JPH06116017A - 高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体 - Google Patents
高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体Info
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- JPH06116017A JPH06116017A JP4262006A JP26200692A JPH06116017A JP H06116017 A JPH06116017 A JP H06116017A JP 4262006 A JP4262006 A JP 4262006A JP 26200692 A JP26200692 A JP 26200692A JP H06116017 A JPH06116017 A JP H06116017A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的強度を低下させることなく靱性を向上
させたアルミナ−ジルコニア焼結体を提供する。 【構成】 アルミナ−ジルコニア焼結体である。この焼
結体中におけるジルコニア結晶粒の平均粒子径を、１．
０μｍ以下に制御して構成される。
させたアルミナ−ジルコニア焼結体を提供する。 【構成】 アルミナ−ジルコニア焼結体である。この焼
結体中におけるジルコニア結晶粒の平均粒子径を、１．
０μｍ以下に制御して構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミナ−ジルコニア
焼結体に関し、更に詳細には、靱性を向上させたアルミ
ナ−ジルコニア焼結体に関する。
焼結体に関し、更に詳細には、靱性を向上させたアルミ
ナ−ジルコニア焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ブラストノズルや押出機の口金等
の耐摩耗性が要求される部品としては、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）セラミックスやジルコニア（ＺｒＯ2）セラミッ
クスが用いられていた。ところが、アルミナセラミック
スは、安価ではあるものの強度、靱性が低く、耐摩耗性
の要求される上記部品として用いるには不十分であっ
た。 一方、ジルコニアセラミックスは、高強度及び高
靱性であるものの、価格がアルミナに比し１０倍以上と
高価であり、また、１１００℃を超える温度領域におけ
る単斜晶と正方晶との相転移に伴う体積変化により、焼
結体にクラックを発生したり部品の崩壊を引き起こすこ
とが知られており、この相転移による弊害を抑制するた
め、ＺｒＯ2に、Ｙ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類元素
化合物等の結晶安定化剤を添加したものが使用されてい
た。
の耐摩耗性が要求される部品としては、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）セラミックスやジルコニア（ＺｒＯ2）セラミッ
クスが用いられていた。ところが、アルミナセラミック
スは、安価ではあるものの強度、靱性が低く、耐摩耗性
の要求される上記部品として用いるには不十分であっ
た。 一方、ジルコニアセラミックスは、高強度及び高
靱性であるものの、価格がアルミナに比し１０倍以上と
高価であり、また、１１００℃を超える温度領域におけ
る単斜晶と正方晶との相転移に伴う体積変化により、焼
結体にクラックを発生したり部品の崩壊を引き起こすこ
とが知られており、この相転移による弊害を抑制するた
め、ＺｒＯ2に、Ｙ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、希土類元素
化合物等の結晶安定化剤を添加したものが使用されてい
た。
【０００３】また、アルミナにジルコニアを複合化させ
ることにより、アルミナの短所である低強度及び低靱性
を改良する試みがなされており、この場合にもジルコニ
アの相転移に伴うクラックの発生防止のために、結晶安
定化剤を添加すること等が行われている。例えば、特開
昭６１−５８８５７号公報においては、７０〜９０重量
％のアルミナと１０〜３０重量％のジルコニアを含有す
る高強度焼結体が開示されているが、この焼結体は上述
の如く安定化されたジルコニアの４０％以上が正方晶で
あることを特徴とし、単斜晶の量をできる限り低減させ
ようとしている。更に、特開昭６２−２８８１５７号公
報にも、ジルコニア含有アルミナセラミックスが開示さ
れているが、このセラミックスに含まれるジルコニアの
結晶相は、８０モル％以上が正方晶であることを特徴と
し、８０モル％以下では機械的強度が低下することが開
示されている。
ることにより、アルミナの短所である低強度及び低靱性
を改良する試みがなされており、この場合にもジルコニ
アの相転移に伴うクラックの発生防止のために、結晶安
定化剤を添加すること等が行われている。例えば、特開
昭６１−５８８５７号公報においては、７０〜９０重量
％のアルミナと１０〜３０重量％のジルコニアを含有す
る高強度焼結体が開示されているが、この焼結体は上述
の如く安定化されたジルコニアの４０％以上が正方晶で
あることを特徴とし、単斜晶の量をできる限り低減させ
ようとしている。更に、特開昭６２−２８８１５７号公
報にも、ジルコニア含有アルミナセラミックスが開示さ
れているが、このセラミックスに含まれるジルコニアの
結晶相は、８０モル％以上が正方晶であることを特徴と
し、８０モル％以下では機械的強度が低下することが開
示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、安定化
剤を添加したジルコニアを用いた従来のアルミナ−ジル
コニア焼結体においては、強度面はアルミナと比較して
大きく向上するものの、靱性の向上に乏しく、部品を製
作する際の加工工程又は実際の使用時において、クラッ
クやチッピングを発生するという課題があった。本発明
は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、機械的強度を低
下させることなく靱性を向上させたアルミナ−ジルコニ
ア焼結体を提供することにある。
剤を添加したジルコニアを用いた従来のアルミナ−ジル
コニア焼結体においては、強度面はアルミナと比較して
大きく向上するものの、靱性の向上に乏しく、部品を製
作する際の加工工程又は実際の使用時において、クラッ
クやチッピングを発生するという課題があった。本発明
は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、機械的強度を低
下させることなく靱性を向上させたアルミナ−ジルコニ
ア焼結体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、焼結体中に分散させ
るジルコニア結晶粒の粒子径を特定の値に制御すること
により、上記課題が解決できることを見出し本発明を完
成するに至った。従って、本発明の高靱性アルミナ−ジ
ルコニア焼結体は、アルミナ−ジルコニア焼結体におい
て、結晶粒の平均粒子径が１．０μｍ以下である高純度
ジルコニアを含有して成ることを特徴とする。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、焼結体中に分散させ
るジルコニア結晶粒の粒子径を特定の値に制御すること
により、上記課題が解決できることを見出し本発明を完
成するに至った。従って、本発明の高靱性アルミナ−ジ
ルコニア焼結体は、アルミナ−ジルコニア焼結体におい
て、結晶粒の平均粒子径が１．０μｍ以下である高純度
ジルコニアを含有して成ることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明においては、アルミナ−ジルコニア焼結
体中のジルコニア結晶粒を十分に分散させ、且つその粒
子径を１．０μｍ以下に制御することにより、焼結体の
機械的強度を低下させることなく、靱性を向上させる。
このように、ジルコニア結晶粒の粒子径を制御すること
により、焼結体の靱性が向上することの詳細は明きらか
ではないが、現時点では以下のように推測できる。
体中のジルコニア結晶粒を十分に分散させ、且つその粒
子径を１．０μｍ以下に制御することにより、焼結体の
機械的強度を低下させることなく、靱性を向上させる。
このように、ジルコニア結晶粒の粒子径を制御すること
により、焼結体の靱性が向上することの詳細は明きらか
ではないが、現時点では以下のように推測できる。
【０００７】即ち、焼結体中のジルコニアは、上述の如
く焼成後に正方晶から単斜晶に相転移し、この際体積が
膨張する。しかし、ジルコニア結晶粒が十分に分散され
ており、且つ粒子径が十分に小さいため、ジルコニア結
晶粒を包囲している比較的大きなアルミナ結晶粒の作用
により、この体積膨張の焼結体への影響が緩和され、ク
ラックの発生とその進展が抑制されるものと推測され
る。この際、アルミナ結晶粒の平均粒子径は、クラック
の発生及び進展を効果的に抑制するためには、ジルコニ
ア結晶粒の平均粒子径の５倍程度であるのが好ましい。
なお、この焼結体にチタニア（ＴｉＯ2）を混入してア
ルミナ及びジルコニアの緻密化を促進することも可能で
あり、これにより、上記クラックの発生等を更に抑制す
ることができる。
く焼成後に正方晶から単斜晶に相転移し、この際体積が
膨張する。しかし、ジルコニア結晶粒が十分に分散され
ており、且つ粒子径が十分に小さいため、ジルコニア結
晶粒を包囲している比較的大きなアルミナ結晶粒の作用
により、この体積膨張の焼結体への影響が緩和され、ク
ラックの発生とその進展が抑制されるものと推測され
る。この際、アルミナ結晶粒の平均粒子径は、クラック
の発生及び進展を効果的に抑制するためには、ジルコニ
ア結晶粒の平均粒子径の５倍程度であるのが好ましい。
なお、この焼結体にチタニア（ＴｉＯ2）を混入してア
ルミナ及びジルコニアの緻密化を促進することも可能で
あり、これにより、上記クラックの発生等を更に抑制す
ることができる。
【０００８】次に、本発明のアルミナ−ジルコニア焼結
体の製造方法の一例について説明する。まず、７０〜９
５重量％のＡｌ2Ｏ3粉末と５〜３０重量％の高純度Ｚｒ
Ｏ2粉末とを混合して原料混合物を得る。ここで、「高
純度ジルコニア」とは、不純物を０．１重量％未満含有
するようなジルコニアをいう。また、この際所要に応じ
て、この混合物１００重量部に対して０．０５〜１．０
重量部のＴｉＯ2粉末を混入してもよい。Ａｌ2Ｏ3及び
ＺｒＯ2原料粉末としては、その粒子径が１．０μｍ以
下のものを用い、得られる焼結体の組織を微細化させる
のがよい。なお、ＺｒＯ2原料粉末の粒子径に対するＡ
ｌ2Ｏ3原料粉末の粒子径の比率は、３以下であるのが好
ましい。
体の製造方法の一例について説明する。まず、７０〜９
５重量％のＡｌ2Ｏ3粉末と５〜３０重量％の高純度Ｚｒ
Ｏ2粉末とを混合して原料混合物を得る。ここで、「高
純度ジルコニア」とは、不純物を０．１重量％未満含有
するようなジルコニアをいう。また、この際所要に応じ
て、この混合物１００重量部に対して０．０５〜１．０
重量部のＴｉＯ2粉末を混入してもよい。Ａｌ2Ｏ3及び
ＺｒＯ2原料粉末としては、その粒子径が１．０μｍ以
下のものを用い、得られる焼結体の組織を微細化させる
のがよい。なお、ＺｒＯ2原料粉末の粒子径に対するＡ
ｌ2Ｏ3原料粉末の粒子径の比率は、３以下であるのが好
ましい。
【０００９】次に、得られた混合物を湿式法で混合粉砕
してスラリーを得、このスラリーに成形用バインダーを
添加した後乾燥して成形用粉末を得る。この成形用粉末
を金型プレス、及びラバープレスし、得られた成形体を
大気雰囲気中で焼成して、アルミナ−ジルコニア焼結体
を得ることができる。
してスラリーを得、このスラリーに成形用バインダーを
添加した後乾燥して成形用粉末を得る。この成形用粉末
を金型プレス、及びラバープレスし、得られた成形体を
大気雰囲気中で焼成して、アルミナ−ジルコニア焼結体
を得ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１〜８）平均粒子径０．６μｍ又は０．３μｍ
のＡｌ2Ｏ3粉末と、平均粒子径０．６又は０．３μｍの
ＺｒＯ2粉末と、平均粒子径０．２μｍのＴｉＯ2とを表
１に示す割合で混合した。得られた混合物１０００ｇ
を、アジテーターミルを用い湿式で４ｈｒ混合・粉砕し
てスラリーを得た。このスラリーに成形用バインダーを
添加し乾燥した。次いで、得られた成形用粉末を金型を
用い２００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して６０×６０×１０ｍ
ｍの角板を作製した。そして、この角板を２．５ｔ／ｃ
ｍ2でラバープレスして成形体を得た。得られた成形体
を、焼成炉中に配置し大気雰囲気中１５００〜１７００
℃で焼成してアルミナ−ジルコニア焼結体を得た。
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１〜８）平均粒子径０．６μｍ又は０．３μｍ
のＡｌ2Ｏ3粉末と、平均粒子径０．６又は０．３μｍの
ＺｒＯ2粉末と、平均粒子径０．２μｍのＴｉＯ2とを表
１に示す割合で混合した。得られた混合物１０００ｇ
を、アジテーターミルを用い湿式で４ｈｒ混合・粉砕し
てスラリーを得た。このスラリーに成形用バインダーを
添加し乾燥した。次いで、得られた成形用粉末を金型を
用い２００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して６０×６０×１０ｍ
ｍの角板を作製した。そして、この角板を２．５ｔ／ｃ
ｍ2でラバープレスして成形体を得た。得られた成形体
を、焼成炉中に配置し大気雰囲気中１５００〜１７００
℃で焼成してアルミナ−ジルコニア焼結体を得た。
【００１１】（比較例１）３ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を結晶相
安定化剤として添加した以外は、実施例１〜８と同様の
操作を繰り返し、アルミナ−ジルコニア焼結体を得た。
配合割合及び粒子径等を表１に示す。 （比較例２）ＺｒＯ2の粒子径を３．０μｍとした以外
は、比較例１と同様の操作を繰り返し、焼結体を得た。
配合割合及び粒子径等を表１に示す。 （比較例３）ＺｒＯ2の粒子径を３．０μｍとした以外
は、実施例１〜８と同様の操作を繰り返し、焼結体を得
た。 （比較例４）Ａｌ2Ｏ3の粒子径を２．０μｍとし、Ｚｒ
Ｏ2の粒子径を１．５μｍとした以外は、実施例１〜８
と同様の操作を繰り返し、焼結体を得た。
安定化剤として添加した以外は、実施例１〜８と同様の
操作を繰り返し、アルミナ−ジルコニア焼結体を得た。
配合割合及び粒子径等を表１に示す。 （比較例２）ＺｒＯ2の粒子径を３．０μｍとした以外
は、比較例１と同様の操作を繰り返し、焼結体を得た。
配合割合及び粒子径等を表１に示す。 （比較例３）ＺｒＯ2の粒子径を３．０μｍとした以外
は、実施例１〜８と同様の操作を繰り返し、焼結体を得
た。 （比較例４）Ａｌ2Ｏ3の粒子径を２．０μｍとし、Ｚｒ
Ｏ2の粒子径を１．５μｍとした以外は、実施例１〜８
と同様の操作を繰り返し、焼結体を得た。
【００１２】（性状評価）上記各例で得られた焼結体を
ＪＩＳ Ｒ−１６０１に規定される形状に切り出し、試
験体とした。この試験体について、比重（理論密度
比）、室温４点曲げ強度（ＪＩＳ Ｒ−１６０１）及び
破壊靱性（ＪＩＳ Ｒ−１６０７）を測定し、得られた
結果を表１に示した。また、結晶相の組成は、粉末Ｘ線
回折により次式に基づき求めた。 単斜晶結晶相量Ｍ（％）＝ｍ／（ｍ＋ｔ）×１００ 但し、上式において、ｍは単斜晶を示す（１１−１）面
の強度（ピークの高さ）を表し、ｔは正方晶を示す（１
１１）面の強度を表す。得られた結果を表１に示す。
ＪＩＳ Ｒ−１６０１に規定される形状に切り出し、試
験体とした。この試験体について、比重（理論密度
比）、室温４点曲げ強度（ＪＩＳ Ｒ−１６０１）及び
破壊靱性（ＪＩＳ Ｒ−１６０７）を測定し、得られた
結果を表１に示した。また、結晶相の組成は、粉末Ｘ線
回折により次式に基づき求めた。 単斜晶結晶相量Ｍ（％）＝ｍ／（ｍ＋ｔ）×１００ 但し、上式において、ｍは単斜晶を示す（１１−１）面
の強度（ピークの高さ）を表し、ｔは正方晶を示す（１
１１）面の強度を表す。得られた結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１から明らかなように、本発明の焼結体
は、優れた破壊靱性及び機械的強度を併せもち、且つ単
斜晶結晶相量も多いことがわかる。
は、優れた破壊靱性及び機械的強度を併せもち、且つ単
斜晶結晶相量も多いことがわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼結体中に分散させるジルコニア結晶粒の粒子径を特定
の値に制御することとしたため、機械的強度を低下させ
ることなく靱性を向上させたアルミナ−ジルコニア焼結
体を提供することができる。従って、ブラストノズル等
におけるクラックの発生やチッピングを抑制することが
でき、耐久性に優れたブラストノズル等の耐摩耗性製品
を得ることができる。
焼結体中に分散させるジルコニア結晶粒の粒子径を特定
の値に制御することとしたため、機械的強度を低下させ
ることなく靱性を向上させたアルミナ−ジルコニア焼結
体を提供することができる。従って、ブラストノズル等
におけるクラックの発生やチッピングを抑制することが
でき、耐久性に優れたブラストノズル等の耐摩耗性製品
を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミナ−ジルコニア焼結体において、
結晶粒の平均粒子径が１．０μｍ以下である高純度ジル
コニアを含有して成ることを特徴とする高靱性アルミナ
−ジルコニア焼結体。 - 【請求項２】 ジルコニア結晶相が、粉末Ｘ線回折の強
度比で表される次式 単斜晶／（単斜晶＋正方晶）≧３０％ の関係を満足するように制御されて成ることを特徴とす
る請求項１記載の高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体。 - 【請求項３】 ７０〜９５重量％のＡｌ2０3と５〜３０
重量％のＺｒＯ2とを含有することを特徴とする請求項
１又は２に記載の高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体。 - 【請求項４】 Ａｌ2Ｏ3とＺｒＯ2の総量１００重量部
に対し、ＴｉＯ2を０．０５〜１．０重量部含有するこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載
の高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4262006A JPH06116017A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4262006A JPH06116017A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116017A true JPH06116017A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17369707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4262006A Pending JPH06116017A (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 高靱性アルミナ−ジルコニア焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06116017A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008043932A1 (fr) | 2006-10-09 | 2008-04-17 | Renault S.A.S. | Ligne d'echappement munie d'un injecteur de carburant et de moyens d'homogeneisation des gaz brules |
| WO2014156831A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 京セラ株式会社 | 発光素子実装用基板および発光素子モジュール |
| JP2024104617A (ja) * | 2023-01-24 | 2024-08-05 | 学校法人 龍谷大学 | アルミナ－ジルコニア混合材料及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP4262006A patent/JPH06116017A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008043932A1 (fr) | 2006-10-09 | 2008-04-17 | Renault S.A.S. | Ligne d'echappement munie d'un injecteur de carburant et de moyens d'homogeneisation des gaz brules |
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