（この同じ
材料を高い相対湿度条件下で時効にかけると、これらの
強度の損失は更に大きくなるであろう）。
本発明の焼結及び熱処理を用いると、その材料は６０日
後でもその破壊強度を維持し、そのような温度で水蒸気
中で６０日たった後でさえも、その破壊強度は何等失わ
れなかった（表１参照、試験１及び２）。
後でもその破壊強度を維持し、そのような温度で水蒸気
中で６０日たった後でさえも、その破壊強度は何等失わ
れなかった（表１参照、試験１及び２）。
物理的に改良される理由は充分わかってはいないが、短
い焼結処理及び後熱処理が、単斜晶系相を正方晶系相へ
再転移するのみならず、機械加工された物品の表面上の
単斜晶系種子結晶の存在をなくすことによりさらに単斜
晶系相が形成されるのを阻止するためと考えられている
。
い焼結処理及び後熱処理が、単斜晶系相を正方晶系相へ
再転移するのみならず、機械加工された物品の表面上の
単斜晶系種子結晶の存在をなくすことによりさらに単斜
晶系相が形成されるのを阻止するためと考えられている
。
実施例
一連の試料を本発明の処理の限界を確証するために調製
した。どの実施例でも、試料は３モル％のＹ２Ｏ，を含
む反応性Ｚ ｒ Ｏ２粉末材料から調製した０次にその
粉末を約３１５ＭＰａの圧力でアイソスタティックにプ
レスし、焼結するための物品を形成した。１１１密化物
を製造するのに用いた粉末の純度は９９．３％Ｚ ｒ
Ｏｔ ／ Ｙ ｚ Ｏｓであった。試験１を高湿度時効
条件を用いずに行ない、試験２では時効中高い湿度を用
いた。試料の幾つかを約２６５０’Ｆの高い温度で約２
４時間の長い時間、従来法に特徴的な焼結処理にかけた
。そのような材料を試験棒へ機械加工し、５００°Ｆの
時効にかける前及びその後に強度測定にかけた（表■、
試験１、試料１ 及び２）、他の試料を０．５〜４時間
の短い時間焼結し、試験棒へ機械加工し、２４時間１９
００’Ｆで熱処理した（表１、試＠１及び２、試料３〜
８）、試料を５００°Ｆ ソで６０日開く及び一つの場合１８０日間）時効試験に
かけた。更に、試料を試験２で、高相対湿度の雰囲気中
５００’Ｆで時効試験にかけた。その高相対湿度雰囲気
は、室温で水蒸気で飽和させた空気からなっていた。
した。どの実施例でも、試料は３モル％のＹ２Ｏ，を含
む反応性Ｚ ｒ Ｏ２粉末材料から調製した０次にその
粉末を約３１５ＭＰａの圧力でアイソスタティックにプ
レスし、焼結するための物品を形成した。１１１密化物
を製造するのに用いた粉末の純度は９９．３％Ｚ ｒ
Ｏｔ ／ Ｙ ｚ Ｏｓであった。試験１を高湿度時効
条件を用いずに行ない、試験２では時効中高い湿度を用
いた。試料の幾つかを約２６５０’Ｆの高い温度で約２
４時間の長い時間、従来法に特徴的な焼結処理にかけた
。そのような材料を試験棒へ機械加工し、５００°Ｆの
時効にかける前及びその後に強度測定にかけた（表■、
試験１、試料１ 及び２）、他の試料を０．５〜４時間
の短い時間焼結し、試験棒へ機械加工し、２４時間１９
００’Ｆで熱処理した（表１、試＠１及び２、試料３〜
８）、試料を５００°Ｆ ソで６０日開く及び一つの場合１８０日間）時効試験に
かけた。更に、試料を試験２で、高相対湿度の雰囲気中
５００’Ｆで時効試験にかけた。その高相対湿度雰囲気
は、室温で水蒸気で飽和させた空気からなっていた。
表Ｉから、本発明の教示に従い、焼結され、熱処理され
た材料は、周囲の空気中及び高相対湿度条件の両方で５
００″Ｆで長い時間さらす時効処理に対し、はるかに抵
抗性があることを結論することができる。
た材料は、周囲の空気中及び高相対湿度条件の両方で５
００″Ｆで長い時間さらす時効処理に対し、はるかに抵
抗性があることを結論することができる。
本発明の特別の実施例を例示し、記載してきたが、種々
の変化及び修正を本発明から離れることなく行えること
は当業者には明らかであろう０本発明の真の範囲以内に
入るそのような変化及び同等なものは全て特許請求の範
囲に含まれるものである。
の変化及び修正を本発明から離れることなく行えること
は当業者には明らかであろう０本発明の真の範囲以内に
入るそのような変化及び同等なものは全て特許請求の範
囲に含まれるものである。
Claims (12)
- （１）酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムから製造
された物品に耐時効性を賦与する方法において、 （ａ）前記物品を、室温に冷却した時、殆んど又は全く
単斜晶系結晶相を持たない緻密な生成物を生ずる時間焼
結し、 （ｂ）前記焼結した物品を、その物品の表面に単斜晶系
結晶相の形成をもたらす機械加工操作にかけ、 （ｃ）前記加工した物品を、９８２〜１０６５℃（１８
００〜１９５０°Ｆ）の温度範囲に４〜３０時間加熱し
て、全ての単斜晶系結晶構造を正方晶系結晶へ実質的に
転移させ且つ（又は）実質的に全ての単斜晶系成長核を
除く、 諸工程からなる酸化ジルコニウム・酸化イットリウム物
品に耐時効性を賦与する方法。 - （２）ジルコニア物品が７．３モル％より少ないイット
リウム化合物を含む特許請求の範囲第１項に記載の方法
。 - （３）イットリウム化合物が２〜５モル％の量で存在す
Ｙ＿２Ｏ＿３である特許請求の範囲第１項に記載の方法
。 - （４）工程（ａ）が１３９９〜１４５４℃（２５５０〜
２６５０°Ｆ）の温度範囲で、０．５〜４時間行なわれ
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （５）工程（ａ）及び（ｃ）が空気中で行なわれる特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 - （６）工程（ｂ）の機械加工がセラミック表面の亀裂形
成に等しいものである特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 - （７）製造された物品が約２５０Åの平均粒径を有する
粉末混合物から製造される特許請求の範囲第１項に記載
の方法。 - （８）製造された物品が、酸化ジルコニウムとイットリ
ウム化合物との反応性粉末を、約１０５〜３１５ＭＰａ
の範囲の圧力で行なわれる緻密化により製造される特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 - （９）製造された物品がスリップ注型により製造される
特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （１０）酸化ジルコニウムと、１〜７．３モル％の酸化
イットリウムからなり、しかも実質的に正方晶系の結晶
構造からなり、単斜晶系から正方晶系へ再転移した結晶
からなるの表面領域をもつ焼結された機械加工された物
品。 - （１１）結晶構造が０．５〜２μの平均粒径を有する特
許請求の範囲第１０項に記載の方法。 - （１２）酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムから製
造された物品に耐時効性を賦与する方法において、 （ａ）前記製造された物品を、室温に冷却した時、殆ん
ど又は全く単斜晶系結晶相を持たない非転移性にされた
、イットリアで部分的に安定化した緻密な生成物を生ず
る温度で１０時間より短い時間焼結し、 （ｂ）前記物品を、９８２〜１０６５℃（１８００〜１
９５０°Ｆ）の温度範囲に４〜３０時間加熱して、実質
的に全ての単斜晶系結晶成長の種子を除き且つ（又は）
実質的に全ての単斜晶系結晶構造を正方晶系結晶へ転移
させ、そして （ｃ）工程（ａ）に続き、工程（ｂ）の前又は後で、前
記物品を機械加工操作にかける、 諸工程からなる酸化ジルコニウム・酸化イットリウム物
品に耐時効性を賦与する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/037,654 US4866014A (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Method of making a stress resistant, partially stabilized zirconia ceramic |
| US037654 | 1987-04-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63260857A true JPS63260857A (ja) | 1988-10-27 |
Family
ID=21895544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63088371A Pending JPS63260857A (ja) | 1987-04-13 | 1988-04-12 | ジルコニア・イツトリア物品に耐時効性を賦与する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4866014A (ja) |
| EP (1) | EP0287262A1 (ja) |
| JP (1) | JPS63260857A (ja) |
| CA (1) | CA1318111C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114105633A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-01 | 长裕控股集团有限公司 | 提高氧化锆陶瓷抗老化性能的方法 |
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| CA2124352C (en) * | 1992-09-25 | 1999-08-10 | Hiromu Itoh | Solid insulator and method of manufacturing the same |
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1987
- 1987-04-13 US US07/037,654 patent/US4866014A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-03-31 CA CA000563140A patent/CA1318111C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-05 EP EP88303019A patent/EP0287262A1/en not_active Ceased
- 1988-04-12 JP JP63088371A patent/JPS63260857A/ja active Pending
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| CA1318111C (en) | 1993-05-25 |
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