JPH06128031A - 高強度および高靭性を有する酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法 - Google Patents
高強度および高靭性を有する酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法Info
- Publication number
- JPH06128031A JPH06128031A JP4305976A JP30597692A JPH06128031A JP H06128031 A JPH06128031 A JP H06128031A JP 4305976 A JP4305976 A JP 4305976A JP 30597692 A JP30597692 A JP 30597692A JP H06128031 A JPH06128031 A JP H06128031A
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- Japan
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- zro
- theoretical density
- toughness
- based ceramics
- density ratio
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度および高靭性を有するＺｒＯ2 基セラ
ミックスを製造する。 【構成】 ５０〜９０％の理論密度比を有するＺｒＯ2
を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：１２５０〜１
６００℃、最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 の
条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度比
をもったＺｒＯ2基セラミックスを製造する。
ミックスを製造する。 【構成】 ５０〜９０％の理論密度比を有するＺｒＯ2
を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：１２５０〜１
６００℃、最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 の
条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度比
をもったＺｒＯ2基セラミックスを製造する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高靭性
を有する酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2で示す）基
セラミックスに関するものである。
を有する酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2で示す）基
セラミックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特開平３−１１２
８５４号公報に記載されるように、原料粉末として、い
ずれも０．３μｍ以下の平均粒径を有するＺｒＯ2 粉末
および酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）粉
末、さらに酸化イットリウム（以下、Ｙ2 Ｏ3 で示す）
や酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯで示す）、さらに酸
化セリウム（以下、ＣｅＯ2 で示す）などの安定化剤を
０．１〜２０モル％の割合で含有してなる安定化ＺｒＯ
2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素
の酸化物（以下、ＲＯｘで示す）粉末を用い、これら原
料粉末を、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を
示す）、Ａｌ2 Ｏ3 ：０．５〜５０％、必要に応じて、
Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ、およびＲＯｘのうちの１種または２
種以上：０．０１〜１％、ＺｒＯ2 および／または安定
化ＺｒＯ2 ：残り、からなる配合組成に配合し、通常の
条件で混合した後、４５〜６５％の理論密度比を有する
圧粉体に成形し、この圧粉体を大気中、１２００〜１６
５０℃の温度で焼結することにより９５％以上の理論密
度比をもったＺｒＯ2 基セラミックスを製造する方法が
知られており、かつこのＺｒＯ2 基セラミックスが切削
工具やテープスリッターなどの刃物、さらにスライダー
などの耐摩部品などとして用いられていることも良く知
られるところである。
８５４号公報に記載されるように、原料粉末として、い
ずれも０．３μｍ以下の平均粒径を有するＺｒＯ2 粉末
および酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）粉
末、さらに酸化イットリウム（以下、Ｙ2 Ｏ3 で示す）
や酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯで示す）、さらに酸
化セリウム（以下、ＣｅＯ2 で示す）などの安定化剤を
０．１〜２０モル％の割合で含有してなる安定化ＺｒＯ
2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素
の酸化物（以下、ＲＯｘで示す）粉末を用い、これら原
料粉末を、重量％で（以下、組成に関する％は重量％を
示す）、Ａｌ2 Ｏ3 ：０．５〜５０％、必要に応じて、
Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ、およびＲＯｘのうちの１種または２
種以上：０．０１〜１％、ＺｒＯ2 および／または安定
化ＺｒＯ2 ：残り、からなる配合組成に配合し、通常の
条件で混合した後、４５〜６５％の理論密度比を有する
圧粉体に成形し、この圧粉体を大気中、１２００〜１６
５０℃の温度で焼結することにより９５％以上の理論密
度比をもったＺｒＯ2 基セラミックスを製造する方法が
知られており、かつこのＺｒＯ2 基セラミックスが切削
工具やテープスリッターなどの刃物、さらにスライダー
などの耐摩部品などとして用いられていることも良く知
られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種機械
装置の小型化および軽量化はめざましく、これに伴ない
これらの構造部材にも薄肉化が強く要求される傾向にあ
るが、上記の従来方法で製造されたＺｒＯ2 基セラミッ
クスは、十分な強度および靭性を具備するものではない
ために、これらの要求に満足に対応することができない
のが現状である。
装置の小型化および軽量化はめざましく、これに伴ない
これらの構造部材にも薄肉化が強く要求される傾向にあ
るが、上記の従来方法で製造されたＺｒＯ2 基セラミッ
クスは、十分な強度および靭性を具備するものではない
ために、これらの要求に満足に対応することができない
のが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高強度および高靭性を有するＺ
ｒＯ2 基セラミックスを製造すべく研究を行なった結
果、従来の９５％以上の理論密度比を有するＺｒＯ2 基
セラミックスに比して、相対的に低い５０〜９０％の理
論密度比をもったＺｒＯ2 を主成分とする焼結体（Ｚｒ
Ｏ2 基セラミックス）を形成し、この焼結体に、鍛造開
始温度：１２５０〜１６００℃、最高付加圧力：１００
〜５０００kg／cm2 、の条件で高温高圧鍛造を施して、
その理論密度比を９８％以上にすると、この結果のＺｒ
Ｏ2 基セラミックスにはきわめて高い残留歪が内蔵され
るようになり、これによって高強度と高靭性を具備する
ようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、高強度および高靭性を有するＺ
ｒＯ2 基セラミックスを製造すべく研究を行なった結
果、従来の９５％以上の理論密度比を有するＺｒＯ2 基
セラミックスに比して、相対的に低い５０〜９０％の理
論密度比をもったＺｒＯ2 を主成分とする焼結体（Ｚｒ
Ｏ2 基セラミックス）を形成し、この焼結体に、鍛造開
始温度：１２５０〜１６００℃、最高付加圧力：１００
〜５０００kg／cm2 、の条件で高温高圧鍛造を施して、
その理論密度比を９８％以上にすると、この結果のＺｒ
Ｏ2 基セラミックスにはきわめて高い残留歪が内蔵され
るようになり、これによって高強度と高靭性を具備する
ようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、５０〜９０％の理論密度比を有
するＺｒＯ2 を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：
１２５０〜１６００℃、最高付加圧力：１００〜５００
０kg／cm2 、の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以
上の理論密度比とすることにより高強度および高靭性を
有するＺｒＯ2 基セラミックスを製造する方法に特徴を
有するものである。
なされたものであって、５０〜９０％の理論密度比を有
するＺｒＯ2 を主成分とする焼結体に、鍛造開始温度：
１２５０〜１６００℃、最高付加圧力：１００〜５００
０kg／cm2 、の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以
上の理論密度比とすることにより高強度および高靭性を
有するＺｒＯ2 基セラミックスを製造する方法に特徴を
有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の方法において、製造条
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） 焼結体の理論密度比 その理論密度比が５０％未満では、高温高圧鍛造時に割
れが発生し易く、一方その理論密度比が９０％を越える
と、高温高圧鍛造時の加工率が不十分で、所望の残留歪
の蓄積ができず、この結果所望の強度および靭性を確保
することができなくなることから、その理論密度比を５
０〜９０％と定めた。
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） 焼結体の理論密度比 その理論密度比が５０％未満では、高温高圧鍛造時に割
れが発生し易く、一方その理論密度比が９０％を越える
と、高温高圧鍛造時の加工率が不十分で、所望の残留歪
の蓄積ができず、この結果所望の強度および靭性を確保
することができなくなることから、その理論密度比を５
０〜９０％と定めた。
【０００７】（ｂ） 高温高圧鍛造時の鍛造開始温度 その温度が１２５０℃未満では鍛造時に割れが発生し易
く、一方その温度が１６００℃を越えると粒成長が起っ
て、特に強度の低下が著しくなることから、その温度を
１２５０〜１６００℃に定めた。
く、一方その温度が１６００℃を越えると粒成長が起っ
て、特に強度の低下が著しくなることから、その温度を
１２５０〜１６００℃に定めた。
【０００８】（ｃ） 高温高圧鍛造時の最高付加圧力 その圧力が１００kg／cm2 未満では鍛造加工が困難であ
り、一方その圧力が５０００kg／cm2 を越えると割れが
発生するようになることから、その圧力を１００〜５０
００kg／cm2 と定めた。
り、一方その圧力が５０００kg／cm2 を越えると割れが
発生するようになることから、その圧力を１００〜５０
００kg／cm2 と定めた。
【０００９】（ｄ） セラミックスの理論密度比 その理論密度比が９８％未満では所望の高強度および高
靭性を確保することができないことから、高温高圧鍛造
終了時点でセラミックスが９８％以上の理論密度比をも
つようにしなければならない。
靭性を確保することができないことから、高温高圧鍛造
終了時点でセラミックスが９８％以上の理論密度比をも
つようにしなければならない。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明のＺｒＯ2 基セラミックス
の製造方法を実施例により具体的に説明する。原料粉末
として、いずれも０．３μｍ以下の範囲内の所定の平均
粒径を有するＺｒＯ2 粉末およびＡｌ2 Ｏ3 粉末、さら
にＹ2 Ｏ3 ：３モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｍｇ
Ｏ：９モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：１
２モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、Ｍ
ｇＯ粉末、およびＬａ2 Ｏ3 粉末を用意し、これら原料
粉末を表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボール
ミルを用い、メタノール媒体中で５時間の粉砕混合を行
ない、乾燥して混合粉末Ａ〜Ｊとし、これらの混合粉末
からそれぞれ０．５〜２ton ／cm2 の範囲内の所定の圧
力で表２，３に示される理論密度比をもった圧粉体をプ
レス成形し、これらの圧粉体を、大気中、同じく表２，
３に示される温度に２時間保持の条件で焼結して、同じ
く表２，３に示される理論密度比をもったＺｒＯ2 を主
成分とする焼結体とし、この結果得られた９５％以上の
理論密度比を有する焼結体が従来法１〜１０によって製
造されたＺｒＯ2 基セラミックスであり、ついで理論密
度比が５０〜９０％の焼結体に対しては、大気中、同じ
く表２に示される条件で１時間の高温高圧鍛造を施すこ
とにより本発明法１〜１０を実施し、表２に示される理
論密度比をもったＺｒＯ2 基セラミックスをそれぞれ製
造した。
の製造方法を実施例により具体的に説明する。原料粉末
として、いずれも０．３μｍ以下の範囲内の所定の平均
粒径を有するＺｒＯ2 粉末およびＡｌ2 Ｏ3 粉末、さら
にＹ2 Ｏ3 ：３モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｍｇ
Ｏ：９モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、ＣｅＯ2 ：１
２モル％固溶の安定化ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、Ｍ
ｇＯ粉末、およびＬａ2 Ｏ3 粉末を用意し、これら原料
粉末を表１に示される配合組成に配合し、遊星型ボール
ミルを用い、メタノール媒体中で５時間の粉砕混合を行
ない、乾燥して混合粉末Ａ〜Ｊとし、これらの混合粉末
からそれぞれ０．５〜２ton ／cm2 の範囲内の所定の圧
力で表２，３に示される理論密度比をもった圧粉体をプ
レス成形し、これらの圧粉体を、大気中、同じく表２，
３に示される温度に２時間保持の条件で焼結して、同じ
く表２，３に示される理論密度比をもったＺｒＯ2 を主
成分とする焼結体とし、この結果得られた９５％以上の
理論密度比を有する焼結体が従来法１〜１０によって製
造されたＺｒＯ2 基セラミックスであり、ついで理論密
度比が５０〜９０％の焼結体に対しては、大気中、同じ
く表２に示される条件で１時間の高温高圧鍛造を施すこ
とにより本発明法１〜１０を実施し、表２に示される理
論密度比をもったＺｒＯ2 基セラミックスをそれぞれ製
造した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
【００１４】この結果得られた各種のＺｒＯ2 基セラミ
ックスについて、強度および靭性を評価する目的で破壊
靭性値および曲げ強度を測定し、この測定結果を表２，
３に示した。また表２，３にはビッカース硬さ（Ｈｖ）
も合せて示した。
ックスについて、強度および靭性を評価する目的で破壊
靭性値および曲げ強度を測定し、この測定結果を表２，
３に示した。また表２，３にはビッカース硬さ（Ｈｖ）
も合せて示した。
【００１５】
【発明の効果】表２，３に示される結果から、本発明法
１〜１０によって製造されたＺｒＯ2基セラミックス
は、いずれも従来法１〜１０によって製造されたＺｒＯ
2 基セラミックスに比して一段とすぐれた強度と靭性を
もつことが明らかである。上述のように、この発明の方
法によれば、高強度と高靭性を有するＺｒＯ2 基セラミ
ックスを製造することができ、したがってこの結果のＺ
ｒＯ2 基セラミックスは各種機械装置の小型化および軽
量化に寄与するところ大なるものがあるなど工業上有用
な効果がもたらされるのである。
１〜１０によって製造されたＺｒＯ2基セラミックス
は、いずれも従来法１〜１０によって製造されたＺｒＯ
2 基セラミックスに比して一段とすぐれた強度と靭性を
もつことが明らかである。上述のように、この発明の方
法によれば、高強度と高靭性を有するＺｒＯ2 基セラミ
ックスを製造することができ、したがってこの結果のＺ
ｒＯ2 基セラミックスは各種機械装置の小型化および軽
量化に寄与するところ大なるものがあるなど工業上有用
な効果がもたらされるのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 ５０〜９０％の理論密度比を有する酸化
ジルコニウムを主成分とする焼結体に、 鍛造開始温度：１２５０〜１６００℃、 最高付加圧力：１００〜５０００kg／cm2 、 の条件で高温高圧鍛造を施して、９８％以上の理論密度
比とすることを特徴とする高強度および高靭性を有する
酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305976A JPH06128031A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4305976A JPH06128031A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128031A true JPH06128031A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17951570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4305976A Pending JPH06128031A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 高強度および高靭性を有する酸化ジルコニウム基セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06128031A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012041239A (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 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP4305976A patent/JPH06128031A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012041239A (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 |
| US8987157B2 (en) | 2010-08-20 | 2015-03-24 | Noritake Co., Limited | Sintered zirconia, and composition for sintering and calcined body therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010619 |