JPH10194824A - Alumina sintered body containing zirconia - Google Patents

Alumina sintered body containing zirconia

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JPH10194824A
JPH10194824A JP8351392A JP35139296A JPH10194824A JP H10194824 A JPH10194824 A JP H10194824A JP 8351392 A JP8351392 A JP 8351392A JP 35139296 A JP35139296 A JP 35139296A JP H10194824 A JPH10194824 A JP H10194824A
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zirconia
sintered body
alumina
thermal shock
monoclinic
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Masahiro Nakahara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い抗折強度を有するとともに、優れた耐熱衝
撃性を有するジルコニア含有アルミナ焼結体を提供す
る。 【解決手段】アルミナを主体とし、平均結晶粒子径0.
2〜2μmのジルコニアを2〜30容量%含有させると
ともに、アルミナマトリックス中に上記ジルコニア粒子
が実質的に凝集しない状態で均一に分散させ、かつ、室
温(25℃)において上記ジルコニアの10〜85%を
単斜晶ジルコニアの状態で存在させる。
(57) Abstract: Provided is a zirconia-containing alumina sintered body having high bending strength and excellent thermal shock resistance. SOLUTION: This is mainly composed of alumina and has an average crystal particle diameter of 0.1 mm.
In addition to containing 2 to 30% by volume of zirconia of 2 to 2 μm, the zirconia particles are uniformly dispersed in an alumina matrix in a state where the zirconia particles are not substantially aggregated, and 10 to 85% of the zirconia at room temperature (25 ° C.) In the form of monoclinic zirconia.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高い抗折強度を有
するとともに、耐熱衝撃性に優れるジルコニア含有アル
ミナ焼結体に関するものであり、軸受、糸ガイド、ポン
プ用部材、CVD装置用インシュレータなどとして好適
に使用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconia-containing alumina sintered body having high bending strength and excellent thermal shock resistance, and is used as a bearing, a thread guide, a member for a pump, an insulator for a CVD apparatus, and the like. It can be suitably used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルミナ焼結体の強度を向上させ
るためにアルミナマトリックス中にジルコニア粒子を分
散させたジルコニア含有アルミナ焼結体が注目され、研
究されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, zirconia-containing alumina sintered bodies in which zirconia particles are dispersed in an alumina matrix have been attracting attention and studied in order to improve the strength of the alumina sintered bodies.

【0003】例えば、特公昭59−24751号公報や
特公平8−13701号公報には、アルミナマトリック
ス中に準安定状態の正方晶ジルコニア粒子を分散させた
ジルコニア含有アルミナ焼結体が開示されている。この
ジルコニア含有アルミナ焼結体に外力が加わると、準安
定状態である正方晶ジルコニア粒子が単斜晶に相転移
し、この時に生じる体積膨張に伴って発生する微細なマ
イクロクラックにより応力を緩和することで焼結体の強
度や破壊靱性値を向上させたものであり、ジルコニアの
持つ応力誘起変態機構を利用したものである。
For example, Japanese Patent Publication No. 59-24475 and Japanese Patent Publication No. 8-13701 disclose a zirconia-containing alumina sintered body in which metastable tetragonal zirconia particles are dispersed in an alumina matrix. . When an external force is applied to this zirconia-containing alumina sintered body, the metastable tetragonal zirconia particles undergo a phase transition to monoclinic, and the stress is relaxed by fine microcracks generated due to volume expansion occurring at this time. This improves the strength and fracture toughness of the sintered body, and utilizes the stress-induced transformation mechanism of zirconia.

【0004】また、特公昭59−25748号公報に
は、アルミナマトリックス中に安定化されていないジル
コニア粒子からなる凝集粒子を分散させたジルコニア含
有アルミナ焼結体が開示されている。このジルコニア含
有アルミナ焼結体は、凝集したジルコニア粒子の周囲に
マイクロクラックを形成したものであり、この焼結体に
外力が加わると、応力により発生したクラックを上記マ
イクロクラックにより分岐させて応力を吸収、緩和する
ことで焼結体の破壊靭性値を向上させたものであり、安
定化されていないジルコニア粒子によるマイクロクラッ
クを利用したものである。
Japanese Patent Publication No. 59-25748 discloses a zirconia-containing alumina sintered body in which agglomerated particles composed of unstabilized zirconia particles are dispersed in an alumina matrix. The zirconia-containing alumina sintered body has micro-cracks formed around the aggregated zirconia particles, and when an external force is applied to the sintered bodies, the cracks generated by the stress are branched by the micro-cracks to reduce the stress. The fracture toughness value of the sintered body is improved by absorption and relaxation, and utilizes micro cracks due to unstabilized zirconia particles.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のジルコニア含有アルミナ焼結体も機械的特性の向上を
主目的として研究されたものであり、熱衝撃特性につい
ては十分な研究がされておらず、耐熱衝撃性の点で満足
できるものではなかった。
However, any zirconia-containing alumina sintered body has been studied mainly for the purpose of improving the mechanical properties, and the thermal shock properties have not been sufficiently studied. It was not satisfactory in terms of thermal shock resistance.

【0006】まず、特公昭59−24751号公報や特
公平8−13701号公報に開示されているジルコニア
含有アルミナ焼結体のように、アルミナマトリックス中
に正方晶ジルコニアを分散させた構造では、熱衝撃によ
り瞬間的に発生する応力に対してジルコニアの応力誘起
変態機構が働かず、正方晶ジルコニアの殆どが相転移し
ないことから、焼結体内に微細なマイクロクラックを形
成することができない。その為、熱衝撃に伴う応力を吸
収、緩和することができず、強度が大きく劣化するとい
った課題があった。なお、正方晶ジルコニアの含有量を
多くして強度を著しく高めることにより焼結体の耐熱衝
撃性を高めることはできるものの、ジルコニアは高価な
材料であることから含有量を増やすと製造コストが高く
なりすぎ不経済であった。
First, in a structure in which tetragonal zirconia is dispersed in an alumina matrix, such as a zirconia-containing alumina sintered body disclosed in Japanese Patent Publication Nos. Since the stress-induced transformation mechanism of zirconia does not act on the stress generated instantaneously due to the impact, and most of the tetragonal zirconia does not undergo a phase transition, it is not possible to form fine microcracks in the sintered body. For this reason, there has been a problem that the stress caused by the thermal shock cannot be absorbed or reduced, and the strength is greatly deteriorated. Although the thermal shock resistance of the sintered body can be increased by increasing the content of tetragonal zirconia significantly and increasing the strength, the production cost is high when the content is increased since zirconia is an expensive material. It was too uneconomical.

【0007】一方、特公昭59−25748号公報で
は、焼結体の内部にマイクロクラックが存在するため、
熱衝撃による応力を緩和することができるものの、アル
ミナマトリックス中に分散するジルコニア粒子は2〜1
5μmの凝集粒子であることから、焼結体内には微細な
マイクロクラックとともに大きなクラックが遍在してお
り、そのために焼結体の強度をそれほど高めることがで
きず、また、熱衝撃に伴う応力によって強度が大きく劣
化するといった課題があった。
On the other hand, in Japanese Patent Publication No. 59-25748, since microcracks exist inside the sintered body,
Although the stress due to thermal shock can be relieved, the zirconia particles dispersed in the alumina matrix are 2-1 to zirconia particles.
Because of the 5 μm agglomerated particles, large cracks are ubiquitous in the sintered body together with fine micro cracks, so that the strength of the sintered body cannot be increased so much, and the stress accompanying thermal shock Therefore, there was a problem that the strength was greatly deteriorated.

【0008】本発明の目的は、高い抗折強度を有すると
ともに、耐熱衝撃性に優れたジルコニア含有アルミナ焼
結体を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a zirconia-containing alumina sintered body having high bending strength and excellent thermal shock resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、アルミナを主体とし、ジルコニアを2〜30
容量%含有するとともに、アルミナマトリックス中に上
記ジルコニア粒子が実質的に凝集しない状態で均一に分
散し、室温(25℃)において上記ジルコニアの10〜
85%が単斜晶ジルコニアであって、この焼結体を水温
との温度差が250℃となるように加熱し、水中に投下
した後の抗折強度が250MPa以上であるジルコニア
含有アルミナ焼結体を構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and mainly comprises alumina and zirconia in an amount of 2 to 30%.
%, And the zirconia particles are uniformly dispersed in the alumina matrix in a state where they are not substantially aggregated.
85% is monoclinic zirconia, this sintered body is heated so that the temperature difference from the water temperature becomes 250 ° C., and the zirconia-containing alumina sintered body having a transverse rupture strength of 250 MPa or more after being dropped into water. It is what constitutes the body.

【0010】また、本発明は、上記ジルコニア粒子の平
均結晶粒子径を0.2〜2μmとしたものである。
In the present invention, the zirconia particles have an average crystal particle diameter of 0.2 to 2 μm.

【0011】本発明は、アルミナマトリックス中に相転
移を伴うジルコニア粒子を分散させるとともに、室温
(25℃)において上記ジルコニア粒子の一部を単斜晶
ジルコニアの状態で存在させることにより、アルミナ焼
結体内に極めて微細なマイクロクラックを形成したもの
であり、これによりアルミナ焼結体の耐熱衝撃性を高め
ることができる。
According to the present invention, alumina sintering is carried out by dispersing zirconia particles having a phase transition in an alumina matrix and allowing a part of the zirconia particles to exist in a monoclinic zirconia state at room temperature (25 ° C.). Very fine microcracks are formed in the body, which can enhance the thermal shock resistance of the alumina sintered body.

【0012】即ち、ジルコニアは約1100℃以上の温
度で準安定な正方晶ジルコニアの状態で存在し、110
0℃未満の温度では単斜晶ジルコニアの状態で存在す
る。また、ジルコニアは正方晶ジルコニアから単斜晶ジ
ルコニアに相転移する時、体積膨張を伴うため、アルミ
ナマトリックス中に単斜晶ジルコニアを分散させること
で、単斜晶ジルコニアの周囲に微細なマイクロクラック
を形成することができ、このマイクロクラックにより熱
応力に伴うクラックの進行を防ぐことができるため、ア
ルミナ焼結体の耐熱衝撃性を高めることができる。
That is, zirconia exists as metastable tetragonal zirconia at a temperature of about 1100 ° C. or higher,
At a temperature lower than 0 ° C., it exists in a monoclinic zirconia state. Also, since zirconia undergoes a volume expansion when undergoing a phase transition from tetragonal zirconia to monoclinic zirconia, by dispersing monoclinic zirconia in an alumina matrix, fine microcracks are formed around the monoclinic zirconia. Since the microcracks can prevent the progress of the cracks due to the thermal stress, the thermal shock resistance of the alumina sintered body can be improved.

【0013】ただし、そのためにはジルコニアを2〜3
0容量%の範囲で含有するとともに、アルミナマトリッ
クス中に分散させる単斜晶ジルコニアの割合を10〜8
5%とすることが重要である。
However, in order to do so, zirconia is added to
0% by volume, and the proportion of monoclinic zirconia dispersed in the alumina matrix is 10 to 8%.
It is important to make it 5%.

【0014】これは、ジルコニアの含有量が2容量%よ
り少ないと全てのジルコニアが単斜晶ジルコニアであっ
たとしても焼結体内に形成されるマイクロクラックが少
な過ぎるため、熱衝撃に伴う応力を十分に吸収すること
がでず、強度が大幅に劣化するからであり、逆に、ジル
コニアの含有量が30容量%より多くなると焼結体内に
形成されるマイクロクラックが多くなり過ぎるために焼
結体の強度が大きく低下するからである。
If the zirconia content is less than 2% by volume, the microcracks formed in the sintered body are too small even if all the zirconia is monoclinic zirconia. On the other hand, when the zirconia content is more than 30% by volume, the microcracks formed in the sintered body become too large, and the sintering becomes difficult. This is because the strength of the body is greatly reduced.

【0015】また、単斜晶ジルコニアの割合が10%未
満では、焼結体内に形成されるマイクロクラックが少な
すぎるために、熱衝撃に伴う応力を吸収することがで
ず、耐熱衝撃性を高めることができないからであり、逆
に、単斜晶ジルコニアの割合が85%より多くなると、
室温において焼結体内に形成されるマイクロクラックが
多すぎるために焼結体そのものの強度が大きく低下する
からである。
On the other hand, when the proportion of monoclinic zirconia is less than 10%, since the microcracks formed in the sintered body are too small, the stress accompanying the thermal shock cannot be absorbed, and the thermal shock resistance is enhanced. Conversely, when the proportion of monoclinic zirconia exceeds 85%,
This is because the strength of the sintered body itself is greatly reduced due to too many micro cracks formed in the sintered body at room temperature.

【0016】なお、好ましくはジルコニアを10〜20
容量%の範囲で含有するとともに、アルミナマトリック
ス中に分散させる単斜晶ジルコニアの割合を50〜80
%とすることが良く、この範囲でジルコニアを含有すれ
ば、室温における焼結体の強度を500MPa以上で、
かつ250℃の熱衝撃に対して400MPa以上の抗折
強度をもった耐熱衝撃性に優れるアルミナ焼結体とする
ことができる。
Preferably, zirconia is added in an amount of 10 to 20.
% Of the monoclinic zirconia dispersed in the alumina matrix.
%, And if zirconia is contained in this range, the strength of the sintered body at room temperature is 500 MPa or more,
Further, an alumina sintered body having a transverse rupture strength of 400 MPa or more against a thermal shock at 250 ° C. and excellent in thermal shock resistance can be obtained.

【0017】また、アルミナマトリックス中に分散させ
る単斜晶ジルコニア粒子は、凝集させずにほぼ均一に分
散させることが重要である。
It is important that the monoclinic zirconia particles dispersed in the alumina matrix be dispersed almost uniformly without agglomeration.

【0018】これは、単斜晶ジルコニア粒子が凝集した
状態でアルミナマトリックス中に存在していると、各単
斜晶ジルコニア粒子の周囲に形成されるマイクロクラッ
クが結合し、大きなクラックが偏在した状態となるため
に、焼結体の強度を高める効果が小さく、また、熱衝撃
により強度が大きく劣化するからであり、本発明のよう
に、単斜晶ジルコニア粒子を凝集させずにアルミナマト
リックス中に均一に分散させることで、微細なマイクロ
クラックを均等に形成することができるため、熱衝撃に
伴う応力を吸収、緩和し、アルミナ焼結体の耐熱衝撃性
を高めることができる。
This is because, when monoclinic zirconia particles are present in the alumina matrix in an agglomerated state, microcracks formed around each monoclinic zirconia particle are combined, and large cracks are unevenly distributed. Therefore, the effect of increasing the strength of the sintered body is small, and because the strength is significantly deteriorated by thermal shock, as in the present invention, the monoclinic zirconia particles are not aggregated in the alumina matrix. By uniformly dispersing, fine microcracks can be formed uniformly, so that stress due to thermal shock can be absorbed and reduced, and the thermal shock resistance of the alumina sintered body can be increased.

【0019】ただし、ジルコニア粒子の平均結晶粒子径
が2μmより大きくなると、単斜晶ジルコニアの周囲に
微細なマイクロクラックを均一に形成することができな
いために強度を高めることができず、また、十分な耐熱
衝撃性も得られない。また、ジルコニア粒子の平均結晶
粒子径を0.2μmより小さくすることは製造上難し
い。
However, when the average crystal particle diameter of the zirconia particles is larger than 2 μm, the strength cannot be increased because fine microcracks cannot be uniformly formed around the monoclinic zirconia, and the strength cannot be sufficiently increased. No thermal shock resistance is obtained. In addition, it is difficult to make the average crystal particle diameter of the zirconia particles smaller than 0.2 μm in production.

【0020】その為、アルミナマトリックス中に分散さ
せるジルコニア粒子の平均結晶粒子径は0.2〜2μm
とすることが良い。
Therefore, the average crystal particle diameter of the zirconia particles dispersed in the alumina matrix is 0.2 to 2 μm.
Is good.

【0021】一方、主体をなすアルミナは70〜98容
量%の範囲で含有すれば良く、さらには焼結性を高める
ためにSiO2 、MgO、CaO等の焼結助剤を1容量
%以下の範囲で含有しても良い。
On the other hand, the main constituent alumina may be contained in the range of 70 to 98% by volume, and a sintering aid such as SiO 2 , MgO, CaO or the like is added in an amount of 1% by volume or less in order to enhance sinterability. You may contain in the range.

【0022】また、アルミナの平均結晶粒子径は1〜2
0μmとすることが良く、これは、アルミナの平均結晶
粒子径が1μmより小さくすることは製造上難しいから
であり、アルミナの平均結晶粒子径が20μmより大き
くなるとアルミナ焼結体の強度が大きく低下するからで
ある。
The average crystal particle diameter of alumina is 1-2.
The average crystal grain size of alumina is preferably 0 μm, because it is difficult to make the average crystal grain size of alumina smaller than 1 μm. When the average crystal grain size of alumina is larger than 20 μm, the strength of the alumina sintered body is greatly reduced. Because you do.

【0023】ところで、本発明に係るジルコニア含有ア
ルミナ焼結体を得るには、平均粒子径0.5〜10μm
のアルミナを70〜98容量%に対し、Y2 3 やCa
O等の安定化剤により安定化あるいは部分安定化してい
ない平均粒子径0.5〜2.0μmのジルコニアを2〜
30容量%添加し、振動ミル、ビーズミル等にて混合す
る。
Incidentally, in order to obtain the zirconia-containing alumina sintered body according to the present invention, the average particle diameter is 0.5 to 10 μm.
Of alumina at 70 to 98% by volume, Y 2 O 3 and Ca
Zirconia having an average particle size of 0.5 to 2.0 μm, which is not stabilized or partially stabilized by a stabilizer such as O
30% by volume is added and mixed with a vibration mill, a bead mill or the like.

【0024】このように、出発原料としてY2 3 やC
aO等の安定化剤により安定化あるいは部分安定化して
いないジルコニア粉体を用いるのは、安定化あるいは部
分安定化されたジルコニア粉体を使用すると、2〜30
容量%の範囲で含有したとしてもアルミナマトリックス
中に存在する単斜晶ジルコニアの割合が少なすぎること
から、焼結体内に十分な量のマイクロクラックを形成す
ることができないからである。また、原料を混合する時
は、アルミナ粉体とジルコニア粉体とを均一に混合する
ために、振動ミル、ビーズミル等にて混合することが重
要である。即ち、アルミナ粉体とジルコニア粉体とを均
一に混合させることで、焼結体を形成した時にジルコニ
ア粒子が凝集することを防ぎ、アルミナマトリックス中
にジルコニア粒子を均一に分散させることができるから
である。
As described above, starting materials such as Y 2 O 3 and C
The use of zirconia powder that is not stabilized or partially stabilized by a stabilizer such as aO is 2 to 30 when a stabilized or partially stabilized zirconia powder is used.
This is because even if the content is within the range of volume%, the proportion of monoclinic zirconia present in the alumina matrix is too small, so that a sufficient amount of microcracks cannot be formed in the sintered body. When mixing the raw materials, it is important to mix the alumina powder and the zirconia powder using a vibration mill, a bead mill or the like in order to uniformly mix the alumina powder and the zirconia powder. That is, by uniformly mixing the alumina powder and the zirconia powder, the zirconia particles are prevented from aggregating when the sintered body is formed, and the zirconia particles can be uniformly dispersed in the alumina matrix. is there.

【0025】そして、この混合原料にさらにバインダー
を加えて泥しょうを作製し、スプレードライヤーにより
噴霧乾燥させて顆粒を形成したあと、この顆粒を金型内
に充填して一軸加圧成形法や等圧加圧成形法により成形
体を形成するか、あるいは泥しょうをテープ成形法や鋳
込成形法、あるいは射出成形法などの通常のセラミック
成形法により成形体を形成する。
Then, a binder is further added to the mixed raw material to prepare a slurry, and the mixture is spray-dried with a spray drier to form granules. The granules are filled in a mold and subjected to a uniaxial pressure molding method or the like. The molded body is formed by a pressure and pressure molding method, or the molded body is formed by a usual ceramic molding method such as a tape molding method, a cast molding method, or an injection molding method.

【0026】しかるのち、この成形体を大気雰囲気や真
空雰囲気中にて1500〜1650℃の焼成温度で1〜
数時間焼成すれば良い。
Thereafter, the compact was fired at a firing temperature of 1500 to 1650 ° C. in an air atmosphere or a vacuum atmosphere.
What is necessary is just to bake for several hours.

【0027】ここで焼成温度を1500〜1650℃と
したのは、単斜晶ジルコニアの割合が焼成温度と相関関
係があるからであり、図1に示すように焼成温度を高く
することで、単斜晶ジルコニアの割合を多くすることが
できる。ただし、焼成温度が1500℃より低いと単斜
晶ジルコニアの割合を10%以上とすることができず、
また、焼結性が悪いために緻密化することができないた
めに強度を高めることができず、逆に、1650℃より
大きくなるとジルコニアの異常粒成長をアルミナ粒子が
抑えきれなくなり、焼結体の強度が低下するからであ
る。
The reason why the firing temperature was set to 1500 to 1650 ° C. is that the proportion of monoclinic zirconia has a correlation with the firing temperature, and as shown in FIG. The proportion of clonic zirconia can be increased. However, if the firing temperature is lower than 1500 ° C., the proportion of monoclinic zirconia cannot be increased to 10% or more,
In addition, the strength cannot be increased because of the poor sintering property and the densification cannot be performed. Conversely, when the temperature exceeds 1650 ° C., the alumina particles cannot suppress the abnormal grain growth of zirconia, and This is because the strength is reduced.

【0028】このように形成したジルコニア含有アルミ
ナ焼結体は、アルミナマトリックス中に2〜30容量%
のジルコニア粒子が実質的に凝集せずに均一に分散して
おり、ジルコニアの10〜85%を単斜晶ジルコニアの
状態で存在させることができる。
The zirconia-containing alumina sintered body thus formed is contained in an alumina matrix in an amount of 2 to 30% by volume.
Zirconia particles are uniformly dispersed without substantially aggregating, and 10 to 85% of the zirconia can be present in a monoclinic zirconia state.

【0029】[0029]

【実施例】ジルコニア含有量及び単斜晶ジルコニアの割
合をそれぞれ変化させたジルコニア分散アルミナ焼結体
を形成し、3点曲げ試験により室温における抗折強度及
び耐熱衝撃性について測定を行った。
EXAMPLE A zirconia-dispersed alumina sintered body was formed in which the zirconia content and the ratio of monoclinic zirconia were respectively changed, and the bending strength and thermal shock resistance at room temperature were measured by a three-point bending test.

【0030】まず、原料を作製するためにアルミナ粉末
とジルコニア粉末を表1に示す割合で合計が1kgにな
るように計量して加え、振動ミルにて24〜48時間程
度湿式混合し、その後、バインダーを加えて泥しょうを
作製し、スプレードライヤーで乾燥させてアルミナ粉体
とジルコニア粉体とが均一に混合した顆粒(原料)を作
製した。なお、表1に示すNo.4のジルコニア粉末に
は3molのY2 3で部分安定化したジルコニア粉末
を使用し、それ以外は安定化剤により安定化あるいは部
分安定化していないジルコニア粉末を使用した。
First, to prepare the raw materials, alumina powder and zirconia powder were weighed and added at a ratio shown in Table 1 so that the total would be 1 kg, and wet-mixed with a vibration mill for about 24 to 48 hours. A slurry was prepared by adding a binder, and dried with a spray drier to prepare granules (raw material) in which alumina powder and zirconia powder were uniformly mixed. In addition, No. shown in Table 1 As the zirconia powder of No. 4, a zirconia powder partially stabilized with 3 mol of Y 2 O 3 was used, and other zirconia powders which were not stabilized or partially stabilized by a stabilizer were used.

【0031】次に、顆粒を金型内に充填して一軸加圧成
形法により1ton/cm2 の圧力にて角柱状に成形
し、この成形体を1500〜1650℃の温度で焼成
し、得られた角柱状の焼結体に研削加工を施して3×4
×40mmの抗折試験片を各15本ずつ製作した。
Next, the granules are filled in a mold, formed into a prism at a pressure of 1 ton / cm 2 by a uniaxial pressing method, and the formed body is fired at a temperature of 1500 to 1650 ° C. 3x4 by grinding the obtained prismatic sintered body
Fifteen bending test pieces of 40 mm each were manufactured.

【0032】そして、まず、各抗折試験片の表面をX線
回折装置にて測定し、単斜晶ジルコニアのピーク強度I
m と単斜晶ジルコニア以外のジルコニアのピーク強度I
t をそれぞれ求め、数1に基づいて単斜晶ジルコニアの
割合を算出したあと、室温(25℃)における抗折強度
を測定した。次に、水温との温度差が200℃、250
℃となるように各抗折試験片を加熱し、その後、水中に
投下して熱衝撃を加えたあとの抗折強度を測定し、耐熱
衝撃性について測定した。
First, the surface of each bending test piece was measured with an X-ray diffractometer, and the peak intensity I of monoclinic zirconia was measured.
m and peak intensity I of zirconia other than monoclinic zirconia
After obtaining t , calculating the ratio of monoclinic zirconia based on Equation 1, the transverse rupture strength at room temperature (25 ° C.) was measured. Next, the temperature difference from the water temperature is 200 ° C., 250 ° C.
Each bending test piece was heated to a temperature of ° C., then dropped into water and subjected to a thermal shock, the bending strength was measured, and the thermal shock resistance was measured.

【0033】なお、比較基準試験片として純度99%の
アルミナ焼結体を用意し、同様に実験を行った。
An alumina sintered body having a purity of 99% was prepared as a comparative reference test piece, and an experiment was conducted in the same manner.

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】各抗折試験片を構成する焼結体の特性、及
びその結果は表1にそれぞれ示す通りである。
Table 1 shows the characteristics of the sintered body constituting each bending test piece and the results thereof.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】この結果、まず、試料No.1はジルコニ
アを含有してあることから、室温時の抗折強度を基準試
料であるアルミナ焼結体よりも向上させることができた
ものの、ジルコニアの含有量が1容量%と少なく、ま
た、単斜晶ジルコニアの割合も少ないことから、250
℃の熱衝撃に対して抗折強度が90MPaと大幅に強度
劣化した。
As a result, first, the sample No. Although No. 1 contained zirconia, the transverse rupture strength at room temperature could be improved as compared with the alumina sintered body as a reference sample, but the content of zirconia was as small as 1% by volume, and Since the ratio of clonal zirconia is small, 250
The transverse rupture strength was significantly reduced to 90 MPa against a thermal shock of ℃.

【0038】また、試料No.10では、ジルコニアの
含有量が35容量%と30容量%より多く、さらに、単
斜晶ジルコニアの割合も91.2%と85%より多いこ
とから、室温時の抗折強度が206MPaと基準試料で
あるアルミナ焼結体より低いものであった。
Sample No. In No. 10, the zirconia content was more than 35% by volume and more than 30% by volume, and the ratio of monoclinic zirconia was more than 85% and 91.2%. Was lower than the alumina sintered body.

【0039】これに対し、本発明の試料No.2,3,
6〜9は、いずれもジルコニアの含有量が2〜30容量
%で、かつ単斜晶ジルコニアの割合が10〜85%であ
るために室温における抗折強度が500MPa以上と、
基準試料であるアルミナ焼結体に比べて抗折強度を大幅
に向上させることができ、さらには、250℃の熱衝撃
に対しても250MPa以上の抗折強度が得られた。特
に、試料No.3,6〜8は、ジルコニアの含有量が1
0〜20容量%で、かつ単斜晶ジルコニアの割合が50
〜80%の範囲にあるため、250℃の熱衝撃に対して
400MPa以上の抗折強度が得られ、優れた耐熱衝撃
性を有していた。
On the other hand, the sample No. 2,3
Nos. 6 to 9 all have a zirconia content of 2 to 30% by volume and a monoclinic zirconia ratio of 10 to 85%, so that the transverse rupture strength at room temperature is 500 MPa or more;
The transverse rupture strength was significantly improved as compared with the alumina sintered body as the reference sample, and the transverse rupture strength of 250 MPa or more was obtained even with a thermal shock of 250 ° C. In particular, the sample No. 3, 6 to 8 have a zirconia content of 1
0 to 20% by volume and the proportion of monoclinic zirconia is 50
Since it is in the range of 8080%, a transverse rupture strength of 400 MPa or more with respect to a thermal shock at 250 ° C. was obtained, and excellent thermal shock resistance was obtained.

【0040】また、試料No.3,4を比較すると、い
ずれもジルコニアの含有量が同じであるにもかかわら
ず、試料No.4は原料に部分安定化ジルコニアを使用
していることから、室温における抗折強度は最も高かっ
たものの、焼結体内における単斜晶ジルコニアの割合が
0.5%と少ないために250℃の熱衝撃を加えると抗
折強度が168MPaにまで低下し、大幅な強度劣化が
見られた。
The sample No. Comparison of Sample Nos. 3 and 4 shows that Sample Nos. No. 4 had the highest transverse rupture strength at room temperature because partially stabilized zirconia was used as a raw material, but the ratio of monoclinic zirconia in the sintered body was as small as 0.5%, so that heat at 250 ° C. When an impact was applied, the transverse rupture strength was reduced to 168 MPa, and significant strength deterioration was observed.

【0041】これに対し、本発明の試料No.3は、室
温における抗折強度が試料No.4のものと比べて若干
劣るものの、単斜晶ジルコニアの割合が55.1%と焼
結体内に微細なマイクロクラックを有することから、2
50℃の熱衝撃に対しても465MPaもの高い抗折強
度を有していた。
On the other hand, the sample No. Sample No. 3 has a flexural strength at room temperature of Sample No. 3. Although slightly inferior to that of No. 4, the ratio of monoclinic zirconia was 55.1% and the micro-cracks were fine in the sintered body.
It had a high transverse rupture strength of 465 MPa even with a thermal shock of 50 ° C.

【0042】このことから、焼結体の耐熱衝撃性を高め
るためには応力誘起変態機構を持つ正方晶ジルコニアを
分散させるよりもマイクロクラックを発生させる単斜晶
ジルコニアの状態で存在させた方が良いことが判る。
From the above, in order to enhance the thermal shock resistance of the sintered body, it is better to exist in the state of monoclinic zirconia which generates microcracks than to disperse tetragonal zirconia having a stress-induced transformation mechanism. It turns out good.

【0043】さらに、試料No.3,5,6を比較する
と、試料No.5は単斜晶ジルコニアの割合が72.2
%であるものの、ジルコニアの平均結晶粒子径が2μm
より大きいために室温における強度が低く、また、25
0℃の熱衝撃を加えた時の抗折強度も108MPaと低
いものであったが、本発明の試料No.3,6はジルコ
ニアの平均結晶粒子径が2μm以下であることから、室
温において500MPa以上の抗折強度を有し、250
℃の熱衝撃を加えても大きな強度劣化は見られなかっ
た。
Further, the sample No. Comparison of Sample Nos. 3, 5, and 6 shows that Sample Nos. 5 has a monoclinic zirconia ratio of 72.2.
%, But the average crystal particle diameter of zirconia is 2 μm.
Strength at room temperature is low due to
The flexural strength when a thermal shock of 0 ° C. was applied was as low as 108 MPa. 3, 6 have a transverse rupture strength of 500 MPa or more at room temperature since the average crystal particle diameter of zirconia is 2 μm or less;
No significant deterioration in strength was observed even when a thermal shock of ℃ was applied.

【0044】このことから、ジルコニア粒子の平均結晶
粒子径は2μm以下のものが良いことが判る。
This indicates that the average crystal particle diameter of the zirconia particles is preferably 2 μm or less.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、本発明のジルコニア含有
アルミナ焼結体は、アルミナを主体とし、平均結晶粒子
径が0.2〜2μmのジルコニアを2〜30容量%含有
するとともに、アルミナマトリックス中に上記ジルコニ
ア粒子が実質的に凝集しない状態で均一に分散してな
り、室温(25℃)において上記ジルコニアの10〜8
5%を単斜晶ジルコニアの状態で存在させたことによ
り、室温における抗折強度を高めることができるととも
に、耐熱衝撃性に優れた焼結体とすることができる。
As described above, the zirconia-containing alumina sintered body of the present invention contains 2 to 30% by volume of zirconia having an average crystal particle diameter of 0.2 to 2 μm, mainly containing alumina, and an alumina matrix. The zirconia particles are uniformly dispersed in a state in which the zirconia particles are not substantially aggregated.
When 5% is present in the state of monoclinic zirconia, the transverse rupture strength at room temperature can be increased, and a sintered body having excellent thermal shock resistance can be obtained.

【0046】その為、本発明のジルコニア含有アルミナ
焼結体は、軸受、糸ガイド、ポンプ用部材、CVD装置
用インシュレータなどの耐熱衝撃性が要求される材料と
して好適に使用することができる。
Therefore, the alumina sintered body containing zirconia of the present invention can be suitably used as a material requiring thermal shock resistance, such as a bearing, a thread guide, a member for a pump, and an insulator for a CVD apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ジルコニア含有アルミナ焼結体中における単斜
晶ジルコニアの割合と焼成温度との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the ratio of monoclinic zirconia in a zirconia-containing alumina sintered body and the firing temperature.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルミナを主体とし、ジルコニアを2〜3
0容量%含有するとともに、アルミナマトリックス中に
上記ジルコニア粒子が実質的に凝集しない状態で均一に
分散してなり、室温(25℃)において上記ジルコニア
の10〜85%が単斜晶ジルコニアであって、この焼結
体を水温との温度差が250℃となるように加熱し、水
中に投下した後の抗折強度が250MPa以上を有する
ことを特徴とするジルコニア含有アルミナ焼結体。
(1) Mainly composed of alumina and zirconia in an amount of 2-3.
0 volume%, and the zirconia particles are uniformly dispersed in the alumina matrix in a state where they are not substantially aggregated. At room temperature (25 ° C.), 10 to 85% of the zirconia is monoclinic zirconia. A zirconia-containing alumina sintered body characterized in that the sintered body is heated so that the temperature difference from the water temperature becomes 250 ° C. and has a transverse rupture strength of 250 MPa or more after being dropped into water.
【請求項2】上記ジルコニア粒子の平均結晶粒子径が
0.2〜2μmであることを特徴とする請求項1に記載
のジルコニア含有アルミナ焼結体。
2. The zirconia-containing alumina sintered body according to claim 1, wherein the zirconia particles have an average crystal particle diameter of 0.2 to 2 μm.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001240460A (en) * 1999-12-24 2001-09-04 Sumitomo Chem Co Ltd Alumina-zirconia composite sintered body and method for producing the same
JP2010229570A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Kyocera Corp Fiber guide
JP2013032265A (en) * 2011-07-01 2013-02-14 Maruwa Co Ltd Alumina zirconia sintered board for semiconductor device and manufacturing method therefor
US8889577B2 (en) 2011-07-19 2014-11-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Sintered body and cutting tool
JP2017024916A (en) * 2015-07-15 2017-02-02 三井金属鉱業株式会社 Electronic component firing jig
WO2019045142A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 (주) 화인테크 Manifold insulator for fuel cell, and method for preparing manifold insulator
KR20190032105A (en) * 2017-09-19 2019-03-27 재단법인 포항산업과학연구원 High strength duplex structure mamifold dielectric for molten carbonate fuel cell stack and mehotd for preparing the same
CN118843612A (en) * 2022-03-28 2024-10-25 京瓷株式会社 Heat resistant member

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112014001562B4 (en) 2013-03-21 2019-08-08 Kennametal Inc. Coatings for cutting tools
US9181620B2 (en) 2013-03-21 2015-11-10 Kennametal Inc. Coatings for cutting tools
US9371580B2 (en) 2013-03-21 2016-06-21 Kennametal Inc. Coated body wherein the coating scheme includes a coating layer of TiAl2O3 and method of making the same
US9719175B2 (en) 2014-09-30 2017-08-01 Kennametal Inc. Multilayer structured coatings for cutting tools
US9650712B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Inter-anchored multilayer refractory coatings
US9650714B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Nanocomposite refractory coatings and applications thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001240460A (en) * 1999-12-24 2001-09-04 Sumitomo Chem Co Ltd Alumina-zirconia composite sintered body and method for producing the same
JP2010229570A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Kyocera Corp Fiber guide
JP2013032265A (en) * 2011-07-01 2013-02-14 Maruwa Co Ltd Alumina zirconia sintered board for semiconductor device and manufacturing method therefor
US8889577B2 (en) 2011-07-19 2014-11-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Sintered body and cutting tool
JP2017024916A (en) * 2015-07-15 2017-02-02 三井金属鉱業株式会社 Electronic component firing jig
WO2019045142A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 (주) 화인테크 Manifold insulator for fuel cell, and method for preparing manifold insulator
KR20190032105A (en) * 2017-09-19 2019-03-27 재단법인 포항산업과학연구원 High strength duplex structure mamifold dielectric for molten carbonate fuel cell stack and mehotd for preparing the same
CN118843612A (en) * 2022-03-28 2024-10-25 京瓷株式会社 Heat resistant member

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