JP2004262749A - セラミックス球体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
ボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材、濾過用のフィルターとして用いたとき、使用中に、いわゆる角が著しく減耗することによる不純物が製品中に混入したり付着したりすることが少なく、製品の品質や性能に影響を与える虞の少ないセラミックス球体と、そのようなセラミックス球体を低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】
真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下であるセラミックス球体を、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを加熱空間に噴霧して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含む方法によって得る。
【選択図】 なし
ボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材、濾過用のフィルターとして用いたとき、使用中に、いわゆる角が著しく減耗することによる不純物が製品中に混入したり付着したりすることが少なく、製品の品質や性能に影響を与える虞の少ないセラミックス球体と、そのようなセラミックス球体を低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】
真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下であるセラミックス球体を、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを加熱空間に噴霧して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含む方法によって得る。
【選択図】 なし
Description
本発明は、例えばボールミル等における粉砕媒体または分散媒体（以下、両者を含めて粉砕媒体という）や、ショットピーニング加工、ショットブラスト加工、研磨加工等の各種噴射加工における投射材や、濾過対象流体を濾過するためのフィルターとして用いるのに好適なセラミックス球体とその製造方法に関する。
よく知られているように、ボールミル等における粉砕媒体や、ショットピーニング加工、ショットブラスト加工、研磨加工等の各種噴射加工における投射材に、ジルコニア球体、アルミナ球体等のセラミックス球体が用いられている。ボールミル等における粉砕媒体においては、最終製品に不純物が混入してその品質や性能に影響を与えることがないよう、高純度で、しかも、使用時の減耗の少ないものが求められるのはもちろんであるが、近年は、粉砕や分散の効率を向上させるためにより小径のものが求められるようになってきている。また、各種噴射加工における投射材においても、より複雑かつ小さな被加工材にも適用できるよう、さらに小径のセラミックス球体が求められている。
さて、そのようなセラミックス球体は、回転皿型造粒機や回転ドラム型造粒機を用いる転動造粒法によってセラミックス粉末と造粒剤との混合物から成形球体を得た後、その成形球体を焼結する方法によるのが一般的であるが、この方法によって得られる成形球体の最小球径はたかだか０．５ｍｍ程度にすぎず、しかも、真球度のよい小径球体を得ようとすると高度の熟練が必要で生産性が低いという問題がある。また、この方法による造粒機構は、造粒中の成形球体自身の自重を利用してその成長、圧密化を図るものであるため、成形球体の球径が小さい場合、すなわち、自重が小さい場合には、成形球体の内部に圧密化の十分でない部分が発生しやすい。そのような成形球体を焼結すると、得られるセラミックス球体は内部欠陥の多いものになってしまう。
別の方法として、液中造粒法がある（たとえば、特許文献１〜３参照）。この方法は、セラミックス粉末を水中に懸濁させたスラリーを攪拌し、スラリーのｐＨを特定の範囲に調整することによって成形球体を得た後、その成形球体を焼結してセラミックス球体とするものである。攪拌中にさらに上記スラリーを添加して成形球体を成長させる場合もある。この方法によれば、球径が０．５ｍｍよりも小さなセラミックス球体を得ることもできるが、スラリーのｐＨ等、製造条件を厳しく管理する必要があるため製造コストが高くなるという問題がある。
一方、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製し、そのスラリーを加熱空間に噴霧して成形球体を得た後、その成形球体を焼結する方法がある（たとえば、未公開の特許出願、特願２００１−２５４３５２号明細書）。この方法は、上述した液中造粒法にくらべて製造コストが安く、しかも、球径が０．５ｍｍよりも小さなセラミックス球体を得ることができるが、加熱空間による成形球体の乾燥が不十分であると、焼結の準備工程、たとえば、篩による分級の際に成形球体の変形が起こり、得られるセラミックス球体の真球度が悪くなる。しかるに、真球度の悪いセラミックス球体を、ボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材として用いると、使用中に、いわゆる角の減耗による不純物が製品中に混入したり付着したりして、製品の品質や性能に大きな影響を与えるようになる。
特開平８−２６７２８号公報
特開平８−２６７２９号公報
特開平８−２８３０６８号公報
本発明の目的は、従来の技術の上記問題点を解決し、たとえばボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材、濾過用のフィルターとして用いたとき、使用中に、いわゆる角が著しく減耗することによる不純物が製品中に混入したり付着したりすることが極めて少なく、製品の品質や性能に影響を与える虞の極めて少ないセラミックス球体と、そのようなセラミックス球体を低コストで製造する方法を提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明は、真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下であるセラミックス球体を提供する。平均球径は０．５ｍｍ以下であるのが好ましい。また、密度は理論密度の少なくとも９５％であるのが好ましい。さらに、内部欠陥の保有率は５％以下であるのが好ましい。また、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびジルコンから選ばれる少なくとも１種を含んでいるのが好ましい。
本発明は、また、上述のセラミックス球体を製造する方法として、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを加熱空間に噴霧して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含むセラミックス球体の製造方法を提供する。セラミックス粉末としては、ジルコニア粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、炭化ケイ素粉末およびジルコン粉末から選ばれる少なくとも１種を含むものを用いるのが好ましい。また、スラリー中におけるセラミックス粉末の含有率は１０〜９０重量％の範囲内とするのが好ましい。
また、別の方法として、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを液体中で造粒して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含むセラミックス球体の製造方法を提供する。セラミックス粉末としては、ジルコニア粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、炭化ケイ素粉末およびジルコン粉末から選ばれる少なくとも１種を含むものを用いるのが好ましい。
本発明のセラミックス球体は、真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下であるものであるから、たとえばボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材、濾過用のフィルターとして用いたとき、使用中に、いわゆる角が著しく減耗することによる不純物が製品中に混入したり付着したりすることが極めて少なく、製品の品質や性能に影響を与える虞が極めて少ない。しかも、そのようなセラミックス球体は、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを加熱空間に噴霧して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含む方法によって得ることができるから、大量生産が容易で製造コストが低い。
本発明においては、まず、セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する。混合には、ボールミルやアトライターミル等を用いることができる。
セラミックス粉末としては、強度や靱性に優れるジルコニア粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、炭化ケイ素粉末、ジルコン粉末等を用いることができる。これらセラミックス粉末の混合セラミックス粉末であってもよい。なかでも、強度や靱性により優れるジルコニア粉末、それも、マグネシア、カルシア、イットリア、セリア等の安定化剤を含む正方晶系の部分安定化ジルコニア粉末を用いるのが好ましい。これらの安定化剤は２〜２５モル％含むものが好ましく用いられ、マグネシアであれば８〜１０モル％、カルシアであれば６〜１２モル％、イットリアであれば２〜４モル％、セリアであれば１２〜２０モル％含まれることがより好ましい。特に好ましくは安定化剤としてイットリアを２〜４モル％の範囲内で含む部分安定化ジルコニア粉末である。
セラミックス粉末の平均粒子径（スラリー中における二次粒子径）は、あまり小さくても、また、あまり大きくても得られるセラミックス球体の強度が低下する傾向があるので、好ましくは０．２〜１μｍの範囲内、より好ましくは０．３〜０．８μｍの範囲内とする。平均粒子径は、たとえば散乱式の粒度分布測定器を用いて測定することができる。
造粒剤としては、通常、水を用いるが、パラフィン系炭化水素やアルコール、ヘキサン等の有機溶媒を用いることも可能である。
ここで、例えば、成形球体を得る方法として、スラリーを加熱空間に噴霧する場合、スラリー中におけるセラミックス粉末の含有率、すなわち、スラリー濃度は、１０〜９０重量％の範囲内とするのが好ましい。スラリー濃度があまり低いと、スラリーを加熱空間に噴霧し、乾燥させて成形球体を得るときに、造粒剤の蒸発に伴うセラミックス粉末の凝集が不十分になり、得られるセラミックス球体の密度が低下したり、内部欠陥の保有率が高くなることがある。また、スラリー濃度があまり高いと、スラリーの流動性の変動が大きくなり、噴霧時におけるスラリー供給量の管理が難しくなる。より好ましいスラリー濃度の範囲は、２０〜８０重量％である。さらに好ましくは、３５〜５５重量％である。
さて、本発明においては、上述したスラリーを、ディスク式噴霧乾燥機やノズル式噴霧乾燥機等の噴霧乾燥機内に噴霧し、すなわち、加熱空間に噴霧し、水分率が２重量％以下の成形球体を得る。
噴霧乾燥機内へのスラリーの供給速度は、スラリー濃度や乾燥機の機内温度（乾燥温度）等に応じて調整する。なお、乾燥温度は、あまり低いと乾燥が不十分になることがあり、また、スラリーの液滴が噴霧乾燥機の内壁に付着するようになることがある。一方、あまり高いとセラミックス粉末同士が反応することがあるので、造粒剤の沸点からセラミックス粉末同士の反応が起こらない温度の範囲内でスラリーの供給量等を考慮しながら調整するのが好ましい。例えば、造粒剤が水の場合には、９０〜８００℃、より好ましくは１００℃〜５００℃、更にこのましくは１００〜３００℃の範囲内とするのが好ましい。また、その他の運転条件についても、スラリーの供給量や機内温度等に応じて調整する。たとえば、ディスク式の噴霧乾燥機を用いる場合、ディスクの回転速度があまり低いと、スラリーの液滴に大きなものが含まれるようになって乾燥が不十分になったり液滴が内壁に付着したりするようになるので、２，０００ｒｐｍ以上とするのが好ましい。より好ましくは２５００ｒｐｍ以上とすることが好ましい。
成形球体の平均球径は、０．５ｍｍ以下になるようにするのが好ましい。平均球径があまり大きくなると、噴霧乾燥機の内壁に付着し、脱落する、異形状の成形球体が多く含まれるようになることがあり、その場合、得られるセラミックス球体に真球度の悪いものが多く含まれるようになる。ここで、平均球径とは、１００個の成形球体について測定した、最大球径と最小球径との単純平均値である。なお、最大球径とは、球体を平面上に投影し、得られた円形像の周上の２点間の距離のうち最大のものの長さである（以下最大球径と呼ぶ）。また、最小球径とは、最大球径と垂直な線の中で周上の２点間の距離のうち最大のものの長さである（以下最小球径と呼ぶ）。
成形球体の平均球形を０．５ｍｍ以下になるように、例えばディスク式の噴霧乾燥機を用いる場合にはディスク回転速度を前記した範囲にすることで制御することができる。またノゾル式噴霧乾燥機の場合には、ノズル形状を適宜選択するとよい。或いは、スラリー濃度を前述の範囲とすることで平均球形を０．５ｍｍ以下に制御することがより容易になる。
また、作業工程は増えるものの、分級機により篩い、平均球形を０．５ｍｍ以下に揃えることも、より均質なセラミックス球体を得られる点では好ましい。
噴霧、乾燥によって得られる成形球体における造粒剤の含有率は、２重量％以下になるようにする。より好ましくは１重量％以下とする。造粒剤の含有率が２重量％を超えるような成形球体は、後の焼結準備工程、たとえば篩による分級工程において外力によって容易に変形してしまい、得られるセラミックス球体の真球度が著しく悪くなる。噴霧、乾燥時に含有率を２重量％以下にできない場合には、熱風乾燥機等を用いてさらに乾燥すればよい。なお、造粒剤の含有率は、得られる成形球体約１０ｇを適当な容器に入れ、乾燥機内で３００℃の温度で３０分乾燥させたときの、乾燥前の重量Ｗｂと乾燥後の重量（絶乾重量）Ｗａとから、式、
造粒剤の含有率（％）＝［（Ｗｂ−Ｗａ）／Ｗｂ］×１００
によって求める。
造粒剤の含有率（％）＝［（Ｗｂ−Ｗａ）／Ｗｂ］×１００
によって求める。
また、成形球体を得る方法として、液中で造粒する方法もあるがこの場合も噴霧、乾燥する場合と同様に成形球体における造粒剤の含有率は、２重量％以下になるようにする。より好ましくは１重量％以下とする。造粒剤の含有率が２重量％を超えるような成形球体は、熱風乾燥機等を用いて２重量％以下になるように乾燥すればよい。また、液中で造粒する場合のスラリー濃度は、例えば、造粒剤が水であれば１０〜９０重量％であることが好ましい。より好ましいスラリー濃度の範囲は、２０〜８０重量％である。さらに好ましくは、３０〜５５重量％である。また、例えば、造粒剤がパラフィン系炭化水素をであれば１〜２０重量％であることが好ましい。より好ましいスラリー濃度の範囲は、１〜１０重量％である。さらに好ましくは、１〜５重量％である。ここで、スラリー濃度が範囲外であるような条件では、造粒操作時にセラミックス粉末が均一にすることが困難であり生産性や操作性の低下を起こすことがある。
このようにして得られた、造粒剤の含有率が２重量％以下である成形球体は、通常、篩等を用いて分級し、所望の球径範囲にあるもののみを次の焼結工程に送る。範囲外の成形球体は、スラリー中に入れて再利用することができる。
成形球体は、次いで焼結され、セラミックス球体とされる。焼結には、たとえば甲鉢を用いる。焼結条件、すなわち、焼結温度や焼結時間は、得られるセラミックス球体の強度が低下して使用時に破損等の不都合が起こらないよう、密度が理論密度の少なくとも９５％になるように選定する。好ましくは、少なくとも９７％である。焼結条件は、用いているセラミックス粉末の種類によって異なる。たとえば、ジルコニア粉末を用いている場合には、１，３００〜１，５００℃、１〜５時間とするのが好ましい。また、アルミナ粉末を用いている場合には、１，５００〜１，７００℃、１〜５時間とするのが好ましい。焼結雰囲気は、当然のことながら、ジルコニア球体やアルミナ球体等の酸化物系セラミックス球体を得る場合には空気等の酸化性雰囲気とし、窒化ケイ素球体や炭化ケイ素球体等の非酸化物系セラミックス球体を得る場合には、減圧（真空）雰囲気か、窒素、アルゴン等の不活性（還元性）雰囲気とする。なお、得られるセラミックス球体の密度は、約２０ｇのセラミックス球体を容器に入れ、アルキメデス法によって求める。また、理論密度は、よく知られているように、完全結晶格子から計算されるものであり、たとえば、正方晶系ジルコニアであれば６．１ｇ／ｃｍ3、アルミナであれば４．０ｇ／ｍ3、窒化ケイ素であれば３．２ｇ／ｍ3、炭化ケイ素であれば３．２ｇ／ｍ3、ジルコンであれば４．７ｇ／ｍ3である。異なる種類のセラミックスを含むものにあっては、各セラミックスの重量割合に応じて計算すればよい。たとえば、理論密度Ｄ1、Ｄ2のセラミックスがそれぞれ６０重量％、４０重量％である場合には、Ｄ1×（６０／１００）＋Ｄ2×（４０／１００）として求めることができる。
本発明によれば、平均球径が０．５ｍｍ以下であるようなセラミックス球体でも容易に得ることができる。ここで、平均球径とは、１００個のセラミックス球体について測定した、最大球径と最小球径との単純平均値である。
また、得られるセラミックス球体は、真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下という、極めて真球に近いものとなる。このように真球度に優れることから、これを、たとえばボールミル等における粉砕媒体や各種噴射加工における投射材、濾過用のフィルターとして用いたとき、使用中に、いわゆる角が著しく減耗することによる不純物が製品中に混入したり付着したりすることが極めて少なくなり、製品の品質や性能に影響を与える虞が極めて少なくなる。ここで、真球度は、セラミックス球体を実体顕微鏡を用いて４５倍で観察してその最大球径と最小球径とを測定し、それらの比（最大球径／最小球径）から求める。Ｎ数は１００とし、単純平均値をもって真球度とする。
さらに、得られるセラミックス球体は、内部欠陥の保有率が好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下という、極めて均質なものとなる。内部欠陥は空孔として現れるが、内部欠陥の多いものは使用中に破損しやすい。したがって、内部欠陥の保有率は低ければ低いほど好ましく、０％が理想ではあるが０．５％程度に低ければ、本発明の目的としては十分な場合が多い。なお、内部欠陥の保有率は、次のようにして求める。
すなわち、２００℃に加熱した、真鍮板等の剛性のある板の上に適当な樹脂を溶かし、その上にセラミックス球体を散布し、板を冷却して樹脂でセラミックス球体を板上に固定する。しかる後、研磨紙や研磨材を用い、表面を、セラミックス球体の球径の約半分の深さまで研削する。そして、研削面を５０倍の光学顕微鏡で観察して欠陥（空孔）の有無を判定する。保有率は、観察した１００個のセラミックス球体のうち、内部欠陥を有するものの割合である。
本発明によるセラミックス球体は、たとえば、電子材料分野においてチタン酸バリウム等のセラミックス微粉末を製造するときのボールミル等の粉砕媒体や、各種の産業分野において金属部品や樹脂部品、石材部品等にショットピーニング加工、ショットブラスト加工、研磨加工等の各種噴射加工を施す場合の投射材、濾過対象流体を濾過するためのフィルターとして好適に用いることができる。
実施例１：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーをディスク式の噴霧乾燥機を用いて噴霧、乾燥し、成形球体を得た。このとき、ディスクの回転速度は４，０００ｒｐｍとし、熱風温度は２４０℃、排風温度は１０５℃とした。得られた成形球体の平均球径は０．１５ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．１２５ｍｍと０．１８ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．１５ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．１ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０２８
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例２：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が８０重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．５μｍであった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０２８
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例２：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が８０重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．５μｍであった。
次に、上記スラリーをディスク式の噴霧乾燥機を用いて噴霧、乾燥し、成形球体を得た。このとき、ディスクの回転速度は４，０００ｒｐｍとし、熱風温度は２４０℃、排風温度は１０５℃とした。得られた成形球体の平均球径は０．３ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は０．６重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．２５ｍｍと０．３５ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．３ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．２５ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０３
真球度の標準偏差：０．０２６
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例３：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が３０重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０３
真球度の標準偏差：０．０２６
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例３：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が３０重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーをディスク式の噴霧乾燥機を用いて噴霧、乾燥し、成形球体を得た。このとき、ディスクの回転速度は８，０００ｒｐｍとし、熱風温度は２４０℃、排風温度は１００℃とした。得られた成形球体の平均球径は０．０８ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は２重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．０４５ｍｍと０．１２５ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．０８ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．０６ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０４
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例４：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０４
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例４：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーを液中造粒機を用いて造粒し、熱風乾燥機で１００℃で乾燥した。得られた成形球体の平均球径は０．１５ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．１２５ｍｍと０．１８ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．１５ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．１ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０３２
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例５：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０３２
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、極めて減耗及び破損は少なかった。
実施例５：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーをディスク式の噴霧乾燥機を用いて噴霧、乾燥し、成形球体を得た。このとき、ディスクの回転速度は４，０００ｒｐｍとし、熱風温度は２４０℃、排風温度は１０５℃とした。得られた成形球体の平均球径は０．１５ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．１２５ｍｍと０．１８ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．１５ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１３００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．１２ｍｍ
密度 ：５．７ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０２８
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
実施例６：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
密度 ：５．７ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０２８
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
実施例６：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーを液中造粒機を用いて造粒し、熱風乾燥機で１００℃で乾燥した。得られた成形球体の平均球径は０．８ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．７ｍｍと０．９ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．８ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．６ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０３４
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
実施例７：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末を直径６００ｍｍのパンを有する回転パン型造粒機に投入し、パンの一定回転速度の下で水を添加し造粒した。ここで、使用した部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。得られた成形球体の平均球径は０．８ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０４
真球度の標準偏差：０．０３４
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
実施例７：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末を直径６００ｍｍのパンを有する回転パン型造粒機に投入し、パンの一定回転速度の下で水を添加し造粒した。ここで、使用した部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。得られた成形球体の平均球径は０．８ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は１重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．７ｍｍと０．９ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．８ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．６ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０３６
内部欠陥の保有率：６％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
比較例：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０３６
内部欠陥の保有率：６％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、実施例１〜４と比較して劣るが減耗及び破損は少なかった。
比較例：
イットリアを２．７モル％含む部分安定化ジルコニア粉末と、水（造粒剤）との混合物を、ジルコニアボールを用いたアトライターミルで２時間混合し、２０ｋｇの、部分安定化ジルコニア粉末の含有率が４５重量％のスラリーを調製した。部分安定化ジルコニア粉末の平均粒子径は０．４μｍであった。
次に、上記スラリーをディスク式の噴霧乾燥機を用いて噴霧、乾燥し、成形球体を得た。このとき、ディスクの回転速度は４，０００ｒｐｍとし、熱風温度は２４０℃、排風温度は９５℃とした。得られた成形球体の平均球径は０．１５ｍｍであり、水分率（造粒剤の含有率）は２．５重量％であった。
次に、得られた成形球体を開口度０．１２５ｍｍと０．１８ｍｍの篩を用いて分級し、平均球径が０．１５ｍｍの成形球体を得た。
次に、分級により得られた成形球体を、空気中にて１４００℃で２時間焼結し、ジルコニア球体を得た。このジルコニア球体の諸元は、以下のとおりであった。
平均球径 ：０．１ｍｍ
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０５
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、減耗が多かった。
密度 ：６．０２ｇ／ｃｍ3
真球度の平均値 ：１．０５
真球度の標準偏差：０．０５
内部欠陥の保有率：３％
ここで、該ジルコニア球体を粉砕媒体、投射材、濾材として使用した場合、減耗が多かった。
Claims (12)
- 真球度の平均値が１．０５以下であり、かつ、真球度の標準偏差が０．０４以下であるセラミックス球体。
- 平均球径が０．５ｍｍ以下である、請求項１に記載のセラミックス球体。
- 密度が理論密度の少なくとも９５％である、請求項１または２に記載のセラミックス球体。
- 内部欠陥の保有率が５％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス球体。
- ジルコニア、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素およびジルコンから選ばれる少なくとも１種を含んでいる、請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックス球体。
- 請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス球体からなる粉砕媒体。
- 請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス球体からなる投射材。
- 請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックス球体からなる濾材。
- セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調製する工程と、そのスラリーを加熱空間に噴霧して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含むセラミックス球体の製造方法。
- スラリー中におけるセラミックス粉末の含有率を１０〜９０重量％の範囲内とする、請求項９に記載のセラミックス球体の製造方法。
- セラミックス粉末と造粒剤とを混合してスラリーを調整する工程と、そのスラリーを液体中で造粒して造粒剤の含有率が２重量％以下の成形球体を得る工程と、その成形球体を焼結する工程とを含むセラミックス球体の製造方法。
- ジルコニア粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、炭化ケイ素粉末およびジルコン粉末から選ばれる少なくとも１種を含むセラミックス粉末を用いる、請求項９〜１１のいずれかに記載のセラミックス球体の製造方法。
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