JPH04349172A - ジルコニアセラミックス - Google Patents
ジルコニアセラミックスInfo
- Publication number
- JPH04349172A JPH04349172A JP3176567A JP17656791A JPH04349172A JP H04349172 A JPH04349172 A JP H04349172A JP 3176567 A JP3176567 A JP 3176567A JP 17656791 A JP17656791 A JP 17656791A JP H04349172 A JPH04349172 A JP H04349172A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- zirconia
- zirconia ceramics
- weight
- range
- Prior art date
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- Pending
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は100℃から300℃の
温度範囲で使用できるジルコニアセラミックスに関する
。
温度範囲で使用できるジルコニアセラミックスに関する
。
【0002】
【従来の技術】従来より主に正方晶よりなる部分安定化
ジルコニアセラミックスは、100℃から300℃の温
度領域で、ジルコニアセラミックスが、正方晶より単斜
晶へ相転移を生じ、その相転移に伴う体積膨張で、セラ
ミックス表面に細かいクッラクが発生し、強度低下をも
たらす欠点を有していることが知られている。また、水
蒸気又は、水が存在すると上記温度範囲で正方晶より単
斜晶へ相転移が速く起こることも知られている。
ジルコニアセラミックスは、100℃から300℃の温
度領域で、ジルコニアセラミックスが、正方晶より単斜
晶へ相転移を生じ、その相転移に伴う体積膨張で、セラ
ミックス表面に細かいクッラクが発生し、強度低下をも
たらす欠点を有していることが知られている。また、水
蒸気又は、水が存在すると上記温度範囲で正方晶より単
斜晶へ相転移が速く起こることも知られている。
【0003】このため、この問題、即ち正方晶より単斜
晶へ相転移を抑制するための種々の提案がなされている
。例えば、■ジルコニアの平均結晶粒子径を減少させる
方法。(特公昭61−21184号公報、特開昭62−
246862号公報)■安定化剤を固溶させる。(エフ
・シー リポート(FC Report)5巻、5号
、161〜168頁、日本ファインセラミックス協会、
1987年発行)■他のセラミックスと複合化する。(
特開昭62−230667号公報)。しかしながらこれ
らの提案でもまだ充分に満足なものが得られていなく、
特に水蒸気又は、水が存在する100℃から300℃の
温度範囲で問題がある。
晶へ相転移を抑制するための種々の提案がなされている
。例えば、■ジルコニアの平均結晶粒子径を減少させる
方法。(特公昭61−21184号公報、特開昭62−
246862号公報)■安定化剤を固溶させる。(エフ
・シー リポート(FC Report)5巻、5号
、161〜168頁、日本ファインセラミックス協会、
1987年発行)■他のセラミックスと複合化する。(
特開昭62−230667号公報)。しかしながらこれ
らの提案でもまだ充分に満足なものが得られていなく、
特に水蒸気又は、水が存在する100℃から300℃の
温度範囲で問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
問題点を解決するため、鋭意研究した結果、意外にもガ
リウム、ゲルマニウム、硼素の酸化物が特定のZrO2
−Y2 O3 系に7重量%以下含有されていると、
理論密度にほぼ近く、かつ100℃から300℃の温度
範囲で単斜晶への相転移が少ないジルコニアセラミック
スが得られることを見出し、発明を完成した。 本発
明の目的は、100℃から300℃の温度範囲で、水蒸
気又は、水が存在しても、相転移を起こしにくいジルコ
ニアセラミックスの提供にある。
問題点を解決するため、鋭意研究した結果、意外にもガ
リウム、ゲルマニウム、硼素の酸化物が特定のZrO2
−Y2 O3 系に7重量%以下含有されていると、
理論密度にほぼ近く、かつ100℃から300℃の温度
範囲で単斜晶への相転移が少ないジルコニアセラミック
スが得られることを見出し、発明を完成した。 本発
明の目的は、100℃から300℃の温度範囲で、水蒸
気又は、水が存在しても、相転移を起こしにくいジルコ
ニアセラミックスの提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Y2
O3 とZrO2 のモル比が2/98〜4.5/95
.5の範囲で、結晶形が主に正方晶の粒子より成る部分
安定化ジルコニア93重量%以上と、残部が酸化硼素、
酸化ゲルマニウム、酸化ガリウムの中から選ばれた酸化
物を少なくとも1種含有し、且つ酸化硼素の含量が1重
量%以下である100℃から300℃の温度で安定であ
ることを特徴とするジルコニアセラミックスに関する。
O3 とZrO2 のモル比が2/98〜4.5/95
.5の範囲で、結晶形が主に正方晶の粒子より成る部分
安定化ジルコニア93重量%以上と、残部が酸化硼素、
酸化ゲルマニウム、酸化ガリウムの中から選ばれた酸化
物を少なくとも1種含有し、且つ酸化硼素の含量が1重
量%以下である100℃から300℃の温度で安定であ
ることを特徴とするジルコニアセラミックスに関する。
【0006】本発明のジルコニアセラミックスの製造方
法は主として、ZrO2 とY2 O3 とより成り、
Y2 O3 /ZrO2 のモル比が2/98〜4.5
/95.5の範囲であって、かつ結晶形が主に正方晶の
粒子よりなる、仮焼ジルコニア粉末にガリウム、ゲルマ
ニウム、硼素の化合物より選ばれた、一種又は、一種以
上の化合物を添加し、湿式又は、乾式ボールミルにて混
合する。湿式ボールミルで混合したものは乾燥し、乾式
ボールミルのものは、そのまま、プレス成形した後、焼
成することにより得られる。焼成温度は1300℃〜1
500℃、好ましくは1350℃〜1450℃である。
法は主として、ZrO2 とY2 O3 とより成り、
Y2 O3 /ZrO2 のモル比が2/98〜4.5
/95.5の範囲であって、かつ結晶形が主に正方晶の
粒子よりなる、仮焼ジルコニア粉末にガリウム、ゲルマ
ニウム、硼素の化合物より選ばれた、一種又は、一種以
上の化合物を添加し、湿式又は、乾式ボールミルにて混
合する。湿式ボールミルで混合したものは乾燥し、乾式
ボールミルのものは、そのまま、プレス成形した後、焼
成することにより得られる。焼成温度は1300℃〜1
500℃、好ましくは1350℃〜1450℃である。
【0007】本発明の出発原料は、ZrO2 中にY2
O3 が、Y2 O3 /ZrO2 のモル比として
2/98〜4.5/95.5の範囲に固溶した公知の仮
焼されたジルコニア粉末が用いられる。添加剤として用
いるガリウム、ゲルマニウム、硼素の化合物としては例
えば酸化物、塩、水酸化物、錯体、アルコキシドなどが
挙げられる。
O3 が、Y2 O3 /ZrO2 のモル比として
2/98〜4.5/95.5の範囲に固溶した公知の仮
焼されたジルコニア粉末が用いられる。添加剤として用
いるガリウム、ゲルマニウム、硼素の化合物としては例
えば酸化物、塩、水酸化物、錯体、アルコキシドなどが
挙げられる。
【0008】添加剤の添加量は硼素の場合、B2 O3
として1重量%以下の添加量である。より好ましくは
、0.02重量%〜0.2重量%の範囲である。1重量
%を越えると、焼成時にクラックが生成する。ガリウム
の場合、Ga2 O3 として7重量%以下の添加量で
ある。 より好ましくは、0.05重量%〜4重量%、更に好ま
しくは0.1重量%〜0.5重量%の範囲である。ゲル
マニウムの場合、GeO2 として7重量%以下の添加
量である。より好ましくは、0.05重量%〜4重量%
、更に好ましくは0.1重量%〜0.5重量%の範囲で
ある。酸化ガリウム、酸化ゲルマニウムの場合は7重量
%越えてもかまわないが、これらの化合物が高価であり
、またジルコニアセラミックスの機械的強度や密度等の
物性が低下する傾向があるので好ましくない。
として1重量%以下の添加量である。より好ましくは
、0.02重量%〜0.2重量%の範囲である。1重量
%を越えると、焼成時にクラックが生成する。ガリウム
の場合、Ga2 O3 として7重量%以下の添加量で
ある。 より好ましくは、0.05重量%〜4重量%、更に好ま
しくは0.1重量%〜0.5重量%の範囲である。ゲル
マニウムの場合、GeO2 として7重量%以下の添加
量である。より好ましくは、0.05重量%〜4重量%
、更に好ましくは0.1重量%〜0.5重量%の範囲で
ある。酸化ガリウム、酸化ゲルマニウムの場合は7重量
%越えてもかまわないが、これらの化合物が高価であり
、またジルコニアセラミックスの機械的強度や密度等の
物性が低下する傾向があるので好ましくない。
【0009】前記の硼素、ガリウム及びゲルマニウムの
化合物の中から少なくとも2種以上の化合物を、前記の
各化合物の配合量の範囲で、かつ酸化硼素の含量が1重
量%以下でジルコニア含量が93重量%未満にならない
範囲で配合しても良い。ジルコニア含量が93重量%未
満だと機械的強度や密度等の物性が低下する傾向にある
。
化合物の中から少なくとも2種以上の化合物を、前記の
各化合物の配合量の範囲で、かつ酸化硼素の含量が1重
量%以下でジルコニア含量が93重量%未満にならない
範囲で配合しても良い。ジルコニア含量が93重量%未
満だと機械的強度や密度等の物性が低下する傾向にある
。
【0010】このようにして得た、ジルコニアセラミッ
クスについての安定性評価を121℃の熱水中に、10
0時間、得られたジルコニアセラミックスを放置する劣
化試験方法で行った。この際に、ジルコニア セラミ
ックス 第2巻 53頁〜59頁(内田老鶴圃社
昭和59年発行)に記載されているX線回折線強度よ
りの単斜晶相の体積分率Vmを求め、Vmの変化即ち単
斜晶相の増加割合を調べた。Vmの求めかたは、正方晶
の(101) 面、単斜晶の(1バー11)、(111
) 面のX線回折線のピーク強度をIt(101) 、
Im(1バー11) 、Im(111)、としピーク強
度比Xmを(I)式 Xm=(Im(1 バー11) + Im(111))
/(Im(1バー11) + Im(111) + I
t(101)) (I)で定義した時、(II)
式 Vm= 1.311 Xm/(1 + 0.311Xm
) (II)で求められる。
クスについての安定性評価を121℃の熱水中に、10
0時間、得られたジルコニアセラミックスを放置する劣
化試験方法で行った。この際に、ジルコニア セラミ
ックス 第2巻 53頁〜59頁(内田老鶴圃社
昭和59年発行)に記載されているX線回折線強度よ
りの単斜晶相の体積分率Vmを求め、Vmの変化即ち単
斜晶相の増加割合を調べた。Vmの求めかたは、正方晶
の(101) 面、単斜晶の(1バー11)、(111
) 面のX線回折線のピーク強度をIt(101) 、
Im(1バー11) 、Im(111)、としピーク強
度比Xmを(I)式 Xm=(Im(1 バー11) + Im(111))
/(Im(1バー11) + Im(111) + I
t(101)) (I)で定義した時、(II)
式 Vm= 1.311 Xm/(1 + 0.311Xm
) (II)で求められる。
【0011】この劣化試験で、Vmが0.7以下が好ま
しいが、本発明のジルコニアセラミックスでは、0.6
以下である。Vmが0.7を越えると、焼結体の表面に
クラック或いは表面の一部分が剥離し表面に凹凸が生じ
る。本発明のジルコニアセラミックスは以下の実施例に
示すように100℃から300℃の温度範囲で、水蒸気
又は、水が存在しても、相転移を起こしにくい特徴があ
る。従って、煮沸殺菌等が必要な、医療用刃物、理髪用
刃物等の用途に特に適している。
しいが、本発明のジルコニアセラミックスでは、0.6
以下である。Vmが0.7を越えると、焼結体の表面に
クラック或いは表面の一部分が剥離し表面に凹凸が生じ
る。本発明のジルコニアセラミックスは以下の実施例に
示すように100℃から300℃の温度範囲で、水蒸気
又は、水が存在しても、相転移を起こしにくい特徴があ
る。従って、煮沸殺菌等が必要な、医療用刃物、理髪用
刃物等の用途に特に適している。
【0012】以下実施例及び比較例をもって本発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
【0013】
【実施例】実施例1〜16
Y2 O3 /ZrO2 のモル比が3/97あって、
かつ結晶形が、 主に正方晶の粒子よりなる仮焼された
ジルコニア粉末(日産化学社製 商品名 NZP−
A3Y)に、第1表に示す組成になるよう酸化物を添加
し、ボールミルにて湿式混合した。混合スラリーを、乾
燥後、その粉末をプレス成形し、1435℃にて2時間
焼成し、ジルコニアセラミックスを得た。ここで得られ
たジルコニアセラミックスについて、X線回折線強度及
び、密度を測定した。劣化試験は121℃の熱水中に、
得られたジルコニアセラミックスを100時間放置する
方法で行った。そして、この劣化試験後の単斜晶相の体
積分率Vmを測定した。Vmは、正方晶の(101)
面、単斜晶の(1バー11)、(111) 面のX線
回折線のピーク強度をIt(101) 、Im(1バ
ー11)、Im(111)、としピーク強度比Xmを(
I)式 Xm=(Im(1 バー11) + Im(111))
/(Im(1バー11) + Im(111) + I
t(101)) (I)で定義した時、(II)
式 Vm= 1.311 Xm/(1 + 0.311Xm
) (II)で求めた。尚、劣化試験前のVm
はいずれも0である。 密度は、アルキメデス法にて測定した。また、劣化試験
後のジルコニアセラミックスの表面を乾燥後、光学顕微
鏡(倍率50倍)で観察した。 その結果を、表1に
示す。 比較例1〜8 添加剤を用いないか、表2に示す酸化物を用いて、実施
例1と同じ方法でジルコニアセラミックスを得た。そし
て同様に劣化試験及び光学顕微鏡による表面観察を行っ
た。結果を併せて表2に示す。
かつ結晶形が、 主に正方晶の粒子よりなる仮焼された
ジルコニア粉末(日産化学社製 商品名 NZP−
A3Y)に、第1表に示す組成になるよう酸化物を添加
し、ボールミルにて湿式混合した。混合スラリーを、乾
燥後、その粉末をプレス成形し、1435℃にて2時間
焼成し、ジルコニアセラミックスを得た。ここで得られ
たジルコニアセラミックスについて、X線回折線強度及
び、密度を測定した。劣化試験は121℃の熱水中に、
得られたジルコニアセラミックスを100時間放置する
方法で行った。そして、この劣化試験後の単斜晶相の体
積分率Vmを測定した。Vmは、正方晶の(101)
面、単斜晶の(1バー11)、(111) 面のX線
回折線のピーク強度をIt(101) 、Im(1バ
ー11)、Im(111)、としピーク強度比Xmを(
I)式 Xm=(Im(1 バー11) + Im(111))
/(Im(1バー11) + Im(111) + I
t(101)) (I)で定義した時、(II)
式 Vm= 1.311 Xm/(1 + 0.311Xm
) (II)で求めた。尚、劣化試験前のVm
はいずれも0である。 密度は、アルキメデス法にて測定した。また、劣化試験
後のジルコニアセラミックスの表面を乾燥後、光学顕微
鏡(倍率50倍)で観察した。 その結果を、表1に
示す。 比較例1〜8 添加剤を用いないか、表2に示す酸化物を用いて、実施
例1と同じ方法でジルコニアセラミックスを得た。そし
て同様に劣化試験及び光学顕微鏡による表面観察を行っ
た。結果を併せて表2に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表1及び表2に示すように、比較例1の添
加剤を加えない場合及び比較例2〜5のIn、Nb、T
a、Snを加えた場合のVmは0.8 以上であり、実
施例の添加剤を用いた時より単斜晶相の量が増加し、ま
た表面観察では、クッラクまたは剥離が見られ劣化がお
きている。比較例6〜7は、添加剤として、W、Moを
加えた例であるが、劣化試験により、ジルコニアセラミ
ックスは、破壊された。また、酸化硼素を2重量%添加
した比較例8の場合は焼成時にクラックが生成してしま
った。
加剤を加えない場合及び比較例2〜5のIn、Nb、T
a、Snを加えた場合のVmは0.8 以上であり、実
施例の添加剤を用いた時より単斜晶相の量が増加し、ま
た表面観察では、クッラクまたは剥離が見られ劣化がお
きている。比較例6〜7は、添加剤として、W、Moを
加えた例であるが、劣化試験により、ジルコニアセラミ
ックスは、破壊された。また、酸化硼素を2重量%添加
した比較例8の場合は焼成時にクラックが生成してしま
った。
Claims (1)
- 【請求項1】 Y2 O3 とZrO2 のモル比が
2/98〜4.5/95.5の範囲で、結晶形が主に正
方晶の粒子より成る部分安定化ジルコニア93重量%以
上と、残部が酸化硼素、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウ
ムの中から選ばれた酸化物を少なくとも1種含有し、且
つ酸化硼素の含量が1重量%以下である100℃から3
00℃の温度で安定であることを特徴とするジルコニア
セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3176567A JPH04349172A (ja) | 1990-07-17 | 1991-07-17 | ジルコニアセラミックス |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-188311 | 1990-07-17 | ||
| JP18831190 | 1990-07-17 | ||
| JP3176567A JPH04349172A (ja) | 1990-07-17 | 1991-07-17 | ジルコニアセラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04349172A true JPH04349172A (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=26497433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3176567A Pending JPH04349172A (ja) | 1990-07-17 | 1991-07-17 | ジルコニアセラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04349172A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995029141A1 (fr) * | 1994-04-22 | 1995-11-02 | Shinagawa Refractories Co., Ltd. | Produit fritte a base de zircone, son procede de production, materiau pour organe de meulage, et materiau pour bracket orthodontique |
| JP2012041240A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Noritake Co Ltd | ジルコニア焼結体、並びにその焼結用組成物及び仮焼体 |
| JP2014055096A (ja) * | 2012-08-17 | 2014-03-27 | Tosoh Corp | ジルコニア焼結体及びその製造方法 |
| CN109880451A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-14 | 申再军 | 基于相变的陶瓷包覆材料、墙体保温材料及其制备方法 |
| WO2023127900A1 (ja) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | 東ソー株式会社 | 焼結体、焼結体の製造方法、焼結体の原料粉末、及び、仮焼体 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3176567A patent/JPH04349172A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995029141A1 (fr) * | 1994-04-22 | 1995-11-02 | Shinagawa Refractories Co., Ltd. | Produit fritte a base de zircone, son procede de production, materiau pour organe de meulage, et materiau pour bracket orthodontique |
| US5656564A (en) * | 1994-04-22 | 1997-08-12 | Shinagawa Refractories Co., Ltd. | Zirconia-based sinter, process for producing the same, gringing part material, and bracket material for dental correction |
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| JP2023097434A (ja) * | 2021-12-27 | 2023-07-07 | 東ソー株式会社 | 焼結体、焼結体の製造方法、焼結体の原料粉末、及び、仮焼体 |
| JP2023176044A (ja) * | 2021-12-27 | 2023-12-12 | 東ソー株式会社 | 焼結体、焼結体の製造方法、焼結体の原料粉末、及び、仮焼体 |
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