JPH046152A - 高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックス - Google Patents

高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックス

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JPH046152A
JPH046152A JP2107742A JP10774290A JPH046152A JP H046152 A JPH046152 A JP H046152A JP 2107742 A JP2107742 A JP 2107742A JP 10774290 A JP10774290 A JP 10774290A JP H046152 A JPH046152 A JP H046152A
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JP
Japan
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components
firing temperature
mixed
acid resistance
sintered body
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Pending
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JP2107742A
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English (en)
Inventor
Yasushi Noguchi
康 野口
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックスに関
する。
(従来技術) 安定化剤としてY2O,を 1.5〜5mo1%含有す
るジルコニアセラミックスは部分安定化ジルコニアセラ
ミックス(psz)と称され、高強度のジルコニアセラ
ミックスとして機械構造材料としての用途開発がなされ
ている。しかしながら、上記した部分安定化ジルコニア
セラミックスはかならずしも十分な曲げ強度を備えてい
ないため、本出願人は特開昭64−3071号公報に示
されているように高強度ジルコニアセラミックスを提供
している。
当該ジルコニアセラミックスの最適な第1のものは、安
定化剤としてY2O3を1.5〜5m01%含有する2
rOJR結体中に同焼結体を基準としてアルミニウム系
成分およびマグネシウム系成分が^1□03およびMg
O換算で合わせて 1〜30wL%混合し、かつこれら
両成分の混合モル比(AhOs/Mg0)が下記(a)
、(b) 、(c)のいずれかの範囲内にあることと特
徴とするものである。
(a):35〜45/65〜55  (b):6(1−
75/40〜25(c):85〜99/15〜1 また、当該ジルコニアセラミックスの最適な第2のもの
は、安定化剤としてY2O3を0.5〜5a+o 1%
、CeO2を0.5〜12mo1%の範囲内にてこれら
両化合物を合わせて3.0〜15m01%含有するZr
02a結体中に同焼結体を基準としてアルミニウム系成
分およびマグネシウム系成分がA1□0.およびMgO
換算で合わせて 1〜30wt%混合し、かつこれら両
成分の混合モル比(^1203/Ml!FO)が上記(
a) 、(b) 、(c)のいずれかの範囲にあること
を特徴とするものである。
(発明が解決しようとする課題) 上記した各ジルコニアセラミックスは曲げ強度に優れた
ものであり、かつ耐酸性にも優れている。
しかしながら、セラミックスにおいて用途によってはさ
らに高い耐酸性が要求される場合がある。
従って、本発明の目的は高耐酸性の高強度ジルコニアセ
ラミックスを提供するにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックスであ
り、第1のジルコニアセラミックスは安定化剤としてY
2O3を1.5〜5mo1%含有する1rO2類結体中
に同焼結体を基準としてアルミニウム系成分およびマグ
ネシウム系成分が^1203およびMgO換算で合わせ
て 1〜30wt%混合し、かつこれら両成分の混合モ
ル比(^h03/Mg0)が下記(a) 、(b)、(
c)のいずれかの範囲内にあり、焼成温度1200〜1
350℃にて焼成されていることを特徴とするものであ
る。
(a):35〜45/65〜55  (b):60〜7
5/40〜25(c):85〜99/15〜l また、第2のジルコニアセラミックスは安定化剤として
Y2O3を0.5〜5mo1%、CeO2を0.5〜1
211(11%の範囲内にてこれら両化合物を合わせて
3.0〜15mo1%含有する2rO□焼結体中に同焼
結体を基準としてアルミニウム系成分およびマグネシウ
ム系成分が^120.およびMgO換算で合わせて 1
〜30wt%混合し、かつこれら両成分の混合モル比(
Ah03/Mg0)が上記(a) 、 (b) 、(c
)のいずれかの範囲内にあり、焼成温度1200〜13
50℃にて焼成されていることを特徴とするものである
しかして、本発明に係るジルコニアセラミックスの原料
である安定化剤Y2O3またはY2O,とCeOを含有
するlro□粉末は、下記の方法にて得られる。
(11Y2O3またはY2O3およびCeO粉末とZr
O2粉末とを混合し仮焼する方法 (2)YまたはYおよびCeの水溶性塩とZrO2粉末
とを湿式混合し、乾燥した後仮焼する方法(3)Yまた
はYおよびCeと2「との混合塩水溶液を加水分解し、
得られた混合物を仮焼する方法これらの方法により得ら
れたY2O3またはY2O,およびCeOを含有するZ
rO2粉末とアルミニウム系成分およびマグネシウム系
成分とは、湿式法または乾式法で均一に混合され成形用
の原料に供される。
アルミニウム系成分およびマグネシウム系成分は^1□
03粉末、MgO粉末であってもよく、また上記両成分
の混合塩水溶液の加水分解物を仮焼して得られる混合粉
末であってもよく、さらにまた上記両成分の混合粉末を
仮焼して得られる混合粉末であってもよい。これらのセ
ラミックス原料は成形体の状態で常圧焼成され、または
ホットアイソスタティックプレス、ホットプレス等にて
加圧焼成され、焼結体となる。
(発明の作用・効果) 第1図(a)には本発明にかかる第1のジルコニアセラ
ミックスの焼成温度と耐酸性の関係、同図(b)には焼
成温度と強度との関係がそれぞれ示され、かつ第2図(
a)には本発明に係る第2のジルコニアセラミックスの
焼成温度と耐酸性の関係が、同図(b)には焼成温度と
強度との関係がそれぞれ示されている。これらのグラフ
から明らかなように、上記した特定の組成からなるジル
コニアセラミックスの耐酸性は焼成温度に大きく依存し
、強度との関係を考慮すれば好ましい焼成温度は120
0〜1350℃の範囲にある。
(実施例1) (1)原料の調合 Z「と Yとの混合塩水溶液から加水分解法により得ら
れたZr02−Y2O−4共沈物を 900℃にて仮焼
し、粒径lμ園以下のジルコニア混合物を得た。この混
合粉末にA1.0.粉末とMgO粉末を添加してポット
ミルにて解砕混合し、噴霧乾燥して出発原料とした。
■試料の作製 各種の出発原料を2001D/cm2の圧力で予備成形
し、これらの予備成形物をラバープレス法にて3ton
/cm2の圧力で成形して60m+*X 6haの方形
で厚さ8mmの各種の角板を得た。これらの角板を11
50〜1400℃で5時間常圧焼結法、等方加圧焼結法
(圧力2too/cm2・・・旧P)にて焼成し、試料
とした。
(3)試験 曲げ強度試験: JIS−RI601.4点曲げ強さの
試験法に基づ< (kgf/am2) 、但し、試料は
4+u+ X 4hmの長方形で厚さ31I!l、クロ
スヘツドスピード0.51111/ll1n、上部スパ
ン10+++s、下部スパン30a+m。
耐酸性:試料および36wt%llCl溶液を密封容器
に入れ、150℃で200時間放置したときの重量を測
定し、単位面積当りの重量減(mg/c■2)を算出し
た。
但し、試料は15ma+X 15+amの方形で厚さ3
1III、その全表面を表面粗度Rmax・1.0μm
に仕上げたもの。
熱劣化試験:特開昭60−350号公報に開示された「
セラミックスの試験方法」に基づき、試料をオートクレ
ーブ内の熱水中(熱水温度250℃、オートクレーブ内
蒸気圧約39kg/c+n2)で5θ時間熱処理し、下
記の方法により試料中における正方晶および立方晶の単
斜晶への転移率(%)を算出する。
試料を予しめダイヤモンドペーストにて鏡面研磨してX
線回折し、単斜晶の(111)面の回折ピークの積分強
度IMに対して正方晶の(111)面と立方晶の(11
1)面の回折ピークの積分強度との和(IT+IC)か
ら正方晶および立方晶量(Vo)をVo:(IT+IC
)/(IM+IT+IC)にて算出する。また熱処理後
の試験をX線回折に付して上記と同様に正方晶および立
方晶量(Vりを算出し、これらV。、vlから転移率(
%)を転移率(% )”(Vo−Vs)/VoX 10
0にて算出する。但し、試料は15mmX 15mmの
方形で厚さ3mm 、全表面を表面粗度Rmax・1.
0μmに仕上げたもの。
(4)試験結果 各試料の試験結果を第1表に示すとともに、焼成温度と
耐酸性との関係を第1図(a)に、焼成温度と曲げ強度
との関係を第1図(b)に示す、第1表から明らかなよ
うに、Y2O3が1.5〜5mo1%、アルミニウム系
成分およびマグネシウム系成分がAl2O,およびMg
O換算で1〜30wt%混合するジルコニアセラミック
スにおいて、これら両成分の混合モル比が (i):35〜45/656〜55   (b>:60
〜75/40〜25(e):l15〜99/15〜1 のいずれかの範囲にあるものは曲げ強度が高く、かつ耐
熱性にも優れている。耐酸性に関しては焼成温度が大き
く関与しており、第1図(a)に示すように焼成温度に
は耐酸性の関係から上限と下限が認められる。一方、焼
成温度に関しては曲げ強度も関与しており、第1図(b
)に示すように焼成温度には曲げ強度の関係からも少く
とも下限が認められる。これら両図から判断すれば、高
い曲げ強度を維持した状態で耐酸性を高めるには、焼成
温度は1200〜1350℃であることが好ましい。
(以下余白) (実施例2) 原料の調合を除き実施例1と同様に試料の作製を行い、
かつ同様の試験を行った。
(1)原料の調合 Zrと Yとの混合塩水溶液から加水分解法により得ら
れたZrO2−Y2O3共沈物を900℃にて仮焼し、
粒径1μm以下のジルコニア混合粉末を得るとともに、
XrとCeの混合塩水溶液から加水分解法により得られ
たZrO□−Ce02共沈物を 900℃にて仮焼し、
粒径1μm以下のジルコニア混合粉末を得た0次いで、
これら両混合粉末にAl2O,粉末とMgO粉末をボッ
トミルで解砕混合し、噴霧乾燥して出発原料とした。
(2)試験結果 各試料の試験結果を第2表に示すとともに、焼成温度と
耐酸性との関係を第2図(a)に、焼成温度と曲げ強度
との関係を第2図(b)に示す、第2表から明らかなよ
うに、Y2O5がθ、5〜5mo1%、CeO2が0.
5〜121101%の範囲内にてこれら両化合物が合せ
て3.0〜15+so1%混合し、かつアルミニウム系
成分およびマグネシウム系成分がAl2O,およびM[
0換算で合せて1〜30wt%混合するジルコニアセラ
ミックスにおいて、これら両成分の混合モル比が (a)=35〜45765〜55(b)=60〜757
40〜25(c):85〜99/15〜! のいずれかの範囲にあるものは曲げ強度が高く、かつ耐
熱性にも優れている。また、第2図(a)に示す焼成温
度と耐酸性の関係、および第2図(b)に示す焼成温度
と曲げ強度との関係から高い曲げ強度を維持した状態で
耐酸性を高めるには、焼成温度は1200〜1350℃
であることが好ましい。
(以下余白)
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明に係る第1のジルコニアセラミッ
クスにおける焼成温度と耐酸性との関係を示すグラフ、
同図(b)は同セラミックスにおける焼成温度と曲げ強
度との関係を示すグラフ、第2図(1)は本発明に係る
第2のジルコニアセラミックスにおける焼成温度と耐酸
性との関係を示すグラフ、同図(b)は同セラミックス
における焼成温度と曲げ強度との関係を示すグラフであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)安定化剤としてY_2O_3を1.5〜5mol
    %含有するZrO_2焼結体中に同焼結体を基準として
    アルミニウム系成分およびマグネシウム系成分がAl_
    2O_3およびMgO換算で合わせて1〜30wt%混
    合し、かつこれら両成分の混合モル比(Al_2O_3
    /MgO)が下記(a)、(b)、(c)のいずれかの
    範囲内にあり、焼成温度1200〜1350℃にて焼成
    されていることを特徴とする高耐酸性の高強度ジルコニ
    アセラミックス。 (a):35〜45/65〜55(b):60〜75/
    40〜25(c):85〜99/15〜1
  2. (2)安定化剤としてY_2O_3を0.5〜5mol
    %、CeO_2を0.5〜12mol%の範囲内にてこ
    れら両化合物を合わせて3.0〜15mo1%含有する
    ZrO_2焼結体中に同焼結体を基準としてアルミニウ
    ム系成分およびマグネシウム系成分がAl_2O_3お
    よびMgO換算で1〜30wt%混合し、かつこれら両
    成分の混合モル比(Al_2O_3/MgO)が下記(
    a)、(b)、(c)のいずれかの範囲にあり、焼成温
    度1200〜1350℃にて焼成されていることを特徴
    とする高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックス。 (a):35〜45/65〜55(b):60〜75/
    40〜25(c):85〜99/15〜1
JP2107742A 1990-04-23 1990-04-23 高耐酸性の高強度ジルコニアセラミックス Pending JPH046152A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411583A (en) * 1993-11-15 1995-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company HF-resistant ceramics and use thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS643071A (en) * 1986-08-18 1989-01-06 Ngk Insulators Ltd High-strength zirconia ceramic
JPH0222170A (ja) * 1988-07-11 1990-01-25 Ngk Insulators Ltd 高強度ジルコニアセラミックスの製造法

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