JPH06305731A - ジルコニア粉末の製造方法 - Google Patents
ジルコニア粉末の製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
焼粉末をジルコニア製ボールを備えた粉砕機によって湿
式粉砕してジルコニア粉末を製造するにあたり、上記仮
焼粉末を平均粒子径が2〜10μmになるまで直径3〜
10mmのボールによって粗粉砕し、該粗粉砕によって
得られた粉末を平均粒子径が1μm以下になるまで直径
0.3〜2mmのボールによって湿式粉砕することから
なる、ジルコニア粉末の製造方法。 【効果】水酸化ジルコニウムを仮焼してえられた仮焼粉
末から、短い粉砕時間で粒度分布幅の狭いジルコニア粉
末を製造することができる。
Description
末を仮焼して得られた仮焼粉末をジルコニア製ボールを
備えた粉砕機によって湿式粉砕してジルコニア粉末を製
造する方法に関するものである。
ジルコニウム等の水溶性のジルコニウム塩水溶液から加
水分解法や中和法により水酸化ジルコニウムスラリーを
得、それを噴霧乾燥して製造されている。これを仮焼す
ることによって、強く凝集した1mm前後の粗大粒子を
含み、かつ平均粒子径が100μm前後であり、粒度分
布幅の広い、ジルコニアを成分とする仮焼粉末が得られ
る。この仮焼粉末を平均粒子径が0.5〜1μm程度と
なるまで粉砕して、構造材料等の製造に使用されるジル
コニア粉末が製造されている。
ックス粉末を直径1mm以下のジルコニアなどからなる
ボールで粉砕する方法が提案されている。
程度大きいと、ボールがそれより小さい場合にくらべ
て、粉末をある程度の粒度まではより容易に粉砕しうる
が、そのように粉砕したものをさらに平均粒子径1μm
以下に粉砕するのにより長い時間を要する。たとえば、
直径3mmのジルコニア製ボールによって前記の粒度特
性の仮焼粉末を平均粒子径10μmまで粉砕するのは容
易であるが、それをさらに1μm以下に粉砕するにはき
わめて長い時間を要する。いっぽう、使用するボールが
小さいと、ボールがそれより大きい場合にくらべて、目
的の粒度となるまでの時間がより短くなるが、えられる
粉末の粒度分布幅がより大きくなる。たとえば、前記の
粒度特性の仮焼粉末を平均粒子径1.0μmまで粉砕し
て得られる粉末中の5.0μm以上のものの割合は、直
径3mmのジルコニア製ボールを使用した場合は0.5
wt%以下であり、直径2mmのジルコニア製ボールを
使用した場合は1wt%以上である。
常、ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法(JIS
R 1601)による3点曲げ強度の測定値をもとに
してワイブル統計から得られるワイブル係数で表され、
一般的には、この係数が15以上であれば良好、10〜
15では普通、10以下であればバラツキが大きいとさ
れている。上記の直径3mmのボールを使用してえられ
る平均粒子径1.0μm、5.0μm以上のものの割合
0.5wt%以下の粉末から製造されるジルコニア焼結
体のワイブル係数は10〜12であるのに対して、直径
2mmのボールを使用してえられる平均粒子径1.0μ
m、5.0μm以上のものの割合1wt%以上の粉末か
ら製造されるジルコニア焼結体のワイブル係数は4〜7
であるのでこの粉末は構造材用の原料粉末として好まし
くない。
度のものを得ようとすると、得られたものの粒度分布幅
が大きくなってそれによって製造される焼結体の強度の
バラツキが大きくなり;いっぽう、粒度分布幅を小さく
してそれによって製造される焼結体の強度のバラツキを
小さくしようとすると、粉砕時間を長くしなければなら
ない。
すなわち、ジルコニア製ボールを備えた粉砕機によって
粒度分布幅の大きい仮焼粉末を粉砕して平均粒子径1μ
m以下のジルコニア粉末を製造するにあたり、粉砕時間
を短くし、かつ、えられる粉末の粒度分布幅を小さくす
ることができる方法を提供することにある。
ニウム粉末を仮焼して得られた仮焼粉末をジルコニア製
ボールを備えた粉砕機によって湿式粉砕してジルコニア
粉末を製造するにあたり、上記仮焼粉末を平均粒子径が
2〜10μmになるまで直径3〜10mmのボールによ
って粗粉砕し(以下、この工程を「第1工程」とい
う)、該粗粉砕によって得られた粉末を平均粒子径が1
μm以下になるまで直径0.3〜2mmのボールによっ
て湿式粉砕する(以下、この工程を「第2工程」とい
う)ことからなるジルコニア粉末の製造方法、を要旨と
するものである。
コニウム塩またはこれにイットリア、カルシア、マグネ
シア、セリアなどの安定化剤もしくは焼成して安定化剤
となる化合物を含む水溶液を加水分解や中和処理するこ
とにより、水酸化ジルコニウムが生成する(本明細書に
おいて、水酸化ジルコニウムとは、このように安定化剤
などの助剤を含むものをも意味するものとする。また、
本発明による製品であるジルコニア粉末とは、ジルコニ
アのみを成分とする粉末または安定化剤などの助剤を含
むジルコニアからなる粉末、すなわちジルコニアを主成
分とする粉末を意味するものとする)。得られた水酸化
ジルコニウムスラリーを、加水分解法であれば濃縮し、
中和法であれば濾過・洗浄した後、乾燥することによ
り、水酸化ジルコニウム粉末が得られる。たとえば、水
酸化ジルコニウムスラリーを噴霧乾燥機により乾燥すれ
ば、最大150μm程度、平均粒子径50〜60μmの
水酸化ジルコニウム粉末が得られる。
〜1200℃で仮焼することによりジルコニアを主成分
とする仮焼粉末が得られる。噴霧乾燥機で得た水酸化ジ
ルコニウム粉末を仮焼すると、粉末の凝集の程度は仮焼
温度によって多少異なるが、最大径1mm前後、平均粒
子径100μm前後の仮焼粉末(以下、とくにことわら
ないかぎり、「仮焼粉末」はこの粒度特性のジルコニア
を主成分とする仮焼粉末を意味するものとする)が得ら
れる。この仮焼粉末に水を添加してスラリーとしたうえ
で以下の粉砕に供する。
ニア製ボール(以下、「ボール」とは、ジルコニア製ボ
ールを意味するものとする)によってスラリー中の粉末
を平均粒子径が2〜10μmになるまで粉砕しなければ
ならない。ボールの直径が3mmより小さいと、得られ
る粗砕粉末の粒度分布幅が大きくなり、それが原因して
次の第2工程でも粒度分布幅の大きい粉末しか得られ
ず;いっぽう、ボールの直径が10mmより大きくて
も、この第1工程の時間が長くなりすぎ;また、この工
程で粉末を平均粒子径が2μmより小さくなるまで粉砕
すると、すなわち直径3mm以上という比較的大きいボ
ールによって平均粒子径2μm未満のような小さなもの
に粉砕するには、この第1工程における時間が長くなり
すぎ;いっぽう、平均粒子径が10μmに達する前に粉
砕を止めると、第2工程に供される粉末が大きすぎて第
2工程で使用する小さなボールでは粒度分布幅の小さい
粉末を得ることができなくなるからである。
ー中の粉末を平均粒子径が1μm以下になるまで直径
0.3〜2mm好ましくは1〜2mmのボールによって
粉砕しなければならない。ボールの直径が2mmより大
きいと、第1工程でえられた平均粒子径2〜10μmの
粉末を平均粒子径1μm以下に粉砕するのに長い時間が
かかるからである。通常入手しうる粉砕用ボールの直径
の下限は0.3mmである。直径が0.3mmに満たな
いものもこの第2工程に使用しうるが、0.3〜2mm
のものに比して効果がそれほど優れているわけでなく、
直径0.3〜2mmのボールに替えて0.3mm未満の
ような製造の困難なボールを使用する実益は乏しい。
10μmに粉砕することができるので、ボールを備えた
粉砕機であれば、振動ミルなどのボール媒体ミルや塔式
粉砕機、撹拌槽型などの媒体攪拌式粉砕機のいずれをも
好適に使用することができる。第2工程にもボールを備
えた型の粉砕機であればいずれのタイプのものをも使用
しうるが、第1工程にくらべて粉砕が困難なので、媒体
攪拌式粉砕機によって粉砕時間の短縮を図るのがよい。
3〜10mmが仮焼粉末の大きさに適合して、短い時間
で粒度分布幅の狭い平均粒子径2〜10μmの粉末に粉
砕され、また、第2工程で使用するボールの直径0.3
〜2mmがこの第1工程で得られる粉末の粒度分布幅お
よび平均粒子径に適合して、全体として短い時間で粒度
分布幅の狭い平均粒子径1μm以下のジルコニア粉末が
得られることになるものと考えられる。
仮焼してえられた仮焼粉末から、短い粉砕時間で粒度分
布幅の狭い微細なジルコニア粉末を製造することができ
る。本発明によって得られた粉末を成形し、焼結するこ
とにより、ワイブル係数の大きいすなわち強度のバラツ
キの小さいジルコニア焼結体をうることができる。
ザー回折式粒度分析計マイクロトラック7997−30
PC SPAで測定したものである。
む、ZrO2換算濃度60g/lのオキシ塩化ジルコニ
ウム水溶液を煮沸し、還流下で72時間加水分解して水
酸化ジルコニウムスラリーを得、該スラリーのZrO2
換算濃度が350g/lとなるまで加熱濃縮した後、噴
霧乾燥機を用い150℃の熱風下で乾燥し顆粒状の水酸
化ジルコニウム粉末を得た。
で2時間仮焼してジルコニア粉末を得た。
であり、1〜1.5mmの粗大粒子を含有するものであ
った。
gを500gの水に分散させてスラリーとした。該スラ
リーを直径3mmのジルコニア製ボールを用いた撹拌槽
型媒体攪拌式粉砕機(ボール1リットル、回転ディスク
直径80mm、ディスク回転数2380rpm)で3時
間粉砕して、平均粒子径8.6μmのジルコニアスラリ
ーを得た(第1工程)。
リーを、ジルコニア製ボールを直径2mmのものに替え
るほかは第1工程と同じ条件で3時間粉砕して、平均粒
子径0.98μm、5.0μm以上の粗粒子0.4wt
%のジルコニアスラリーを得た(第2工程)。
計で6時間であった。
熱風下で乾燥し顆粒状のジルコニア粉末を得た。
7gを用いて、静水圧1000kg/cm2で57mm
×34mmの板状に成形した後、1500℃で2時間焼
結して焼結体を得た。該焼結体の密度は6.073g/
cm3であり、3点曲げ強度値は平均149.2kgf
/mm2、最大171.3kgf/mm2および最小13
9.3kgf/mm2であり、ワイブル係数は11.5
であった。(3点曲げ強度は、JIS R 1601に
規定された試験法により、3mm×4mm×40mmの
試験片10個についてスパン30mmで測定した。下記
比較例2においても同じ) 比較例1 実施例1で得たジルコニアの仮焼粉末を実施例1の第1
工程(ボール直径3mm)と同じ条件で粉砕した。平均
粒子径が1.0μm以下となるのに10時間を要した。
直径2mm)と同じ条件で粉砕した。粉砕5時間で平均
粒子径0.97μm、5.0μm以上の粗粒子1.3w
t%のジルコニアスラリーを得た。
し、成形し、焼結してジルコニアの焼結体を得た。該焼
結体の密度は6.066g/cm3であり、3点曲げ強
度値は平均144.0kgf/mm2、最大168.8
kgf/mm2および最小96.6kgf/mm2であ
り、ワイブル係数は4.9であった。
Claims (1)
- 【請求項1】水酸化ジルコニウム粉末を仮焼して得られ
た仮焼粉末をジルコニア製ボールを備えた粉砕機によっ
て湿式粉砕してジルコニア粉末を製造するにあたり、上
記仮焼粉末を平均粒子径が2〜10μmになるまで直径
3〜10mmのボールによって粗粉砕し、該粗粉砕によ
って得られた粉末を平均粒子径が1μm以下になるまで
直径0.3〜2mmのボールによって湿式粉砕すること
を特徴とする、ジルコニア粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270393A JP3564576B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | ジルコニア粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270393A JP3564576B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | ジルコニア粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06305731A true JPH06305731A (ja) | 1994-11-01 |
| JP3564576B2 JP3564576B2 (ja) | 2004-09-15 |
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ID=14061853
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP09270393A Expired - Fee Related JP3564576B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | ジルコニア粉末の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3564576B2 (ja) |
Cited By (6)
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-
1993
- 1993-04-20 JP JP09270393A patent/JP3564576B2/ja not_active Expired - Fee Related
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