JPS6183627A - 酸化ジルコニウム粉体の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は部分安定化酸化ジルコニウム粉体の製造方法に
関するものであり、更に詳細には中和共沈法により水酸
化ジルコニウムを析出せしめるに当たり、種子として少
量の水酸化ジルコニウムを添加することを特徴とする酸
化ジルコニウム粉体の製造方法に関するものである。

近年部分安定化酸化ジルコニウム粉体は高強度、高靭性
の酸化ジルコニウム成形体が広範な分野において使用さ
れるようになったため種々その製造方法が検討されてい
る。この部分安定化酸化ジルコニウム粉体の製造方法と
しては、■水溶性ジルコニウム化合物にイツトリウム、
マグネシウム、セリウム、カルシウム等の化合物を安定
化剤として加え、次いでアルカリで中和処理した後濾過
、水洗し、乾燥、焼成する方法、■オキシ塩化ジルコニ
ウムまたはジルコニウムアルコキシドに安定化剤を加え
、加水分解させて得た水酸化物を乾燥、焼成する方法、
等がある。

■の方法は■の加水分解法に比較し原料が廉価で工業的
規模での生産が可能であるとの利点を有するものの水酸
化ジルコニウムに安定化剤が均質に分散していないため
か析出物である水酸化ジルコニウムを主体とするゲル（
以下単に水酸化ジルコニウムと称する）を乾燥、焼成し
ても均質な組成及び結晶子を有する部分安定化酸化ジル
コニウム粉体が得られないという欠点ををする。

かかる事情下に鑑み本発明者等は、中和共沈法における
上述の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、イツトリウ
ム、マグネシウム、セリウム、カルシウム等の金属塩を
酸化ジルコニウムに対し２．５〜４．０モル％となるよ
うに添加した水溶液のｐ　Ｈが約４〜５近傍に於いて水
溶液の粘度が急増し、溶液の全体攪拌が困難な状態を生
起し、ｐＨが約５を越えると再び溶液粘度が低下すると
いう現象が生じることを見出した。しかしてこの中和処
理時に於ける溶液の一時的粘度上昇が安定化剤としての
水酸化物のジルコニウムの水酸化物の粒子表面或いは粒
子近傍への均質な析出を妨げ、結果として均質な組成及
び結晶子を有する部分安定化酸化ジルコニウム粉体を得
ることが出来ない原因であると推定し、中和処理時に於
いて粘度上昇が少なく、析出反応系の均一な攪拌が可能
な方法を見出すべく更に研究を市ねた結果、中和処理に
際し予め水溶液中に析出する水酸化ジルコニウムの核と
なるような種子水酸化ジルコニウムを添加存在せしめる
場合にはｐＨ４〜５の段階に於いても殆ど粘度上昇を招
くことな（中和処理し得ることを見出し、本発明を完成
するに至った。

すなわち本発明は、焼成後の組成が酸化物換算で酸化ジ
ルコニウムに対し酸化イツトリウム、酸化マグネシウム
、酸化セリウムおよび酸化カルシウムの少なくとも１種
が２．５〜４．０モル％となる如く水溶性ジルコニウム
化合物とイツトリウム、マグネシウム、セリウムおよび
カルシウムの少なくとも１種の水溶性金属塩とを加え、
次いでアルカリ或いは炭酸アルカリを添加して析出物を
生成せしめ、得られた析出物を濾過、水洗し、乾燥、焼
成する酸化ジルコニウム粉体の製造方法に於いて、アル
カリ或いは炭酸アルカリの添加時に析出物に対して１〜
１０重量部の水酸化ジルコニウムを種子として添加する
ことを特徴とする酸化ジルコニウム粉体の製造方法を提
供するにある。

以下本発明方法を更に詳細に説明する。

本発明の実施に際し使用される水溶性ジルコニウム化合
物としては、焼成後酸化ジルコニウムを形成するもので
あれば特にその種類は制限されないが、例えばオキシ塩
化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムまたは塩基性炭酸ジ
ルコニウム或いはこれらの混合物等が挙げられる。

他方、水溶性金属塩としては焼成後酸化イツトリウム、
酸化マグネシウム、酸化セリウムおよび酸化力ルソウム
を形成するものであればよ（、イツトリウム、マグネシ
ウム、セリウムおよびカルシウムの塩化物、硝酸塩、硫
酸塩または酢酸塩およびアルカリ金属塩、更にはこれら
の混合物が使用される。

水溶性ジルコニウム化合物に対する水溶性金属塩の添加
混合割合は焼成後の形態として酸化ジルコニウムに対し
酸化物換算で２．５〜４．０モル％の範囲で用いられる
。酸化ジルコニウムに対する金属塩の添加混合割合が上
述の範囲を外れる場合には、この粉体を原料として得ら
れる焼結体の機械的強度が弱くなり適当ではない。

所定量の水溶性ジルコニウム化合物に安定化剤としての
水溶性金属塩を加え、十分に攪拌混合した溶液には次い
で公知の方法に従い水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、水酸化アンモニウム等のアルカリ或いは炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸ア
ルカリ、および種子として析出が予定される水酸化ジル
コニウム重量の１〜１０重量％の水酸化ジルコニウムを
添加、攪拌して徐々に中和し、沈澱物を析出させる。

本発明方法の特徴ばかがる中和処理時、種子として析出
量に対し１〜１０重量％の水酸化ジルコニウムを添加存
在せしめる所にあり、これにより理由は詳らかではない
が種子無添加の場合には中和析出過程において特定のｐ
Ｈ域で無数の微小な水酸化ジルコニウム結晶が発生し、
この結晶が急速に三次元の網目構造を形成、その内部に
水を取り込むことにより急激な粘度上昇を生起するので
あるが、種子が存在する場合には該種子により微小な結
晶の発生が抑制され、中和析出速度が調整され、異常な
粘度上昇が防止し得るものであると推測される。

種子として添加する水酸化ジルコニウムの組成は所望と
する製品と同一組成のものであれば特にその製法は制限
されないが、好ましくは種子として添加する溶液と同一
の組成液から中和法により析出せしめた水酸化ジルコニ
ウムを用いるのが良い。

本発明方法の実施に際し、種子としての水酸化ジルコニ
ウムは予想される中和共沈量に対し１〜１０］ｉ量％の
範囲内で添加存在せしめる。添加する種子量が１重量％
未満では粘度急増に対する抑制効果が小さく、また１０
重量％を越える場合には添加量に見返る効果はなく、む
しろ経済上好ましくない。

中和処理時に於ける種子水酸化ジルコニウムの添加は中
和共沈せしめる液中に中和共沈開始前に分散させておく
方法、或いは中和用のアルカリ等の溶液中に予め分散さ
せておく方法等が挙げられるが、いずれの方法を適用し
てもよく、勿論これらの方法を組合せることも可能であ
る。

かくして中和、沈澱析出させて得たジルコニウムの水酸
化物は公知方法により濾過し、溶液を分離した後水洗、
乾燥し、次いで６００〜１３００℃の温度で焼成される
。

焼成温度が６００℃よりも低いと水酸化ジルコニウムが
完全に酸化ジルコニウム粉末に変換できず、他方１３０
０℃を越える場合には酸化ジルコニウム粉体の粒子が粗
大化するので好ましくない。

以上詳述した本発明方法によれば、従来公知の中和共沈
法による水酸化ジルコニウムの析出生成時に該中和処理
に供する水溶液中に水酸化ジルコニウムを種子として添
加するという極めて簡単な方法により安定化剤が均質に
分散した水酸化ジルコニウムを得ることができ、このこ
とにより均質な組成および結晶子を有する部分安定化酸
化ジルコニウムの取得を可能ならしめたものであり、そ
の工業的価値は頗る大なるものである。

以下本発明方法を実施例により更に詳細に説明するが、
本発明はかかる実施例により制限されごものではない。

実施例 ２０Ａのポリエチレン製容器中でオキシ塩化ジルコニウ
ム５００ｇ（Ｚｒ○２換算で）および塩化イツトリウム
５０ｇを純水１０１に溶解した後、これに上述と同一組
成のオキシ塩化ジルコニウムおよび塩化イツトリウムよ
りなる水溶液中より中和共沈法にて得た水酸化ジルコニ
ウム２５ｇを分散させた１０％アンモニア水（３１）を
１０ｃｃ／ｍｉｎの速度で添加した。この中和共沈時の
水溶液の粘度変化を第１図に示す。更に比較のため中和
用アンモニア水に種子としての水酸化ジルコニウムを添
加しない他は上記方法と全く同様に中和処理を行った。

この中和共沈時の水溶液の粘度変化も第１図に示す。

第１図より明らかな如く種子水酸化ジルコニウムを添加
存在せしめたアルカリ液で中和処理したものは種子を添
加分散させていないものに比較し、中和処理時の粘度上
昇が少ないことが分かる。

また上述の方法で析出した水酸化ジルコニウムを濾過、
水洗し、乾燥後１０００°Ｃの温度で２時間焼成後振動
ミルで２時間粉砕処理した。このようにして得られた酸
化ジルコニウム粉末は種子添加品の場合平均粒径０．６
μ、＋２μ以上の粒子１０重量％であり、無添加品の平
均粒径は０．７μで、＋２μ以上の粒子は２０重量％で
あった。

このことより、本発明方法は安定化剤が均一にジルコニ
ア中、或いはその近傍に分散されているため粉体の組成
および結晶化が均質化され、粉体の局所的な凝集が少な
（なっているものと推察される。

【図面の簡単な説明】

第１図は中和処理時に於いて安定化剤を分散させた水酸
化ジルコニウム析出反応系溶液の粘度変化を示すもので
あり、図中○は種子水酸化ジルコニウムを添加した場合
を、※は種子水酸化ジルコニウムを無添加の場合の例を
示す。 名　１　図 ０　　　０．２　　　０．４　　　０，６　　　０．８
１．０寸恥宍史枡関　　（キ（、釡）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）焼成後の組成が酸化物換算で酸化ジルコニウムに対
   し酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム
   および酸化カルシウムの少なくとも１種が２．５〜４．
   ０モル％となる如く水溶性ジルコニウム化合物とイット
   リウム、マグネシウム、セリウムおよびカルシウムの少
   なくとも１種の水溶性金属塩とを加え、次いでアルカリ
   或いは炭酸アルカリを添加して析出物を生成せしめ、得
   られた析出物を濾過、水洗し、乾燥、焼成する酸化ジル
   コニウム粉体の製造方法に於いて、アルカリ或いは炭酸
   アルカリの添加時に析出物に対して１〜１０重量部の水
   酸化ジルコニウムを種子として添加することを特徴とす
   る酸化ジルコニウム粉体の製造方法。 ２）種子としての水酸化ジルコニウムが種子を添加する
   液と同一の組成液から析出せしめた水酸化ジルコニウム
   である特許請求の範囲第１項記載の方法。