JP2000095564A - ジルコニア質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料 - Google Patents
ジルコニア質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】優れた機械的強度と熱安定性を兼ね備えたジル
コニア質焼結体を提供する。 【解決手段】ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤がＹ2Ｏ
3である焼結体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モ
ル％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからな
る希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％
含有し、（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種と正
方晶との混合相又は正方晶単相からなることを特徴とす
るジルコニア質焼結体、及びその製造方法。
コニア質焼結体を提供する。 【解決手段】ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤がＹ2Ｏ
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方晶との混合相又は正方晶単相からなることを特徴とす
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なジルコニア
質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料に関
する。
質焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料に関
する。
【０００２】
【従来技術】近年、ジルコニア（ＺｒＯ2）質焼結体
は、優れた強度、靭性、耐熱性等の種々の特性を有して
おり、各特性に応じた用途に幅広く用いられている。例
えば、その高強度、高強靱性等を応用したセラミックス
製ハサミ、医療用材料等；潤滑性を利用した金型押出し
用ダイス等；断熱性、熱膨張性等の特性を利用した断熱
型エンジン用部品等；酸素イオン導電性を応用した酸素
センサ、燃料電池等が実用化されている。
は、優れた強度、靭性、耐熱性等の種々の特性を有して
おり、各特性に応じた用途に幅広く用いられている。例
えば、その高強度、高強靱性等を応用したセラミックス
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用ダイス等；断熱性、熱膨張性等の特性を利用した断熱
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センサ、燃料電池等が実用化されている。
【０００３】とりわけＹ2Ｏ3を主安定化剤として添加し
たジルコニア質焼結体は、その機械特性が他のセラミッ
クスに比べて優れており、この特性を利用した製品の開
発が盛んに行われている。近年では、セラミックス材
料、金属粉末、その他食品関連等の各材料の混合又は粉
砕に利用される粉砕媒体（メディア）としても注目を集
めている。
たジルコニア質焼結体は、その機械特性が他のセラミッ
クスに比べて優れており、この特性を利用した製品の開
発が盛んに行われている。近年では、セラミックス材
料、金属粉末、その他食品関連等の各材料の混合又は粉
砕に利用される粉砕媒体（メディア）としても注目を集
めている。
【０００４】Ｙ2Ｏ3を主安定化剤としたジルコニア質焼
結体の破壊強度は、その含有量が４モル％以下の範囲に
おいて特に優れた性能を示すことが知られている。その
一方で、このジルコニア質焼結体は、低温領域での長期
エージングに伴う強度劣化が起こりやすいという欠点を
もっている。この原因は、ジルコニア質焼結体の結晶相
のうち常温では準安定相である正方晶が安定相である単
斜晶に相転移し、この相転移に伴う体積膨張が焼成体内
に微小亀裂を発生させるためである。この欠点は、特に
１００〜３００℃の水中又は水蒸気中でのエージングで
顕著になる。このため、ジルコニア質焼結体がたとえ高
強度なものであっても、低温領域での熱安定性が悪いた
めに、その用途が限られてしまう。
結体の破壊強度は、その含有量が４モル％以下の範囲に
おいて特に優れた性能を示すことが知られている。その
一方で、このジルコニア質焼結体は、低温領域での長期
エージングに伴う強度劣化が起こりやすいという欠点を
もっている。この原因は、ジルコニア質焼結体の結晶相
のうち常温では準安定相である正方晶が安定相である単
斜晶に相転移し、この相転移に伴う体積膨張が焼成体内
に微小亀裂を発生させるためである。この欠点は、特に
１００〜３００℃の水中又は水蒸気中でのエージングで
顕著になる。このため、ジルコニア質焼結体がたとえ高
強度なものであっても、低温領域での熱安定性が悪いた
めに、その用途が限られてしまう。
【０００５】この種のジルコニア焼結体としては、例え
ば、強度、耐摩耗性等に優れたジルコニア質焼結体から
なる粉砕用部品材料（特公平２−２０５８７号公報）等
が知られている。ところが、このジルコニア質焼結体
は、１００〜３００℃付近で長時間にわたり放置される
と著しい強度劣化が起こる。特に水中又は水蒸気中の環
境下においてはその劣化速度が非常に速いため、溶媒と
して水を用いるような湿式による粉砕工程で使用する場
合、あるいは粉砕用部品材料を水等で洗浄した後、高温
（２００℃付近）で乾燥する場合等においてその強度劣
化は顕著になる。
ば、強度、耐摩耗性等に優れたジルコニア質焼結体から
なる粉砕用部品材料（特公平２−２０５８７号公報）等
が知られている。ところが、このジルコニア質焼結体
は、１００〜３００℃付近で長時間にわたり放置される
と著しい強度劣化が起こる。特に水中又は水蒸気中の環
境下においてはその劣化速度が非常に速いため、溶媒と
して水を用いるような湿式による粉砕工程で使用する場
合、あるいは粉砕用部品材料を水等で洗浄した後、高温
（２００℃付近）で乾燥する場合等においてその強度劣
化は顕著になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、熱安定性
の向上を目的として、ホウ素化合物（例えば、Ｂ2Ｏ3）
とＡｌ2Ｏ3及び／又はＳｉＯ2とを含むジルコニア質焼
結体が提案されている（特開平６−２３９６６２号
等）。
の向上を目的として、ホウ素化合物（例えば、Ｂ2Ｏ3）
とＡｌ2Ｏ3及び／又はＳｉＯ2とを含むジルコニア質焼
結体が提案されている（特開平６−２３９６６２号
等）。
【０００７】しかしながら、この焼結体では、添加物が
ガラス成分として存在しているため、６００℃以上で弾
性率及び強度の低下が起こるだけでなく、粉砕用部品と
して用いる場合には耐摩耗性の低下が認められる等の問
題点がある。
ガラス成分として存在しているため、６００℃以上で弾
性率及び強度の低下が起こるだけでなく、粉砕用部品と
して用いる場合には耐摩耗性の低下が認められる等の問
題点がある。
【０００８】一方、Ｙ2Ｏ3を主体とした安定化剤を１．
５〜５モル％含むＺｒＯ2の６０〜９９重量％とムライ
トＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13またはパイロクロアＬａ2Ｚｒ2Ｏ7１
〜４０重量％よりなるジルコニア系焼結体が知られてい
る（特開昭６１−２６５６２号）。この他にも、Ｄｙ2
Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3等を主安定化剤と
し、特性向上剤としてＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ等の酸化物を添
加するジルコニア質焼結体が知られている（特開平６−
３２９４６８号等）。
５〜５モル％含むＺｒＯ2の６０〜９９重量％とムライ
トＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13またはパイロクロアＬａ2Ｚｒ2Ｏ7１
〜４０重量％よりなるジルコニア系焼結体が知られてい
る（特開昭６１−２６５６２号）。この他にも、Ｄｙ2
Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3等を主安定化剤と
し、特性向上剤としてＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ等の酸化物を添
加するジルコニア質焼結体が知られている（特開平６−
３２９４６８号等）。
【０００９】しかしながら、特開昭６１−２６５６２号
のジルコニア焼結体の場合、パイロクロア相の存在によ
り熱安定性を向上できるとされているものの、絶対的な
機械的強度が低い。また、特開平６−３２９４６８号で
は、室温での機械的強度は多少改善されているが、熱安
定性はなお不十分であり、この点についてさらに改善す
る余地がある。
のジルコニア焼結体の場合、パイロクロア相の存在によ
り熱安定性を向上できるとされているものの、絶対的な
機械的強度が低い。また、特開平６−３２９４６８号で
は、室温での機械的強度は多少改善されているが、熱安
定性はなお不十分であり、この点についてさらに改善す
る余地がある。
【００１０】従って、本発明の主な目的は、優れた機械
的強度と熱安定性を兼ね備えたジルコニア質焼結体を提
供することにある。
的強度と熱安定性を兼ね備えたジルコニア質焼結体を提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定組成を有す
るジルコニア質焼結体が上記目的を達成できることを見
出し、本発明を完成するに至った。
問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定組成を有す
るジルコニア質焼結体が上記目的を達成できることを見
出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】すなわち、本発明は、下記のジルコニア質
焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料に係る
ものである。
焼結体及びその製造方法ならびに粉砕部材用材料に係る
ものである。
【００１３】１．ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤が
Ｙ2Ｏ3である焼結体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜
４モル％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄか
らなる希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モ
ル％含有し、（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種
と正方晶との混合相又は正方晶単相からなることを特徴
とするジルコニア質焼結体。
Ｙ2Ｏ3である焼結体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜
４モル％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄか
らなる希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モ
ル％含有し、（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種
と正方晶との混合相又は正方晶単相からなることを特徴
とするジルコニア質焼結体。
【００１４】２．ジルコニア質焼結体の製造方法であっ
て、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に対
して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少
なくとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少な
くともジルコニウム化合物、イットリウム化合物ならび
に当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用い
て原料混合物を調製する工程、（２）上記原料混合物を
５００〜１２００℃で仮焼する工程、（３）上記仮焼体
を粉砕し、成形する工程、及び（４）上記成形体を１３
００〜１６５０℃で焼結する工程を有することを特徴と
するジルコニア質焼結体の製造方法。
て、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に対
して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少
なくとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少な
くともジルコニウム化合物、イットリウム化合物ならび
に当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用い
て原料混合物を調製する工程、（２）上記原料混合物を
５００〜１２００℃で仮焼する工程、（３）上記仮焼体
を粉砕し、成形する工程、及び（４）上記成形体を１３
００〜１６５０℃で焼結する工程を有することを特徴と
するジルコニア質焼結体の製造方法。
【００１５】３．第１項のジルコニア質焼結体からなる
粉砕部材用材料。
粉砕部材用材料。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のジルコニア質焼結体は、
ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤がＹ2Ｏ3である焼結
体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒ
Ｏ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属
元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％含有し、
（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種と正方晶との
混合相又は正方晶単相からなることを特徴とする。
ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤がＹ2Ｏ3である焼結
体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒ
Ｏ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属
元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％含有し、
（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種と正方晶との
混合相又は正方晶単相からなることを特徴とする。
【００１７】主安定化剤としてのＹ2Ｏ3の含有量は、通
常は１．５〜４モル％程度であり、好ましくは２〜３モ
ル％とする。Ｙ2Ｏ3含有量が少なすぎる場合には、所望
のＹ2Ｏ3添加効果が得られない。また、Ｙ2Ｏ3含有量が
多すぎる場合には、立方晶の割合が多くなり、所望の機
械的強度が得られない。
常は１．５〜４モル％程度であり、好ましくは２〜３モ
ル％とする。Ｙ2Ｏ3含有量が少なすぎる場合には、所望
のＹ2Ｏ3添加効果が得られない。また、Ｙ2Ｏ3含有量が
多すぎる場合には、立方晶の割合が多くなり、所望の機
械的強度が得られない。
【００１８】本発明の焼結体では、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄ
からなる希土類金属元素の少なくとも１種を含有する。
これら希土類金属元素は、Ｙ2Ｏ3を含むＺｒＯ2に対し
て、通常０．１〜３モル％程度、好ましくは０．２〜２
モル％含有する。含有量が０．１モル％未満の場合に
は、所望の添加効果が得られない。含有量が３モル％を
超える場合には、パイロクロア相が形成されるため、機
械的強度が低下するおそれがある。
からなる希土類金属元素の少なくとも１種を含有する。
これら希土類金属元素は、Ｙ2Ｏ3を含むＺｒＯ2に対し
て、通常０．１〜３モル％程度、好ましくは０．２〜２
モル％含有する。含有量が０．１モル％未満の場合に
は、所望の添加効果が得られない。含有量が３モル％を
超える場合には、パイロクロア相が形成されるため、機
械的強度が低下するおそれがある。
【００１９】本発明において、これら希土類金属元素の
少なくとも一部がジルコニアに固溶していることが好ま
しい。固溶する割合は、希土類金属元素の種類、最終製
品の用途等に応じて適宜調節すれば良い。本発明では、
特に、これら希土類金属元素の全部がジルコニアに固溶
していることがより好ましい。
少なくとも一部がジルコニアに固溶していることが好ま
しい。固溶する割合は、希土類金属元素の種類、最終製
品の用途等に応じて適宜調節すれば良い。本発明では、
特に、これら希土類金属元素の全部がジルコニアに固溶
していることがより好ましい。
【００２０】なお、本発明において、Ｙよりもイオン半
径の大きなＬａ、Ｐｒ又はＮｄがジルコニアに固溶すれ
ば格子定数（ａ軸）が増大するので、この格子定数の増
大によってＬａ等の固溶が確認できる。格子定数は、粉
末Ｘ線回折により正方晶ジルコニアのミラー指数（２０
０）、（１１３）、（２２２）、（００４）及び（４０
０）のピーク回折角度を測定して求めることができる。
径の大きなＬａ、Ｐｒ又はＮｄがジルコニアに固溶すれ
ば格子定数（ａ軸）が増大するので、この格子定数の増
大によってＬａ等の固溶が確認できる。格子定数は、粉
末Ｘ線回折により正方晶ジルコニアのミラー指数（２０
０）、（１１３）、（２２２）、（００４）及び（４０
０）のピーク回折角度を測定して求めることができる。
【００２１】これに関し、図１は、Ｙ2Ｏ3／ＺｒＯ2＝
２．５／９７．５（モル比）のジルコニアに対してＬａ
が添加されたジルコニア質焼結体におけるＬａ含有量と
格子定数（ａ軸：黒丸印、ｃ軸：白丸印）との関係を示
すグラフである。この図によると、Ｌａ含有量が３モル
％まではａ軸の格子定数は増大し、３モル％を超えると
一定となる。すなわち、上記組成のジルコニア質焼結体
では、Ｌａが３モル％を限度としてジルコニアに固溶し
ていることを示す。
２．５／９７．５（モル比）のジルコニアに対してＬａ
が添加されたジルコニア質焼結体におけるＬａ含有量と
格子定数（ａ軸：黒丸印、ｃ軸：白丸印）との関係を示
すグラフである。この図によると、Ｌａ含有量が３モル
％まではａ軸の格子定数は増大し、３モル％を超えると
一定となる。すなわち、上記組成のジルコニア質焼結体
では、Ｌａが３モル％を限度としてジルコニアに固溶し
ていることを示す。
【００２２】本発明焼結体における結晶相は、単斜晶及
び立方晶の少なくとも１種と正方晶との混合相又は正方
晶単相からなる。すなわち、正方晶のみからなる場合
と、あるいは正方晶と単斜晶及び立方晶の少なくとも１
種との混合相からなる場合の双方が包含される。
び立方晶の少なくとも１種と正方晶との混合相又は正方
晶単相からなる。すなわち、正方晶のみからなる場合
と、あるいは正方晶と単斜晶及び立方晶の少なくとも１
種との混合相からなる場合の双方が包含される。
【００２３】このほか、本発明のジルコニア質焼結体で
は、その効果を妨げない範囲内で、主安定化剤であるＹ
2Ｏ3の一部がＳｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ等の希土類金属の酸化物の
１種又は２種以上で置換されていても良い。また、焼結
性等を向上させることを主目的として、通常０．１〜２
モル％程度のＡｌ2Ｏ3、通常０．０５〜０．５モル％程
度のＳｉＯ2等が含有されていても良い。
は、その効果を妨げない範囲内で、主安定化剤であるＹ
2Ｏ3の一部がＳｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ等の希土類金属の酸化物の
１種又は２種以上で置換されていても良い。また、焼結
性等を向上させることを主目的として、通常０．１〜２
モル％程度のＡｌ2Ｏ3、通常０．０５〜０．５モル％程
度のＳｉＯ2等が含有されていても良い。
【００２４】本発明のジルコニア質焼結体は、例えば、
（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に対し
て、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少な
くとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少なく
ともジルコニウム化合物、イットリウム化合物ならびに
当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用いて
原料混合物を調製する工程、（２）上記原料混合物を５
００〜１２００℃で仮焼する工程、（３）上記仮焼体を
粉砕し、成形する工程、及び（４）上記成形体を１３０
０〜１６５０℃で焼結する工程を有することを特徴とす
るジルコニア質焼結体の製造方法によって製造すること
ができる。
（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に対し
て、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少な
くとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少なく
ともジルコニウム化合物、イットリウム化合物ならびに
当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用いて
原料混合物を調製する工程、（２）上記原料混合物を５
００〜１２００℃で仮焼する工程、（３）上記仮焼体を
粉砕し、成形する工程、及び（４）上記成形体を１３０
０〜１６５０℃で焼結する工程を有することを特徴とす
るジルコニア質焼結体の製造方法によって製造すること
ができる。
【００２５】本発明の製造方法において、上記ジルコニ
ウム化合物、イットリウム化合物ならびに当該希土類金
属元素の少なくとも１種の化合物は、前記の本発明ジル
コニア質焼結体における組成となるように秤量し、原料
混合物を調製すれば良い。
ウム化合物、イットリウム化合物ならびに当該希土類金
属元素の少なくとも１種の化合物は、前記の本発明ジル
コニア質焼結体における組成となるように秤量し、原料
混合物を調製すれば良い。
【００２６】従って、ジルコニウム化合物及びイットリ
ウム化合物については、Ｙ2Ｏ3含有量として通常は１．
５〜４モル％程度、好ましくは２〜３モル％となるよう
に配合する。また、希土類金属元素の含有量は、Ｙ2Ｏ3
を含むＺｒＯ2に対して通常０．１〜３モル％程度、好
ましくは０．２〜２モル％となるようにすれば良い。こ
れらの含有量は、用いるジルコニウム化合物、イットリ
ウム化合物、希土類金属元素の化合物等の種類、最終製
品の用途等に応じて適宜調整することができる。
ウム化合物については、Ｙ2Ｏ3含有量として通常は１．
５〜４モル％程度、好ましくは２〜３モル％となるよう
に配合する。また、希土類金属元素の含有量は、Ｙ2Ｏ3
を含むＺｒＯ2に対して通常０．１〜３モル％程度、好
ましくは０．２〜２モル％となるようにすれば良い。こ
れらの含有量は、用いるジルコニウム化合物、イットリ
ウム化合物、希土類金属元素の化合物等の種類、最終製
品の用途等に応じて適宜調整することができる。
【００２７】ジルコニウム化合物としては、特に限定さ
れず、例えば酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムの
ほか、ジルコニウムの無機酸塩（硝酸ジルコニウム、硫
酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等）、ジルコニウム
の有機酸塩（酢酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウ
ム、クエン酸ジルコニウム、マロン酸ジルコニウム等）
等を用いることができる。
れず、例えば酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムの
ほか、ジルコニウムの無機酸塩（硝酸ジルコニウム、硫
酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等）、ジルコニウム
の有機酸塩（酢酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウ
ム、クエン酸ジルコニウム、マロン酸ジルコニウム等）
等を用いることができる。
【００２８】イットリウム化合物としては、例えば酸化
イットリウム、水酸化イットリウム、炭酸イットリウム
のほか、イットリウムの無機酸塩（硝酸イットリウム、
塩化イットリウム、硫酸イットリウム等）、イットリウ
ムの有機酸塩（酢酸イットリウム、シュウ酸イットリウ
ム、クエン酸イットリウム、マロン酸イットリウム等）
を使用することができる。
イットリウム、水酸化イットリウム、炭酸イットリウム
のほか、イットリウムの無機酸塩（硝酸イットリウム、
塩化イットリウム、硫酸イットリウム等）、イットリウ
ムの有機酸塩（酢酸イットリウム、シュウ酸イットリウ
ム、クエン酸イットリウム、マロン酸イットリウム等）
を使用することができる。
【００２９】希土類金属元素の化合物としては、特に制
限されず、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素
の化合物を用いることができる。本発明では、特に
（ａ）当該希土類金属元素の酸化物、窒化物、フッ化物
及び炭化物ならびに（ｂ）Ｚｒ、Ａｌ及びＳｉの少なく
とも１種と当該希土類金属元素との化合物（金属間化合
物を含む）からなる群の少なくとも１種を用いる。具体
的には、上記（ａ）の化合物としては、Ｌａ2Ｏ3、Ｌａ
Ｎ、ＬａＦ3、Ｌａ2Ｃ3等が例示される。また、上記
（ｂ）の化合物としてはＬａＡｌ11Ｏ18、Ｌａ2Ｓｉ6Ｎ
18、ＺｒＬａ、Ａｌ2Ｌａ、Ｓｉ3Ｌａ5等がそれぞれ例
示される。
限されず、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素
の化合物を用いることができる。本発明では、特に
（ａ）当該希土類金属元素の酸化物、窒化物、フッ化物
及び炭化物ならびに（ｂ）Ｚｒ、Ａｌ及びＳｉの少なく
とも１種と当該希土類金属元素との化合物（金属間化合
物を含む）からなる群の少なくとも１種を用いる。具体
的には、上記（ａ）の化合物としては、Ｌａ2Ｏ3、Ｌａ
Ｎ、ＬａＦ3、Ｌａ2Ｃ3等が例示される。また、上記
（ｂ）の化合物としてはＬａＡｌ11Ｏ18、Ｌａ2Ｓｉ6Ｎ
18、ＺｒＬａ、Ａｌ2Ｌａ、Ｓｉ3Ｌａ5等がそれぞれ例
示される。
【００３０】原料混合物を調製する方法自体は、公知の
方法をそのまま採用することができ、例えば中和共沈
法、加水分解法、アルコキシド法（ゾルゲル法）等の化
学合成法のほか、酸化物混合法等により調製することが
できる。
方法をそのまま採用することができ、例えば中和共沈
法、加水分解法、アルコキシド法（ゾルゲル法）等の化
学合成法のほか、酸化物混合法等により調製することが
できる。
【００３１】例えば、中和共沈法による場合は、各成分
の塩類（例えば、硝酸ジルコニウム、硝酸イットリウ
ム、硝酸ランタン等）の溶液（水溶液）を所定の組成と
なるように混合し、その混合溶液をアンモニア、水酸化
ナトリウム等のアルカリで中和共沈させ、得られた前駆
体（主として水酸化物）を必要に応じて水洗・濾過する
ことにより原料混合物を得ることができる。また、例え
ば、酸化物混合法による場合は、所定の組成となるよう
に酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、希土類金属元
素の酸化物（酸化ランタン等）を配合し、ボールミル等
で湿式混合し、乾燥することによって原料混合物を得る
ことができる。
の塩類（例えば、硝酸ジルコニウム、硝酸イットリウ
ム、硝酸ランタン等）の溶液（水溶液）を所定の組成と
なるように混合し、その混合溶液をアンモニア、水酸化
ナトリウム等のアルカリで中和共沈させ、得られた前駆
体（主として水酸化物）を必要に応じて水洗・濾過する
ことにより原料混合物を得ることができる。また、例え
ば、酸化物混合法による場合は、所定の組成となるよう
に酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、希土類金属元
素の酸化物（酸化ランタン等）を配合し、ボールミル等
で湿式混合し、乾燥することによって原料混合物を得る
ことができる。
【００３２】また、本発明では、必要に応じて、前記で
示した他の希土類金属元素、焼結助剤のほか、公知のバ
インダー（例えばポリビニルアルコール系バインダー、
アクリル系バインダー等）を原料混合物に適宜配合して
も良い。
示した他の希土類金属元素、焼結助剤のほか、公知のバ
インダー（例えばポリビニルアルコール系バインダー、
アクリル系バインダー等）を原料混合物に適宜配合して
も良い。
【００３３】次いで、得られた原料混合物を仮焼する。
仮焼温度は、通常５００〜１２００℃程度、好ましくは
８００〜１０００℃とすれば良い。仮焼雰囲気は、大気
中又は酸化性雰囲気とすれば良い。仮焼では、主とし
て、熱拡散により原料組成を均質化し、さらには予めＺ
ｒＯ2の一部を正方晶へ相転移させることにより焼成工
程での焼結を促進することができる。仮焼温度が５００
℃未満である場合は、かかる効果を十分に得ることがで
きない。一方、仮焼温度が１２００℃を超える場合に
は、粉砕後においても凝集粒が残留し、これが大きな破
壊点となり、ジルコニア質焼結体の強度低下を招くおそ
れがある。
仮焼温度は、通常５００〜１２００℃程度、好ましくは
８００〜１０００℃とすれば良い。仮焼雰囲気は、大気
中又は酸化性雰囲気とすれば良い。仮焼では、主とし
て、熱拡散により原料組成を均質化し、さらには予めＺ
ｒＯ2の一部を正方晶へ相転移させることにより焼成工
程での焼結を促進することができる。仮焼温度が５００
℃未満である場合は、かかる効果を十分に得ることがで
きない。一方、仮焼温度が１２００℃を超える場合に
は、粉砕後においても凝集粒が残留し、これが大きな破
壊点となり、ジルコニア質焼結体の強度低下を招くおそ
れがある。
【００３４】続いて、得られた仮焼体を粉砕し、成形す
る。粉砕方法は、公知の方法に従えば良く、例えばボー
ルミル、クラッシャーミル、サンドミル、振動ミル等に
よって実施することができる。仮焼体は、粉状物、塊状
物等の形態で得られるが、必要であればいずれの形態で
あっても粉砕しても良い。粉砕する程度は、最終製品の
用途等に応じて適宜設定することができるが、通常は平
均粒径０．５〜１．５μｍ程度とすれば良い。成形方法
も公知の方法によれば良く、例えばプレス成形法、押し
出し成形法、鋳込み成形法、ＣＩＰ法、ＨＩＰ法等を採
用することができる。なお、本発明の製造方法では、成
形に先立って、予めバインダーを用いて混練したり、造
粒することもできる。バインダーとしては、前記と同様
に、ポリビニルアルコール系バインダー等のような公知
のものを使用することができる。
る。粉砕方法は、公知の方法に従えば良く、例えばボー
ルミル、クラッシャーミル、サンドミル、振動ミル等に
よって実施することができる。仮焼体は、粉状物、塊状
物等の形態で得られるが、必要であればいずれの形態で
あっても粉砕しても良い。粉砕する程度は、最終製品の
用途等に応じて適宜設定することができるが、通常は平
均粒径０．５〜１．５μｍ程度とすれば良い。成形方法
も公知の方法によれば良く、例えばプレス成形法、押し
出し成形法、鋳込み成形法、ＣＩＰ法、ＨＩＰ法等を採
用することができる。なお、本発明の製造方法では、成
形に先立って、予めバインダーを用いて混練したり、造
粒することもできる。バインダーとしては、前記と同様
に、ポリビニルアルコール系バインダー等のような公知
のものを使用することができる。
【００３５】最後に、上記成形体の焼結を行う。焼成温
度は、通常１３００〜１６５０℃程度、好ましくは１３
５０〜１５００℃とすれば良い。焼成雰囲気は、大気中
又は酸化性雰囲気とすれば良い。１３００℃未満の場合
には、機械的特性の低い焼結体しか得られない。また、
１６５０℃を超える場合には、結晶粒の異常粒成長等が
生じるため、やはり所望の強度が得られない。
度は、通常１３００〜１６５０℃程度、好ましくは１３
５０〜１５００℃とすれば良い。焼成雰囲気は、大気中
又は酸化性雰囲気とすれば良い。１３００℃未満の場合
には、機械的特性の低い焼結体しか得られない。また、
１６５０℃を超える場合には、結晶粒の異常粒成長等が
生じるため、やはり所望の強度が得られない。
【００３６】本発明の製造方法においては、特に加圧焼
結することにより、より一層高強度なジルコニア質焼結
体を製造することができる。例えば、後述の実施例にお
いてＣＩＰ成形後の焼成により製造された強度１１００
ＭＰａ以上のものは、ＨＩＰ法により１５００ＭＰａ以
上の高強度な焼結体とすることができる。
結することにより、より一層高強度なジルコニア質焼結
体を製造することができる。例えば、後述の実施例にお
いてＣＩＰ成形後の焼成により製造された強度１１００
ＭＰａ以上のものは、ＨＩＰ法により１５００ＭＰａ以
上の高強度な焼結体とすることができる。
【００３７】また、本発明は、Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル
％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる
希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％含
有するように、少なくともジルコニウム化合物、イット
リウム化合物ならびに当該希土類金属元素の少なくとも
１種の化合物を用いて調製された原料混合物を５００〜
１２００℃で仮焼した後、粉砕することにより得られる
ジルコニア原料粉末も包含する。すなわち、このジルコ
ニア原料粉末は、本発明の製造方法の仮焼体の粉砕工程
までを実施することによって得られる中間材料である。
％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる
希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％含
有するように、少なくともジルコニウム化合物、イット
リウム化合物ならびに当該希土類金属元素の少なくとも
１種の化合物を用いて調製された原料混合物を５００〜
１２００℃で仮焼した後、粉砕することにより得られる
ジルコニア原料粉末も包含する。すなわち、このジルコ
ニア原料粉末は、本発明の製造方法の仮焼体の粉砕工程
までを実施することによって得られる中間材料である。
【００３８】従って、ジルコニウム化合物、イットリウ
ム化合物ならびに当該希土類金属元素の少なくとも１種
の化合物の種類・使用量、仮焼温度、焼成温度等の各製
造条件も本発明の製造方法と同様にすれば良い。
ム化合物ならびに当該希土類金属元素の少なくとも１種
の化合物の種類・使用量、仮焼温度、焼成温度等の各製
造条件も本発明の製造方法と同様にすれば良い。
【００３９】本発明において、この原料粉末は、Ｌａ、
Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少なくとも１種
がジルコニアに固溶していることが望ましい。固溶する
割合は、希土類金属元素の種類、最終製品の用途等に応
じて適宜調節すれば良い。本発明では、特に、これら希
土類金属元素の全部がジルコニアに固溶していることが
より好ましい。
Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少なくとも１種
がジルコニアに固溶していることが望ましい。固溶する
割合は、希土類金属元素の種類、最終製品の用途等に応
じて適宜調節すれば良い。本発明では、特に、これら希
土類金属元素の全部がジルコニアに固溶していることが
より好ましい。
【００４０】本発明のジルコニア質焼結体は、種々の用
途に利用することが可能であり、例えば粉砕部材用材料
もその利用態様の一つである。特に、本発明のジルコニ
ア質焼結体のうち、（１）該焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）、（２）かさ密度が
５．８ｇ／ｃｍ3以上（好ましくは６．０ｇ／ｃｍ3以
上）、（３）３点曲げ強度が１０００ＭＰａ以上（好ま
しくは１２００ＭＰａ以上）、（４）２５０℃の熱水中
又は水蒸気中で５０時間放置後の３点曲げ強度が９００
ＭＰａ以上（好ましくは１０００ＭＰａ以上）であるも
のは、粉砕部材用材料として好適に用いることができ
る。この粉砕用部品材料も、例えば本発明の製造方法に
従って製造することができる。
途に利用することが可能であり、例えば粉砕部材用材料
もその利用態様の一つである。特に、本発明のジルコニ
ア質焼結体のうち、（１）該焼結体の平均結晶粒径が２
μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）、（２）かさ密度が
５．８ｇ／ｃｍ3以上（好ましくは６．０ｇ／ｃｍ3以
上）、（３）３点曲げ強度が１０００ＭＰａ以上（好ま
しくは１２００ＭＰａ以上）、（４）２５０℃の熱水中
又は水蒸気中で５０時間放置後の３点曲げ強度が９００
ＭＰａ以上（好ましくは１０００ＭＰａ以上）であるも
のは、粉砕部材用材料として好適に用いることができ
る。この粉砕用部品材料も、例えば本発明の製造方法に
従って製造することができる。
【００４１】２５０℃の熱水又は水蒸気中での試験はオ
ートクレーブにより実施でき、ジルコニア質焼結体を２
５０℃の熱水中又は２５０℃の水蒸気中（水蒸気圧４Ｍ
Ｐａ）に５０時間放置すれば良い。
ートクレーブにより実施でき、ジルコニア質焼結体を２
５０℃の熱水中又は２５０℃の水蒸気中（水蒸気圧４Ｍ
Ｐａ）に５０時間放置すれば良い。
【００４２】本発明の粉砕部材用材料の形状、サイズ等
については、公知のものと同様にすれば良く、最終製品
の用途等に応じて適宜設定すれば良い。
については、公知のものと同様にすれば良く、最終製品
の用途等に応じて適宜設定すれば良い。
【００４３】
【発明の効果】本発明のジルコニア質焼結体及びその製
造方法によれば、ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤の
Ｙ2Ｏ3と特定の希土類金属元素が含有されているので、
優れた熱安定性及び機械的特性とを同時に達成すること
ができる。
造方法によれば、ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤の
Ｙ2Ｏ3と特定の希土類金属元素が含有されているので、
優れた熱安定性及び機械的特性とを同時に達成すること
ができる。
【００４４】また、本発明の粉砕用部品材料によれば、
高強度・強靱性であり、しかも耐摩耗性・熱安定性に優
れた粉砕用部品材料が提供される。このような本発明の
粉砕用部品材料は、乾式又は湿式でセラミックス、金
属、有機高分子、その他の材料を微粉砕する各種粉砕装
置に使用される内張材、メディア等の粉砕用部品材料と
して工業的に極めて有用である。
高強度・強靱性であり、しかも耐摩耗性・熱安定性に優
れた粉砕用部品材料が提供される。このような本発明の
粉砕用部品材料は、乾式又は湿式でセラミックス、金
属、有機高分子、その他の材料を微粉砕する各種粉砕装
置に使用される内張材、メディア等の粉砕用部品材料と
して工業的に極めて有用である。
【００４５】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに挙
げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではない。
げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではない。
【００４６】実施例１ 表１に示す組成となるように、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ2）のほか、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジス
プロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（Ｈｏ
2Ｏ3）、酸化エルビウム（Ｅｒ2Ｏ3）、酸化イッテルビ
ウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化プ
ラセオジム（Ｐｒ2Ｏ11/3）、酸化ネオジム（Ｎｄ
2Ｏ3）、酸化サマリウム（Ｓｍ2Ｏ3）、酸化ガドリニウ
ム（Ｇｄ2Ｏ3）及びジルコニア酸ランタン（Ｌａ2Ｚｒ2
Ｏ7）をそれぞれ秤量し、溶媒としてイオン交換水を用
い、樹脂製ポットミルにてジルコニア質ボールを使用し
たボールミルにより湿式混合した。混合物を乾燥し、大
気中１０００℃で仮焼を行った。得られた仮焼粉を上記
ボールミルにて解砕し、ポリビニルアルコール系バイン
ダーを加えてスプレー造粒した後、成形圧１００ＭＰａ
でＣＩＰ成形し、表２に示す焼成温度でそれぞれ焼成し
た。
Ｏ2）のほか、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジス
プロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（Ｈｏ
2Ｏ3）、酸化エルビウム（Ｅｒ2Ｏ3）、酸化イッテルビ
ウム（Ｙｂ2Ｏ3）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、酸化プ
ラセオジム（Ｐｒ2Ｏ11/3）、酸化ネオジム（Ｎｄ
2Ｏ3）、酸化サマリウム（Ｓｍ2Ｏ3）、酸化ガドリニウ
ム（Ｇｄ2Ｏ3）及びジルコニア酸ランタン（Ｌａ2Ｚｒ2
Ｏ7）をそれぞれ秤量し、溶媒としてイオン交換水を用
い、樹脂製ポットミルにてジルコニア質ボールを使用し
たボールミルにより湿式混合した。混合物を乾燥し、大
気中１０００℃で仮焼を行った。得られた仮焼粉を上記
ボールミルにて解砕し、ポリビニルアルコール系バイン
ダーを加えてスプレー造粒した後、成形圧１００ＭＰａ
でＣＩＰ成形し、表２に示す焼成温度でそれぞれ焼成し
た。
【００４７】得られた各ジルコニア質焼結体について、
結晶相、結晶粒径（平均結晶粒径）、かさ密度、３点曲
げ強度及びオートクレーブ試験後の３点曲げ強度を測定
した。その結果を表２に示す。
結晶相、結晶粒径（平均結晶粒径）、かさ密度、３点曲
げ強度及びオートクレーブ試験後の３点曲げ強度を測定
した。その結果を表２に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】本発明において、焼結体の結晶相、結晶粒
径等については次のようにして観察・測定した。
径等については次のようにして観察・測定した。
【００５１】（１）結晶相 焼結体中の結晶相は、焼結体表面を＃６００のダイヤモ
ンド砥石で研削した後、１〜５μｍのダイヤモンド粒に
より鏡面に仕上げ、その表面を粉末Ｘ線回折により測定
して決定した。
ンド砥石で研削した後、１〜５μｍのダイヤモンド粒に
より鏡面に仕上げ、その表面を粉末Ｘ線回折により測定
して決定した。
【００５２】（２）平均結晶粒径 平均結晶粒径の測定は、以下の手順で行った。まず上記
の鏡面仕上げした焼結体の表面をフッ化水素酸によりエ
ッチング処理を行った後、電子顕微鏡写真で粒子を５０
個以上含むような一定面積Ｓ内に等しい円の直径ｄを、
式ｄ＝（４Ｓ／π）1/2により計算する。そして、ｄを
同一試料の３カ所以上の視野について求め、その平均値
を平均結晶粒径とする。粒子数ｎは、一定面積Ｓに完全
に含まれる粒子の数と一定面積の境界線で切られる粒子
の数の１／２との和とする（特公昭６１−２１１８４号
参照）。
の鏡面仕上げした焼結体の表面をフッ化水素酸によりエ
ッチング処理を行った後、電子顕微鏡写真で粒子を５０
個以上含むような一定面積Ｓ内に等しい円の直径ｄを、
式ｄ＝（４Ｓ／π）1/2により計算する。そして、ｄを
同一試料の３カ所以上の視野について求め、その平均値
を平均結晶粒径とする。粒子数ｎは、一定面積Ｓに完全
に含まれる粒子の数と一定面積の境界線で切られる粒子
の数の１／２との和とする（特公昭６１−２１１８４号
参照）。
【００５３】（３）３点曲げ強度及びオートクレーブ試
験後の３点曲げ強度 ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法（ＪｌＳ Ｒ
１６０１）に基づいて、を測定した。また、焼結体の熱
安定性は、焼結体をオートクレーブに入れ、２５０℃の
熱水中又は水蒸気中（水蒸気圧４ＭＰａ）にて５０時間
のエージングテストを行った後、焼結体の劣化状態を上
記３点曲げ強度試験により判断した。
験後の３点曲げ強度 ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法（ＪｌＳ Ｒ
１６０１）に基づいて、を測定した。また、焼結体の熱
安定性は、焼結体をオートクレーブに入れ、２５０℃の
熱水中又は水蒸気中（水蒸気圧４ＭＰａ）にて５０時間
のエージングテストを行った後、焼結体の劣化状態を上
記３点曲げ強度試験により判断した。
【００５４】表２から明らかなように、主安定化剤Ｙ2
Ｏ3の含有量が本発明の所定範囲内で、かつ、所定範囲
のＬａ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ11/3及び／又はＮｄ2Ｏ3を含む実
施例では、高い強度値を示し、しかも熱安定性が良好な
ジルコニア質焼結体が得られる。これに対し、本発明で
規定する上記所定範囲が１つでも外れたものでは所定の
効果が得られないことがわかる。
Ｏ3の含有量が本発明の所定範囲内で、かつ、所定範囲
のＬａ2Ｏ3、Ｐｒ2Ｏ11/3及び／又はＮｄ2Ｏ3を含む実
施例では、高い強度値を示し、しかも熱安定性が良好な
ジルコニア質焼結体が得られる。これに対し、本発明で
規定する上記所定範囲が１つでも外れたものでは所定の
効果が得られないことがわかる。
【００５５】例えば、本発明で規定するＹ2Ｏ3含有量の
範囲外である組成Ｎｏ．２７では主安定化剤が少ないの
で焼結しなかった。また、組成Ｎｏ．３２では、３点曲
げ強度が８１０ＭＰａと低く、所望のジルコニア質焼結
体が得られなかった。また、本発明で規定するＹ2Ｏ3含
有量の範囲内であっても、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄの少なく
とも１種の希土類金属元素を含まない組成Ｎｏ．１及び
組成Ｎｏ．１７〜２２（組成Ｎｏ．１７〜２２について
は、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄよりイオン半径の小さな希土類
金属元素であるＳｍ又はＧｄが含まれている）、希土類
金属元素の含有量が本発明で規定する範囲を超えている
組成Ｎｏ．２、９及び１０では、表２からも明らかなよ
うに機械的強度に劣るものであった。特に、パイロクロ
ア相が形成された組成Ｎｏ．９及び１０は３点曲げ強度
が９００ＭＰａにも満たないものであった。
範囲外である組成Ｎｏ．２７では主安定化剤が少ないの
で焼結しなかった。また、組成Ｎｏ．３２では、３点曲
げ強度が８１０ＭＰａと低く、所望のジルコニア質焼結
体が得られなかった。また、本発明で規定するＹ2Ｏ3含
有量の範囲内であっても、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄの少なく
とも１種の希土類金属元素を含まない組成Ｎｏ．１及び
組成Ｎｏ．１７〜２２（組成Ｎｏ．１７〜２２について
は、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄよりイオン半径の小さな希土類
金属元素であるＳｍ又はＧｄが含まれている）、希土類
金属元素の含有量が本発明で規定する範囲を超えている
組成Ｎｏ．２、９及び１０では、表２からも明らかなよ
うに機械的強度に劣るものであった。特に、パイロクロ
ア相が形成された組成Ｎｏ．９及び１０は３点曲げ強度
が９００ＭＰａにも満たないものであった。
【００５６】また、組成Ｎｏ．５を１２５０℃及び１７
００℃で焼結した場合においては、１７００℃で焼結し
たものは焼き台との反応が認められ、しかも熱安定性の
低下が認められた。１２５０℃で焼結したものでは３点
曲げ強度が３５０ＭＰａと極端に低かった。
００℃で焼結した場合においては、１７００℃で焼結し
たものは焼き台との反応が認められ、しかも熱安定性の
低下が認められた。１２５０℃で焼結したものでは３点
曲げ強度が３５０ＭＰａと極端に低かった。
【００５７】組成Ｎｏ．３３〜３６は、主安定化剤とし
てＹ2Ｏ3以外の希土類金属元素の酸化物を用いたもので
あり、３点曲げ強度はあまり高くなく、しかも熱安定性
も低いことがわかる。パイロクロアを直接添加した組成
Ｎｏ３７〜４０も熱安定性に劣ることがわかる。
てＹ2Ｏ3以外の希土類金属元素の酸化物を用いたもので
あり、３点曲げ強度はあまり高くなく、しかも熱安定性
も低いことがわかる。パイロクロアを直接添加した組成
Ｎｏ３７〜４０も熱安定性に劣ることがわかる。
【００５８】実施例２ 組成Ｎｏ．５において、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）の代
わりに、Ｌａが０．２５モル％になるようにＬａＮ、Ｌ
ａＦ3、Ｌａ3Ｃ、Ｌａ2Ｃ3又はＬａＣ2を加え、実施例
１と同様に成形体を作製した後、大気中１５００℃にて
焼成した。この焼結体の特性について実施例１と同様に
して調べた。得られたジルコニア焼結体は、いずれも表
２の組成Ｎｏ．５（焼成温度１５００℃のもの）に示す
特性とほぼ同じ特性を示した。
わりに、Ｌａが０．２５モル％になるようにＬａＮ、Ｌ
ａＦ3、Ｌａ3Ｃ、Ｌａ2Ｃ3又はＬａＣ2を加え、実施例
１と同様に成形体を作製した後、大気中１５００℃にて
焼成した。この焼結体の特性について実施例１と同様に
して調べた。得られたジルコニア焼結体は、いずれも表
２の組成Ｎｏ．５（焼成温度１５００℃のもの）に示す
特性とほぼ同じ特性を示した。
【００５９】実施例３ 各純度９９．９％以上である硝酸ジルコニウム溶液及び
硝酸イットリウム溶液、硝酸ランタン溶液を組成Ｎｏ．
５と同じ組成となるように調合し、その混合溶液をアン
モニア水で中和共沈させ、得られた前駆体（水酸化物）
を純水にて水洗・濾過した。その後、磁性ルツボに入れ
て電気炉にて９００℃、２時間仮焼した。次いで、実施
例１と同様にして成形体を作製した後、大気中１５００
℃にて焼成した。この焼結体の特性について実施例１と
同様にして調べた。得られたジルコニア焼結体は、表２
の組成Ｎｏ．５（焼成温度１５００℃のもの）に示す特
性とほぼ同じ特性を示した。
硝酸イットリウム溶液、硝酸ランタン溶液を組成Ｎｏ．
５と同じ組成となるように調合し、その混合溶液をアン
モニア水で中和共沈させ、得られた前駆体（水酸化物）
を純水にて水洗・濾過した。その後、磁性ルツボに入れ
て電気炉にて９００℃、２時間仮焼した。次いで、実施
例１と同様にして成形体を作製した後、大気中１５００
℃にて焼成した。この焼結体の特性について実施例１と
同様にして調べた。得られたジルコニア焼結体は、表２
の組成Ｎｏ．５（焼成温度１５００℃のもの）に示す特
性とほぼ同じ特性を示した。
【００６０】試験例１ 実施例１の方法に従って作製した原料混合物（組成Ｎ
ｏ．１及び組成Ｎｏ．５）を用いて、焼結後に直径１ｃ
ｍのボール形状になるように転動造粒法にて成形した
後、大気中で焼成して粉砕用メディアを作製した。
ｏ．１及び組成Ｎｏ．５）を用いて、焼結後に直径１ｃ
ｍのボール形状になるように転動造粒法にて成形した
後、大気中で焼成して粉砕用メディアを作製した。
【００６１】得られた粉砕用メディアを使用して摩耗テ
ストを行った。摩耗テストは、遊星型ボールミルを用い
て行った。まず熱劣化処理として、各試験バッチごとに
予め２００℃の乾燥機中で５０時間保持した粉砕用メデ
ィア２００ｇを室温まで放冷した。次に、処理された粉
砕用メディアを水２００ｍｌとともに５００ｍｌの樹脂
製ポットに入れ、回転数２００ｒｐｍで５時問回転させ
た。摩耗テスト前後のメディア重量の滅少率を測定し、
摩耗率を求めた。用いた原料混合物の組成Ｎｏと焼成温
度及び粉砕用メディアの摩耗率（積算摩耗率）を表３に
示す。
ストを行った。摩耗テストは、遊星型ボールミルを用い
て行った。まず熱劣化処理として、各試験バッチごとに
予め２００℃の乾燥機中で５０時間保持した粉砕用メデ
ィア２００ｇを室温まで放冷した。次に、処理された粉
砕用メディアを水２００ｍｌとともに５００ｍｌの樹脂
製ポットに入れ、回転数２００ｒｐｍで５時問回転させ
た。摩耗テスト前後のメディア重量の滅少率を測定し、
摩耗率を求めた。用いた原料混合物の組成Ｎｏと焼成温
度及び粉砕用メディアの摩耗率（積算摩耗率）を表３に
示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】表３の結果から明かなように、組成Ｎｏ．
１のジルコニア質焼結体を用いた粉砕用メディアの摩耗
率は、２．２×１０-2〜５．１（％）と比較的大きいこ
とがわかる。
１のジルコニア質焼結体を用いた粉砕用メディアの摩耗
率は、２．２×１０-2〜５．１（％）と比較的大きいこ
とがわかる。
【００６４】これに対し、組成Ｎｏ．５のジルコニア質
焼結体を用いた粉砕用メディアは摩耗率は比較的小さ
く、耐摩耗性及び熱安定性に優れていることがわかる。
また、この摩耗率は、組成Ｎｏ．５のジルコニア質焼結
体について熱劣化処理を行わなかった場合とほぼ同程度
であった。このことからも、本発明の粉砕用メディア
は、優れた耐摩耗性及び熱安定性を発揮できることがわ
かる。
焼結体を用いた粉砕用メディアは摩耗率は比較的小さ
く、耐摩耗性及び熱安定性に優れていることがわかる。
また、この摩耗率は、組成Ｎｏ．５のジルコニア質焼結
体について熱劣化処理を行わなかった場合とほぼ同程度
であった。このことからも、本発明の粉砕用メディア
は、優れた耐摩耗性及び熱安定性を発揮できることがわ
かる。
【００６５】これらの結果からも明らかなように、本発
明のジルコニア質焼結体は、粉砕部材用材料としても好
適に使用できる。
明のジルコニア質焼結体は、粉砕部材用材料としても好
適に使用できる。
【図１】Ｙ2Ｏ3／ＺｒＯ2＝２．５／９７．５（モル
比）のジルコニアに対してＬａが添加されたジルコニア
質焼結体におけるＬａ含有量と格子定数との関係を示す
図である。
比）のジルコニアに対してＬａが添加されたジルコニア
質焼結体におけるＬａ含有量と格子定数との関係を示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G031 AA07 AA08 AA09 AA12 AA29 AA30 AA37 AA38 AA40 BA18 BA19 BA20 CA01 CA04 GA01 GA11
Claims (8)
- 【請求項１】ＺｒＯ2を主成分とし、主安定化剤がＹ2Ｏ
3である焼結体であって、（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モ
ル％含むＺｒＯ2に対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからな
る希土類金属元素の少なくとも１種を０．１〜３モル％
含有し、（２）単斜晶及び立方晶の少なくとも１種と正
方晶との混合相又は正方晶単相からなることを特徴とす
るジルコニア質焼結体。 - 【請求項２】Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元
素の少なくとも１種がジルコニアに固溶している請求項
１記載のジルコニア質焼結体。 - 【請求項３】ジルコニア質焼結体の製造方法であって、
（１）Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に対し
て、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の少な
くとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少なく
ともジルコニウム化合物、イットリウム化合物ならびに
当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用いて
原料混合物を調製する工程、（２）上記原料混合物を５
００〜１２００℃で仮焼する工程、（３）上記仮焼体を
粉砕し、成形する工程、及び（４）上記成形体を１３０
０〜１６５０℃で焼結する工程を有することを特徴とす
るジルコニア質焼結体の製造方法。 - 【請求項４】Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元
素の化合物が、（ａ）当該希土類金属元素の酸化物、窒
化物、フッ化物及び炭化物ならびに（ｂ）Ｚｒ、Ａｌ及
びＳｉの少なくとも１種と当該希土類金属元素との化合
物からなる群の少なくとも１種である請求項３記載の製
造方法。 - 【請求項５】Ｙ2Ｏ3を１．５〜４モル％含むＺｒＯ2に
対して、Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元素の
少なくとも１種を０．１〜３モル％含有するように、少
なくともジルコニウム化合物、イットリウム化合物なら
びに当該希土類金属元素の少なくとも１種の化合物を用
いて調製された原料混合物を５００〜１２００℃で仮焼
した後、粉砕することにより得られるジルコニア原料粉
末。 - 【請求項６】Ｌａ、Ｐｒ及びＮｄからなる希土類金属元
素の少なくとも１種がジルコニアに固溶している請求項
５記載のジルコニア原料粉末。 - 【請求項７】請求項１又は２に記載のジルコニア質焼結
体からなる粉砕部材用材料。 - 【請求項８】請求項１又は２に記載のジルコニア質焼結
体からなり、（１）該焼結体の平均結晶粒径が２μｍ以
下、（２）かさ密度が５．８ｇ／ｃｍ3以上、（３）３
点曲げ強度が１０００ＭＰａ以上、（４）２５０℃の熱
水中又は水蒸気中で５０時間放置後の３点曲げ強度が９
００ＭＰａ以上である粉砕部材用材料。
Priority Applications (1)
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-
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