JPH01290558A - Zirconia sintered body - Google Patents
Zirconia sintered bodyInfo
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- JPH01290558A JPH01290558A JP63120316A JP12031688A JPH01290558A JP H01290558 A JPH01290558 A JP H01290558A JP 63120316 A JP63120316 A JP 63120316A JP 12031688 A JP12031688 A JP 12031688A JP H01290558 A JPH01290558 A JP H01290558A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、各種刃物、医療器材、食器具、摺動部材等
、使用中に蒸気や熱水、その他の中高温域の腐蝕環境に
晒されるような用途に適したジルコニア焼結体に関する
。[Detailed Description of the Invention] Industrial Field of Application This invention is applicable to various types of cutlery, medical equipment, tableware, sliding members, etc. that are exposed to steam, hot water, and other corrosive environments in the mid- to high-temperature range during use. This invention relates to a zirconia sintered body suitable for various uses.
従来の技術
ジルコニア焼結体には、いろいろなものがおるが、いわ
ゆる高強度ジルコニア焼結体と呼ばれるものは、ジルコ
ニアの全部または一部を正方品とするために、Y2O3
等の安定化剤を添加している。Conventional Technology There are various types of zirconia sintered bodies, but the so-called high-strength zirconia sintered bodies use Y2O3 to make all or part of the zirconia square.
Stabilizers such as these are added.
しかしながら、Y2O3を添加することによって得られ
る正方品は熱的安定性が低く、焼結体が大気中で200
〜500℃の温度に長時間晒されたり、高温の水中に長
時間おかれたとき、正方品が単斜晶に徐々に変態し、強
度が劣化してくる。However, the square product obtained by adding Y2O3 has low thermal stability, and the sintered body is
When exposed to temperatures of ~500°C or placed in high-temperature water for long periods of time, the tetragonal product gradually transforms into monoclinic crystals and its strength deteriorates.
そこで、特開昭59 162173M発明や特開昭60
−108367号発明においては、安定化剤としてY2
O3に代えてCeO2を使用することを提案している。Therefore, the invention of JP-A-162173M in 1982 and the invention of JP-A-162173M in 1982
- In the invention of No. 108367, Y2 is used as a stabilizer.
It is proposed to use CeO2 instead of O3.
これらの発明は、CeO2が正方晶の安定化に大きな効
果がおることに着目したものである。しかしながら、元
来、いわゆる高強度ジルコニア焼結体は、それに応力が
付加されたとき、その正方品が単斜晶に変態する、いわ
ゆる応力誘起変態を利用して強度を発坦させるものであ
り、したがって、CeO2による正方晶の過度の安定は
、応力誘起変態を起こりにくくするか、起こっても変態
の領域を狭くしてしまい、強度の発現機構を十分に作用
せしめなくなってしまうという問題がある。また、Ce
O2を用いて正方晶を安定化させてなるジルコニア焼結
体は、焼結時における粒成長が著しいために平均結晶粒
子径が相当大きくなってあり、これがまた、強度の発現
を阻害している。These inventions focus on the fact that CeO2 has a great effect on stabilizing tetragonal crystals. However, originally, so-called high-strength zirconia sintered bodies develop strength by utilizing so-called stress-induced transformation, in which the tetragonal shape transforms into monoclinic crystal when stress is applied to it. Therefore, excessive stabilization of the tetragonal crystal by CeO2 makes it difficult for stress-induced transformation to occur, or even if it occurs, it narrows the transformation region, and there is a problem that the strength development mechanism cannot function sufficiently. Also, Ce
Zirconia sintered bodies made of tetragonal crystals stabilized using O2 have a considerably large average crystal grain size due to significant grain growth during sintering, which also inhibits the development of strength. .
そこで、たとえば特開昭60−137870号発明や、
特開昭60−141671号発明、特開昭62−153
163号発明においては、安定化剤としてY2O3とC
eO2とを併用している。Therefore, for example, the invention of JP-A-60-137870,
JP-A-60-141671 Invention, JP-A-62-153
In the invention No. 163, Y2O3 and C are used as stabilizers.
It is used together with eO2.
これらの発明は、いずれも、強度低下を引き起こさない
ようにCeO2の上限を規定している。しかしながら、
CeO2の添加量が規定範囲内であっても、焼結体の強
度は、適量のY2O3のみを添加したものよりも低い。In both of these inventions, the upper limit of CeO2 is defined so as not to cause a decrease in strength. however,
Even if the amount of CeO2 added is within the specified range, the strength of the sintered body is lower than that of one in which only an appropriate amount of Y2O3 is added.
また、これらの焼結体には、微細な正方品マトリクス内
に粗大な立方晶粒が混在し、これが強度低下を促してい
る。結局、これらの焼結体は、いずれも、強度と熱的安
定性という2つの特性を同時に満足しているとはいい難
い。また、粗大な立方品粒が混在していると、加工時に
欠けや亀裂を発生しやすいという問題もある。In addition, these sintered bodies have coarse cubic grains mixed in a fine square matrix, which promotes a decrease in strength. After all, it is difficult to say that any of these sintered bodies simultaneously satisfy the two properties of strength and thermal stability. In addition, if coarse cubic grains are mixed, there is also the problem that chips and cracks are likely to occur during processing.
発明が解決しようとする課題
この発明の目的は、従来の焼結体の上述した問題点を解
決し、Y2O3のみを添加せしめてなる焼結体の高強度
という特長と、CeO2のみを添加せしめてなる焼結体
の優れた熱的安定性という特長とを兼ね備えているばか
りか、加工時にあける欠けや亀裂の発生をも防止するこ
とができるジルコニア焼結体を提供するにある。Problems to be Solved by the Invention The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems of conventional sintered bodies, and to improve the high strength of sintered bodies made by adding only Y2O3, and by adding only CeO2. It is an object of the present invention to provide a zirconia sintered body that not only has the feature of excellent thermal stability of a sintered body, but also can prevent the occurrence of chips and cracks that occur during processing.
課題を解決するための手段
上記目的を達成するため、この発明においては、Y2O
3を2モル%以上、3.5モル%未満の範囲で含み、C
eO2を0.1モル%以上、0.5モル%未満の範囲で
含み、平均結晶粒子径が1μm以下でおり、ジルコニア
の結晶構造が主として正方品であり、単斜晶の結晶構造
をもつジルコニアが10体積%以下であり、立方晶の結
晶構造をもつジルコニアを含まないか、含んでいても5
体積%以下であり、しかも、その立方晶の結晶構造をも
つジルコニアの結晶粒子径が1μm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。この発明にお
いては、単斜晶の結晶構造をもつジルコニアと立方晶の
結晶構造をもつジルコニアに関しては、それらが全く含
まれていない場合と、それぞれ上述した範囲の極く微量
ではおるが含まれている場合とがある。立方晶の結晶構
造をもつジルコニアに関しては、それが含まれている場
合、その立方晶の結晶粒子径が1μm以下であることが
必要でおる。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, in this invention, Y2O
3 in a range of 2 mol% or more and less than 3.5 mol%, C
Zirconia that contains eO2 in a range of 0.1 mol% or more and less than 0.5 mol%, has an average crystal grain size of 1 μm or less, has a mainly tetragonal zirconia crystal structure, and has a monoclinic crystal structure. is 10% by volume or less, and does not contain zirconia with a cubic crystal structure, or even if it does contain zirconia, it contains 5% by volume or less.
There is provided a zirconia sintered body characterized in that the crystal grain size of zirconia having a cubic crystal structure is 1 μm or less. In this invention, regarding zirconia with a monoclinic crystal structure and zirconia with a cubic crystal structure, there are cases in which they are not contained at all, and cases in which they are contained in extremely small amounts within the ranges mentioned above. Sometimes there are. Regarding zirconia having a cubic crystal structure, if it is included, the cubic crystal grain size must be 1 μm or less.
この発明をさらに詳細に説明するに、この発明がY2O
3を含有せしめているのは、上述したように、そうする
ことが正方品を析出させ、強度の発現には都合がよいか
らである。しかしながら、その旧が2モル%未満では、
正方品の量が少なくなるばかりか、単斜晶の四が増大し
すぎて高強度にはならない。また、3.5モル%以上に
なると、正方品マトリクス中に粗大な立方晶粒が大量に
混在するようになり、強度の大幅な低下や加工性の低下
を招くようになる。To explain this invention in more detail, this invention
The reason why 3 is included is because, as mentioned above, doing so causes the precipitation of square parts, which is convenient for developing strength. However, if the old content is less than 2 mol%,
Not only does the amount of tetragonal crystals decrease, but the monoclinic crystals increase too much to achieve high strength. Moreover, if it exceeds 3.5 mol %, a large amount of coarse cubic grains will be mixed in the matrix of the square product, resulting in a significant decrease in strength and workability.
また、この発明がCeO2を含有せしめているのは、正
方品を適度に安定させて熱的安定性を向上させ、正方晶
が単斜晶に徐々に変態することによる焼結体の強度低下
を防止するためである。また、焼結体がZro2−Y2
O3−Ce02の3成分系になることにより、正方晶の
領域が広がり、立方晶が混在することが少なくなって、
やはり強度低下の防止や、加工性の向上を達成できるか
らである。しかしながら、CeO2の量が0.1モル%
未満では、かかる効果が得られない。また、0.5モル
%以上になると、正方品の安定性が大きくなりすぎ、正
方品から単斜晶への応力誘起変態による強度発現機構が
十分に作用しなくなってしまう。In addition, the reason why this invention contains CeO2 is to stabilize the tetragonal product appropriately, improve thermal stability, and prevent the decrease in strength of the sintered body due to gradual transformation of the tetragonal crystal to monoclinic crystal. This is to prevent this. In addition, the sintered body is Zro2-Y2
By becoming a three-component system of O3-Ce02, the tetragonal region expands and cubic crystals are less likely to coexist.
This is because it is possible to prevent a decrease in strength and improve workability. However, the amount of CeO2 is 0.1 mol%
If the amount is less than that, such an effect cannot be obtained. Moreover, if it exceeds 0.5 mol %, the stability of the tetragonal product becomes too high, and the strength development mechanism by stress-induced transformation from the tetragonal product to monoclinic crystal does not function sufficiently.
この発明が、焼結体の平均結晶粒子径を1μm以下とし
ているのは、平均結晶粒子径が1μmよりも大きくなる
と、正方品の安定性が過度に小さくなってしまうからで
ある。また、立方晶は、全く含まれていないか、含んで
いても5体積%以下に制限されるが、立方晶を含んでい
る場合、その結晶粒子径は、上述した粗大粒による不都
合を生じないよう、1μm以下でなければならない。こ
こで、平均結晶粒子径は、インターセプト法によって測
定する。この方法は、焼結体の面をエツチングし、その
エツチング面の顕微鏡写真上に任意の直線を引いてその
直線と粒界との交点を求め、粒界によって分割される直
線、の平均長さを平均結晶粒子径とする方法でおる。ま
た、立方晶の結晶粒子径は、焼結体の上記エツチング面
の顕微鏡写真から各立方晶粒子の同一方向にあける最大
長さを求め、その平均値として定義する。The reason why the average crystal grain size of the sintered body is set to 1 μm or less in this invention is because if the average crystal grain size is larger than 1 μm, the stability of the square product becomes excessively small. In addition, cubic crystals are not contained at all, or even if they are contained, they are limited to 5% by volume or less, but if cubic crystals are contained, the crystal grain size does not cause the disadvantages due to the coarse grains mentioned above. Therefore, it must be 1 μm or less. Here, the average crystal particle diameter is measured by an intercept method. In this method, the surface of the sintered body is etched, an arbitrary straight line is drawn on a micrograph of the etched surface, the intersection of the straight line and the grain boundary is determined, and the average length of the straight line divided by the grain boundary is determined. is the average crystal grain size. Further, the cubic crystal grain size is defined as the average value of the maximum length of each cubic grain in the same direction determined from a microscopic photograph of the etched surface of the sintered body.
この発明の焼結体は、ジルコニアの結晶構造が主として
正方品からなっている。すなわち、単斜晶や立方晶が存
在すると、結果的に、その分だけ、応力誘起変態による
強度発現作用をもつ正方晶の量が少なくなり、焼結体の
強度は低いものとなる。In the sintered body of the present invention, the crystal structure of zirconia is mainly square. That is, if monoclinic crystals or cubic crystals are present, the amount of tetragonal crystals that have a strength-producing effect due to stress-induced transformation will be reduced accordingly, and the strength of the sintered body will be low.
また、単斜晶は、それが多いということは、その周囲ま
たは近傍に、正方晶から変態する際にマイクロクラック
を生じているということを意味しており、このマイクロ
クランクが核になって正方品が容易に単斜晶に変態する
ようになるので、10体積%以下に制限しなければなら
ない。ざらに、立方晶は、それが析出していると、立方
晶はY2O3やCeO2を過剰に含むため、その周囲の
正方晶マトリクス中のY2O3やCeO2の量が少なく
なり、正方品の安定性が過度に減少してしまう。また、
立方晶は、その量が多くなるほど結晶粒も大きくなり、
粗大粒となって強度低下を促し、また欠けや亀裂の原因
になる。それゆえ、この発明においては、立方晶を全く
含まないか、含んでいても5体積%以下に制限している
。In addition, the large number of monoclinic crystals means that microcracks are generated around or in the vicinity of the monoclinic crystal when it transforms from a tetragonal crystal, and these microcranks become the nucleus of a tetragonal crystal. Since the product easily transforms into monoclinic crystal, it must be limited to 10% by volume or less. Roughly speaking, when cubic crystals are precipitated, the cubic crystals contain excess Y2O3 and CeO2, so the amount of Y2O3 and CeO2 in the surrounding tetragonal matrix decreases, and the stability of the tetragonal product decreases. It will decrease excessively. Also,
The larger the amount of cubic crystals, the larger the crystal grains.
It becomes coarse particles, which reduces strength and causes chips and cracks. Therefore, in the present invention, cubic crystals are not contained at all, or even if they are contained, they are limited to 5% by volume or less.
上記において、単斜晶の量は、焼結体を注意深く研磨し
た面をX線回折し、単斜晶、正方晶および立方晶の代表
的な回折ピークを積分して得た強度から、次式によって
求める。式において、Qmは単斜晶の量(体積%)であ
り、IrrN 11は単斜晶の111面の強度、Irr
N 1王は単斜晶の111面の強度、Itclllは正
方晶および立方晶の111面の強度である。In the above, the amount of monoclinic crystal is determined by the following formula from the intensity obtained by performing X-ray diffraction on the carefully polished surface of the sintered body and integrating the representative diffraction peaks of monoclinic crystal, tetragonal crystal, and cubic crystal. Find it by In the formula, Qm is the amount of monoclinic crystal (volume %), IrrN 11 is the strength of the 111 plane of monoclinic crystal, Irr
N1 King is the intensity of the 111 plane of the monoclinic crystal, and Itclll is the intensity of the 111 plane of the tetragonal and cubic crystals.
Cm= [(1ml 11 +1m111 )/(■t
C111+■m111
+Imt 1T)]x100
また、立方晶の量は、次のようにして求める。Cm= [(1ml 11 +1m111)/(■t
C111+■m111 +Imt 1T)]x100 Further, the amount of cubic crystals is determined as follows.
すなわち、焼結体に1300’C130分の熱処理を加
え、ざらに160’Cの硫酸に1時間はど浸漬すること
によって上記研磨面をエツチングし、そのエツチング面
の任意の面を2000倍の顕微鏡で観察する。もし、立
方晶が存在していればその部分は優先的に腐蝕され、他
の結晶とは容易に区別できるので、立方品粒の面積とそ
の以外の部分の面積との比を求める。しかして、観察面
が任意の面であることと、立方晶粒に配向性がないこと
から、面積比をそのまま体積比とみなし、任意の3視野
について求めた平均値からから立方晶の量(体積%)を
算出する。なあ、単斜晶および立方晶の量が求まれば、
残余が正方品ということになる。That is, the sintered body is heat treated at 1300'C for 130 minutes, roughly immersed in 160'C sulfuric acid for 1 hour to etch the polished surface, and any surface of the etched surface is exposed to a microscope at 2000x magnification. Observe with. If cubic grains exist, that part will be preferentially corroded and can be easily distinguished from other crystals, so the ratio of the area of the cubic grain to the area of the other parts is determined. However, since the observation plane is an arbitrary plane and the cubic grains have no orientation, the area ratio is regarded as the volume ratio, and the amount of cubic crystals ( Volume %) is calculated. Hey, if you find the amount of monoclinic and cubic crystals,
The remainder is a square product.
この発明の焼結体は、いろいろな方法によって製造する
ことができる。次に、その好適な例を説明する。The sintered body of this invention can be manufactured by various methods. Next, a suitable example will be explained.
すなわち、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%以上でおる塩化
イツトリウムの水溶液と、純度が99.5%以上である
塩化セリウムの水溶液とを所定の割合で混合した後、周
知の共沈法、加水分解法、熱分解法、アルコキシド法、
ゾル・ゲル法、気相法等を用いて、所定の割合のY2O
3とCeO2とを含む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、硝酸イツトリウムと
、硝酸セリウムとの水溶液を用いることもできるし、ジ
ルコニア粉末と、イツトリア粉末と、セリア粉末との混
合粉末を、いわゆる出発原料とすることもできる。That is, first, an aqueous solution of zirconium chloride with a purity of 99.9% or more, an aqueous solution of yttrium chloride with a purity of 99.5% or more, and an aqueous solution of cerium chloride with a purity of 99.5% or more are predetermined. After mixing in the ratio of , well-known coprecipitation method, hydrolysis method, thermal decomposition method, alkoxide method,
Using a sol-gel method, gas phase method, etc., a predetermined proportion of Y2O
A zirconia powder containing 3 and CeO2 is prepared. Alternatively, an aqueous solution of zirconium nitrate, yttrium nitrate, and cerium nitrate may be used, or a mixed powder of zirconia powder, yttrium powder, and ceria powder may be used as the so-called starting material.
次に、上記粉末を800〜1000℃で仮焼し、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、ジルコニア中にイツト
リアとセリアとが均一に混ざり合った固溶体を形成して
いる。Next, the above powder is calcined at 800 to 1000°C and pulverized. The calcination and pulverization are repeated as necessary to obtain a raw material powder. This raw material powder forms a solid solution in which itria and ceria are uniformly mixed in zirconia.
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、押出成形法等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 article is obtained by molding into a desired shape using a well-known molding method such as a mold molding method or an extrusion molding method.
次に、上記成形体を加熱炉に入れ、900 ’C程度ま
では50〜100’C/時の速度で、それ以上は30〜
50’C/時の速度で1200〜1550°Cまで昇温
し、その温度下に数時間保持した1変炉冷し、焼結する
。この焼結体は、かさ密度が理論密度の95%以上、好
ましくは97.5%以上でおるようなものでおるが、焼
結後、熱間静水圧加圧処理(HIP>を施してざらに高
密度化してもよい。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 30-100'C/hour above that.
The temperature was raised to 1200-1550°C at a rate of 50'C/hour, cooled in a variable furnace and held at that temperature for several hours, and sintered. This sintered body has a bulk density of 95% or more, preferably 97.5% or more of the theoretical density, and after sintering, it is subjected to hot isostatic pressing (HIP) to make it rough. It is also possible to increase the density.
実施例
実施例
Y2O3とCeO2とが、表に示す組成になるように均
一に固溶している、平均粒子径が0.1μmのジルコニ
ア粉末を用意した。Examples Example Zirconia powder having an average particle diameter of 0.1 μm was prepared in which Y2O3 and CeO2 were uniformly dissolved in solid solution to have the composition shown in the table.
すなわち、純度が99.9%で必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、純度が99.9%でおる塩化セリウム
の水溶液とを、焼結体におけるY2O3、CeO2とし
ての量が表に示す組成になるように混合し、その混合水
溶液を100°Cまで徐々に加熱し、その温度に150
時間保持して水を飛ばし、ざらに100℃/時の速度で
9oo’cまで昇温し、その温度に3時間保持して仮焼
粉末を得た1多、そ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0.1μmである粉
末とした。That is, an aqueous solution of zirconium oxychloride with a purity of 99.9%, an aqueous solution of yttrium chloride with a purity of 99.9%, and an aqueous solution of cerium chloride with a purity of 99.9% are mixed into a sintered body. The amounts of Y2O3 and CeO2 in are mixed so that they have the composition shown in the table, and the mixed aqueous solution is gradually heated to 100°C.
The temperature was raised to 9oo'c at a rate of roughly 100°C/hour, and the calcined powder was heated for 3 hours to obtain a calcined powder. It was ground in a strained ball mill to obtain a powder with an average particle size of 0.1 μm.
次に、上記各粉末を、それぞれ1トン/Cm2の圧力で
ラバープレス成形し、成形体を得た。Next, each of the above powders was rubber press molded at a pressure of 1 ton/cm2 to obtain a molded body.
次に、上記各成形体を加熱炉に入れ、900’Cまでは
50’C/時の速度で、それ以上は30’C/時の速度
で1400’Cまで昇温し、その温度に2時間保持した
後炉冷し、焼結体を得た。ただし、N、11のものにつ
いては、加熱温度を1600’Cとした。Next, each of the above-mentioned molded bodies was placed in a heating furnace, and the temperature was raised to 1400'C at a rate of 50'C/hour up to 900'C, and at a rate of 30'C/hour beyond that temperature, and the temperature was raised to 1400'C at a rate of 30'C/hour. After holding for a period of time, the mixture was cooled in a furnace to obtain a sintered body. However, for N and 11, the heating temperature was 1600'C.
次に、上記各焼結体から、角棒状のテストピースを切り
出し、#400の砥石で研磨して、厚み3mm、幅4m
m、長さ3f3mmにそろえた。Next, square bar-shaped test pieces were cut out from each of the above sintered bodies and polished with a #400 grindstone to a thickness of 3 mm and a width of 4 m.
m, length 3f 3mm.
次に、上記各テストピースを使用して、正方品、単斜晶
、立方晶の量と、平均結晶粒子径と、曲げ強さと、20
0’Cで3000時間加熱後にあける単斜晶の量および
曲げ強さとを測定した。なお、単斜晶の量は、テストピ
ースの表面をざらにダイヤモンドペーストで鏡面仕上げ
した後に測定した。Next, using each of the above test pieces, the amount of tetragonal, monoclinic, and cubic crystals, average crystal grain size, and bending strength were determined.
The amount of monoclinic crystals opened and the bending strength were measured after heating at 0'C for 3000 hours. The amount of monoclinic crystals was measured after the surface of the test piece was roughly mirror-finished with diamond paste.
曲げ強さは、周知の3点曲げ試験法によった。測定結果
を数表に示す。表において、N、1〜4のものがこの発
明の焼結体である。The bending strength was determined by the well-known three-point bending test method. The measurement results are shown in the table below. In the table, sintered bodies of N, 1 to 4 are the sintered bodies of the present invention.
上表から、この発明の焼結体は、初期において高い曲げ
強さを有し、しかも、熱的安定性が高いために高温で長
時間保持した後の強度低下も大変少ないことがわかる。From the above table, it can be seen that the sintered body of the present invention has high bending strength in the initial stage, and also has high thermal stability, so that the strength decreases very little after being held at high temperature for a long time.
第1図に、N、3の焼結体の走査型電子顕微鏡写真(倍
率: 5000倍)を示すが、立方品粒が存在しない、
微細な正方品の均一組織が得られていることがわかる。Fig. 1 shows a scanning electron micrograph (magnification: 5000x) of the sintered body of N, 3, but there are no cubic grains.
It can be seen that a fine square uniform structure was obtained.
これに対して、N、5のものは、Y2O3の量がこの発
明が規定する下限以下であるため、熱的安定性が低い。On the other hand, N.5 has low thermal stability because the amount of Y2O3 is below the lower limit defined by the present invention.
また、N、6のものは、CeO2の量がこの発明が規定
する下限以下でおるため、粗大な立方品粒が混在し、ま
た熱的安定性が低い。この焼結体の走査型電子顕微鏡写
真(倍率:5000倍)を第2図に示すが、正方品マト
リクス内に粗大な立方晶粒(大きく見える結晶粒)が存
在している。さらに、N、7.8のものは、CeO2の
量が多すぎるため、N、9のものはY2O3の量が多す
ぎるため、N、10のものはY2O3の量が少なすぎ、
CeO2の宿が多すぎるため、いずれも初期の曲げ強さ
が低くなっている。ざらにまた、N、11のものは、Y
2O3ヤCe0zの量はこの発明の範囲内にあるが、焼
成温度を高くしたために平均結晶粒子径が1μmを越え
ており、また、単斜晶や、粗大な立方品粒も存在してい
て、いずれの特性も大変低くなっている。In addition, in the case of N, 6, since the amount of CeO2 is below the lower limit specified by the present invention, coarse cubic grains are mixed and the thermal stability is low. A scanning electron micrograph (magnification: 5,000 times) of this sintered body is shown in FIG. 2, and coarse cubic grains (crystal grains that appear large) are present within the square matrix. Furthermore, the one with N, 7.8 has too much CeO2, the one with N, 9 has too much Y2O3, the one with N, 10 has too little Y2O3,
Because there are too many CeO2 deposits, the initial bending strength is low in all cases. Also, the one with N and 11 is Y
Although the amount of 2O3 and Ce0z is within the range of this invention, the average crystal grain size exceeds 1 μm due to the high firing temperature, and monoclinic crystals and coarse cubic grains are also present. Both characteristics are very low.
発明の効果
この発明の焼結体は、Y2O3を2モル%以上、3.5
モル%未満の範囲で含み、CeO2を0゜1モル%以上
、0.5モル%未満の範囲で含み、平均結晶粒子径が1
μm以下であり、ジルコニアの結晶構造が主として正方
品であり、単斜晶の結晶構造をもつジルコニアが10体
積%以下であり、立方晶の結晶構造をもつジルコニアを
含まないか、含んでいても5体積%以下であり、しかも
、その立方晶の結晶構造をもつジルコニアの結晶粒子径
が1μm以下であるものであるから、実施例にも示した
ように、強度が大変高く、しかも熱的安定性が優れてい
る。また、立方晶の結晶構造をもつジルコニアを含まな
いか、含んでいてもその量が5体積%以下であり、しか
もその立方晶の結晶粒子径が1μm以下であるから、加
工時における欠けや亀裂の発生を防止することができる
ようになる。Effects of the Invention The sintered body of this invention contains Y2O3 at 2 mol% or more, 3.5% by mole or more.
Contains CeO2 in a range of less than mol%, contains CeO2 in a range of 0.1 mol% or more and less than 0.5 mol%, and has an average crystal grain size of 1
μm or less, the crystal structure of zirconia is mainly tetragonal, the amount of zirconia with a monoclinic crystal structure is 10% by volume or less, and it does not contain zirconia with a cubic crystal structure, or even if it contains zirconia with a cubic crystal structure. 5% by volume or less, and the crystal grain size of zirconia with a cubic crystal structure is 1 μm or less, so as shown in the examples, it has very high strength and is thermally stable. Excellent quality. In addition, it does not contain zirconia with a cubic crystal structure, or even if it does contain it, the amount is less than 5% by volume, and the cubic crystal grain size is less than 1 μm, so it does not cause chips or cracks during processing. It becomes possible to prevent the occurrence of
この発明の焼結体は、上述したように機械的強度が高く
、熱的安定性に優れており、しかも欠けや亀裂の発生等
を防止できて精密加工が可能であることから、各種刃物
、医療器材、食器具、摺動部材等、使用中に蒸気や熱水
、その他の中高温域の腐蝕環境に晒されるようなものの
構成材料として大変好適である。As mentioned above, the sintered body of the present invention has high mechanical strength and excellent thermal stability, and can be precisely processed by preventing chipping and cracking, so it can be used for various cutlery tools, It is very suitable as a constituent material for items such as medical equipment, tableware, and sliding parts that are exposed to steam, hot water, and other corrosive environments in the medium and high temperature range during use.
第1図はこの発明の実施例に係る焼結体の、第2図は比
較実施例に係る焼結体の、それぞれ結晶構造を示す走査
型電子顕微鏡写真(倍率:5000倍)である。FIG. 1 is a scanning electron micrograph (magnification: 5000 times) showing the crystal structure of a sintered body according to an example of the present invention, and FIG. 2 is a sintered body according to a comparative example.
Claims (1)
囲で含み、CeO_2を0.1モル%以上、0.5モル
%未満の範囲で含み、平均結晶粒子径が1μm以下であ
り、ジルコニアの結晶構造が主として正方晶であり、単
斜晶の結晶構造をもつジルコニアが10体積%以下であ
り、立方晶の結晶構造をもつジルコニアを含まないか、
含んでいても5体積%以下であり、しかも、その立方晶
の結晶構造をもつジルコニアの結晶粒子径が1μm以下
であることを特徴とするジルコニア焼結体。Contains Y_2O_3 in a range of 2 mol% or more and less than 3.5 mol%, contains CeO_2 in a range of 0.1 mol% or more and less than 0.5 mol%, has an average crystal grain size of 1 μm or less, and is a zirconia The crystal structure is mainly tetragonal, the amount of zirconia with a monoclinic crystal structure is 10% by volume or less, and there is no zirconia with a cubic crystal structure,
A zirconia sintered body characterized in that the amount of zirconia contained therein is 5% by volume or less, and the crystal grain size of zirconia having a cubic crystal structure is 1 μm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120316A JPH01290558A (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Zirconia sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63120316A JPH01290558A (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Zirconia sintered body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290558A true JPH01290558A (en) | 1989-11-22 |
Family
ID=14783227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63120316A Pending JPH01290558A (en) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | Zirconia sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01290558A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04104953A (en) * | 1990-08-23 | 1992-04-07 | Nitsukatoo:Kk | Part material for powder treatment composed of zirconia sintered material |
| JP2015127294A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | アキュセラ インコーポレイテッド | Processable zirconia and process for producing processable zirconia |
| JP2015199666A (en) * | 2010-03-31 | 2015-11-12 | ストラウマン ホールディング アーゲー | Body made of ceramic material |
| CN109111244A (en) * | 2018-10-26 | 2019-01-01 | 北京安颂科技有限公司 | zirconia ceramic product and preparation method thereof |
| TWI870614B (en) * | 2020-08-28 | 2025-01-21 | 日商東麗股份有限公司 | Ceramic spherical body and manufacturing method thereof |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63120316A patent/JPH01290558A/en active Pending
Cited By (7)
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| US9545363B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-01-17 | Acucera Inc. | Machinable zirconia comprising titania nanopowder |
| CN109111244A (en) * | 2018-10-26 | 2019-01-01 | 北京安颂科技有限公司 | zirconia ceramic product and preparation method thereof |
| CN109111244B (en) * | 2018-10-26 | 2019-10-29 | 北京安颂科技有限公司 | Zirconia ceramic product and preparation method thereof |
| TWI870614B (en) * | 2020-08-28 | 2025-01-21 | 日商東麗股份有限公司 | Ceramic spherical body and manufacturing method thereof |
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