WO2023042893A1 - 粉末組成物、仮焼体、焼結体及びその製造方法 - Google Patents
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- C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina
Definitions
- “Granular powder” is an aggregate of powder particles and is a fluid composition, particularly a composition in which the powder particles are slowly aggregated.
- “Zirconia powder granules” means granule powder essentially composed of zirconia, or granule powder having zirconia as a matrix (base material).
- Atmosphere Under air flow (100 mL/min) Heating rate: 20°C/min Maximum temperature reached: 1600°C Measurement sample: compact diameter 6 mm Length 15 ⁇ 2mm Shape Cylindrical Standard sample: Alumina Diameter 6mm Length (length of measurement sample) - (1.5 ⁇ 0.5) mm Shape Cylindrical
- the heat treatment conditions may be appropriately set according to the amount of the sol composition to be subjected to the powder calcination step, the BET specific surface area of the desired calcined powder, and the characteristics of the calcining furnace to be subjected to calcination. good.
- the higher (or lower) the heat treatment temperature tends to decrease (or increase) the BET specific surface area.
- the heat treatment temperature is, for example, 950° C. or higher, 1000° C. or higher, 1020° C. or higher, or 1100° C. or higher, and 1250° C. or lower, 1200° C. or lower, 1180° C. or lower, or 1150° C. or lower.
- a preferable mixing method is to prepare a slurry containing the stabilized zirconia powder and mix it.
- the powder composition of the present embodiment may be mixed with a binder and granulated. Containing a binder enhances the shape retention of a molded product obtained by molding the granular powder.
- a binder contained in the granule powder a known binder used for molding ceramics can be used, and an organic binder is preferred.
- the organic binder is one or more selected from the group of polyvinyl alcohol, polyvinyl butyrate, wax and acrylic resin, preferably one or more of polyvinyl alcohol and acrylic resin, more preferably acrylic resin.
- the acrylic resin is a polymer containing at least one of acrylic acid ester and methacrylic acid ester. Specific examples of acrylic resins include one or more selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid copolymers and methacrylic acid copolymers, and derivatives thereof.
- the calcination may be heat treatment at a temperature at which zirconia is not sintered.
- the following conditions are mentioned as calcination conditions.
- Calcining atmosphere oxidizing atmosphere, preferably air atmosphere
- Calcining temperature 950°C or higher or 1000°C or higher, and 1150°C or less or 1100°C or less
- calcination time 0.5 hours or more or 1 hour or more, and 5 hours or less or 3 hours or less
- the present disclosure is not limited to the above embodiments.
- the present disclosure also includes numerical ranges obtained by arbitrarily combining the upper and lower limits specifically described in the above embodiments.
- the present disclosure also includes values in which the upper and/or lower limits are replaced with the values of the examples described below.
- Light transmittance ratio For the light transmittance ratio, the ratio of the light transmittance [%] of the short-time sintered body (described later) to the light transmittance [%] of the normal sintered body (described later) was obtained.
- Example 11 ⁇ Measurement of stabilized atomic weight (yttrium content) by STEM-EDS>
- the calcined body obtained in Example 11 was dry pulverized in a mortar, and the amount of yttrium in the calcined body was measured by STEM-EDS in the same manner as the powder composition of Example 2.
- the measurement results were as shown in FIG.
- the maximum yttrium content of the stabilized zirconia powder particles was 6.2 mol % and the minimum yttrium content was 2.9 mol %. Therefore, the difference (distribution width) between the maximum and minimum yttrium contents was 3.3 mol %. From this, it was confirmed that the calcined body obtained in Example 11 contained two or more stabilized zirconias with different amounts of stabilizing elements.
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Abstract
Description
[1] 安定化元素の含有量が異なる2以上の安定化ジルコニアを含み、安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、なおかつ、1300℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.07%℃―1以下であり、さらに、前記安定化ジルコニアの安定化元素の含有量が8.0mol%以下であること、を特徴とする粉末組成物。
[2] 前記安定化ジルコニアが、安定化元素の含有量が1.0mol%以上5.0mol%以下である第1の安定化ジルコニアと、安定化元素の含有量が3.0mol%以上8.0mol%以下である第2の安定化ジルコニアと、を含む上記[1]に記載の粉末組成物。
[3] 1500℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.02%℃―1以上である、上記[1]又は[2]に記載の粉末組成物。
[4] 前記安定化元素が、イットリウム、カルシウム及びマグネシウムの群から選ばれる1以上である、上記[1]乃至[3]のいずれかひとつに記載の粉末組成物。
[5] BET比表面積が8m2/g以上13m2/g以下である、上記[1]乃至[4]のいずれかひとつに記載の粉末組成物。
[6] 結晶相に占める正方晶及び立方晶の割合が65%以上である、上記[1]乃至[5]のいずれかひとつに記載の粉末組成物。
[7] 安定化元素の含有量が異なる2以上の安定化ジルコニアを含み、安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、なおかつ、1300℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.07%℃―1以下であり、さらに、前記安定化ジルコニアの安定化元素の含有量が8.0mol%以下であること、を特徴とする仮焼体。
[8] 前記安定化ジルコニアが、安定化元素の含有量が1.0mol%以上5.0mol%以下である第1の安定化ジルコニアと、安定化元素の含有量が3.0mol%以上8.0mol%以下である第2の安定化ジルコニアと、を含む上記[7]に記載の仮焼体。
[9] 1500℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.02%℃―1以上である、上記[7]又は[8]に記載の仮焼体。
[10] 前記安定化元素が、イットリウム、カルシウム及びマグネシウムの群から選ばれる1以上である上記[7]乃至[9]のいずれかひとつに記載の仮焼体。
[11] 結晶相に占める正方晶及び立方晶の割合が75%以上である、上記[7]乃至[10]のいずれかひとつに記載の仮焼体。
[12] [1]乃至[6]のいずれかひとつに記載の粉末組成物、若しくは、上記[7]乃至[11]のいずれかひとつに記載の仮焼体を使用することを特徴とする焼結体の製造方法。
[13] 上記[1]乃至[6]のいずれかひとつに記載の粉末組成物が焼結した状態の焼結体。
[14] 上記[7]乃至[11]のいずれかひとつに記載の仮焼体が焼結した状態の焼結体。
[15] 安定化元素を含むジルコニアをマトリックスとし、該安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、平均結晶粒径が2.5μm以下であり、結晶粒径差が0.10μm以下であり、なおかつ、正方晶プライム相率が70%以上であること、を特徴とする焼結体。
= {|L(T2)-L(T1)|}/(T2-T1)
上式において、ΔVは熱収縮率の変化速度[%℃-1]、ΔTは温度T1と温度T2の差[℃]であり、T2-T1=3±0.5[℃]である。ΔLは、温度T1における熱収縮率(L(T1))と温度T2における熱収縮率(L(T2))の差[%]である。
昇温速度 : 20℃/min
最高到達温度 : 1600℃
測定試料 :成形体
直径 6mm
長さ 15±2mm
形状 円柱状
標準試料 :アルミナ
直径 6mm
長さ (測定試料の長さ)-(1.5±0.5)mm
形状 円柱状
吸着温度 :-196℃
前処理条件 :大気雰囲気、250℃で1時間以上の脱気処理
式(2)において、fT+Cは正方晶及び立方晶率、It(111)は正方晶(111)面の面積強度、Ic(111)は立方晶(111)面の面積強度、Im(111)は単斜晶(111)面の面積強度、Im(11-1)は単斜晶(11-1)面の面積強度である。
線源 : CuKα線(λ=0.15418nm)
測定モード : 連続スキャン
スキャンスピード : 2°/分
測定範囲 : 2θ=26°~33°
2θ=72°~76°
加速電圧・電流 : 40mA・40kV
発散縦制限スリット: 10mm
発散/入射スリット: 1°
受光スリット : open
検出器 : 半導体検出器(D/teX Ultra)
フィルター : Niフィルター
ゴニオメータ半径 : 185mm
単斜晶(111)面に相当するXRDピーク : 2θ=31±0.5°
単斜晶(11-1)面に相当するXRDピーク: 2θ=28±0.5°
正方晶(111)面に相当するXRDピーク : 2θ=30±0.5°
立方晶(111)面に相当するXRDピーク : 2θ=30±0.5°
fc=[Ic(400)]/[It(004)+It(400)+It’(004)+It’(400)+Ic(400)] (4)
式(3)及び式(4)において、fT’はT’相率、fCはC相率、It’(004)は正方晶プライム(004)面の面積強度、It’(400)は正方晶プライム(400)面の面積強度、It(004)は正方晶(004)面の面積強度、It(400)は正方晶(400)面の面積強度、及びIc(400)は立方晶(400)面の面積強度である。
正方晶(004)面に相当するXRDピーク : 2θ=72.9±0.1°
正方晶プライム(004)面に相当するXRDピーク: 2θ=73.3±0.1°
正方晶プライム(400)面に相当するXRDピーク : 2θ=73.9±0.1°
正方晶(400)面に相当するXRDピーク : 2θ=74.3±0.1°
立方晶(400)面に相当するXRDピーク : 2θ=73.7±0.05°
加速電圧 :15kV
観察倍率 :5000倍~10000倍
測定試料 : 厚み3.0±0.5mmの円板状
測定荷重 : 1kgf
観察倍率 :50,000倍~500,0000倍
{Al2O3[g]/(ZrO2+Y2O3+Al2O3)[g]}×100
仮焼雰囲気 :酸化雰囲気、好ましくは大気雰囲気
仮焼温度 :950℃以上又は1000℃以上、かつ、
1150℃以下又は1100℃以下
仮焼時間 :0.5時間以上又は1時間以上、かつ、
5時間以下又は3時間以下
焼結方法:常圧焼結
焼結雰囲気:酸化雰囲気、好ましくは大気雰囲気
焼結温度:1450℃以上、1500℃以上又は1550℃以上であり、かつ、1650℃以下、1620℃以下又は1600℃以下
焼結時間:3分以上、5分以上、7分以上又は8分以上であり、かつ、
30分以下、20分以下又は15分以下
昇温速度:(室温から1050℃)
150℃/分以上、200℃/分以上又は250℃/分以上、かつ、
350℃/分以下又は300℃/分以下
(1050℃から焼結温度)
30℃/分以上、40℃/分以上又は50℃/分以上、かつ、
150℃/分以下、70℃/分以下又は60℃/分以下
降温速度:(焼結温度から900℃)
30℃/分以上、40℃/分以上又は60℃/分以上、かつ、
300℃/分以下、100℃/分以下又は65℃/分以下
結晶相は、X線回折装置(装置名:Ultima IV、RIGAKU社製)を使用し、以下の条件によるXRD測定により同定した。
線源 : CuKα線(λ=0.15418nm)
測定モード : 連続スキャン
スキャンスピード : 2°/分
測定範囲 : 2θ=26°~33°
2θ=72°~76°
加速電圧・電流 : 40mA・40kV
発散縦制限スリット: 10mm
発散/入射スリット: 1°
受光スリット : open
検出器 : 半導体検出器(D/teX Ultra)
フィルター : Niフィルター
ゴニオメータ半径 : 185mm
組成物の組成はICP分析で測定した。
安定化元素量(酸化物換算のイットリウムのmol%)は、粉末組成物又は仮焼体のSTEM-EDS測定により、上述の方法で求めた。STEM-EDS測定は、透過型電子顕微鏡(装置名:JEM-2100F、日本電子株式会社製)、及び、エネルギー分散型X線分光器(装置名:JED-2300T、日本電子株式会社製)を使用し、以下の条件で測定した。なお、測定する粉末粒子の個数が20±10個となるように、複数のSTEM観察図を使用した。
加速電圧 :200kV
観察倍率 :400,000倍
BET比表面積は、自動比表面積自動測定装置(装置名:トライスターII 320、島津製作所製)を使用し、JIS R 1626に準じ、以下の条件による、BET多点法(5点)により測定した。
吸着媒体 :N2
吸着温度 :-196℃
前処理条件 :大気雰囲気、250℃で1時間以上の脱気処理
平均粒子径は、マイクロトラック粒度分布計(装置名:MT3300EXII、マイクロトラック・ベル社製)を使用し、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定により測定した。測定条件を以下に示す。
光源 :半導体レーザー(波長:780nm)
電圧 :3mW
測定試料 :粉砕スラリー
ジルコニアの屈折率 :2.17
溶媒(水)の屈折率 :1.333
計算モード :HRA
粉末組成物及び仮焼体のΔV(ΔV1300及びΔV1500)は、熱膨張計(装置名:TD5000SE、NETZSCH社製)、及び、標準試料としてアルミナを用い、上述の方法により求めた。標準試料の熱膨張補正には、熱分析解析ソフト(ソフト名:TD5000SE用解析ソフト Ver.5.0.2、NETZSCH社製)を用いた。
雰囲気 : 大気流通下(100mL/min)
昇温速度 : 20℃/min
最高到達温度 : 1600℃
成形体試料の質量を天秤で測定し、また、体積をノギスで測定して寸法から求めた。得られた質量及び体積から成形体密度を求めた。
仮焼体試料の質量を天秤で測定し、また、体積をノギスで測定して寸法から求めた。得られた質量及び体積から仮焼体密度を求めた。
ビッカース硬度は、ビッカース試験機(装置名:Q30A、Qness社製)を使用し、以下の条件で、圧子を静的に測定試料表面に押し込み、測定試料表面に形成した押込み痕の対角長さを計測した。得られた対角長さを使用して、式(5)からを求めた。
測定試料 : 厚み3.0±0.5mmの円板状
測定荷重 : 1kgf
平均結晶粒径、及び、結晶粒径差(=|表面粒径-内部粒径|)は、SEM(装置名:JSM―IT500LA、日本電子株式会社製)、及び、画像解析ソフト(ソフト名:Mac-View Ver.5、MOUNTECH社製)を使用し、上述の方法で求めた。
加速電圧 :15kV
観察倍率 :5000倍
光透過率(全光線透過率)は、ヘーズメータ(装置名:NDH4000、日本電色社製)を用い、D65光源を使用して、JIS K 7361-1に準拠した方法によって測定した。測定試料は、表面粗さRa≦0.02μmとなるように両面研磨した、厚み1mmの円板状の焼結体を使用した。
光透過率比は、通常焼結体(後述)の光透過率[%]に対する、短時間焼結体(後述)の光透過率[%]の割合を求めた。
二軸曲げ強度は、JIS T 6526に準じた方法によって測定した。測定は10回行い、その平均値を求めた。測定は、直径14.5mm±0.5、厚さ1.25mm±0.05mmの円状の焼結体試料について行い、支持円半径6mm、圧子半径0.7mmとして実施した。クロスヘッドスピードは0.5mm/minとした。
ワイブル係数は、JIS R 1625に準じた方法により算出した。直径14.5mm±0.5、厚さ1.25mm±0.05mmの円状の焼結体を測定試料として使用し、支持円半径6mm、圧子半径0.7mmとして二軸曲げ強度の測定を15回行い、得られた測定値を用いて、上述の算出方法により求めた。
[実施例1]
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を加水分解して得られた水和ジルコニアゾルに、イットリウム量が2.5mol%となるようにイットリア(Y2O3)を混合し、乾燥した。その後、大気雰囲気中、1160℃で2時間熱処理して、イットリウム量が2.5mol%であるイットリウムを含むジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとする仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末及び純水を混合し、直径2mmのビーズを粉砕媒体に使用してボールミルで18時間粉砕し、イットリウム量が2.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積は11.9m2/gである粉末(イットリウム安定化ジルコニアの粉末)を含むスラリーを得、これを実施例1のスラリーAとした。
粉末組成物におけるイットリウム量が5.2mol%となるように、スラリーBにスラリーAを添加及び混合した。これ以外は実施例1と同様な方法で、イットリウム量が5.2mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックス(主成分)とし、BET比表面積が9.9m2/gである粉末組成物を得た。当該粉末組成物に含まれる2つの安定化ジルコニアの安定化元素量の差は3.0mol%であった。
水和ジルコニアゾルとイットリアとの混合物を乾燥後、大気雰囲気中、1125℃で6時間熱処理したこと、及び、ボールミルによる粉砕時間を8時間にした。これ以外は、実施例1と同様な方法で、イットリウム量が2.5mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとし、BET比表面積が9.7m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを実施例3のスラリーAとした。スラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、実施例1のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積と等しかった。
水和ジルコニアゾルとイットリアとの混合物を乾燥後、大気雰囲気中、1045℃で6時間熱処理したこと、及び、ボールミルによる粉砕時間を7時間にした。これ以外は、実施例1と同様な方法により、イットリウム量が2.5mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとし、BET比表面積が14.4m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを実施例4のスラリーAとした。スラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、実施例1のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より4.7m2/g大きかった。
粉末組成物におけるイットリウム量が5.4mol%となるように、スラリーBにスラリーAを添加及び混合した。これ以外は実施例1と同様な方法で、イットリウム量が5.4mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積は9.8m2/gである粉末組成物を得た。当該粉末組成物に含まれる2つの安定化ジルコニアの安定化元素量の差は3.0mol%であった。
水和ジルコニアゾルとイットリアとの混合物を乾燥後、大気雰囲気中、1145℃で熱処理した。これ以外は、実施例1と同様な方法で、イットリウム量が5.5mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとし、BET比表面積が10.8m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを実施例6のスラリーBとした。スラリーAは実施例4のスラリーAを使用した。該スラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、スラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より3.6m2/g大きかった。
イットリウム安定化ジルコニアにおけるイットリウム量が1.5mol%となるようにイットリアを混合した。これ以外は、実施例1のスラリーAと同様な方法により、イットリウム量が1.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が11.9m2/gである粉末(イットリウム安定化ジルコニアの粉末)を含むスラリーを得た。これを実施例7のスラリーAとした。スラリーBは実施例1のスラリーBを使用した。実施例7のスラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、実施例1のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より2.2m2/g大きかった。
イットリウム安定化ジルコニアにおけるイットリウム量が6.5mol%となるようにイットリアを混合した。これ以外は、実施例1のスラリーBと同様な方法により、イットリウム量が6.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が10.3m2/gである粉末(イットリウム安定化ジルコニアの粉末)を含むスラリーを得た。これを実施例8のスラリーBとした。スラリーAは実施例1のスラリーAを使用した。実施例1のスラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、実施例8のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より1.6m2/g大きかった。
実施例1のスラリーA及びスラリーBを用いて、粉末組成物におけるイットリウム量が5.0mol%となるように、撹拌しているスラリーBにスラリーAを添加して、混合スラリーを得た。該混合スラリーを撹拌所要動力0.5kW/m3で0.5時間混合した後、乾燥した。このようにして、イットリウム量が5.0mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとし、BET比表面積が10.1m2/gである粉末組成物を得た。当該粉末組成物に含まれる2つの安定化ジルコニアの安定化元素量の差は、3.0mol%であった。
実施例1のスラリーA及びスラリーBを用いて、粉末組成物におけるイットリウム量が5.0mol%となるように、撹拌しているスラリーBにスラリーAを添加して、混合スラリーを得た。該混合スラリーを撹拌所要動力0.01kW/m3で0.5時間混合した後、乾燥した。このようにして、イットリウム量が5.0mol%であるジルコニア(イットリウム安定化ジルコニア)をマトリックスとし、BET比表面積が10.1m2/gである粉末組成物を得た。当該粉末組成物に含まれる2つの安定化ジルコニアの安定化元素量の差は、3.0mol%であった。
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を加水分解反応して得られた水和ジルコニアゾルと、イットリウム量が2.5mol%となるようにイットリアとを混合し、乾燥した。得られた乾燥物を、大気雰囲気中、1160℃で2時間熱処理して、イットリウム量が2.5mol%であるイットリウムを含むジルコニアをマトリックスとする粉末を得た。得られた粉末、α-アルミナ及び純水を混合した。混合は、2mmのビーズを粉砕媒体としたボールミルにより8時間の粉砕混合を行った。これによって、イットリウム量が2.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、0.05質量%のアルミナを含有し、BET比表面積が10.0m2/gである粉末(アルミナ含有イットリウム安定化ジルコニアの粉末)を含むスラリーを得た。これを比較例1のスラリーAとした。
イットリウム安定化ジルコニアにおけるイットリウム量が1.5mol%となるようにイットリアを混合したこと、及び、1130℃で熱処理した。これ以外は、比較例1のスラリーAと同様な方法で、イットリウム量が1.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、アルミナ含有量が0.05質量%であり、BET比表面積が11.4m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを比較例2のスラリーAとした。このスラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、比較例1のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より1.4m2/g大きかった。
特開2021-059489号公報の実施例12と同様な方法で比較例3の粉末組成物を得た。すなわち、イットリウム安定化ジルコニアにおけるイットリウム量が2.0mol%となるようにイットリアを混合し、α-アルミナを混合しなかった。これ以外は、比較例1のスラリーAと同様な方法で、イットリウム量が2.0mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が10.2m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを比較例3のスラリーAとした。このスラリーAに含まれる粉末のBET比表面積は、比較例3のスラリーBに含まれる粉末のBET比表面積より2.2m2/g小さかった。
比較例1のスラリーBと同様な方法により、イットリウム量が5.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が10.0m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを比較例4のスラリーBとした。
α-アルミナを混合しなかったこと以外は、比較例1のスラリーBと同様な方法で、イットリウム量が5.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が10.0m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを比較例5のスラリーBとした。
α-アルミナを混合しなかったこと、及び、仮焼温度を1140℃としたこと以外は、比較例1のスラリーAと同様な方法で、イットリウム量が2.5mol%であるジルコニアをマトリックスとし、BET比表面積が11.3m2/gである粉末を含むスラリーを得た。これを比較例6のスラリーAとした。
実施例2で得られた粉末組成物の安定化元素量を、STEM-EDS測定によって求めた(n=1)。具体的には、重なりのない10個の粉末粒子の組成を測定して、安定化元素量のデータ区間(階級区間)を0.1mol%としたときの頻度を求めた。測定結果は、図3に示すとおりであった。イットリウム含有ジルコニアの粉末粒子のイットリウム量の最大値は6.5mol%であり、最小値は2.7mol%であった。したがって、イットリウム量の最大値と最小値との差(分布幅)は3.8mol%であった。このことから、実施例2で得られた粉末組成物は、安定化元素量が互いに異なる2以上の安定化ジルコニアを含むこと、を確認できた。
[実施例11~17、比較例7及び比較例9]
実施例2及び5~10、並びに、比較例2、3及び5と同様な方法で得られた粉末組成物を、それぞれ、直径25mmの金型に充填し、49MPaの圧力で一軸加圧プレス成形及び圧力196MPaでCIP処理して成形体を得た。得られた成形体を、大気雰囲気中、仮焼温度1000℃で1時間仮焼し、実施例11及び17の仮焼体、並びに、比較例7及至9の仮焼体を得た。各実施例及び各比較例で用いた粉末組成物と、仮焼体の性状を表3に示す。
実施例11で得られた仮焼体を乳鉢で乾式粉砕し、実施例2の粉末組成物と同様にして、STEM-EDS測定で仮焼体におけるイットリウム量を測定した。測定結果は図4に示すとおりであった。安定化ジルコニアの粉末粒子のイットリウム量の最大値は6.2mol%であり、最小値は2.9mol%であった。したがって、イットリウム量の最大値と最小値との差(分布幅)は3.3mol%であった。このことから、実施例11で得られた仮焼体は、安定化元素量が異なる2以上の安定化ジルコニアを含むこと、を確認できた。
[実施例18~27、及び、比較例10~15]
実施例1~10で得られた粉末組成物、並びに、比較例1乃至6で得られた粉末組成物及び粉末を、それぞれ、直径25mmの金型に充填し、49MPaの圧力で一軸加圧プレス成形及び圧力196MPaでCIP処理して成形体を得た。
Claims (15)
- 安定化元素の含有量が異なる2以上の安定化ジルコニアを含み、前記安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、なおかつ、1300℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.07%℃―1以下であり、さらに、前記安定化ジルコニアの前記安定化元素の含有量が8.0mol%以下であること、を特徴とする粉末組成物。
- 前記安定化ジルコニアは、
前記安定化元素の含有量が1.0mol%以上5.0mol%以下である第1の安定化ジルコニアと、
前記安定化元素の含有量が3.0mol%以上8.0mol%以下である第2の安定化ジルコニアと、を含む、請求項1に記載の粉末組成物。 - 1500℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.02%℃―1以上である、請求項1又は2に記載の粉末組成物。
- 前記安定化元素が、イットリウム、カルシウム及びマグネシウムの群から選ばれる1以上を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の粉末組成物。
- BET比表面積が8m2/g以上13m2/g以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の粉末組成物。
- 結晶相に占める正方晶及び立方晶の割合が65%以上である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の粉末組成物。
- 安定化元素の含有量が異なる2以上の安定化ジルコニアを含み、前記安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、なおかつ、1300℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.07%℃―1以下であり、さらに、前記安定化ジルコニアの前記安定化元素の含有量が8.0mol%以下であること、を特徴とする仮焼体。
- 前記安定化ジルコニアは、
前記安定化元素の含有量が1.0mol%以上5.0mol%以下である第1の安定化ジルコニアと、
前記安定化元素の含有量が3.0mol%以上8.0mol%以下である第2の安定化ジルコニアと、を含む、請求項7に記載の仮焼体。 - 1500℃における単位温度当たりの熱収縮率の変化速度が0.02%℃―1以上である、請求項7又は8に記載の仮焼体。
- 前記安定化元素が、イットリウム、カルシウム及びマグネシウムの群から選ばれる1以上である請求項7乃至9のいずれか一項に記載の仮焼体。
- 結晶相に占める正方晶及び立方晶の割合が75%以上である、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の仮焼体。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の粉末組成物、若しくは、請求項7乃至11のいずれか一項に記載の仮焼体を使用することを特徴とする焼結体の製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の粉末組成物が焼結した状態の焼結体。
- 請求項7乃至11のいずれか一項に記載の仮焼体が焼結した状態の焼結体。
- 安定化元素を含む安定化ジルコニアをマトリックスとして含み、
該安定化元素の含有量が4.0mol%を超え5.8mol%以下であり、平均結晶粒径が2.5μm以下であり、結晶粒径差が0.10μm以下であり、なおかつ、正方晶プライム相率が70%以上であること、を特徴とする焼結体。
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