JP7734268B2

JP7734268B2 - ジルコニア焼結体、ジルコニア粉末、及び、ジルコニア焼結体の製造方法

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Publication number: JP7734268B2
Application number: JP2024506126A
Authority: JP
Inventors: 慧亮藤田; 優行高井
Original assignee: Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2022-03-11
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2025-09-04
Anticipated expiration: 2043-03-03
Also published as: JPWO2023171542A1; WO2023171542A1; CN118829619A; EP4428111A4; EP4428111A1; US20250042819A1

Description

本発明は、ジルコニア焼結体、ジルコニア粉末、及び、ジルコニア焼結体の製造方法に関する。

従来、ジルコニアは、機械的強度が高いといった特性等を利用し、様々な用途で使用されている。

特許文献１には、ＺｒＯ₂を主成分とし、主安定化剤がＹ₂Ｏ₃である焼結体であって、Ｙ₂Ｏ₃を１．５～４モル％含むＺｒＯ₂に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少なくとも１種を０．１～３モル％含有し、単斜晶及び立方晶の少なくとも１種と正方晶との混合相又は正方晶単相からなるジルコニア質焼結体が開示されている（請求項１参照）。

特許文献２には、単斜晶率が０．５％以上であり、安定化剤の含有量が１．０ｍｏｌ％以上２．５ｍｏｌ％未満であり、アルミナ、ゲルマニア及びシリカの群から選ばれる１以上の添加成分を含む焼結体が開示されている（請求項１、請求項４、請求項６参照）。

特許文献３には、バッデライトからなるＺｒＯ_２を主成分とし、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の希土類金属酸化物と、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２とを含むジルコニア質焼結体であって、上記希土類金属酸化物（Ｒ_２Ｏ_３）とＺｒＯ_２とのモル比（Ｒ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２）が１／９９～５／９５であり、かつ、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０．０５～２０モル％、ＳｉＯ_２の含有量が０．０５～１０モル％であるジルコニア質焼結体が開示されている（請求項１参照）。

特開２０００－０９５５６４号公報国際公開第２０２０／２１７９４２号特開平８－４０７７０号公報

イットリア安定化ジルコニア焼結体は、熱水中、又は、大気雰囲気下（１００～３００℃）において、正方晶相から単斜晶相へと相変態し、機械的特性が低下する。ここで、本明細書では、熱水中における劣化を水熱劣化、大気雰囲気下における高温（１００～３００℃）での劣化を熱劣化と呼ぶこととする。

従来より、この二者（水熱劣化、熱劣化）は、同様の機構により生じると考えられているが、本発明者らの検討によれば、水熱劣化耐性が高くても、必ずしも熱劣化耐性が高いとは限らない。例えば、本明細書の比較例５として記載されている焼結体は、水熱劣化耐性は高いものの、熱劣化耐性に劣る。

ジルコニア材料は、水蒸気が介在しない高温条件での使用も考えられるため、熱劣化耐性に優れ、かつ、優れた機械特性を有したジルコニア焼結体の開発は重要である。

特許文献１には、特許文献１のジルコニア焼結体によれば、熱安定性と機械的特性とを同時に達成することができる旨の記載がある（段落［００４３］参照）。
しかしながら、特許文献１において実際に確認されているのは、熱安定性（熱劣化耐性）ではなく、水熱劣化耐性である。つまり、特許文献１では、２５０℃の熱水中又は水蒸気中（水蒸気圧４ＭＰａ）にて５０時間のエージングテストを行った後、焼結体の劣化状態を確認しており（段落［００５３］参照）、これは、水熱劣化耐性の確認である。また、本発明者らの検証試験によれば、特許文献１のジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性は高いが、熱劣化耐性は低いことが確認された。

特許文献２には、特許文献２の焼結体は、単斜晶率が０．５％以上であるため、破壊靭性や曲げ強度が高くなることや、アルミナ、ゲルマニア及びシリカの群から選ばれる１以上の添加成分を含むことにより水熱劣化が抑制される旨の記載がある（段落［００３９］、段落［００５２］参照）。しかしながら、特許文献２では、熱劣化耐性については未検証である。なお、上述の通り、水熱劣化耐性に優れていたとしても、熱劣化耐性に優れるとは限らない。

特許文献３には、特許文献３の焼結体は、従来のジルコニア焼結体にみられない、耐熱衝撃性及び熱安定性に優れ、高い機械的特性を有する旨の記載がある（段落［００４３］参照）。しかしながら、特許文献３の焼結体は、機械的特性が充分であるとはいえない。具体的に、特許文献３の実施例で開示されている焼結体の曲げ強度は、最大で４９．１ｋｇｆ／ｍｍ^２と低い。これでは、構造材として用いる場合には充分とはいえず、より高強度が求められる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を提供することにある。また、当該ジルコニア焼結体を得ることが可能なジルコニア粉末を提供することにある。また、当該ジルコニア焼結体を得ることが可能なジルコニア焼結体の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、ジルコニア焼結体について鋭意研究を行った。その結果、下記の構成を採用することにより、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るジルコニア焼結体は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下であり、
結晶粒径が０．２０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、結晶粒径が０．２０μｍ以下である。結晶粒径が０．２０μｍ以下であるということは、低温（例えば、１２００℃～１３５０℃程度）にて焼結されたことを意味する。前記ジルコニア焼結体は、低温焼結により結晶粒の成長が抑制されているため、水熱劣化耐性に優れる。

ここで、熱劣化について説明する。
安定化ジルコニアにおける熱劣化とは、正方晶相から単斜晶相への転移である。前記熱劣化を抑制するには、正方晶相と単斜晶相の自由エネルギー差を大きくすればよい。つまり、正方晶相をより安定な状態とすればよい。しかしながら、正方晶相を過剰に安定化すると、機械特性が低下する。
この点について以下に説明する。
安定化ジルコニアは、応力が加えられると、安定化ジルコニア中の正方晶相が、正方晶相より体積の大きな単斜晶相に変態することで、体積膨張により応力を打ち消し、クラックの進展の阻止等を行う強化機構を有している。安定化ジルコニアは、この強化機構が効果的に発揮されることにより、良好な機械特性を有している。
しかしながら、正方晶相が大きく安定化されると、単斜晶相に変態しにくくなり、前記強化機構の効果が弱まることとなる。そのため、単に正方晶相の安定化をさせるだけでは、熱劣化耐性は向上するものの、機械特性が低下することとなる。

本発明は、前記問題を解決するものである。
まず、本発明は、安定化剤として、イットリウムの酸化物と前記Ｍの酸化物との両方を含む。イットリウムの酸化物は、他の元素の酸化物と比較して高機械特性を付与しやすい。本発明は、安定化剤として、イットリウムの酸化物を含むため、優れた機械特性を得やすい。
なお、本明細書において、機械特性に優れるとは、靱性、及び、機械強度の両方に優れることをいう。

また、本発明は、安定化剤として、前記Ｍの酸化物を含み、前記Ｍの酸化物とイットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を０．０５以上１．５以下としている。
前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有しているため、正方晶相を適度に安定化することができ、水熱劣化耐性と熱劣化耐性とを向上させることができる。
ここで、上述したように、一般的に、正方晶相を安定化すると、機械特性は低下することとなる。
しかしながら、本発明者らは、前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有すると、驚くべきことに、機械特性の低下が少なく、従来のジルコニア焼結体と同等の機械特性を有することを見出した。つまり、本発明によれば、前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有しているため、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れる。
なお、前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有していると、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れることは、実施例からも明らかである。

また、本発明は、前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下である。上述したように、正方晶相が大きく安定化されると、機械特性が低下することとなるが、本発明では、安定化剤の含有量が酸化物換算で２．６ｍｏｌ％以下であるため、機械特性（特に、靱性）に優れる。また、安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上であるため、熱劣化耐性に優れる。

以上より、前記の本発明の構成によれば、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を提供することができる。特に、熱劣化耐性に優れるため、数百度の使用環境でも相変態を起こしにくい。そのため、例えば、研削、研磨等の加工時に生じる熱によってジルコニア焼結体の機械特性や寸法が変化しにくい。また、使用環境による劣化を起こしにくい。

なお、特許文献１のジルコニア焼結体は、高い焼結温度により焼結されているため、特許文献１に記載はないが、結晶粒径は、０．２０μｍよりも大きいと推察される。また、特許文献１には、前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を制御する旨の記載はない。特許文献１のジルコニア焼結体においては、Ｙ_２Ｏ_３に対する希土類添加量が増加すると、靭性が低下するため、高い機械特性を発揮するためにはＹ_２Ｏ_３と希土類元素の添加比を制御する必要があるが、このような技術的思想は、特許文献１には記載されていない。
また、特許文献２には、本発明のＭに相当する原子を添加する旨の記載はない。
また、特許文献３の実施例には、イットリウムの酸化物と前記Ｍの酸化物との両方を含むことについての記載がない。その他、特許文献３には、イットリウムの酸化物と前記Ｍの酸化物とをこの特定の組み合わせで含むことについて記載も示唆もない。

前記構成において、前記Ｍは、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。

前記Ｍが、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であると、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記構成において、安定化ジルコニア中の前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であると、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記構成において、熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であることが好ましい。

熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であると、熱劣化耐性により優れる。

前記構成において、水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であることが好ましい。なお、本明細書において、「水熱処理」とは、熱水中での処理を意味する。

水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であると、水熱劣化耐性に優れる。

前記構成において、ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であることが好ましい。

ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であると、靱性が高いといえる。なお、従来公知のジルコニア焼結体の靭性値は、５ＭＰａ・ｍ^０．５程度であるため、前記靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であると、従来公知のジルコニア焼結体と同等以上の靱性を有すると言える。

前記構成において、３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。

３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、機械強度が高いといえる。なお、従来公知のジルコニア焼結体の３点曲げ強度は、８０ｋｇｆ／ｍｍ^２程度であるため、前記３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、従来公知のジルコニア焼結体と同等以上の機械強度を有すると言える。

また、本発明に係るジルコニア粉末は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下であることを特徴とする。

前記構成よれば、低温焼結（例えば、１２００℃以上１３５０℃以下程度で焼結）させることにより、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を得ることができる。

前記Ｍが、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であると、低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記構成において、前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であると、低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記構成においては、比表面積が１５ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。

比表面積が１５ｍ^２／ｇ以上であると、低温焼結性を向上させることができる。

前記構成においては、粒子径Ｄ_５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。

粒子径Ｄ_５０が１．０μｍ以下であると、粒子（二次粒子）の粒径が比較的小さいため、二次粒子間隙を小さくすることができる。その結果、低温焼結性に優れる。また、二次粒子間隙が小さいため、高焼結密度の焼結体を得ることができる。

前記構成においては、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性１＞を有することが好ましい。
＜特性１＞
熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上である。

熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、熱劣化耐性により優れる。

前記構成においては、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性２＞を有することが好ましい。
＜特性２＞
水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上である。

水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性に優れる。

前記構成においては、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性３＞を有することが好ましい。
＜特性３＞
ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上である。

前記靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、靱性が高いといえる。

前記構成においては、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性４＞を有することが好ましい。
＜特性４＞
３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である。

３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、機械強度が高いといえる。

また、本発明に係るジルコニア焼結体の製造方法は、前記ジルコニア粉末を成型し、成型体を得る工程Ｘと、
前記工程Ｘの後、前記成型体を１２００℃以上１３５０℃以下、１時間以上５時間以下の条件で焼結する工程Ｙとを有することを特徴とする。

前記構成によれば、前記ジルコニア粉末を用い、１２００℃以上１３５０℃以下という低温焼結条件にて焼結してジルコニア焼結体を得る。従って、当該製造方法によれば、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を得ることができる。

本発明によれば、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れたジルコニア焼結体を提供することができる。また、当該ジルコニア焼結体を得ることが可能なジルコニア粉末を提供することができる。また、当該ジルコニア焼結体を得ることが可能なジルコニア焼結体の製造方法を提供することができる。

本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法を説明するための模式図である。圧痕長さとクラック長さとを説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。なお、本明細書において、ジルコニア（酸化ジルコニウム）とは一般的なものであり、ハフニアを含めた１０質量％以下の不純物金属化合物を含むものである。また、本明細書において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。

以下で示される各成分の含有量の最大値、最小値は、他の成分の含有量に関係なく、それぞれ独立して本発明の好ましい最小値、好ましい最大値である。
また、以下で示される各種パラメータ（測定値等）の最大値、最小値は、各成分の含有量（組成）に関係なく、それぞれ独立して本発明の好ましい最小値、最大値である。

［ジルコニア焼結体］
以下、本実施形態に係るジルコニア焼結体の一例について説明する。ただし、本発明のジルコニア焼結体は、以下の例示に限定されない。

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下であり、
結晶粒径が０．２０μｍ以下である。

＜結晶粒径＞
上述の通り、本実施形態に係るジルコニア焼結体は、結晶粒径が０．２０μｍ以下である。結晶粒径が０．２０μｍ以下であるということは、低温（例えば、１２００℃～１３５０℃程度）にて焼結されたことを意味する。前記ジルコニア焼結体は、低温焼結により結晶粒の成長が抑制されているため、水熱劣化耐性に優れる。

前記結晶粒径は、好ましくは０．２０μｍ以下、より好ましくは０．１８μｍ以下、さらに好ましくは０．１６μｍ以下である。前記結晶粒径は、小さいほど好ましいが、例えば、０．０５μｍ以上等とすることができる。

＜組成＞
本実施形態に係るジルコニア焼結体は、安定化ジルコニアを含む。

前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を１００質量％としたときに、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは８５質量％以上である。前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を１００質量％としたときに、９９質量％以下、９５質量％以下等とすることができる。また、前記ジルコニア焼結体は、前記安定化ジルコニアのみで構成されていてもよい。つまり、前記ジルコニア焼結体は、前記安定化ジルコニアのみを焼結させた構成であってもよい。この場合、前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を１００質量％としたときに、１００質量％となる。

前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とを含む。安定化剤を含むため、当該ジルコニア焼結体は低温焼結により得られたものといえる。前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を１００質量％としたときに、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を１００質量％としたときに、９９質量％以下、９５質量％以下等とすることができる。また、前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とのみで構成されていてもよい。

前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含む。前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上である。イットリウムの酸化物は、他の元素の酸化物と比較して高機械特性を付与しやすい。本実施形態では、安定化剤として、イットリウムの酸化物を含むため、優れた機械特性を得やすい。

前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］は、０．０５以上１．５以下である。
Ｚｒ^４＋とＯ^２－の配位におけるイオン半径比は、Ｐａｕｌｉｎｇの第一法則から導かれる８配位の理想的なイオン半径比０．７３２に対して小さい。ここで、前記Ｍは、Ｚｒ^４＋及びＹ^３＋よりもイオン半径の大きな元素である。本発明者らは、Ｚｒ^４＋及びそれに置換し得るイオン種Ｍ^ｎ＋とＯ^２－との配位におけるイオン半径比を８配位の理想イオン半径比に近づけることで、Ｚｒ－Ｏの８配位である正方晶相が安定化され、Ｚｒ－Ｏの７配位である単斜晶相との化学自由エネルギー差を増加させることに想到した。
しかしながら、イオン半径比の大きな元素Ｍを添加すると、機械特性が低下してしまう。そこで、本発明者らはさらに鋭意研究を行った。その結果、前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を０．０５以上１．５以下とすれば、機械特性が大きく低下しない程度に正方晶相を安定化させ且つ、水熱劣化耐性、及び、熱劣化耐性を向上させることが可能であることを見出した。前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を０．０５以上１．５以下と規定したのは、上記の理由によるものである。
このように、本実施形態では、前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有しているため、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れる。

前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］は、好ましくは０．０７以上、より好ましくは０．０９以上である。前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］は、好ましくは１．４５以下、より好ましくは１．４０以下である。

本明細書において、イオン半径は、非特許文献(R. D. Shannon, Acta Cryst. 1976, A32, p751-767.)に記載の有効イオン半径を用いる。それぞれのイオンに関しては、大気中で安定な価数として取り扱う。すなわち、Ｚｒは４価の陽イオン、Ｌａ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｄｙは３価の陽イオン、Ｃａは２価の陽イオン、Ｏは２価の陰イオンとする。また全て８配位における有効イオン半径を使用する。例えば、Ｚｒ^４＋のイオン半径は０．８４Å、Ｙ^３＋のイオン半径は１．０１９Å、Ｌａ^３＋のイオン半径は１．１６０Å、Ｎｄ^３＋のイオン半径は１．１０９Å、Ｔｂ^３＋のイオン半径は１．０４０Å、Ｄｙ^３＋のイオン半径は１．０２７Å、Ｃａ^２＋のイオン半径は１．１２Åとする。酸素イオンの半径は１．４２Åとする。

前記Ｍは、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。前記Ｍが、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であると、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下である。上述したように、正方晶相が大きく安定化されると、機械特性が低下することとなるが、本実施形態では、安定化剤の含有量が酸化物換算で２．６ｍｏｌ％以下であるため、機械特性（特に、靱性）に優れる。また、安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上であるため、熱劣化耐性に優れる。

前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で１．７２ｍｏｌ％以上が好ましく、１．７５ｍｏｌ％以上がより好ましい。前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で２．５８ｍｏｌ％以下が好ましく、２．５５ｍｏｌ％以下がより好ましい。

安定化ジルコニア中の前記Ｍの酸化物の含有量は、０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であると、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上、さらに好ましくは０．１５ｍｏｌ％以上である。前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．２ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．１ｍｏｌ％以下である。

なかでも、前記ＭとしてＣａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＣａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＢａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＢａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＳｒを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＳｒを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＤｙを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＤｙを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＴｂを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＴｂを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＧｄを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＧｄを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＥｕを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＥｕを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＳｍを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＳｍを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＮｄを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＮｄを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＰｒを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＰｒを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

前記ＭとしてＬａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、好ましくは０．１ｍｏｌ％以上、より好ましくは０．１２ｍｏｌ％以上である。前記ＭとしてＬａを用いる場合、前記Ｍの酸化物の含有量は、より好ましくは１．３ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは１．２ｍｏｌ％以下である。

安定化ジルコニア中の前記イットリウムの酸化物の含有量は、０．４ｍｏｌ％以上２．５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。前記Ｍの酸化物の含有量が０．４ｍｏｌ％以上２．５ｍｏｌ％以下であると、より優れた機械特性を得やすい。

安定化ジルコニア中の前記イットリウムの酸化物の含有量は、より好ましくは０．５ｍｏｌ％以上、さらに好ましくは０．６ｍｏｌ％以上である。前記イットリウムの酸化物の含有量は、より好ましくは２．２ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは２ｍｏｌ％以下である。

前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、９７．４ｍｏｌ％以上９８．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、９７．４２ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、９７．５ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、９８．２８ｍｏｌ％以下であることがより好ましく、９８．２５ｍｏｌ％以下であることがさらに好ましい。

前記ジルコニア焼結体は、アルミナを含有していてもよい。また、前記ジルコニア焼結体は、アルミナを含有していなくてもよい。

前記ジルコニア焼結体がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、前記ジルコニア焼結体を全体としたときに、０．００５質量％以上１０質量％以下含むことが好ましい。前記アルミナの含有量が０．００５質量％以上であると、水熱劣化耐性、及び、熱劣化耐性により優れる。また、前記アルミナの含有量が１０質量％以下であると、焼結性が大きく低下することはなく、低温焼結が可能である。

前記ジルコニア焼結体がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０２質量％以上である。前記ジルコニア粉末がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、より好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下である。

前記ジルコニア焼結体は、上述した以外にも、機械特性等の向上を目的として、焼結可能なセラミックスや熱硬化性樹脂等を含んでも構わない。また、前記ジルコニア焼結体は、審美性向上等を目的として、着色剤を含んでいても構わない。

＜相対焼結密度＞
前記ジルコニア焼結体の相対焼結密度は、９５％以上であることが好ましく、９８％以上であることがより好ましい。前記相対焼結密度が９５％以上であると、当該ジルコニア焼結体は、焼結が充分に行われているといえる。また、前記相対焼結密度が９９％以上であると、当該ジルコニア焼結体は、より高強度となる。

＜ジルコニア焼結体の相対焼結密度の測定方法＞
前記相対焼結密度は、下記式（１）で表される相対焼結密度のことをいう。
相対焼結密度（％）＝（焼結密度／理論焼結密度）×１００・・・（１）
ここで、理論焼結密度（ρ_０とする）は、下記式（２－１）によって算出される値である。
ρ_０＝１００／［（Ｚ／３．９８７）＋（１００－Ｚ）／ρｚ］・・・（２－１）
ただし、ρｚは、下記式（２－２）によって算出される値である。
ρｚ＝［１２４．２５（１００－Ｘ－Ｙ）＋２２５．８１×Ｘ＋［前記Ｍ酸化物の分子量］×Ｙ］／［１５０．５（１００＋Ｘ＋Ｙ）Ａ^２Ｃ］・・・（２－２）
また、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ、イットリア濃度（モル％）、前記Ｍ酸化物濃度（モル％）及びアルミナ濃度（重量％）である。また、ＡおよびＣはそれぞれ、下記式（２－３）及び（２－４）によって算出される値である。
Ａ＝０．５０８０＋０．０６９８０（Ｘ＋Ｙ）／（１００＋Ｘ＋Ｙ）・・・（２－３）
Ｃ＝０．５１９５－０．０６１８０（Ｘ＋Ｙ）／（１００＋Ｘ＋Ｙ）・・・（２－４）
式（１）において、理論焼結密度は，粉末の組成によって変動する。例えば、イットリア含有ジルコニアの理論焼結密度は、イットリア含有量が１．５ｍｏｌ％、Ｎｄ酸化物含有量が０．５０ｍｏｌ％であれば６．１７４ｇ／ｃｍ^３、イットリア含有量が１．５ｍｏｌ％、Ｃａ酸化物含有量が０．５０ｍｏｌ％であれば６．１０６ｇ／ｃｍ^３である（Ａｌ_２Ｏ_３＝０重量％の場合）。
また、着色剤を含む場合の理論焼結密度（ρ_１とする）は、
ρ_１＝１００／［（Ｚ／Ｖ）＋（１００－Ｚ）／ρ_０］・・・（２－５）
また、Ｚは着色剤濃度（重量％）Ｖは着色剤理論密度（ｇ／ｃｍ^３）である。
着色剤理論密度は、Ｆｅ_２Ｏ_３が５．２４ｇ／ｃｍ^３、ＺｎＯが５．６１ｇ／ｃｍ^３、ＭｎＯ_２が５．０３ｇ／ｃｍ^３、ＣｏＯが６．１０ｇ／ｃｍ^３、Ｃｒ_２Ｏ_３が５．２２ｇ／ｃｍ^３、ＴｉＯ_２が４．２３ｇ／ｃｍ^３、Ｔｂ_４Ｏ_７が７．８０ｇ／ｃｍ^３、ＣｕＯが６．３１ｇ／ｃｍ^３、Ｖ_２Ｏ_５が３．３６ｇ／ｃｍ^３とする。
また、焼結密度は、アルキメデス法にて計測する。

＜熱劣化耐性＞
前記ジルコニア焼結体は、熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合（以下、割合Ａともいう）が７０％以上であることが好ましい。

前記割合Ａは、より好ましくは７５％以上、さらに好ましくは８０％以上である。前記割合Ａは、大きいほど好ましくが、例えば、１００％以下、９９％以下等とすることができる。前記割合Ａは、１００％であることが特別に好ましい。

前記割合Ａが７０％以上であると、当該ジルコニア焼結体は、熱劣化耐性により優れる。

＜水熱劣化耐性＞
前記ジルコニア焼結体は、水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合（以下、割合Ｂともいう）が７０％以上であることが好ましい。

前記割合Ｂは、より好ましくは７５％以上、さらに好ましくは８０％以上である。前記割合Ｂは、大きいほど好ましいが、例えば、１００％以下、９９％以下等とすることができる。前記割合Ｂは、１００％であることが特別に好ましい。

前記割合Ｂが７０％以上であると、当該ジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性に優れる。

本明細書において、前記ジルコニア焼結体に含まれる結晶相の各相率は、以下の計算式で求める。
単斜晶率（％）＝（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１））／（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１）＋Ｉｔ（１０１）＋Ｉｃ（１１１））×１００
正方晶率（％）＝（１００％－単斜晶率（％））×（（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）／（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）＋Ｉｃ（００４））×１００
立方晶率（％）＝（１００％－単斜晶率（％））×（（Ｉｃ（００４）／（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）＋Ｉｃ（００４））×１００
ここで、Ｉｍ（１１１）は単斜晶相の（１１１）の回折強度、Ｉｍ（１１－１）は単斜晶相の（１１－１）の回折強度である。
Ｉｔ（１０１）は正方晶相の（１０１）の回折強度、Ｉｔ（２２０）は正方晶相の（２２０）の回折強度、Ｉｔ（００４）は正方晶相の（００４）の回折強度である。
Ｉｃ（００４）は立方晶相の（００４）の回折強度、Ｉｃ（１１１）は立方晶相の（１１１）の回折強度である。
ジルコニアの単斜晶相と、正方晶相及び立方晶相との判別はＸＲＤスペクトルの２θ＝２６～３６°付近で行う。正方晶相と立方晶相との判別はＸＲＤスペクトルの２θ＝７２～７６°付近で行う。立方晶相は安定化剤の添加量や製法によって歪むことがあり、ピーク位置がシフトする場合があるが、本明細書では正方晶相の（００４）と（２２０）の間のピークを立方晶相のピークと捉え算出する。
Ｘ線回折装置、及び、ＸＲＤ測定条件の詳細は、実施例に記載の通りである。

＜靱性＞
前記ジルコニア焼結体は、ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であることが好ましい。

前記靭性値は、より好ましくは６ＭＰａ・ｍ^０．５以上、さらに好ましくは７ＭＰａ・ｍ^０．５以上である。前記靭性値は、大きいほど好ましいが、例えば、３０ＭＰａ・ｍ^０．５以下、２５ＭＰａ・ｍ^０．５以下等とすることができる。

前記靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であると、当該ジルコニア焼結体は、靱性が高いといえる。

＜機械強度＞
前記ジルコニア焼結体は、３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。

前記３点曲げ強度は、より好ましくは９０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは１００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である。前記３点曲げ強度は、大きいほど好ましいが、例えば、１４５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下、１４０ｋｇ／ｍｍ^２以下等とすることができる。

前記３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、当該ジルコニア焼結体は、機械強度が高いといえる。

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、例えば、後述するジルコニア粉末を焼結することにより得ることができる。前記ジルコニア焼結体の製造方法については、後に説明する。

以上、本実施形態に係るジルコニア焼結体について説明した。

［ジルコニア粉末］
本実施形態に係るジルコニア粉末は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下である。

前記ジルコニア粉末は、凝集していない一次粒子、及び、一次粒子が凝集した二次粒子を含む。
ただし、前記ジルコニア粉末において、二次粒子とはならず、凝集しない一次粒子の状態で存在する一次粒子の量はごく微量であり、例えば、一次粒子全体（凝集していない一次粒子と、凝集して二次粒子となった一次粒子との合計）のうちの１質量％未満である。つまり、前記ジルコニア粉末は、凝集していない一次粒子をごく微量含み得るが、大部分が二次粒子で構成されている。

＜組成＞
本実施形態に係るジルコニア粉末は、安定化ジルコニアを含む。

前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を１００質量％としたときに、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは８５質量％以上である。前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を１００質量％としたときに、９９質量％以下、９５質量％以下等とすることができる。また、前記ジルコニア粉末は、前記安定化ジルコニアのみで構成されていてもよい。この場合、前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を１００質量％としたときに、１００質量％となる。

前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とを含む。前記安定化剤は、固溶する等の形態にて前記一次粒子に含まれる。安定化剤を含むため、ジルコニア粉末を好適に低温焼結させることができる。前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を１００質量％としたときに、８０質量％以上であることが好ましく、８５質量％以上であることがより好ましい。ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を１００質量％としたときに、９９質量％以下、９５質量％以下等とすることができる。また、前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とのみで構成されていてもよい。

前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］は、０．０５以上１．５以下である。
Ｚｒ^４＋とＯ^２－の配位におけるイオン半径比は、Ｐａｕｌｉｎｇの第一法則から導かれる８配位の理想的なイオン半径比０．７３２に対して小さい。ここで、前記Ｍは、Ｚｒ^４＋及びＹ^３＋よりもイオン半径の大きな元素である。本発明者らは、Ｚｒ^４＋及びそれに置換し得るイオン種Ｍ^ｎ＋とＯ^２－との配位におけるイオン半径比を８配位の理想イオン半径比に近づけることで、Ｚｒ－Ｏの８配位である正方晶相が安定化され、Ｚｒ－Ｏの７配位である単斜晶相との化学自由エネルギー差を増加させることに想到した。
しかしながら、イオン半径比の大きな元素Ｍを添加すると、機械特性が低下してしまう。そこで、本発明者らはさらに鋭意研究を行った。その結果、前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を０．０５以上１．５以下とすれば、機械特性が大きく低下しない程度に正方晶相を安定化させ且つ、水熱劣化耐性、及び、熱劣化耐性を向上させることが可能であることを見出した。前記ｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］を０．０５以上１．５以下と規定したのは、上記の理由によるものである。
このように、本実施形態では、前記Ｍの酸化物を前記ｍｏｌ比で含有しているため、当該ジルコニア粉末を焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性に優れ、熱劣化耐性に優れ、かつ、機械特性に優れる。

前記Ｍは、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であることが好ましい。前記Ｍが、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下である。上述したように、正方晶相が大きく安定化されると、機械特性が低下することとなるが、本実施形態では、安定化剤の含有量が酸化物換算で２．６ｍｏｌ％以下であるため、機械特性（特に、靱性）に優れる。また、安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上であるため、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、熱劣化耐性に優れる。

前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で１．７２ｍｏｌ％以上が好ましく、１．７５ｍｏｌ％以上がより好ましい。前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量は、酸化物換算で２．５８ｍｏｌ％以下が好ましく、２．５ｍｏｌ％以下がより好ましい。

安定化ジルコニア中の前記Ｍの酸化物の含有量は、０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性、熱劣化耐性、機械特性により優れる。

安定化ジルコニア中の前記イットリウムの酸化物の含有量は、０．４ｍｏｌ％以上２．５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。前記Ｍの酸化物の含有量が０．４ｍｏｌ％以上２．５ｍｏｌ％以下であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、より優れた機械特性を得やすい。

前記ジルコニア粉末は、アルミナを含有していてもよい。また、前記ジルコニア粉末は、アルミナを含有していなくてもよい。

前記ジルコニア粉末がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、前記ジルコニア粉末を全体としたときに、０．００５質量％以上１０質量％以下含むことが好ましい。前記アルミナの含有量が０．００５質量％以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性、及び、熱劣化耐性により優れる。また、前記アルミナの含有量が１０質量％以下であると、焼結性が大きく低下することはなく、低温焼結が可能である。

前記ジルコニア粉末がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０２質量％以上である。前記ジルコニア粉末がアルミナを含有する場合、前記アルミナの含有量は、より好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下である。

アルミナの形態は特に限定されないが、ジルコニア粉末の調製時の（ジルコニア粒子に混合、分散させる際の）ハンドリング性や不純物残存を低減するという観点から、アルミナ粉末が好ましい。
アルミナの形態が粉末である場合、アルミナの一次粒子の平均粒子径に特に制限はないが、例えば、０．０２～０．４μｍ、好ましくは０．０５～０．３μｍ、より好ましくは０．０７～０．２μｍである。

前記ジルコニア粉末は、上述した以外にも、機械特性等の向上を目的として、焼結可能なセラミックスや熱硬化性樹脂等を含んでも構わない。また、前記ジルコニア粉末は、審美性向上等を目的として、着色剤を含んでいても構わない。

＜比表面積＞
前記ジルコニア粉末の比表面積は、１５ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。比表面積が１５ｍ^２／ｇ以上であると、低温焼結性を向上させることができる。前記比表面積は、実施例に記載の方法により得られた値をいう。

前記比表面積は、より好ましくは２０ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは２５ｍ^２／ｇ以上である。前記比表面積は、大きいほど好ましいが、例えば、４５ｍ^２／ｇ以下、４０ｍ^２／ｇ以下等とすることができる。

＜粒子径Ｄ_５０＞
前記ジルコニア粉末の粒子径Ｄ_５０は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。前記粒子径Ｄ_５０は、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上である。前記粒子径Ｄ_５０は、好ましくは０．８μｍ以下、より好ましくは０．７μｍ以下である。前記粒子径Ｄ_５０は、実施例に記載の方法により得られた値をいう。
なお、前記粒子径Ｄ_５０は、測定する際に、二次粒子のみならず、凝集していない一次粒子も含まれ得るが、前記ジルコニア粉末に含まれ得る凝集していない一次粒子の量はごく微量である。従って、前記粒子径Ｄ_５０は、二次粒子の粒子径Ｄ_５０、すなわち、二次粒子の平均粒子径を表しているとみなしてよい。
前記ジルコニア粉末の粒子径Ｄ_５０が０．７μｍ以下であり、二次粒子の粒径が比較的小さいため、二次粒子間隙を小さくすることができる。その結果、低温焼結性に優れる。また、二次粒子間隙が小さいため、高焼結密度の焼結体を得ることができる。

＜熱劣化耐性＞
前記ジルコニア粉末は、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性１＞を有することが好ましい。
＜特性１＞
熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合（以下、割合Ａともいう）が７０％以上である。

前記割合Ａが７０％以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、熱劣化耐性により優れる。

＜水熱劣化耐性＞
前記ジルコニア粉末は、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性２＞を有することが好ましい。
＜特性２＞
水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合（以下、割合Ｂともいう）が７０％以上である。

前記割合Ｂが７０％以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、水熱劣化耐性に優れる。

＜靱性＞
前記ジルコニア粉末は、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性３＞を有することが好ましい。
＜特性３＞
ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上である。

＜機械強度＞
前記ジルコニア粉末は、冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性４＞を有することが好ましい。
＜特性４＞
３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である。

前記３点曲げ強度は、より好ましくは９０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは１００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である。前記３点曲げ強度は、大きいほど好ましいが、例えば、１４５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下、１４０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下等とすることができる。

前記３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、当該ジルコニア粉末を低温焼結して得られるジルコニア焼結体は、機械強度が高いといえる。

以上、本実施形態に係るジルコニア粉末について説明した。

［ジルコニア粉末の製造方法］
以下、ジルコニア粉末の製造方法の一例について説明する。ただし、ジルコニア粉末の製造方法は、以下の例示に限定されない。

本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法は、
ジルコニウム塩溶液及び硫酸塩化剤溶液をそれぞれ別々に９５℃以上１００℃以下に加熱する工程１、
前記加熱後のジルコニウム塩溶液と前記加熱後の硫酸塩化剤溶液とを、接触開始から終了までの間に混合液の濃度が変化しないように接触させることにより、混合液として塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を得る工程２、
工程２で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、９５℃以上で３時間以上熟成する工程３、
工程３で得られた熟成後の塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液に安定化剤を添加する工程４、
工程４で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリを添加することにより、ジルコニウム含有水酸化物を得る工程５、
工程５で得られたジルコニウム含有水酸化物を熱処理することにより，ジルコニア粉末を得る工程６
を含み、
前記工程２では、当該接触開始から終了まで、混合液中のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２重量比率を０．３～０．８の範囲に維持するとともに、混合液の温度を９５℃以上に維持する。
以下、工程ごとに詳細に説明する。

＜工程１＞
工程１では、出発原料であるジルコニウム塩溶液及び硫酸塩化剤溶液をそれぞれ別々に９５℃以上１００℃以下に加熱する。
前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いるジルコニウム塩としては、ジルコニウムイオンを供給するものであればよく、例えば、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等を使用できる。これらは１種又は２種以上で使用できる。この中でも、工業的規模での生産性が高い点でオキシ塩化ジルコニウムが好ましい。

前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いる溶媒としては、ジルコニウム塩の種類等に応じて選択すればよい。通常は水（純水、イオン交換水、以下同様）が好ましい。

前記ジルコニウム塩溶液の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒１０００ｇに対して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）換算で５～２５０ｇ含有されることが好ましく、２０～１５０ｇ含有されることがより好ましい。

硫酸塩化剤としては、ジルコニウムイオンと反応して硫酸塩を生成させるもの（すなわち、硫酸塩化させる試薬）であればよく、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウム、二硫酸カリウム、二硫酸ナトリウム、三酸化硫黄等が例示される。硫酸塩化剤は、粉末状、溶液状等のいずれの形態でもよいが、溶液（特に水溶液）が好ましい。溶媒については、前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いる溶媒と同様のものを使用することができる。

前記ジルコニウム塩溶液の酸濃度は０．１～２．０Ｎとすることが好ましい。酸濃度を上記範囲に設定することによって、ジルコニア粉末を構成する粒子の凝集状態を好適な状態に制御することができる。酸濃度の調整は、例えば、塩酸、硝酸、水酸化ナトリウム等を用いることにより実施することができる。

前記硫酸塩化剤（前記硫酸塩化剤溶液）の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒１０００ｇに対して硫酸塩化剤を５～２５０ｇ、特に２０～１５０ｇとすることが好ましい。

前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液を調製する容器は、前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液をそれぞれ十分攪拌できる容量を備えていれば、材質は特に限定されない。ただし、各溶液の温度が９５℃を下回らないように適宜加熱できる設備を有していることが好ましい。
前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液の加熱温度は、９５℃以上１００℃以下であればよく、好ましくは９７℃以上である。前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液の温度が９５℃未満のまま工程２を実施すると、ジルコニウム塩溶液と硫酸塩化剤とが充分に反応せず、収率が低下する。

＜工程２＞
工程２では、前記加熱後のジルコニウム塩溶液と前記加熱後の硫酸塩化剤溶液とを、接触開始から終了までの間に混合液の濃度が変化しないように接触させることにより、混合液として塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を得る。ここで、当該接触開始から終了まで、混合液中のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２重量比率を０．３～０．８の範囲に維持するとともに、混合液の温度を９５℃以上に維持する。
以下、工程２について、図面を参照しつつ、説明する。

図１は、本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法を説明するための模式図である。図１に示すように、容器１０は、バルブ１２を介してＴ字管２０の上方の一端（図１では左側）に接続されている。容器３０は、バルブ３２を介してＴ字管２０の上方の他端（図１では右側）に接続されている。容器１０には、９５℃以上１００℃以下に加熱されたジルコニウム溶液が貯蓄されている。容器３０には、９５℃以上１００℃以下に加熱された硫酸塩化剤溶液が貯蓄されている。
工程２では、バルブ１２を開くとともにバルブ３２を開くことにより、ジルコニウム溶液と硫酸塩化剤溶液とを接触させる。接触することにより得られた混合液（塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液）は、Ｔ字管２０の下方から直ちに熟成用容器４０に流入する。工程２では、このような手法により、ジルコニウム溶液と硫酸塩化剤溶液との接触を開始してから終了するまでの間に反応液の濃度（Ｔ字管２０内における反応液の濃度）が変化しないようにしている。工程２では、接触開始時から終了時までのＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２の濃度変化を抑制しているため、均一な反応物が得られる。このような工程（工程２）を採用することにより、比表面積、粒子径Ｄ_５０を制御することができる。
工程２における混合液中のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２重量比率は、０．３～０．８の範囲内が好ましく、より好ましくは０．４～０．７、さらに好ましくは０．４５～０．６５である。混合液中のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２重量比率を０．３以上とすることにより、反応生成物である塩基性硫酸ジルコニウムの収率を高めることができる。また、混合液中のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２重量比率を０．８以下とすることにより、硫酸ジルコニウムの可溶性塩が生成することを抑制し、塩基性硫酸ジルコニウムの収率が低下することを抑制することができる。
工程２では、混合液の温度を９５℃以上に維持するために、各溶液を供給する配管（例えば、Ｔ字管２０）等にヒーターを設置することが好ましい。

以下、工程２の一例につき具体的に説明する。
Ｔ字管２０として、上方の一端（図１では左側）の管径Ｌ１が１０ｍｍ、上方の多端（図１では右側）の管径Ｌ２が１０ｍｍ、下方の管径Ｌ３が１５ｍｍのＴ字管を用い、２５質量％硫酸ナトリウム水溶液２１３ｇと、ＺｒＯ_２換算で１６質量％オキシ塩化ジルコニウム水溶液４５０ｇとを接触させる場合、接触開始から接触終了まで（容器１０内の塩化ジルコニウム水溶液及び容器３０内の硫酸塩化剤溶液がなくなるまで）の時間（接触時間）としては、好ましくは３０秒～３００秒、より好ましくは６０秒～２００秒、さらに好ましくは９０秒～１５０秒である。

＜工程３＞
工程３では、工程２で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、９５℃以上で３時間以上熟成する。工程３では、例えば、熟成用容器４０に流入した塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を攪拌機４２で攪拌しつつ、９５℃以上で３時間以上熟成する。熟成時間の上限は特に制限されないが、例えば、７時間以下である。工程３における混合液（塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液）の温度（熟成温度）は、好ましくは９５℃以上、より好ましくは９７℃以上１００℃以下である。熟成温度を９５℃以上且つ熟成時間を３時間以上とすることにより、塩基性硫酸ジルコニウムが充分に生成し、収率を高めることができる。
なお、上記混合液は、塩基性硫酸ジルコニウムを主成分として含んでおり、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーである。

＜工程４＞
工程４では、工程３で得られた熟成後の塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液に安定化剤を添加する。

＜工程５＞
工程５では、工程４で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリを添加し、中和反応を行う。中和により、ジルコニウム含有水酸化物が生成する。
アルカリとしては限定されず、例えば、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、アンモニア、ヒドラジン炭酸水素アンモニウム等が挙げられる。アルカリの濃度は特に限定されないが、水で希釈し、通常５～３０％のものが用いられる。
アルカリの添加方法としては、（１）塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリ溶液を添加する、（２）アルカリ溶液に塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を添加する、の２つの方法があるが、特に限定されず、どちらの方法を用いてもよい。
中和後、スラリーを濾過することにより、ジルコニウム含有水酸化物が得られる。このジルコニウム含有水酸化物は、必要に応じて、純水等で水洗することにより、不純物を除去することが好ましい。水洗後は、必要に応じて乾燥等を行うことができる。

＜工程６＞
工程６では、工程５で得られたジルコニウム含有水酸化物を熱処理（焼成）することにより、ジルコニウム含有水酸化物を酸化し、ジルコニア粉末を得る。
ジルコニウム含有水酸化物の熱処理温度（焼成温度）、及び、熱処理時間（焼成時間）は、特に限定されないが、通常は６００～１０５０℃程度で１時間～１０時間行う。前記焼成温度は、６５０℃以上１０００℃以下であることがより好ましく、７００℃以上９８０℃以下であることがさらに好ましい。前記焼成温度は、２時間～６時間がより好ましく、２時間～４時間がさらに好ましい。熱処理温度を６００℃以上１０００℃以下とすることにより、得られるジルコニア粉末の比表面積を好適な範囲（１５ｍ^２／ｇ以上４０ｍ^２／ｇ以下）とすることができる。熱処理雰囲気は、特に限定されないが、通常は大気中又は酸化性雰囲気中とすればよい。

＜工程７＞
工程６の後、必要に応じて、得られたジルコニア粉末を粉砕してスラリー化してもよい。その際、成型性を向上させるためにバインダーを添加してもよい。スラリー化しない場合（粉砕しない場合）は、バインダーとジルコニア粉末とを混練機で均一に混合してもよい。
前記バインダーとしては、有機系バインダーが好ましい。有機系バインダーは、酸化雰囲気の加熱炉にて成型体から除去しやすく、脱脂体を得ることができるので、最終的に焼結体中に不純物が残存しにくくなる。
前記有機バインダーとしては、アルコールに対して溶解するもの、又は、アルコール、水、脂肪族ケトン及び芳香族炭化水素からなる群より選ばれる２種以上の混合液に対して溶解するものが挙げられる。前記有機バインダーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、グリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル及びプロピオン酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。前記有機バインダーは、さらに、アルコールもしくは上記混合液に対して不溶である１種以上の熱可塑性樹脂を含んでもよい。
前記有機バインダー添加した後は、公知の方法を適用して乾燥、粉砕等の処理をすることにより、目的とするジルコニア粉末を得ることができる。
工程７の粉砕により、ジルコニア粉末の粒子径Ｄ_５０をコントロールすることができる。例えば、工程５で得られたジルコニア粉末の状態に応じて粉砕を行い、ジルコニア粉末の粒子径Ｄ_５０を０．１μｍ以上０．７μｍ以下の範囲内にコントロールすることができる。

アルミナ等の添加物を添加する場合、前記工程６の後に添加、混合することにより、前記添加物を含むジルコニア粉末を得ることができる。混合のより詳細な方法としては、純水等に分散させてスラリー化して湿式混合することが好ましい。
また、前記工程７を行う場合には、工程７を行う際に、前記添加物を添加してもよい。

［ジルコニア焼結体の製造方法］
以下、ジルコニア焼結体の製造方法の一例について説明する。ただし、本発明のジルコニア焼結体の製造方法は、以下の例示に限定されない。

本実施形態に係るジルコニア焼結体の製造方法は、
前記ジルコニア粉末を成型し、成型体を得る工程Ｘと、
前記工程Ｘの後、前記成型体を１２００℃以上１３５０℃以下、１時間以上５時間以下の条件で焼結する工程Ｙとを有する。

本実施形態に係るジルコニア焼結体の製造方法においては、まず、ジルコニア粉末を準備する。前記ジルコニア粉末としては、［ジルコニア粉末］の項で説明したものを用いることができる。

次に、前記ジルコニア粉末を成型し、成型体を得る（工程Ｘ）。成型は、市販の金型成型機や冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）を採用できる。また、一旦、ジルコニア粉末を金型成型機で仮成型した後、プレス成型で本成型してもよい。プレス成型は通常、０．１ｔ～３ｔ／ｃｍ^２の範囲でよい。好ましくは、０．５ｔ～２．５ｔ／ｃｍ^２、より好ましくは０．８ｔ～２．２ｔ／ｃｍ^２、さらに好ましくは１ｔ～２ｔ／ｃｍ^２である。

次に、前記成型体を１２００℃以上１３５０℃以下、１時間以上５時間以下の条件で焼結する（工程Ｙ）。
本実施形態では、前記ジルコニア粉末を用いるため、焼結温度を１２００℃以上１３５０℃以下と低温に設定することができる。焼結温度は、より好ましくは、１２００℃以上１３００℃以下であり、１２００℃以上１２５０℃以下である。焼結時の保持時間も特に限定されないが、例えば、好ましくは１～５時間程度、より好ましくは１時間～３時間である。焼結雰囲気は、大気中又は酸化性雰囲気中とすることができる。焼結は、常圧下でよく、加圧は特に必要ない。

以上、本実施形態に係る安定化ジルコニア焼結体の製造方法について説明した。

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、産業部品、審美性部品、歯科材料として使用することができる。より具体的には、宝飾品、時計用部品、時計の文字盤、人工歯、成型加工用部材、耐摩耗部材、耐薬品部材等に使用することができる。

以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例におけるジルコニア粉末、及び、ジルコニア焼結体には、不可避不純物として酸化ハフニウムを酸化ジルコニウムに対して１．３～２．５質量％含有（下記式（Ｘ）にて算出）している。
＜式（Ｘ）＞
（［酸化ハフニウムの質量］／（［酸化ジルコニウムの質量］＋［酸化ハフニウムの質量］））×１００（％）

以下の実施例で示される各成分の含有量の最大値、最小値は、他の成分の含有量に関係なく、本発明の好ましい最小値、好ましい最大値と考慮されるべきである。
また、以下の実施例で示される測定値の最大値、最小値は、各成分の含有量（組成）に関係なく、本発明の好ましい最小値、最大値であると考慮されるべきである。

［ジルコニア粉末の作製］
（実施例１）
２５質量％硫酸ナトリウム水溶液２１３ｇ及びＺｒＯ_２換算で１６質量％となるオキシ塩化ジルコニウム水溶液４５０ｇ（酸濃度：１Ｎ）をそれぞれ別々に９５℃に加熱した（工程１）。その後、混合液のＳＯ_４ ^２－／ＺｒＯ_２質量比率が０．５０となるように、２分間かけて、加熱された水溶液同士を接触させた（工程２）。
次に、得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、９５℃で４時間保持して熟成し、塩基性硫酸ジルコニウムを得た（工程３）。
次に、熟成された溶液を室温まで冷却した後、Ｙ_２Ｏ_３換算で２０質量％の塩化イットリウム水溶液を、Ｙ_２Ｏ_３が１．６５ｍｏｌ％のとなるように添加し、且つ、Ｎｄ_２Ｏ_３換算で２０質量％の塩化ネオジム水溶液を、Ｎｄ_２Ｏ_３が０．１５ｍｏｌ％のなるように添加し、均一に混合した（工程４）。
次に、得られた混合溶液に２５質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加し、ｐＨが１３以上になるまで中和し、水酸化物沈澱を生成させた（工程５）。
得られた水酸化物沈澱をろ過し、充分に水洗し、得られた水酸化物を１０５℃，２４時間乾燥させた。乾燥させた水酸化物を大気中８５０℃（焼成温度）で４時間熱処理し、未粉砕のジルコニア系粉末（安定化ジルコニア系粉末）を得た（工程６）。
得られた未粉砕の安定化ジルコニア系粉末に一次粒子の平均粒子径０．１μｍのアルミナ粉末を、安定化ジルコニア系粉末に対して０．２５質量％加え、水を分散媒とした湿式ボールミルにて４０時間粉砕混合した。粉砕にはジルコニアビーズφ５ｍｍを用いた。粉砕後に得られたジルコニアスラリーを１１０℃にて乾燥させ、実施例１に係るジルコニア粉末を得た。
上記操作は、具体的には、図１を用いて説明したような装置にて行った。

（実施例２～実施例２０、比較例１～比較例６）
安定化剤、アルミナの添加量を表１の通りに変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２～実施例２０、比較例１～比較例６に係るジルコニア粉末を得た。

［比表面積測定］
実施例、比較例のジルコニア粉末の比表面積を、比表面積計（「マックソーブ」マウンテック製）を用いてＢＥＴ法にて測定した。結果を表１に示す。

［組成測定］
実施例、比較例のジルコニア粉末の組成（酸化物換算）を、波長分散型蛍光Ｘ線分光分析装置（「ＺＳＸＰｒｉｍｕｓＩＩ」リガク製）を用いて分析した。結果を表１に示す。

［粒子径Ｄ_５０の測定］
実施例、比較例のジルコニア粉末０．１５ｇと４０ｍｌの０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液とを５０ｍｌビーカーに投入し、超音波ホモジナイザー「ソニファイアーＳ－４５０Ｄ」（日本エマソン株式会社）で５分間分散した後、装置（レーザー回折式粒子径分布測定装置（「ＳＡＬＤ－２３００」島津製作所社製））に投入し測定した。結果を表１に示す。

［ジルコニア焼結体の作製］
まず、実施例、比較例のジルコニア粉末を冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）にて、成型体を得た。成型圧は、２ｔ／ｃｍ^２とした。
次に、実施例１～実施例２０、比較例１～５については、前記成型体を、１２５０℃にて２時間の条件で焼結させ、実施例１～実施例２０、比較例１～５に係るジルコニア焼結体を得た。また、比較例６については、前記成型体を、１４３０℃にて２時間の条件で焼結させ、比較例６に係るジルコニア焼結体を得た。

＜相対焼結密度＞
実施例、比較例のジルコニア焼結体の相対焼結密度を下記により求めた。結果を表２に示す。表２中、「吸水」とあるのは、焼結が不十分であるためアルキメデス法にて吸水が連続的に生じ、測定不可能であったことを意味する。
相対焼結密度（％）＝（焼結密度／理論焼結密度）×１００・・・（１）
ここで、理論焼結密度（ρ_０とする）は、下記式（２－１）によって算出される値である。
ρ_０＝１００／［（Ｚ／３．９８７）＋（１００－Ｚ）／ρｚ］・・・（２－１）
ただし、ρｚは、下記式（２－２）によって算出される値である。
ρｚ＝［１２４．２５（１００－Ｘ－Ｙ）＋２２５．８１×Ｘ＋［前記Ｍ酸化物の分子量］×Ｙ］／［１５０．５（１００＋Ｘ＋Ｙ）Ａ^２Ｃ］・・・（２－２）
また、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ、イットリア濃度（モル％）、前記Ｍ酸化物濃度（モル％）及びアルミナ濃度（重量％）である。また、ＡおよびＣはそれぞれ、下記式（２－３）及び（２－４）によって算出される値である。
Ａ＝０．５０８０＋０．０６９８０（Ｘ＋Ｙ）／（１００＋Ｘ＋Ｙ）・・・（２－３）
Ｃ＝０．５１９５－０．０６１８０（Ｘ＋Ｙ）／（１００＋Ｘ＋Ｙ）・・・（２－４）
式（１）において、理論焼結密度は，粉末の組成によって変動する。例えば、イットリア含有ジルコニアの理論焼結密度は、イットリア含有量が１．５ｍｏｌ％、Ｎｄ酸化物含有量が０．５０ｍｏｌ％であれば６．１７４ｇ／ｃｍ^３、イットリア含有量が１．５ｍｏｌ％、Ｃａ酸化物含有量が０．５０ｍｏｌ％であれば６．１０６ｇ／ｃｍ^３である（Ａｌ_２Ｏ_３＝０重量％の場合）。
また、着色剤を含む場合の理論焼結密度（ρ_１とする）は、
ρ_１＝１００／［（Ｚ／Ｖ）＋（１００－Ｚ）／ρ_０］・・・（２－５）
また、Ｚは着色剤濃度（重量％）Ｖは着色剤理論密度（ｇ／ｃｍ^３）である。
着色剤理論密度は、Ｆｅ_２Ｏ_３が５．２４ｇ／ｃｍ^３、ＺｎＯが５．６１ｇ／ｃｍ^３、ＭｎＯ_２が５．０３ｇ／ｃｍ^３、ＣｏＯが６．１０ｇ／ｃｍ^３、Ｃｒ_２Ｏ_３が５．２２ｇ／ｃｍ^３、ＴｉＯ_２が４．２３ｇ／ｃｍ^３、Ｔｂ_４Ｏ_７が７．８０ｇ／ｃｍ^３、ＣｕＯが６．３１ｇ／ｃｍ^３、Ｖ_２Ｏ_５が３．３６ｇ／ｃｍ^３とする。
また、焼結密度は、アルキメデス法にて計測した。

＜相対成型密度＞
相対成型密度（％）＝（成型密度／理論焼結密度）×１００・・・（４）
ここで、理論焼結密度（ρ_０とする）は、上記式（２－１）によって算出される値である。

＜結晶粒径＞
実施例、比較例のジルコニア焼結体の結晶粒径を下記により求めた。結果を表２に示す。なお、比較例１、４は焼結が不充分であるため測定不能であった。
走査型電子顕微鏡観察により得られた焼結体試料のＳＥＭ観察図を使用し、平均結晶粒径を求めた。ＳＥＭ観察用の試料は、ＪＩＳＲ１６３３に基づいて調整した。ＳＥＭ観察図は１視野に結晶粒子数が１５０個以上となるようにした。ＳＥＭ観察図中に任意の大きさの長方形を描き、その長方形の辺上ならびに対角線上に存在する粒子の個数を算出した。実施例・比較例では、倍率３０，０００倍とし、３．４９７μｍ×２．３７５μｍの長方形を描いた。長方形の各辺は視野の８割以上の長さとなるように設定した。粒子の個数と長方形の四辺ならびに対角線の長さから平均結晶粒径を算出した。
平均結晶粒径は、具体的には、以下の式により算出した。
（平均結晶粒径）＝｛［Ｘ／（ｘ１＋ｘ２）］＋［Ｙ／（ｙ１＋ｙ２）］＋［Ｄ／（ｄ１＋ｄ２）］｝×２／３
なお、式中、Ｘ、ｘ１、ｘ２、Ｙ、ｙ１、ｙ２、Ｄ、ｄ１、ｄ２は、以下を表す。
Ｘ（μｍ）：長方形の長辺の長さ
Ｙ（μｍ）：長方形の短辺の長さ
Ｄ（μｍ）：長方形の対角線の長さ
ｘ１（個）：一方の長辺上の粒子個数
ｘ２（個）：他方の長辺上の粒子個数
ｙ１（個）：一方の短辺上の粒子個数
ｙ２（個）：他方の短辺上の粒子個数
ｄ１（個）：一方の対角線上の粒子個数
ｄ２（個）：他方の対角線上の粒子個数
同様の操作を各水準３視野ずつ行い、３視野の平均結晶粒径を、最終的な平均結晶粒径とした。結果を表２に示す。
なお、測定に先立ち、焼結体試料は鏡面研磨した後、熱エッチング処理を施すことで前処理とした。鏡面研磨は、平面研削盤で焼結体表面を削った後に、鏡面研磨装置で平均粒径９μｍ、６μｍ及び、３μｍのダイヤモンド砥粒を順番に用いて研摩した。

＜熱劣化耐性＞
まず、実施例、比較例のジルコニア焼結体を鏡面研磨し、正方晶率（熱処理前の正方晶率）を求めた。鏡面研磨は、平面研削盤で焼結体表面を削った後に、鏡面研磨装置で平均粒径９μｍ、６μｍ及び、３μｍのダイヤモンド砥粒を順番に用いて研摩した。
次に、３００℃で１時間の熱処理を行った後、正方晶率（３００℃、１時間熱処理後の正方晶率）を求めた。その後、熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合（割合Ａ）を以下により求めた。
［割合Ａ］＝［［熱処理後の正方晶率］／［熱処理前の正方晶率］］×１００（％）
結果を表２に示す。なお、比較例１、４は焼結が不充分であるため測定不能であった。
各正方晶率は、以下の［結晶相の同定］の通りにして求めた。

［結晶相の同定］
各ジルコニア焼結体について、Ｘ線回折装置（「ＲＩＮＴ２５００」リガク製）を用い、Ｘ線回折スペクトルを得た。測定条件は下記の通りとした。
＜測定条件＞
測定装置：Ｘ線回折装置（リガク製、ＲＩＮＴ２５００）
線源：ＣｕＫα線源
管電圧：５０ｋＶ
管電流：３００ｍＡ
走査速度：２θ＝２６～３６°：４°／分
２θ＝７２～７６°：１°／分

その後、Ｘ線回折スペクトルから、結晶相の同定を行った。ジルコニア焼結体に含まれる結晶相の各相率は、以下の計算式で求めた。
単斜晶率（％）＝（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１））／（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１）＋Ｉｔ（１０１）＋Ｉｃ（１１１））×１００
正方晶率（％）＝（１００％－単斜晶率（％））×（（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）／（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）＋Ｉｃ（００４））×１００
立方晶率（％）＝（１００％－単斜晶率（％））×（（Ｉｃ（００４）／（Ｉｔ（００４）＋Ｉｔ（２２０）＋Ｉｃ（００４））×１００
ここで、Ｉｍ（１１１）は単斜晶相の（１１１）の回折強度、Ｉｍ（１１－１）は単斜晶相の（１１－１）の回折強度である。
Ｉｔ（１０１）は正方晶相の（１０１）の回折強度、Ｉｔ（２２０）は正方晶相の（２２０）の回折強度、Ｉｔ（００４）は正方晶相の（００４）の回折強度である。
Ｉｃ（００４）は立方晶相の（００４）の回折強度、Ｉｃ（１１１）は立方晶相の（１１１）の回折強度である。
ジルコニアの単斜晶相と、正方晶相及び立方晶相との判別はＸＲＤスペクトルの２θ＝２６～３６°付近で行った。正方晶相と立方晶相との判別はＸＲＤスペクトルの２θ＝７２～７６°付近で行った。立方晶相は安定化剤の添加量や製法によって歪むことがあり、ピーク位置がシフトする場合があるが、本実施例では正方晶相の（００４）と（２２０）の間のピークを立方晶相のピークと捉え算出した。

＜水熱劣化耐性＞
まず、実施例、比較例のジルコニア焼結体を鏡面研摩し、正方晶率（水熱処理前の正方晶率）を求めた。鏡面研磨は、平面研削盤で焼結体表面を削った後に、鏡面研磨装置で平均粒径９μｍ、６μｍ及び、３μｍのダイヤモンド砥粒を順番に用いて研摩した。
次に、１３４℃、３気圧で４０時間の水熱処理を行った後、正方晶率（１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率）を求めた。その後、水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合（割合Ｂ）を以下により求めた。
［割合Ｂ］＝［［水熱処理後の正方晶率］／［水熱処理前の正方晶率］］×１００（％）
結果を表２に示す。なお、比較例１、４は焼結が不充分であるため測定不能であった。
各正方晶率は、上記の［結晶相の同定］の通りにして求めた。

＜靱性＞
ＩＦ法による靭性測定において加重を５０ｋｇｆ（４９０．３Ｎ）とし、ＪＩＳＲ１６０７（ファインセラミックスの室温破壊じん（靱）性試験方法）に準拠した方法で行った。ビッカース硬度計を用いて、圧痕の形が四角形である圧痕を５点選定し、それらの靱性値の平均値を採用した。結果を表２に示す。なお、比較例１、４は焼結が不充分であるため測定不能であった。
各靭性値は、下記式にて算出した。
Ｋｃ＝０．０１８×Ｈｖ×ａ^０．５×［（ｃ－ａ）／ａ］^－０．５×（Ｈｖ／Ｅ）^－０．４
Ｋｃ、Ｈｖ、ａ、ｃ、Ｅは以下を意味する。ａ、ｃを求める際のＸ，Ｙ軸の圧痕長さ、Ｘ，Ｙ軸のクラック長さは、図２参照の通りである。
Ｋｃ：靭性値［ＭＰａ・ｍ^０．５］
Ｈｖ：ビッカース硬度［ＧＰａ］
ａ：Ｘ，Ｙ軸の圧痕長さの平均値の半分［μｍ］
ｃ：Ｘ，Ｙ軸のクラック長さの平均値の半分［μｍ］
Ｅ：ヤング率［ＧＰａ］
ビッカース硬度は、ＪＩＳＲ１６１０（ファインセラミックスの硬さ試験方法）に準拠して求めた。ビッカース硬度は、下記式にて算出した。
Ｈｖ＝０．００１８５４×［Ｆ／ｄ^２Ｓｖ］
Ｆ、ｄは以下を意味する。ｄを求める際のＸ軸圧痕長さとＹ軸圧痕長さは、図２参照の通りである。
Ｈｖ：ビッカース硬度［ＧＰａ］
Ｆ：試験力［Ｎ］
ｄ：Ｘ軸圧痕長さとＹ軸圧痕長さとの平均値［ｍｍ］
ヤング率は、一般的なイットリア安定化ジルコニアの値として知られている２１０ＧＰａを使用した。

＜機械強度（３点曲げ強度）＞
上記で得られた実施例、比較例のジルコニア焼結体の３点曲げ強度を、ＪＩＳＲ１６０１の３点曲げ強さに準拠して測定した。結果を表２に示す。なお、比較例１、４は焼結が不充分であるため測定不能であった。

Claims

ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下であり、
結晶粒径が０．２０μｍ以下であることを特徴とするジルコニア焼結体。
前記Ｍは、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のジルコニア焼結体。
安定化ジルコニア中の前記Ｍの酸化物の含有量が、０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、イットリウムの酸化物及びＭの酸化物を含み、
前記Ｍは、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であり、
前記安定化ジルコニア中の前記安定化剤の含有量が酸化物換算で１．７ｍｏｌ％以上２．６ｍｏｌ％以下であり、
前記Ｍの酸化物と前記イットリウムの酸化物とのｍｏｌ比［（Ｍの酸化物）／（イットリウムの酸化物）］が０．０５以上１．５以下であることを特徴とするジルコニア粉末。
前記Ｍは、Ｃａ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及び、Ｌａからなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項８に記載のジルコニア粉末。
安定化ジルコニア全体に対する前記Ｍの酸化物の含有量が０．１ｍｏｌ％以上１．３ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
比表面積が１５ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
粒子径Ｄ_５０が０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性１＞を有することを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
＜特性１＞
熱処理前の正方晶率に対する、３００℃、１時間熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上である。
冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性２＞を有することを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
＜特性２＞
水熱処理前の正方晶率に対する、１３４℃、３気圧、４０時間水熱処理後の正方晶率の割合が７０％以上である。
冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性３＞を有することを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
＜特性３＞
ＩＦ法による靭性値が５ＭＰａ・ｍ^０．５以上である。
冷間等方圧加圧法にて成型圧２ｔ／ｃｍ^２で成型し、その後、１２５０℃で２時間加熱すると、下記＜特性４＞を有することを特徴とする請求項８又は９に記載のジルコニア粉末。
＜特性４＞
３点曲げ強度が８０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である。
請求項８又は９に記載のジルコニア粉末を成型し、成型体を得る工程Ｘと、
前記工程Ｘの後、前記成型体を１２００℃以上１３５０℃以下、１時間以上５時間以下の条件で焼結する工程Ｙとを有することを特徴とするジルコニア焼結体の製造方法。