JP2010248051A - アルミナ−ジルコニア複合焼結体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】α−アルミナ、Si含有α−アルミナ、ストロンチウムアルミネート、正方晶ジルコニア、および単斜晶ジルコニアを含むことを特徴とするアルミナ−ジルコニア複合焼結体。
【選択図】なし
Description
本発明のアルミナ−ジルコニア複合焼結体として、α−アルミナおよびSi含有α−アルミナからなるアルミナ相の平均結晶粒径が0.5μm以下であり、かつ正方晶ジルコニア、および単斜晶ジルコニアからなるジルコニア相の平均結晶粒径が0.25μm以下であるものが好ましい。
(1−1)α−アルミナ、ストロンチウムアルミネート、正方晶ジルコニア、単斜晶ジルコニアの確認
試料の焼結体をX線回折法で測定し、得られたチャートから、まずα−アルミナ、ストロンチウムアルミネート、正方晶ジルコニア、単斜晶ジルコニアの存在を確認した。
X線回折チャートのピーク強度から、正方晶ジルコニアと単斜晶ジルコニアの相対的存在割合(mol%)を、GarvieとNicholsonの方法を用いて算出した。また、(正方晶ジルコニア+単斜晶ジルコニア)を100とした場合の単斜晶ジルコニアの割合(mol%)を求めた。
試料の焼結体を鏡面研磨および粒界エッチングし、多結晶体を構成する結晶粒の境界が明確な試料を作製した。この試料を用いて、SEM付属のEPMA(電子線プローブマイクロアナライザー)分析装置により、EPMA面分析を行った。この分析で、アルミニウム(Al)およびケイ素(Si)の両方を含む結晶相(Si含有α−アルミナ)が存在するかどうかを確認した。
以下の手順に沿って測定した。
(a)等方的(円に近い形)で暗い色調の結晶を、α−アルミナとみなす。
(b)長軸と短軸が存在する暗い色調の異方性結晶を、ストロンチウムアルミネートとみなす。
(c)等方的で明るい色調の結晶を、正方晶ジルコニアおよび/または単斜晶ジルコニアとみなす。
・α−アルミナ:100%から以下の他の結晶相の体積率を減じた値とした(Si含有α−アルミナの存在が確認された焼結体については、この値に、該Si含有α−アルミナ分(数%以下)も含まれる)。
・ストロンチウムアルミネート:上記(2−3)の方法で求めた面積率をそのまま体積率とした。
・正方晶ジルコニア:上記(2−3)の方法で求めた正方晶ジルコニアと単斜晶ジルコニアの合計の面積率に、上記(1−2)の方法で求めた正方晶ジルコニアの相対的存在割合を用いて算出した正方晶ジルコニアの面積率を、正方晶ジルコニアの体積率とした。
・単斜晶ジルコニア:上記(2−3)の方法で求めた正方晶ジルコニアと単斜晶ジルコニアの合計の面積率に、上記(1−2)の方法で求めた単斜晶ジルコニアの相対的存在割合を用いて算出した単斜晶ジルコニアの面積率を、単斜晶ジルコニアの体積率とした。尚、測定誤差を考慮して、単斜晶ジルコニアの割合が0.2体積%未満のものを単斜晶ジルコニアが存在しないとみなした。
上記「(2)焼結体の結晶相の体積率測定」の(2−1)、(2−2)で用いたSEM画像から、アルミナ相(α−アルミナおよびSi含有α−アルミナ)の面積を結晶粒の数で除して、円相当径を画像処理によって算出し、アルミナ相の平均結晶粒径を求めた。また、ジルコニア相(正方晶ジルコニアおよび単斜晶ジルコニア)の面積を結晶粒の数で除して、円相当径を画像処理によって算出し、ジルコニア相の平均結晶粒径を求めた。
焼結体(試料)を121℃の飽和水蒸気中で150時間保持する加速劣化試験を行った。そして試験後の単斜晶ジルコニアの割合の求め、下記式(1)を用いて加速劣化試験前→後の単斜晶ジルコニア量の増加率を求めた。
加速劣化試験前後の単斜晶ジルコニア量の増加率(%)
=[試験後の単斜晶ジルコニアの割合(mol%)/試験前の単斜晶ジルコニアの割合(mol%)−1]×100…(1)
また、No.1〜6、8、11については、曲げ強度と破壊靱性値も測定した。詳細には、焼結体を用いて、JIS−R1601に規定の方法(4点曲げ方式)で室温における曲げ強さ(曲げ強度)、およびJIS−R1607に規定のSEPB法による破壊靱性値を測定した。その結果を表2に示す。
Claims (6)
- α−アルミナ、Si含有α−アルミナ、ストロンチウムアルミネート、正方晶ジルコニア、および単斜晶ジルコニアを含むことを特徴とするアルミナ−ジルコニア複合焼結体。
- 前記単斜晶ジルコニアの含有量が0.2体積%以上である請求項1に記載のアルミナ−ジルコニア複合焼結体。
- 前記ストロンチウムアルミネートは、アルカリ土類金属および遷移金属元素よりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでいる請求項1または2に記載のアルミナ−ジルコニア複合焼結体。
- 前記α−アルミナおよびSi含有α−アルミナからなるアルミナ相の平均結晶粒径が0.5μm以下、かつ前記正方晶ジルコニア、および単斜晶ジルコニアからなるジルコニア相の平均結晶粒径が0.25μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載のアルミナ−ジルコニア複合焼結体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のアルミナ−ジルコニア複合焼結体からなる生体部材。
- 請求項5の生体部材が人工関節の摺動部に用いられた人工関節。
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