JPS6272552A - 着色セラミツクス装飾部材 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明はアルミナ、ジルコニアを主体とした錆色セラミ
ックス装飾部材に関するものである。

「従来の技術」 従来、例えば時計用ケース、ライターケース、ネクタイ
ピン等に賞月されている着色セラミックス装飾部材は、
多結晶アルζす焼結体や多結晶ジルコニア焼結体のマト
リックス中に顔料等の着色成分を混入させた組成のもの
である。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記多結晶アルミナ系装飾部材は、鮮かな色
彩を呈するとともに耐摩耗性に優れているという長所を
持つ反面、衝撃が加わると割れやすく、破壊靭性に劣る
等の欠点を有している。一方、多結晶ジルコニア系装飾
部材は、比較的衝撃忙強く、破壊靭性が良い反面、耐摩
耗性に劣ったり、多結晶アルミナ系装飾部材のもつ鮮か
な色彩を呈しえないという欠点を有している。このよう
に上記従来の着色セラミックス装飾部材には、装飾部材
としての実用強度および賞月価値に乏しいという問題が
あった。

本発明は、上ｄｄ事情に鑑みてなされたもので、着色多
結晶アルミナ系装飾部材なみの鮮かな色彩を持つととも
に、着色多結晶ジルコニア系装飾部材なみの光沢を有す
る着色セラミックス装飾部材を提供することを目的とす
ると同時に、装飾部材として実用上支障のない破壊靭性
、耐摩耗性（硬度）、強度を有する着色セラミックス装
飾部材を提供することをも目的とするものである。

ｒ問題点を解決するための手段］ 本発明は、本発明者ら・が上記目的の達成のため忙鋭意
研究の結果、次の知見を得るに至り、この知見に基づい
てなされたものである。すなわち、公知の多くのセラミ
ックス焼結体の中から耐摩耗性、破壊靭性、強度に優れ
た焼結体（装飾部材素地）としてアルミナ−ジルコニア
複合焼結体、とりわけアルミナ一部分安定化ジルコニア
複合焼結体またはアルミナ−非安定化ジルコニア複合焼
結体を使用し、この素地マトリックス中に顔料等の着色
成分を混入させることにより本発明の目的を達成するこ
とができるという知見を得たものである。

すなわち、本発明の着色セラミックス装飾部材は、アル
ミナ、ジルコニアおよび不可避不純物、さらに必要に応
じて添加される焼結助剤からなるアルミナ−ジルコニア
複合焼結体のマトリックス中に顔料等の着色成分を混入
せしめてなることを第１の特徴としている。そして、前
、：Ｉｄジルコニアが部分安定化ジルコニア、安定化ジ
ルコニア、非安定化シルコニ″ｒのうちの１種であるこ
とを第２の特徴とするものである。こと忙部分安定化ジ
ルコニアまたは安定化ジルコニアとは、周知のように酸
化イツトリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等
の安定化剤をジルコニアのマトリックス中に固溶させた
ものであり、安定剤の固溶量の相違忙より部分安定化ジ
ルコニアまたは安定化ジルコニアとなる〇 「作　用」 本発明の着色セラミックス装飾部材の素地となるアルミ
ナージルフニア複合焼結体の組成については、本発明の
目的からして次のようにすることが肝要である。

（イ）　ジルコニアとして部分安定化ジルコニアまたは
安定化ジルコニアを使用する場合には、ジルフェアの含
有量について特に制限はないが、ジルコニアの含有量の
相違により色調が変化するので、その点注意を要する。

すなわち、ジルコニア含有量が少なくなれば色彩の鮮か
さが増加し、ジルコニア含有量が多くなれば光沢が増加
する。

（ロ）　ジルコニアとして非安定化ジルコニアを使用す
る場合には、ジルコニアの含有量に注意を払わなければ
ならない。すなわち、周知の通り非安定化ジルコニアに
は、正方晶→単斜晶の相転位に伴う体積変化現象があり
、それにより構成物を破壊してしまう場合があるからで
ある。このような不都合を避けるためには、この非安定
化ジルコニアの含有量を原料粉末の性状、焼結条件等に
もよるが、通常２０〜３０重量％以下とする必要がある
。

上Ａｃｊ組成のアルミナ−ジルコニア複合焼結体が有す
る特性は、装飾部材素地として要求される特性を十分に
具備することができ、この複合焼結体を装飾部材素地と
して使用すれば、多結晶アルミナ系装飾部材および多結
晶ジルコニア系装飾部材が有していない特性を有する新
規な装飾部材を得ることが可能となる。

上記のような特性を有するアルミナ−ジルコニア複合焼
結体を素地とする本発明の着色セラミラス装飾部材の製
作条件は次のようである。

（１）　　原料粉末について アルミナ粉末、ジルコニア粉末については特記すること
はなく、高純度のものであればよい。

ジルコニアの安定化剤としては、周知の酸化イツトリウ
ム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等を使用する。

安定化剤として酸化イツトリウムを使用する場合は、ジ
ルコニアに対して酸化イツトリウムの成分比が３〜９　
ｍｏ１５Ｊの範囲であれば部分安定化ジルコニアとなり
、９〜５５　ｍｏｂ％の範囲では安定化ジルコニアとな
る０また、安定化剤として酸化カルシウムを使用する場
合は、ジルコニアに対して酸化カルシウムの成分比が８
〜１２ｍｏ１％の範囲であれば部分安定化ジルコニアと
なり、１６〜２９　ｍ０１％の範囲では安定化ジルコニ
アとなる。さらに安定化剤として酸化マグネシウムを使
用する場合は、ジルコニアに対して酸化マグネシウムの
成分比が１６〜２６　ｍｏ１％の範囲であれば部分安定
化ジルコニアとなる。なお、本発明においては、すでに
部分安定化または安定化されているジルコニアを使用す
ることができることは勿論である。さらに、必要に応じ
て焼結助剤を本発明の効果を損なわない範囲、通常、ア
ルミナジルコニア合計斌に対して０．３〜３重量％添加
してもよい。焼結助剤としては酸化カルシラみ、開化マ
グネシウム、酸化イツトリウム等を列挙す之ことができ
るが、これらの化合物はジルコニア（安定化剤としても
作用するものである。

なお、本発明において、不可避不純物とは、庄に上記安
定化剤を示し、他に材料中に避けがたく言まれてしまう
微量不純物をも含めて示すものである。

上記したアルミナ粉末、ジルコニア粉末、安気化剤（不
可避不純物）および焼結助剤を特定の即金で混合すれば
、素地原料粉となる。そして、この素地原料粉に酸化ク
ロム、酸化コバルト、酸イ１ニッケル等の周知の顔料ま
たは加熱により着色前を有する化合物となる化合物など
の着色成分を期えるに当っては、素地原料粉の呈色に応
じて適嶋量加えればよ（、通常素地原料粉に対して約０
．１〜５，０重ｆｋ第添加する。

なお、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、安定性、　　剤
、焼結助剤および着色成分の粒径については特に制限は
ないが、通常１．０μｍ以下が好ましい。

以上のようにして原料混合粉末を得ることができる。

１　　　（ＩＩ）　　成形、焼結について上記原料混合
粉末を所望の形状に適宜の方−法にて成形し、続いて焼
結させる。この焼結条件としては、各原料混合粉末の性
状にもよるが、通常、り♂結温度１４５０〜１６５０℃
、好ましくは１５００〜１６００°Ｃで、酸化性雰囲気
中、焼結時間０．５−　〜６時間、好ましくは２〜４時
間で、常圧焼結ま□　　たは加圧焼結する。

ｃ＋＋）Ｍ面研摩について 上ｉｔのようにして得られた焼結体は、着色成分、　　
により着色されているが、このｖｔ、結体の表面を適１
　　宜の方法により１面研摩することにより滑らかで深
みのある艶を有する鏡面となり、好適な装飾部材となる
。

以下、本発明を実飽例によりさらに詳しく説明・　　す
るＯ ｒ実施例」 高純度のアルミナ粉末（平均粒径０．４μｍ）、部分安
定化ジルコニアまたは非安定化ジルコニア（平均粒径０
．１μｍ）、焼結助剤、着色成分を表に示す割合で混合
し、つづいて遊里ζルにて２４時時間式温合粉砕し、こ
れを乾燥、解砕した。これを０．３　、＊＊目の篩によ
り粗粒分を除去し、原料混合粉末とした。この原料混合
粉末をプレス成形圧３００〜で５５朋Ｘ２０ＭｍＸ５電
の立方体形状に一次成形し、さらに４　Ｄ　００ＹＩの
冷間静水圧加圧成形で２次成形して成形体を得、この成
形体を酸化雰囲気中、焼結温度１６００℃で４時間常圧
焼結し、焼結体を得た。

このようにして得た焼結体をラッピングにより鏡面研摩
したところ、いずれも滑らかで深みがあり、鮮かな艶を
有する鏡面となり、好適な装飾部材となることが判明し
た。なお、色調は着色成分に応じて呈色し、素地組成の
相違により色調に差が認められた。

次に、得られた焼結体の抗折強度、破壊靭性、硬度を測
定した。抗折強度の測定方法はＪＩＳ　　Ｒ１６０１の
３点曲げ試験法に従い、破壊靭性の測定は焼結体がマイ
クロクラックの成長により破壊する際の臨界応力拡大係
数を焼結体の靭性特性としてＳ、　Ｅ、　Ｎ、　Ｂ（Ｓ
ｉｎｇｌｅ　Ｅ＋ｉｇｓ　Ｎｏｔａｈ＠ｄ　Ｂｅａｍ）
法に従って測定し、さらに硬度の測定はピッカス硬度計
にて測定した。七〇測定紹来は上記同表に示す通りであ
った。

これに対し、比較例のとして高純度のアルミナ粉末（平
均粒径０．４μｍ）、着色成分（顔料）、焼結助剤を上
記同表に示す割合で混合したものを準備し、比較例■と
して尚純度部分安定化ジルコニア粉末（平均粒径０．１
μｍ）、Ｊ＆色成分（顔料）、焼結助剤を上記同表に示
す割合で混合したものをそれぞれ準備し、その後上記実
施例の場合と同じ手順に従って成形体を得て、この成形
体を酸化性雰囲気中で焼結温度１６５０℃（比較例の）
および１５００℃（比較例■）にて４時間常圧焼結し、
各々の焼結体を得た。

このようにして得られた焼結体をラッピングにより鏡面
研摩するとともに、焼結体の抗折強度、破壊靭性、硬度
を実施例の場合と同様の方法で測定した。その結果は同
表に示す通りであった。

上記のようにして得られた本発明の着色セラミックス装
飾部材は、着色成分に応じて呈色するとともに、多結晶
アルミナ系装飾部材なみの鮮かな色彩および多結晶ジル
コニア系装飾部材なみの光沢を有し、装飾部材として好
適であることが判明した。さら和装飾部材ａｍ中のジル
コニア含有量が増加するに従って装飾部材の光沢が増加
し、それに反して装飾部材の色の鮮かさは減少すること
も判明した。

ところで、表より明らかなように、本発明に係る装飾部
材の抗折強度は３７〜７５〜であるのに対して、多結晶
アルミナ系装飾部材（比較例の）のそれは６６〜４０〜
、多結晶ジルコニア系装飾部材（比較例■）のそれは７
５〜８２〜であった。

また、本発明の装飾部材の靭性は４．５〜８．１　ｈ４
Ｎ／、にであるのく対して、多結晶アルミナ系装飾部材
（比較例の）のそれは６．２〜４．１　’ａｖ’Ｖ　　
多結晶ジＩａｓ　　ゝ ルコニア系装飾部材（比較例■）のそれは８．２〜８、
７　ＭＮ／にであった。さらに本発明に係る装飾部工 材の硬度（耐摩耗性）は１６５０〜１８００であり、多
結晶アルミナ系装飾部材（比較例の）のそれは１８００
〜１８５０、多結晶ジルコニア系装飾部材（比較例■）
のそれは１２００〜１３００であった。このように本発
明に係る装飾部材の物性値は、多結晶アルミナ系装飾部
材と多結晶ジルコニア系装飾部材の中間の値となってお
り、本発明忙係る装飾部材の物性値は、装飾部材として
の実用上何ら支障のないレベルにある。

また、本発明者らは、上記実施例の他にジルコニアとし
て安定化ジルコニアを夏用した場合についても実験した
ところ１本実施例と同様に優れた鏡面および実用上支障
のない程度の物性値を有する装飾部材が得られた。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係る着色セラミックス装
飾部材は、アルミナ、ジルコニアおよび不可避不純物、
さらに必要に応じて添加される焼結助剤からなる素地マ
トリックス中に顔料等の着色成分が混入されていること
を待機とするものであり、本発明によれば、着色成分に
応じて鮮かな色および光沢を有し、実用上支障のない物
性値を有する賞月価値に冨んだ装飾部材を提供すること
ができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アルミナ、ジルコニアおよび不可避不純物、さらに必
   要に応じて添加される焼結助剤からなる素地マトリック
   ス中に顔料等の着色成分が混入されていることを特徴と
   する着色セラミックス装飾部材。