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JP7631611B1 - Zirconia sintered body and method for producing the same - Google Patents

Zirconia sintered body and method for producing the same Download PDF

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JP7631611B1
JP7631611B1 JP2024181469A JP2024181469A JP7631611B1 JP 7631611 B1 JP7631611 B1 JP 7631611B1 JP 2024181469 A JP2024181469 A JP 2024181469A JP 2024181469 A JP2024181469 A JP 2024181469A JP 7631611 B1 JP7631611 B1 JP 7631611B1
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mass
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mol
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智史 武田
優行 高井
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

【課題】 充分な機械的強度を有しており、且つ、透光性、透明性に優れたジルコニア焼結体を提供すること。
【解決手段】 ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、安定化剤は、Yを含み、安定化ジルコニア中のYの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下であり、平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であり、単斜晶相率が0.5%以下であり、正方晶相率が20.0%以上96.0%以下であり、立方晶相率が4.0%以上80.0%以下であり、相対焼結密度が99.6%以上であるジルコニア焼結体。
【選択図】 なし
The present invention provides a zirconia sintered body having sufficient mechanical strength and excellent translucency and transparency.
[Solution] A zirconia sintered body comprising stabilized zirconia containing zirconia and a stabilizer, the stabilizer containing Y2O3 , the content of Y2O3 in the stabilized zirconia being more than 4.0 mol% and not more than 6.5 mol% in terms of oxide, the average crystal grain size being 100 nm or more and not more than 200 nm, the monoclinic phase fraction being 0.5% or less, the tetragonal phase fraction being 20.0% or more and not more than 96.0%, the cubic phase fraction being 4.0% or more and not more than 80.0%, and the relative sintered density being 99.6% or more.
[Selection diagram] None

Description

本発明は、ジルコニア焼結体、及び、ジルコニア焼結体の製造方法に関する。 The present invention relates to a zirconia sintered body and a method for producing a zirconia sintered body.

従来、ジルコニア焼結体について、機械的強度、透明性(平行光線透過率)、透光性(全光光線透過率)の向上のための取り組みがなされている。 Traditionally, efforts have been made to improve the mechanical strength, transparency (parallel light transmittance), and translucency (total light transmittance) of zirconia sintered bodies.

例えば、特許文献1には、4モル%を超え7モル%以下のイットリアを含有するジルコニアからなり、焼結体粒径が2.0μm以下、相対密度99.5%以上、1mm厚みにおける波長600nmの可視光に対する全光線透過率が40%以上の透光性イットリア含有ジルコニア焼結体が開示されている(請求項1)。また、当該構成のジルコニア焼結体は、高い透光性と強度が達成されることが開示されている(段落[0011])。 For example, Patent Document 1 discloses a translucent yttria-containing zirconia sintered body made of zirconia containing more than 4 mol% and not more than 7 mol% yttria, with a sintered body grain size of 2.0 μm or less, a relative density of 99.5% or more, and a total light transmittance of 40% or more for visible light with a wavelength of 600 nm at a thickness of 1 mm (Claim 1). It also discloses that the zirconia sintered body of this configuration achieves high translucency and strength (paragraph [0011]).

特開2008-222450号公報JP 2008-222450 A

しかしながら、特許文献1では、結晶粒径は0.4μm以上とされており(段落[0016])、透明性を有さないと推測される。つまり、特許文献1のジルコニア焼結体は、一定の透光性と強度とを兼ね備えていることは伺えるが、透明性をも有するとはいえない。 However, in Patent Document 1, the crystal grain size is set to 0.4 μm or more (paragraph [0016]), and it is presumed that the zirconia sintered body in Patent Document 1 does have a certain degree of translucency and strength, but it cannot be said to have transparency.

このように、従来、機械的強度と、透明性、又は、透光性を両立した焼結体は得られているが、機械的強度、透明性、透光性のすべてを兼ね備えるジルコニア焼結体は得られていない。 Thus, while sintered bodies that combine mechanical strength with transparency or translucency have been obtained in the past, no zirconia sintered body has been obtained that combines all of mechanical strength, transparency, and translucency.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充分な機械的強度を有しており、且つ、透光性、透明性に優れたジルコニア焼結体を提供することにある。また、当該ジルコニア焼結体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its object is to provide a zirconia sintered body that has sufficient mechanical strength and is excellent in translucency and transparency. It is also an object of the present invention to provide a method for producing the zirconia sintered body.

本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討を行った。その結果、下記構成を採用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors conducted extensive research into the above-mentioned problems. As a result, they discovered that the above-mentioned problems could be solved by adopting the following configuration, and thus completed the present invention.

本発明は、以下を提供する。
[1] ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、Yを含み、
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下であり、
平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であり、
単斜晶相率が0.5%以下であり、
正方晶相率が20.0%以上96.0%以下であり、
立方晶相率が4.0%以上80.0%以下であり、
相対焼結密度が99.6%以上であることを特徴とするジルコニア焼結体。
The present invention provides the following:
[1] A stabilized zirconia containing zirconia and a stabilizer,
The stabilizer comprises Y2O3 ,
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide,
The average crystal grain size is 100 nm or more and 200 nm or less,
The monoclinic fraction is 0.5% or less,
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 96.0% or less,
The cubic fraction is 4.0% or more and 80.0% or less,
A zirconia sintered body having a relative sintered density of 99.6% or more.

透明性を向上させるためには、粒界面での散乱を抑制する方法が考えられる。粒界面での散乱を抑制するには、単位厚さあたりの粒界面の数を減らす、すなわち、結晶粒径を大きくすることが有効である。しかしながら、透明性が得られる程度にまで結晶粒径を大きくすると、機械的強度が低下することとなる。
そこで、本発明では、平均結晶粒径を200nm以下とし、機械的強度を高く維持しつつ、他の方法、すなわち、「粒界での散乱」と「残留気孔での散乱」とを抑制することにより、透明性と透光性とを実現した。
「粒界での散乱」には、正方晶相/正方晶相の界面での散乱と、正方晶相/立方晶相の界面での散乱との2種類が存在する。本発明者らは、「粒界での散乱」を抑制するために、1.光学的等方体である立方晶相比率を高くすること、及び、2.結晶粒径を小さくすることで正方晶相での散乱を抑制すること、に想到した。
上記「1.」に関して、本発明によれば、安定化ジルコニア中のYの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、立方晶相率を4.0%以上とすることができる。立方晶相率が4.0%以上であるため、粒界での散乱を抑制することができ、透光性を向上させることができる。また、Yの含有量が、酸化物換算で6.5mol%以下であるため、機械的強度に優れる。
また、上記「2.」に関して、本発明によれば、平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であるため、粒径が可視光波長より小さい粒子が存在し、粒界面での散乱の影響は少なくなる。その上で、立方晶相率が4.0%以上であるため、正方晶相の散乱が抑制され、特に透明性が向上する。
また、本発明では、相対焼結密度が99.6%以上であるため、「残留気孔での散乱」が抑制され、高い透光性、透明性が得られる。
なお、Yの含有量が酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下の範囲内においては、正方晶相率と立方晶相率とは、トレードオフの関係にあり、Yの含有量が多いほど、立方晶相率が高くなる一方、正方晶相率が低くなる。Yの含有量が少ないほど、正方晶相率が高くなる一方、立方晶相率が低くなる。
また、前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、単斜晶相率を0.5%以下とすることができる。
単斜晶相は、多く含まれるほど、機械的強度、及び、透明性が低下する。一方、本発明によれば、単斜晶相率が0.5%以下であるため、機械的強度、及び、透明性に優れる。
In order to improve transparency, a method of suppressing scattering at grain boundaries is considered. In order to suppress scattering at grain boundaries, it is effective to reduce the number of grain boundaries per unit thickness, that is, to increase the crystal grain size. However, if the crystal grain size is increased to a level at which transparency is obtained, the mechanical strength is reduced.
Therefore, in the present invention, the average crystal grain size is set to 200 nm or less, and high mechanical strength is maintained while other methods, namely, "scattering at grain boundaries" and "scattering at residual pores", are suppressed to achieve transparency and translucency.
There are two types of "scattering at grain boundaries": scattering at the interface between tetragonal phases/tetragonal phases and scattering at the interface between tetragonal phases/cubic phases. In order to suppress "scattering at grain boundaries", the inventors have conceived of 1. increasing the ratio of the cubic phase, which is an optically isotropic body, and 2. suppressing scattering at the tetragonal phase by reducing the crystal grain size.
Regarding the above "1.", according to the present invention, the content of Y2O3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol% in terms of oxide, so that the cubic phase ratio can be 4.0% or more. Since the cubic phase ratio is 4.0% or more, scattering at grain boundaries can be suppressed, and translucency can be improved. In addition, since the content of Y2O3 is 6.5 mol% or less in terms of oxide, the mechanical strength is excellent.
Regarding the above "2.", according to the present invention, since the average crystal grain size is 100 nm or more and 200 nm or less, grains having a grain size smaller than the visible light wavelength are present, and the effect of scattering at grain boundaries is reduced. Furthermore, since the cubic phase ratio is 4.0% or more, scattering of the tetragonal phase is suppressed, and transparency in particular is improved.
In addition, in the present invention, since the relative sintered density is 99.6% or more, "scattering due to residual pores" is suppressed, and high light transmittance and transparency are obtained.
In addition, when the content of Y2O3 is in the range of more than 4.0 mol% to 6.5 mol% or less in terms of oxide, the tetragonal phase ratio and the cubic phase ratio are in a trade-off relationship, and the higher the content of Y2O3 , the higher the cubic phase ratio but the lower the tetragonal phase ratio . The lower the content of Y2O3 , the higher the tetragonal phase ratio but the lower the cubic phase ratio.
In addition, since the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol % in terms of oxide, the monoclinic fraction can be set to 0.5% or less.
The more monoclinic phase is contained, the more the mechanical strength and transparency decrease. On the other hand, according to the present invention, the monoclinic phase ratio is 0.5% or less, and therefore the mechanical strength and transparency are excellent.

以上より、前記構成によれば、充分な機械的強度を有しており、且つ、透光性、透明性に優れたジルコニア焼結体を提供することができる。 As a result, the above-mentioned configuration makes it possible to provide a zirconia sintered body that has sufficient mechanical strength and excellent translucency and transparency.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[2] 前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであることを特徴とする前記[1]に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[2] The zirconia sintered body according to [1], characterized in that the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 5.2 mol% in terms of oxide.

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであると、立方晶相率を40.0%以上としやすくなる。 When the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 5.2 mol % in terms of oxide, the cubic phase ratio is easily set to 40.0% or more.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[3] 正方晶相率が20.0%以上60.0%以下であり、
立方晶相率が40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする前記[1]に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[3] The tetragonal fraction is 20.0% or more and 60.0% or less,
The zirconia sintered body according to [1], characterized in that the cubic phase ratio is 40.0% or more and 80.0% or less.

立方晶相率が40.0%以上であると、粒界での散乱をより抑制することができ、透光性をより向上させることができる。 When the cubic phase ratio is 40.0% or more, scattering at grain boundaries can be further suppressed, and translucency can be further improved.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[4] 前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであり、
正方晶相率が20.0%以上60.0%以下であり、
立方晶相率が40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする前記[1]に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[4] The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 5.2 mol% in terms of oxide;
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 60.0% or less,
The zirconia sintered body according to [1], characterized in that the cubic phase ratio is 40.0% or more and 80.0% or less.

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであると、立方晶相率を40.0%以上としやすくなる。
また、立方晶相率が40.0%以上であると、粒界での散乱をより抑制することができ、透光性をより向上させることができる。
When the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 5.2 mol % in terms of oxide, the cubic phase ratio is easily set to 40.0% or more.
Furthermore, if the cubic fraction is 40.0% or more, scattering at grain boundaries can be further suppressed, and light transmittance can be further improved.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[5] ジルコニア焼結体全体に対してAlを0.15質量%以下の範囲内で含むことを特徴とする前記[1]~前記[4]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[5] The zirconia sintered body according to any one of [1] to [4], characterized in that it contains Al 2 O 3 in the range of 0.15 mass% or less based on the entire zirconia sintered body.

ジルコニア焼結体全体に対してAlを含むと、焼結助剤として機能するため、低温焼結性に優れる。また、Alの含有量が0.15質量%以下であれば、アルミナ(不純物)の析出相(粒界)による散乱が低減されるため、透光性、透明性を高く維持できる。 When Al 2 O 3 is contained in the entire zirconia sintered body, it functions as a sintering aid, and has excellent low-temperature sintering properties. In addition, if the content of Al 2 O 3 is 0.15 mass% or less, scattering due to the precipitation phase (grain boundary) of alumina (impurity) is reduced, so that high translucency and transparency can be maintained.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[6] 厚み1mmでの全光線透過率が45%以上60%以下であることを特徴とする前記[1]~前記[5]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[6] The zirconia sintered body according to any one of [1] to [5], characterized in that the total light transmittance at a thickness of 1 mm is 45% or more and 60% or less.

厚み1mmでの全光線透過率が45%以上であると、透光性により優れているといえる。 If the total light transmittance at a thickness of 1 mm is 45% or more, it can be said to have excellent translucency.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[7] 厚み1mmでの平行光線透過率が7.0%以上30.0%以下であることを特徴とする前記[1]~前記[6]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[7] The zirconia sintered body according to any one of [1] to [6], characterized in that the parallel light transmittance at a thickness of 1 mm is 7.0% or more and 30.0% or less.

厚み1mmでの平行光線透過率が7.0%以上であると、透明性により優れているといえる。 If the parallel light transmittance at a thickness of 1 mm is 7.0% or more, it can be said to have excellent transparency.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[8]3点曲げ強度が500MPa以上1000MPa以下であることを特徴とする前記[1]~前記[7]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[8] The zirconia sintered body according to any one of [1] to [7], characterized in that the three-point bending strength is 500 MPa or more and 1000 MPa or less.

3点曲げ強度が500MPa以上であると、高強度であるといえる。 If the three-point bending strength is 500 MPa or more, it can be said to have high strength.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[9] IF法による靭性値が2.7MPa・m0.5以上5.0MPa・m0.5以下であることを特徴とする前記[1]~前記[8]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。
Furthermore, the present invention provides the following:
[9] The zirconia sintered body according to any one of [1] to [8], characterized in that the toughness value measured by an IF method is 2.7 MPa m 0.5 or more and 5.0 MPa m 0.5 or less.

IF法による靭性値が2.7MPa・m0.5以上であると、高靱性であるといえる。 When the toughness value measured by the IF method is 2.7 MPa·m 0.5 or more, it can be said to have high toughness.

さらに、本発明は、以下を提供する。
[10] ジルコニア粉末を、1.0t/cm以上2.5t/cm以下の圧力で成型し、成型体を得る工程Aと、
前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結し、仮焼結体を得る工程Bと、
前記仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結し、焼結体を得る工程Cとを含むことを特徴とする前記[1]~前記[9]のいずれか1に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
Furthermore, the present invention provides the following:
[10] A process A of molding a zirconia powder at a pressure of 1.0 t/cm2 or more and 2.5 t/cm2 or less to obtain a molded body;
A step B of pre-sintering the molded body under normal pressure at a temperature of 1150° C. or higher and 1250° C. or lower for 1 hour or longer and 5 hours or shorter to obtain a pre-sintered body;
The method for producing a zirconia sintered body according to any one of [1] to [9], further comprising a step C of sintering the pre-sintered body under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150 ° C. to 1250 ° C., and 1 hour to 5 hours to obtain a sintered body.

前記構成によれば、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下という比較的低温の条件にて仮焼結するため、粒成長が抑制された仮焼結体を得ることができる。粒成長が抑制されているため、透明性の高いジルコニア焼結体を得ることが可能となる。 According to the above configuration, the molded body is pre-sintered under relatively low temperature conditions of 1150°C to 1250°C for 1 hour to 5 hours under normal pressure, so that a pre-sintered body with suppressed grain growth can be obtained. Since grain growth is suppressed, it is possible to obtain a highly transparent zirconia sintered body.

また、前記構成によれば、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結するため、仮焼結の過程でジルコニア粉末の粒子同士が適度に結合し、前記成型体内の気孔(ジルコニア粉末の粒子間隙)を閉気孔とすることができる。つまり、仮焼結よって、気孔を、気孔同士がつながった状態(開気孔)から、ジルコニア粉末の結合体に囲まれた孤立した閉気孔にすることができる。
そして、気孔が閉気孔となっている仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結するため、閉気孔をほぼ消滅させることができる。具体的には、本焼結の加圧により、閉気孔を圧縮して極限まで小さくするとともに、本焼結時の元素拡散(元素の流動)によって、気孔を焼結体の外に押し出すことにより、閉気孔をほぼ消滅させることができる。気孔を取り除くことにより、全光線透過率(透光性)、及び、平行光線透過率(透明性)を向上させることができる。
なお、仮焼結体において、気孔が閉気孔となっていない場合、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結を行っても、気孔を取り除くことはできない。これは、仮焼結体において、気孔が閉気孔となっていないと、本焼結において気孔に圧力が伝わりにくくなるためである。
According to the above-mentioned configuration, the molded body is pre-sintered under normal pressure at 1150°C to 1250°C for 1 hour to 5 hours, so that the particles of the zirconia powder are appropriately bonded together during the pre-sintering process, and the pores (gaps between the particles of the zirconia powder) in the molded body can be made into closed pores. In other words, the pre-sintering can change the pores from a state in which the pores are connected together (open pores) to isolated closed pores surrounded by bonds of the zirconia powder.
The temporary sintered body, whose pores are closed pores, is then sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150°C to 1250°C, and 1 hour to 5 hours, so that the closed pores can be almost completely eliminated. Specifically, the pressure applied during the sintering process compresses the closed pores to make them as small as possible, and the element diffusion (element flow) during the sintering process pushes the pores out of the sintered body, so that the closed pores can be almost completely eliminated. By removing the pores, the total light transmittance (translucency) and the parallel light transmittance (transparency) can be improved.
If the pores in the provisionally sintered body are not closed pores, the pores cannot be removed even if the main sintering is performed under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, a temperature of 1150° C. to 1250° C., and a time of 1 hour to 5 hours. This is because if the pores in the provisionally sintered body are not closed pores, pressure is not easily transmitted to the pores during the main sintering.

なお、仮焼結体において、気孔が閉気孔となっているか否かについては、アルキメデス法による相対焼結密度の測定ができるか否かにより判断することができる。気孔が開気孔である場合、測定時に気孔が吸水してしまうため、相対焼結密度が測定できない(測定値異常となる)。つまり、相対焼結密度が測定できる(想定される範囲内の値となる)場合は、気孔は閉気孔となっていると判断できる。 Whether or not the pores in the provisionally sintered body are closed can be determined by whether or not the relative sintered density can be measured using the Archimedes method. If the pores are open, the pores will absorb water during measurement, making it impossible to measure the relative sintered density (resulting in an abnormal measurement). In other words, if the relative sintered density can be measured (the value is within the expected range), it can be determined that the pores are closed.

また、前記構成によれば、仮焼成体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結するため、相対焼結密度を99.6%以上とすることができる。なお、仮焼結体を形成することなく、成型体に対して直接、本焼結を行った場合、すなわち、工程Aの後、工程Bを行うことなく、工程Cを行った場合、平均結晶粒径100~200nmを維持した状態で相対焼結密度を99.6%以上とすることはできない。 In addition, according to the above configuration, the pre-sintered body is sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150°C to 1250°C, and 1 hour to 5 hours, so the relative sintered density can be 99.6% or more. However, if the molded body is sintered directly without forming a pre-sintered body, that is, if step C is performed after step A without performing step B, it is not possible to achieve a relative sintered density of 99.6% or more while maintaining an average crystal grain size of 100 to 200 nm.

なお、本明細書において、仮焼結体とは、相対焼結密度92%以上99.5%未満の焼結体をいう。また、本明細書において、仮焼結とは、焼結体の相対焼結密度が92%以上99.5%未満の範囲内となるように焼結を行うことをいう。 In this specification, the term "preliminary sintered body" refers to a sintered body with a relative sintered density of 92% or more and less than 99.5%. In this specification, the term "preliminary sintering" refers to sintering so that the relative sintered density of the sintered body is in the range of 92% or more and less than 99.5%.

本発明によれば、安定化剤としてYを含むジルコニア焼結体において、充分な機械的強度を有しており、且つ、透光性、透明性に優れたジルコニア焼結体を提供することができる。また、当該ジルコニア焼結体の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a zirconia sintered body containing Y 2 O 3 as a stabilizer, which has sufficient mechanical strength and is excellent in translucency and transparency. It is also possible to provide a method for producing the zirconia sintered body.

本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for producing a zirconia powder according to the present embodiment. 圧痕長さとクラック長さとを説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an indentation length and a crack length.

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。なお、本明細書において、ジルコニア(酸化ジルコニウム)とは一般的なものであり、ハフニアを含めた10質量%以下の不純物金属化合物を含むものである。また、本明細書において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。 The following describes embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to these embodiments. In this specification, zirconia (zirconium oxide) is a general term that includes 10% by mass or less of impurity metal compounds, including hafnia. In this specification, the expressions "contain" and "include" include the concepts of "contain", "include", "consist essentially of" and "consist only of".

以下で示される各成分の含有量の最大値、最小値は、他の成分の含有量に関係なく、それぞれ独立して本発明の好ましい最小値、好ましい最大値である。
また、以下で示される各種パラメータ(測定値等)の最大値、最小値は、各成分の含有量(組成)に関係なく、それぞれ独立して本発明の好ましい最小値、最大値である。
The maximum and minimum values of the content of each component shown below are independently the preferred minimum and maximum values of the present invention, regardless of the contents of other components.
Furthermore, the maximum and minimum values of various parameters (measured values, etc.) shown below are independently preferred minimum and maximum values of the present invention, regardless of the content (composition) of each component.

[ジルコニア焼結体]
以下、本実施形態に係るジルコニア焼結体の一例について説明する。ただし、本発明のジルコニア焼結体は、以下の例示に限定されない。
[Zirconia sintered body]
Hereinafter, an example of the zirconia sintered body according to the present embodiment will be described. However, the zirconia sintered body of the present invention is not limited to the following example.

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、Yを含み、
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下であり、
平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であり、
単斜晶相率が0.5%以下であり、
正方晶相率が20.0%以上96.0%以下であり、
立方晶相率が4.0%以上80.0%以下であり、
相対焼結密度が99.6%以上である。
The zirconia sintered body according to this embodiment is
The stabilized zirconia includes zirconia and a stabilizer.
The stabilizer comprises Y2O3 ,
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide,
The average crystal grain size is 100 nm or more and 200 nm or less,
The monoclinic fraction is 0.5% or less,
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 96.0% or less,
The cubic fraction is 4.0% or more and 80.0% or less,
The relative sintered density is 99.6% or more.

上述の通り、本実施形態に係るジルコニア焼結体は、安定化ジルコニアを含む。 As described above, the zirconia sintered body according to this embodiment contains stabilized zirconia.

前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、99質量%以下、98質量%以下等とすることができる。また、前記ジルコニア焼結体は、前記安定化ジルコニアのみで構成されていてもよい。つまり、前記ジルコニア焼結体は、前記安定化ジルコニアのみを焼結させた構成であってもよい。この場合、前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、100質量%となる。
前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上99質量%以下、より好ましくは80質量%以上99質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上98質量%以下、特に好ましくは95質量%以上98質量%以下である。
The content of the stabilized zirconia is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. The content of the stabilized zirconia can be 99% by mass or less, 98% by mass or less, etc., when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. In addition, the zirconia sintered body may be composed of only the stabilized zirconia. In other words, the zirconia sintered body may be composed of only the stabilized zirconia sintered. In this case, the content of the stabilized zirconia is 100% by mass, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass.
The content of the stabilized zirconia is preferably 70 mass% or more and 99 mass% or less, more preferably 80 mass% or more and 99 mass% or less, even more preferably 90 mass% or more and 98 mass% or less, and particularly preferably 95 mass% or more and 98 mass% or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100 mass%.

前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤を含む。 The stabilized zirconia contains zirconia and a stabilizer.

前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、99質量%以下、98質量%以下等とすることができる。また、前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とのみで構成されていてもよい。この場合、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニアの含有量全体を100質量%としたときに、100質量%となる。
前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上99質量%以下、より好ましくは80質量%以上99質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上98質量%以下、特に好ましくは95質量%以上98質量%以下である。
The total content of zirconia and the stabilizer in the stabilized zirconia is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, when the entire stabilized zirconia is taken as 100% by mass. The total content of zirconia and the stabilizer can be 99% by mass or less, 98% by mass or less, etc., when the entire stabilized zirconia is taken as 100% by mass. The stabilized zirconia may also be composed of only zirconia and the stabilizer. In this case, the total content of zirconia and the stabilizer is 100% by mass, when the entire content of the stabilized zirconia is taken as 100% by mass.
The total content of zirconia and the stabilizer in the stabilized zirconia, when the entire stabilized zirconia is taken as 100 mass%, is preferably 70 mass% or more and 99 mass% or less, more preferably 80 mass% or more and 99 mass% or less, even more preferably 90 mass% or more and 98 mass% or less, and particularly preferably 95 mass% or more and 98 mass% or less.

前記安定化剤は、Yを含む。 The stabilizer comprises Y2O3 .

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下である。
安定化ジルコニア中のYの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、立方晶相率を4.0%以上とすることができる。立方晶相率が4.0%以上であるため、粒界での散乱を抑制することができ、透光性を向上させることができる。また、Yの含有量が、酸化物換算で6.5mol%以下であるため、機械的強度に優れる。
なお、Yの含有量が酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下の範囲内においては、正方晶相率と立方晶相率とは、トレードオフの関係にあり、Yの含有量が多いほど、立方晶相率が高くなる一方、正方晶相率が低くなる。Yの含有量が少ないほど、正方晶相率が高くなる一方、立方晶相率が低くなる。
また、前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、単斜晶相率を0.5%以下とすることができる。
単斜晶相は、多く含まれるほど、機械的強度、及び、透明性が低下する。一方、前記ジルコニア焼結体によれば、単斜晶相率が0.5%以下であるため、機械的強度、及び、透明性に優れる。
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide.
Since the content of Y2O3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol% in terms of oxide, the cubic phase ratio can be 4.0% or more. Since the cubic phase ratio is 4.0% or more, scattering at grain boundaries can be suppressed and translucency can be improved. In addition, since the content of Y2O3 is 6.5 mol% or less in terms of oxide, the mechanical strength is excellent.
In addition, when the content of Y2O3 is in the range of more than 4.0 mol% to 6.5 mol% or less in terms of oxide, the tetragonal phase ratio and the cubic phase ratio are in a trade-off relationship, and the higher the content of Y2O3 , the higher the cubic phase ratio but the lower the tetragonal phase ratio . The lower the content of Y2O3 , the higher the tetragonal phase ratio but the lower the cubic phase ratio.
In addition, since the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol % in terms of oxide, the monoclinic fraction can be set to 0.5% or less.
The more monoclinic phase is contained, the lower the mechanical strength and transparency become. On the other hand, the zirconia sintered body has a monoclinic phase ratio of 0.5% or less, and therefore has excellent mechanical strength and transparency.

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で5.2mol%超え、より好ましくは5.3mol%以上である。
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で6.4mol%以下、より好ましくは6.3mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で5.2mol%超え6.4mol%以下、より好ましくは5.3mol%以上6.3mol%以下である。
The content of Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably more than 5.2 mol %, more preferably 5.3 mol % or more, calculated as oxide.
The content of Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably 6.4 mol % or less, more preferably 6.3 mol % or less, calculated as oxide.
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably more than 5.2 mol % and not more than 6.4 mol %, more preferably 5.3 mol % or more and not more than 6.3 mol %, calculated as oxide.

前記安定化剤は、さらに、Y以外の他の安定化剤を含んでも構わない。前記他の安定化剤としては、特に限定されないが、例えば、Yb、Er、CeO、Sc、Nd、La、Tb、CaO等が挙げられる。これらの他の安定化剤は、1種、又は、2種以上を含んでいても構わない。 The stabilizer may further include another stabilizer other than Y 2 O 3. The other stabilizer is not particularly limited, and examples thereof include Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , CeO 2 , Sc 2 O 3 , Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Tb 2 O 3 , CaO, etc. One type or two or more types of these other stabilizers may be included.

以外の他の安定化剤を含む場合、含有量は、透明性、透光性に大きな影響を与えない範囲であることが好ましい。
以外の他の安定化剤を含む場合、前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、好ましくは酸化物換算で0.01mol%以上2.5mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で0.05mol%以上、さらに好ましくは、0.10mol%以上である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で2.0mol%以下、さらに好ましくは、1.5mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で0.05mol%以上2.0mol%以下、さらに好ましくは酸化物換算で0.10ml%以上1.5mol%以下である。
When a stabilizer other than Y 2 O 3 is contained, the content is preferably within a range that does not significantly affect the transparency and translucency.
When a stabilizer other than Y 2 O 3 is contained, the content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is preferably 0.01 mol % or more and 2.5 mol % or less in terms of oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 0.05 mol % or more, and even more preferably 0.10 mol % or more, calculated as oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 2.0 mol % or less, and even more preferably 1.5 mol % or less, calculated as oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 0.05 mol % or more and 2.0 mol % or less in terms of oxide, and further preferably 0.10 mol % or more and 1.5 mol % or less in terms of oxide.

前記安定化ジルコニア中の安定化剤の総量は、酸化物換算で4.1mol%以上6.5mol%以下が好ましい。安定化剤の総量が、酸化物換算で4.1mol%以上であると、単斜晶相率をより少なくすることができる。また、安定化剤の総量が、酸化物換算で6.5mol%以下であると、機械特性(強度、靱性)の低い立方晶相率を減らし、機械特性の高い正方晶相率を高くすることができる。 The total amount of stabilizers in the stabilized zirconia is preferably 4.1 mol% or more and 6.5 mol% or less in oxide equivalent. When the total amount of stabilizers is 4.1 mol% or more in oxide equivalent, the monoclinic phase ratio can be reduced. Also, when the total amount of stabilizers is 6.5 mol% or less in oxide equivalent, the cubic phase ratio, which has low mechanical properties (strength, toughness), can be reduced, and the tetragonal phase ratio, which has high mechanical properties, can be increased.

前記安定化剤の総量は、酸化物換算で4.5mol%以上がより好ましく、5.0mol%以上がさらに好ましく、5.2mol%以上が特に好ましい。
前記安定化剤の総量は、酸化物換算で6.4mol%以下がより好ましく、6.3mol%以下がさらに好ましく、6.0mol%以下が特に好ましい。
前記安定化剤の総量は、酸化物換算で4.5mol%以上6.4mol%以下がより好ましく、5.0mol%以上6.3mol%以下がさらに好ましく、5.2mol%以上6.0mol%以下が特に好ましい。
The total amount of the stabilizer is more preferably 4.5 mol % or more, further preferably 5.0 mol % or more, and particularly preferably 5.2 mol % or more, calculated as oxide.
The total amount of the stabilizer is more preferably 6.4 mol % or less, further preferably 6.3 mol % or less, particularly preferably 6.0 mol % or less, calculated as oxide.
The total amount of the stabilizer is more preferably 4.5 mol % or more and 6.4 mol % or less, further preferably 5.0 mol % or more and 6.3 mol % or less, particularly preferably 5.2 mol % or more and 6.0 mol % or less, calculated as oxide.

前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、80質量%以上99質量%以下であることが好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、98質量%以下であることがより好ましく、97質量%以下であることがさらに好ましい。
前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、85質量%以上98質量%以下であることがより好ましく、90質量%以上97質量%以下であることがさらに好ましい。
The content of zirconia in the stabilized zirconia is preferably 80% by mass or more and 99% by mass or less. The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 85% by mass or more and even more preferably 90% by mass or more. The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 98% by mass or less and even more preferably 97% by mass or less.
The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 85% by mass or more and 98% by mass or less, and further preferably 90% by mass or more and 97% by mass or less.

前記ジルコニア焼結体は、ジルコニア焼結体全体に対してAl(アルミナ)を0.15質量%以下の範囲内で含むことが好ましい。ジルコニア焼結体全体に対してAlを含むと、焼結助剤として機能するため、低温焼結性に優れる。また、Alの含有量が0.15質量%以下であれば、アルミナ(不純物)の析出相(粒界)による散乱が低減されるため、透光性、透明性を高く維持できる。 The zirconia sintered body preferably contains Al 2 O 3 (alumina) in the range of 0.15 mass% or less based on the entire zirconia sintered body. When Al 2 O 3 is contained in the entire zirconia sintered body, it functions as a sintering aid, so that it has excellent low-temperature sintering properties. In addition, if the content of Al 2 O 3 is 0.15 mass% or less, scattering due to the precipitation phase (grain boundary) of alumina (impurity) is reduced, so that translucency and transparency can be maintained at a high level.

前記ジルコニア焼結体がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上である。
前記ジルコニア焼結体がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.13質量%以下、さらに好ましくは0.10質量%以下である。
前記ジルコニア焼結体がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上0.13質量%以下、さらに好ましくは0.05質量%以上0.10質量%以下である。
When the zirconia sintered body contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.01 mass% or more, and further preferably 0.05 mass% or more.
When the zirconia sintered body contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.13 mass% or less, and further preferably 0.10 mass% or less.
When the zirconia sintered body contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.01 mass % or more and 0.13 mass % or less, and further preferably 0.05 mass % or more and 0.10 mass % or less.

前記ジルコニア焼結体は、アルミナ以外にも、強度等の特性の向上を目的として、焼結可能なセラミックスや熱硬化性樹脂等を含んでも構わない。 The zirconia sintered body may contain, in addition to alumina, sinterable ceramics, thermosetting resins, etc., in order to improve properties such as strength.

前記ジルコニア焼結体は、透明性、透光性に大きな影響を与えない範囲内において、Fe、V、Mn、Co、Zn、Cu、及び、Tiからなる群より選ばれる1種以上を含んでいてもよい。Fe、V、Mn、Co、Zn、Cu、及び、Tiからなる群より選ばれる1種以上を着色元素として含むと、ジルコニア焼結体を好適に着色することができる。 The zirconia sintered body may contain one or more elements selected from the group consisting of Fe, V, Mn, Co, Zn, Cu, and Ti, within a range that does not significantly affect the transparency and translucency. When the zirconia sintered body contains one or more elements selected from the group consisting of Fe, V, Mn, Co, Zn, Cu, and Ti as a coloring element, the zirconia sintered body can be suitably colored.

前記着色元素の形態は特に限定されず、酸化物、塩化物などの形態で添加することができる。前記着色元素を含む着色剤としては、具体的には、例えば、Fe、V、MnO、CoO、ZnO、CuO、TiO等が挙げられる。 The form of the coloring element is not particularly limited, and it can be added in the form of an oxide, a chloride, etc. Specific examples of colorants containing the coloring element include Fe2O3 , V2O5 , MnO2 , CoO , ZnO, CuO, TiO2, etc.

前記着色剤としてFeを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When Fe2O3 is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてVを含む場合、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When V2O5 is contained as the colorant, the content is preferably 0.005% by mass or more and 0.5% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてMnOを含む場合、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.1質量%以上1.1質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When MnO2 is contained as the colorant, the content is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 1.1% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてCoOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.01質量%以上1.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When CoO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 1.5% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてZnOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When ZnO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてCuOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.6質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When CuO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてTiOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.01質量%以上1質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上0.3質量%以下がさらに好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When TiO2 is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 0.3% by mass or less, when the entire zirconia sintered body is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. That is, it is easy to adjust the color tone.

前記ジルコニア焼結体は、平均結晶粒径が100nm以上200nm以下である。平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であるため、粒径が可視光波長より小さい粒子が存在し、粒界面での散乱の影響は少なくなる。その上で、後述するように、立方晶相率が4.0%以上であるため、正方晶相の散乱が抑制され、特に透明性が向上する。 The zirconia sintered body has an average crystal grain size of 100 nm or more and 200 nm or less. Because the average crystal grain size is 100 nm or more and 200 nm or less, there are particles whose grain size is smaller than the visible light wavelength, and the effect of scattering at the grain boundaries is reduced. In addition, as described below, because the cubic phase ratio is 4.0% or more, scattering of the tetragonal phase is suppressed, and transparency in particular is improved.

前記平均結晶粒径は、好ましくは195nm以下、より好ましくは190nm以下である。
前記平均結晶粒径は、好ましくは110nm以上、より好ましくは120nm以上である。
前記平均結晶粒径は、好ましくは110nm以上195nm以下、より好ましくは120nm以上190nm以下である。
前記平均結晶粒径は、例えば、ジルコニア粉末を焼結する際の焼結条件(特に、焼結温度)より制御することができる。
前記平均結晶粒径の求め方は、実施例に記載の方法による。
The average crystal grain size is preferably 195 nm or less, and more preferably 190 nm or less.
The average crystal grain size is preferably 110 nm or more, and more preferably 120 nm or more.
The average crystal grain size is preferably 110 nm or more and 195 nm or less, and more preferably 120 nm or more and 190 nm or less.
The average crystal grain size can be controlled, for example, by adjusting the sintering conditions (particularly the sintering temperature) when sintering the zirconia powder.
The method for determining the average crystal grain size is the method described in the Examples.

前記ジルコニア焼結体の結晶相に含まれる単斜晶相率は、0.5%以下である。単斜晶相は、多く含まれるほど、機械的強度、及び、透明性が低下する。前記ジルコニア焼結体は、単斜晶相率が0.5%以下であるため、機械的強度、及び、透明性に優れる。 The monoclinic phase ratio contained in the crystal phase of the zirconia sintered body is 0.5% or less. The more monoclinic phase is contained, the lower the mechanical strength and transparency. Since the monoclinic phase ratio of the zirconia sintered body is 0.5% or less, it has excellent mechanical strength and transparency.

前記単斜晶相率は、好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2%以下である。
前記単斜晶相率は、小さいほど好ましいが、例えば、0.05%以上、0.1%以上等である。
前記単斜晶相率は、好ましくは0.05%以上0.3%以下、より好ましくは0、1%以上0.2%以下である。
前記単斜晶相率は、例えば、安定化剤(特にY)の含有量等により制御することができる。
前記単斜晶相率の求め方は、実施例に記載の方法による。
The monoclinic fraction is preferably 0.3% or less, and more preferably 0.2% or less.
The smaller the monoclinic fraction, the more preferable it is, and for example, 0.05% or more, 0.1% or more.
The monoclinic fraction is preferably 0.05% or more and 0.3% or less, and more preferably 0.1% or more and 0.2% or less.
The monoclinic fraction can be controlled by, for example, the content of a stabilizer (particularly Y 2 O 3 ), etc.
The method for determining the monoclinic fraction is the method described in the Examples.

前記ジルコニア焼結体の結晶相に含まれる正方晶相率は、20.0%以上96.0%以下である。
正方晶相は、多く含まれるほど機械的強度が向上する。前記ジルコニア焼結体は、正方晶相率が20%以上であるため、機械的強度に優れる。また、前記ジルコニア焼結体は、正方晶相率が96.0%以下であるため、正方晶相の散乱が抑制され、特に透明性が向上する。
The tetragonal phase ratio contained in the crystal phase of the zirconia sintered body is 20.0% or more and 96.0% or less.
The more the tetragonal phase is contained, the more the mechanical strength is improved. The zirconia sintered body has a tetragonal phase ratio of 20% or more, and therefore has excellent mechanical strength. In addition, the zirconia sintered body has a tetragonal phase ratio of 96.0% or less, and therefore scattering of the tetragonal phase is suppressed, and the transparency in particular is improved.

前記正方晶相率は、好ましくは60.0%以下、より好ましくは58.0%以下、さらに好ましくは55.0%以下である。
前記正方晶相率は、好ましくは25.0%以上、より好ましくは30.0%以上、さらに好ましくは32.0%以上である。
前記正方晶相率は、好ましくは25.0%以上60.0%以下、より好ましくは30.0%以上58.0%以下、さらに好ましくは32.0%以上55.0%以下である。
前記正方晶相率は、例えば、安定化剤(特にY)の含有量等により制御することができる。
前記正方晶相率の求め方は、実施例に記載の方法による。
The tetragonal fraction is preferably 60.0% or less, more preferably 58.0% or less, and even more preferably 55.0% or less.
The tetragonal fraction is preferably 25.0% or more, more preferably 30.0% or more, and even more preferably 32.0% or more.
The tetragonal phase ratio is preferably 25.0% or more and 60.0% or less, more preferably 30.0% or more and 58.0% or less, and further preferably 32.0% or more and 55.0% or less.
The tetragonal phase ratio can be controlled by, for example, the content of a stabilizer (particularly Y 2 O 3 ), etc.
The tetragonal fraction is determined by the method described in the Examples.

前記ジルコニア焼結体の結晶相に含まれる立方晶相率は、4.0%以上80.0%以下である。立方晶相は、光学異方性を持たない(光学的等方性を有する)ため、立方晶相率を高くすると、全光線透過率(透光性)は向上する。一方、立方晶相は、粒成長しやすいという特性を持つため、立方晶相率を高くしすぎると、結晶粒が大きくなり、平行光線透過率(透明性)が低下することとなる。前記ジルコニア焼結体は、立方晶相率が4.0%以上であるため、粒界での散乱を抑制することができ、透光性を向上させることができる。また、前記ジルコニア焼結体は、立方晶相率が80.0%以下であるため、粒成長を抑制することができ、平行光線透過率を高く維持することができる。 The cubic phase ratio contained in the crystal phase of the zirconia sintered body is 4.0% or more and 80.0% or less. Since the cubic phase does not have optical anisotropy (has optical isotropy), increasing the cubic phase ratio improves the total light transmittance (translucency). On the other hand, since the cubic phase has the property of being prone to grain growth, if the cubic phase ratio is made too high, the crystal grains will become large and the parallel light transmittance (transparency) will decrease. Since the cubic phase ratio of the zirconia sintered body is 4.0% or more, scattering at grain boundaries can be suppressed and translucency can be improved. In addition, since the cubic phase ratio of the zirconia sintered body is 80.0% or less, grain growth can be suppressed and the parallel light transmittance can be maintained high.

前記立方晶相率は、好ましくは75.0%以下、より好ましくは70.0%以下、さらに好ましくは68.0%以下である。
前記立方晶相率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは42.0%以上、さらに好ましくは45.0%以上である。
前記立方晶相率は、好ましくは40.0%以上75.0%以下、より好ましくは42.0%以上70.0%以下、さらに好ましくは45.0%以上68.0%以下である。
前記立方晶相率は、例えば、安定化剤(特にY)の含有量等により制御することができる。
前記立方晶相率の求め方は、実施例に記載の方法による。
The cubic phase ratio is preferably 75.0% or less, more preferably 70.0% or less, and even more preferably 68.0% or less.
The cubic phase ratio is preferably 40.0% or more, more preferably 42.0% or more, and even more preferably 45.0% or more.
The cubic phase ratio is preferably 40.0% or more and 75.0% or less, more preferably 42.0% or more and 70.0% or less, and even more preferably 45.0% or more and 68.0% or less.
The cubic phase ratio can be controlled by, for example, the content of a stabilizer (particularly Y 2 O 3 ), etc.
The cubic phase ratio is determined by the method described in the Examples.

なお、前記ジルコニア焼結体の結晶面は無配向である。このことは、前記ジルコニア焼結体のXRDスペクトルにおいて配向が確認できないことや、後述するジルコニア焼結体の製造方法において、結晶面を配向させるような成型・焼結方法を採用していないことからも明らかである。 The crystal planes of the zirconia sintered body are unoriented. This is evident from the fact that no orientation can be confirmed in the XRD spectrum of the zirconia sintered body, and from the fact that the manufacturing method of the zirconia sintered body described below does not employ a molding/sintering method that will orient the crystal planes.

<相対焼結密度>
前記ジルコニア焼結体の相対焼結密度は、99.6%以上である。前記ジルコニア焼結体の相対焼結密度が99.6%以上であるため、残留気孔での散乱が抑制され、高い透光性、透明性が得られる。また、前記ジルコニア焼結体の相対焼結密度が99.6%以上であるため、高強度であるといえる。
前記相対焼結密度は、好ましくは99.7%以上、より好ましくは99.8%以上である。
前記相対焼結密度は、大きいほど好ましいが、例えば99.95%以下、99.9%以下等である。
前記相対焼結密度は、好ましくは99.7%以上99.95%以下、より好ましくは99.8%以上99.9%以下である。
<Relative sintered density>
The relative sintered density of the zirconia sintered body is 99.6% or more. Since the relative sintered density of the zirconia sintered body is 99.6% or more, scattering in residual pores is suppressed, and high light transmittance and transparency are obtained. In addition, since the relative sintered density of the zirconia sintered body is 99.6% or more, it can be said to have high strength.
The relative sintered density is preferably 99.7% or more, and more preferably 99.8% or more.
The higher the relative sintered density, the more preferable it is, for example, 99.95% or less, 99.9% or less.
The relative sintered density is preferably 99.7% or more and 99.95% or less, and more preferably 99.8% or more and 99.9% or less.

<ジルコニア焼結体の相対焼結密度の測定方法>
前記相対焼結密度は、下記式(1)で表される相対焼結密度のことをいう。
相対焼結密度(%)=(焼結密度/理論焼結密度)×100・・・(1)
ここで、理論焼結密度(ρとする)は、下記式(2-1)によって算出される値である。
ρ0=100/[(Y/3.987)+(100-Y)/ρz]・・・(2-1)
ただし、ρzは、下記式(2-2)によって算出される値である。
ρz=[124.25(100-X)+[安定化剤の分子量]×X]/[150.5(100+X)AC]・・・(2-2)
ここで、前記安定化剤の分子量は、Yについては225.81を用いる。
また、X及びYはそれぞれ、安定化剤濃度(モル%)及びアルミナ濃度(重量%)である。また、A及びCはそれぞれ、下記式(2-3)及び(2-4)によって算出される値である。
A=0.5080+0.06980X/(100+X)・・・(2-3)
C=0.5195-0.06180X/(100+X)・・・(2-4)
式(1)において、理論焼結密度は,粉末の組成によって変動する。例えば、イットリア含有ジルコニアの理論焼結密度は、イットリア含有量が2mol%であれば6.117g/cm、3mol%であれば6.098g/cm、5.5mol%であれば6.051g/cmである(Al=0重量%の場合)。
また、アルミナ以外のその他成分(安定化剤や着色剤等)を含む場合の理論焼結密度(ρ1とする)は、
ρ1=100/[(Z/V)+(100-Z)/ρ0]・・・(2-5)
また、Zはアルミナ以外のその他成分濃度(重量%)、Vはアルミナ以外のその他成分の理論密度(g/cm)である。
アルミナ以外のその他成分の理論密度は、Ybが9.17g/cm、Erが8.64g/cm、CeOが7.22g/cm、Scが3.86g/cm、Ndが7.24g/cm、Laが6.51g/cm、Tbが7.81g/cm、CaOが3.34g/cm、Feが5.24g/cm、ZnOが5.61g/cm、MnOが5.03g/cm、CoOが6.10g/cm、Crが5.22g/cm、TiOが4.23g/cm、CuOが6.31g/cm、Vが3.36g/cmとする。
また、焼結密度は、アルキメデス法にて計測する。
<Method for measuring relative sintered density of zirconia sintered body>
The relative sintered density is represented by the following formula (1).
Relative sintered density (%) = (sintered density / theoretical sintered density) × 100 (1)
Here, the theoretical sintered density (ρ 0 ) is a value calculated by the following formula (2-1).
ρ0=100/[(Y/3.987)+(100-Y)/ρz]...(2-1)
Here, ρz is a value calculated by the following formula (2-2).
ρz=[124.25(100−X)+[molecular weight of stabilizer]×X]/[150.5(100+X)A 2 C] (2-2)
Here, the molecular weight of the stabilizer is 225.81 for Y2O3 .
Additionally, X and Y are the stabilizer concentration (mol %) and the alumina concentration (wt %), respectively, and A and C are values calculated by the following formulas (2-3) and (2-4), respectively.
A=0.5080+0.06980X/(100+X)...(2-3)
C=0.5195-0.06180X/(100+X)...(2-4)
In formula (1), the theoretical sintered density varies depending on the powder composition. For example, the theoretical sintered density of yttria-containing zirconia is 6.117 g/ cm3 when the yttria content is 2 mol%, 6.098 g/ cm3 when the yttria content is 3 mol%, and 6.051 g/ cm3 when the yttria content is 5.5 mol% (when Al2O3 = 0 wt%).
In addition, the theoretical sintered density (ρ1) when other components (stabilizers, colorants, etc.) other than alumina are included is:
ρ1=100/[(Z/V)+(100-Z)/ρ0]...(2-5)
Furthermore, Z is the concentration (wt %) of components other than alumina, and V is the theoretical density (g/cm 3 ) of the components other than alumina.
The theoretical densities of the components other than alumina are: Yb2O3 : 9.17 g / cm3 , Er2O3 : 8.64 g/ cm3 , CeO2 : 7.22 g/ cm3 , Sc2O3 : 3.86 g/cm3, Nd2O3 : 7.24 g/ cm3 , La2O3 : 6.51 g / cm3 , Tb2O3 : 7.81 g/ cm3 , CaO : 3.34 g/ cm3 , Fe2O3 : 5.24 g/ cm3 , ZnO : 5.61 g/ cm3 , MnO2 : 5.03 g/ cm3 , CoO: 6.10 g/ cm3 , and Cr2O3 : 5.22 g/ cm3 . 3 , TiO2 at 4.23 g/ cm3 , CuO at 6.31 g/ cm3 , and V2O5 at 3.36 g/ cm3 .
The sintered density is measured by the Archimedes method.

<全光線透過率>
前記ジルコニア焼結体は、厚み1mmでの全光線透過率が45%以上60%以下であることが好ましい。前記ジルコニア焼結体の厚み1mmでの全光線透過率が45%以上であると、透光性により優れているといえる。
<Total light transmittance>
The zirconia sintered body preferably has a total light transmittance of 45% or more and 60% or less at a thickness of 1 mm. When the zirconia sintered body has a total light transmittance of 45% or more at a thickness of 1 mm, it can be said to have excellent translucency.

前記全光線透過率は、好ましくは46.0%以上、より好ましくは48.0%以上である。
前記全光線透過率は、高いほど好ましいが、例えば、59.0%以下、58.0%以下等である。
前記全光線透過率は、好ましくは46.0%以上59.0%以下、より好ましくは48.0%以上58.0%以下である。
前記全光線透過率の求め方は、実施例に記載の方法による。
The total light transmittance is preferably 46.0% or more, and more preferably 48.0% or more.
The higher the total light transmittance, the more preferable it is, and for example, 59.0% or less, 58.0% or less.
The total light transmittance is preferably 46.0% or more and 59.0% or less, and more preferably 48.0% or more and 58.0% or less.
The total light transmittance is determined by the method described in the Examples.

<平行光線透過率>
前記ジルコニア焼結体は、厚み1mmでの平行光線透過率が7.0%以上30.0%以下であることが好ましい。前記ジルコニア焼結体の厚み1mmでの平行光線透過率が7.0%以上であると、透明性により優れているといえる。
<Parallel light transmittance>
The zirconia sintered body preferably has a parallel light transmittance of 7.0% or more and 30.0% or less at a thickness of 1 mm. When the zirconia sintered body has a parallel light transmittance of 7.0% or more at a thickness of 1 mm, it can be said to have excellent transparency.

前記平行光線透過率は、好ましくは8.0%以上、より好ましくは10.0%以上である。
前記平行光線透過率は、高いほど好ましいが、例えば、29.0%以下、28.0%以下等である。
前記平行光線透過率は、好ましくは8.0%以上29.0%以下、より好ましくは10.0%以上28.0%以下である。
前記平行光線透過率の求め方は、実施例に記載の方法による。
The parallel light transmittance is preferably 8.0% or more, and more preferably 10.0% or more.
The higher the parallel light transmittance, the more preferable it is, and for example, 29.0% or less, 28.0% or less.
The parallel light transmittance is preferably 8.0% or more and 29.0% or less, and more preferably 10.0% or more and 28.0% or less.
The parallel light transmittance is determined by the method described in the Examples.

<機械強度>
前記ジルコニア焼結体は、3点曲げ強度が500MPa以上1000MPa以下であることが好ましい。
<Mechanical strength>
The zirconia sintered body preferably has a three-point bending strength of 500 MPa or more and 1000 MPa or less.

前記3点曲げ強度は、より好ましくは550MPa以上、さらに好ましくは600MPa以上である。前記3点曲げ強度は、大きいほど好ましいが、例えば、900MPa以下、850MPa以下等とすることができる。
前記3点曲げ強度は、より好ましくは550MPa以上900MPa以下、さらに好ましくは600MPa以上850MPa以下である。
The three-point bending strength is more preferably 550 MPa or more, and further preferably 600 MPa or more. The higher the three-point bending strength, the more preferable it is, but it can be, for example, 900 MPa or less, 850 MPa or less, etc.
The three-point bending strength is more preferably 550 MPa or more and 900 MPa or less, and further preferably 600 MPa or more and 850 MPa or less.

前記3点曲げ強度が500MPa以上であると、より高強度であるいえる。前記3点曲げ強度の求め方は、実施例に記載の方法による。 If the three-point bending strength is 500 MPa or more, it can be said to have higher strength. The three-point bending strength is determined by the method described in the examples.

<靱性>
前記ジルコニア焼結体は、IF法による靭性値が2.7MPa・m0.5以上5.0MPa・m0.5以下であることが好ましい。
<Toughness>
The zirconia sintered body preferably has a toughness value measured by an IF method of 2.7 MPa·m 0.5 or more and 5.0 MPa·m 0.5 or less.

前記靭性値は、より好ましくは2.8MPa・m0.5以上、さらに好ましくは3.0MPa・m0.5以上である。前記靭性値は、大きいほど好ましいが、例えば、4.8MPa・m0.5以下、4.6MPa・m0.5以下等とすることができる。
前記靭性値は、より好ましくは2.8MPa・m0.5以上4.8MPa・m0.5以下、さらに好ましくは3.0MPa・m0.5以上4.6MPa・m0.5以下である。
The toughness value is more preferably 2.8 MPa·m 0.5 or more, and further preferably 3.0 MPa·m 0.5 or more. The higher the toughness value, the more preferable it is, but it can be, for example, 4.8 MPa·m 0.5 or less, 4.6 MPa·m 0.5 or less, etc.
The toughness value is more preferably 2.8 MPa·m 0.5 or more and 4.8 MPa·m 0.5 or less, and further preferably 3.0 MPa·m 0.5 or more and 4.6 MPa·m 0.5 or less.

前記靭性値が2.7MPa・m0.5以上であると、より高靱性であるといえる。前記靭性値の求め方は、実施例に記載の方法による。 When the toughness value is 2.7 MPa·m 0.5 or more, it can be said that the toughness is higher. The toughness value is determined by the method described in the Examples.

<水熱劣化耐性>
前記ジルコニア焼結体は、134℃、0.3MPa(絶対圧力0.3MPa)、75時間水熱処理後の単斜晶相率が2.0%以下であることが好ましい。前記水熱処理後の単斜晶相率が2.0%以下であると、より水熱劣化耐性に優れるといえる。前記水熱処理後の単斜晶相率は、例えば、Y添加量や平均結晶粒径により制御することができる。
<Resistance to hydrothermal deterioration>
The zirconia sintered body preferably has a monoclinic fraction of 2.0% or less after hydrothermal treatment at 134°C and 0.3 MPa (absolute pressure 0.3 MPa) for 75 hours. If the monoclinic fraction after the hydrothermal treatment is 2.0% or less, it can be said that the resistance to hydrothermal deterioration is more excellent. The monoclinic fraction after the hydrothermal treatment can be controlled, for example, by the amount of Y2O3 added or the average crystal grain size.

前記水熱処理後の単斜晶相率は、より好ましくは1.7%以下、さらに好ましくは1.5%以下である。前記水熱処理後の単斜晶相率は、小さいほど好ましいが、例えば、0.1%以上、0.2%以上である。
前記水熱処理後の単斜晶相率は、より好ましくは0.2%以上1.7%以下、さらに好ましくは0.1%以上1.5%以下、特に好ましくは0%以上1.5%以下である。
The monoclinic fraction after the hydrothermal treatment is more preferably 1.7% or less, and further preferably 1.5% or less. The smaller the monoclinic fraction after the hydrothermal treatment, the more preferable it is, and is, for example, 0.1% or more, 0.2% or more.
The monoclinic fraction after the hydrothermal treatment is more preferably 0.2% or more and 1.7% or less, further preferably 0.1% or more and 1.5% or less, and particularly preferably 0% or more and 1.5% or less.

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、特に限定されないが、例えば、後述するジルコニア粉末を用い、後述するジルコニア焼結体の製造方法を用いて得ることができる。 The zirconia sintered body according to this embodiment is not particularly limited, but can be obtained, for example, by using a zirconia powder described later and a method for producing a zirconia sintered body described later.

本実施形態に係るジルコニア焼結体は、産業部品、審美性部品、歯科材料として使用することができる。より具体的には、宝飾品、時計用部品、時計の文字盤、人工歯、成型加工用部材、耐摩耗部材、耐薬品部材等に使用することができる。 The zirconia sintered body according to this embodiment can be used as an industrial part, an aesthetic part, or a dental material. More specifically, it can be used for jewelry, watch parts, watch dials, artificial teeth, molding parts, wear-resistant parts, chemical-resistant parts, etc.

[ジルコニア粉末]
本実施形態に係るジルコニア粉末は、
ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化剤は、Yを含み、
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下である。
[Zirconia powder]
The zirconia powder according to this embodiment is
The stabilized zirconia includes zirconia and a stabilizer.
The stabilizer comprises Y2O3 ,
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide.

本実施形態に係るジルコニア粉末は、後述するジルコニア焼結体の製造方法に用いることができる。 The zirconia powder according to this embodiment can be used in the manufacturing method of zirconia sintered bodies described below.

前記ジルコニア粉末は、ジルコニアを主成分とする一次粒子を含む。前記一次粒子の全部又は一部は、凝集して二次粒子を形成している。すなわち、前記ジルコニア粉末は、凝集していない一次粒子、及び、一次粒子が凝集した二次粒子を含む。
ただし、前記ジルコニア粉末において、二次粒子とはならず、凝集しない一次粒子の状態で存在する一次粒子の量はごく微量であり、例えば、一次粒子全体(凝集していない一次粒子と、凝集して二次粒子となった一次粒子との合計)のうちの1質量%未満である。つまり、前記ジルコニア粉末は、凝集していない一次粒子をごく微量含み得るが、大部分が二次粒子で構成されている。
なお、「ジルコニアを主成分とする」とは、一次粒子を100質量%としたときに、当該一次粒子にジルコニアを70質量%以上含むことをいう。すなわち、本明細書において、ジルコニアを主成分とする一次粒子とは、ジルコニアを70質量%以上含む一次粒子をいう。一次粒子に含まれるジルコニアの含有量は、74質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上がさらに好ましい。
The zirconia powder contains primary particles mainly composed of zirconia. All or a part of the primary particles are aggregated to form secondary particles. That is, the zirconia powder contains non-aggregated primary particles and secondary particles formed by aggregation of the primary particles.
However, in the zirconia powder, the amount of primary particles that do not become secondary particles and exist in the form of non-aggregated primary particles is very small, for example, less than 1 mass % of the total primary particles (the total of non-aggregated primary particles and primary particles that have aggregated to become secondary particles). In other words, the zirconia powder may contain a very small amount of non-aggregated primary particles, but the majority is composed of secondary particles.
Incidentally, "zirconia as the main component" means that the primary particles contain 70 mass% or more of zirconia when the primary particles are taken as 100 mass%. That is, in this specification, primary particles containing zirconia as the main component refer to primary particles containing 70 mass% or more of zirconia. The content of zirconia contained in the primary particles is preferably 74 mass% or more, more preferably 80 mass% or more, and even more preferably 85 mass% or more.

上述の通り、本実施形態に係るジルコニア粉末は、安定化ジルコニアを含む。 As described above, the zirconia powder according to this embodiment contains stabilized zirconia.

前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、99質量%以下、98質量%以下等とすることができる。また、前記ジルコニア粉末は、前記安定化ジルコニアのみで構成されていてもよい。つまり、前記ジルコニア粉末は、前記安定化ジルコニアのみを焼結させた構成であってもよい。この場合、前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、100質量%となる。
前記安定化ジルコニアの含有量は、前記ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上99質量%以下、より好ましくは80質量%以上99質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上98質量%以下、特に好ましくは95質量%以上98質量%以下である。
The content of the stabilized zirconia is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. The content of the stabilized zirconia can be 99% by mass or less, 98% by mass or less, etc., when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. In addition, the zirconia powder may be composed only of the stabilized zirconia. In other words, the zirconia powder may be composed of only the stabilized zirconia sintered. In this case, the content of the stabilized zirconia is 100% by mass, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass.
The content of the stabilized zirconia is preferably 70% by mass or more and 99% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 99% by mass or less, even more preferably 90% by mass or more and 98% by mass or less, and particularly preferably 95% by mass or more and 98% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass.

前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤を含む。 The stabilized zirconia contains zirconia and a stabilizer.

前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、99質量%以下、98質量%以下等とすることができる。また、前記安定化ジルコニアは、ジルコニアと安定化剤とのみで構成されていてもよい。この場合、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニアの含有量全体を100質量%としたときに、100質量%となる。
前記安定化ジルコニア中の、ジルコニアと安定化剤との合計含有量は、前記安定化ジルコニア全体を100質量%としたときに、好ましくは70質量%以上99質量%以下、より好ましくは80質量%以上99質量%以下、さらに好ましくは90質量%以上98質量%以下、特に好ましくは95質量%以上98質量%以下である。
The total content of zirconia and the stabilizer in the stabilized zirconia is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass or more, when the entire stabilized zirconia is taken as 100% by mass. The total content of zirconia and the stabilizer can be 99% by mass or less, 98% by mass or less, etc., when the entire stabilized zirconia is taken as 100% by mass. The stabilized zirconia may also be composed of only zirconia and the stabilizer. In this case, the total content of zirconia and the stabilizer is 100% by mass, when the entire content of the stabilized zirconia is taken as 100% by mass.
The total content of zirconia and the stabilizer in the stabilized zirconia, when the entire stabilized zirconia is taken as 100 mass%, is preferably 70 mass% or more and 99 mass% or less, more preferably 80 mass% or more and 99 mass% or less, even more preferably 90 mass% or more and 98 mass% or less, and particularly preferably 95 mass% or more and 98 mass% or less.

前記安定化剤は、Yを含む。 The stabilizer comprises Y2O3 .

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下である。
安定化ジルコニア中のYの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の立方晶相率を4.0%以上とすることができる。当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の立方晶相率が4.0%以上であるため、粒界での散乱を抑制することができ、透光性を向上させることができる。また、Yの含有量が、酸化物換算で6.5mol%以下であるため、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の機械的強度に優れる。
また、前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超えであるため、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の単斜晶相率を0.5%以下とすることができる。
単斜晶相は、多く含まれるほど、機械的強度、及び、透明性が低下する。一方、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体によれば、単斜晶相率が0.5%以下であるため、機械的強度、及び、透明性に優れる。
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide.
Since the content of Y2O3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol % in terms of oxide, the cubic phase ratio of the sintered body obtained by sintering the zirconia powder can be 4.0% or more. Since the cubic phase ratio of the sintered body obtained by sintering the zirconia powder is 4.0% or more, scattering at grain boundaries can be suppressed and translucency can be improved. In addition, since the content of Y2O3 is 6.5 mol% or less in terms of oxide, the sintered body obtained by sintering the zirconia powder has excellent mechanical strength.
In addition, since the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 4.0 mol % in terms of oxide, the monoclinic fraction of the sintered body obtained by sintering the zirconia powder can be made 0.5% or less.
The more monoclinic phase is contained, the lower the mechanical strength and transparency become. On the other hand, the sintered body obtained by sintering the zirconia powder has a monoclinic phase ratio of 0.5% or less, and therefore has excellent mechanical strength and transparency.

前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で5.2mol%超え、より好ましくは5.3mol%以上である。
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で6.4mol%以下、より好ましくは6.3mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量は、好ましくは酸化物換算で5.2mol%超え6.4mol%以下、より好ましくは5.3mol%以上6.3mol%以下である。
The content of Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably more than 5.2 mol %, more preferably 5.3 mol % or more, calculated as oxide.
The content of Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably 6.4 mol % or less, more preferably 6.3 mol % or less, calculated as oxide.
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is preferably more than 5.2 mol % and not more than 6.4 mol %, more preferably 5.3 mol % or more and not more than 6.3 mol %, calculated as oxide.

前記安定化剤は、さらに、Y以外の他の安定化剤を含んでも構わない。前記他の安定化剤としては、特に限定されないが、例えば、Yb、Er、CeO、Sc、Nd、La、Tb、CaO等が挙げられる。これらの他の安定化剤は、1種、又は、2種以上を含んでいても構わない。 The stabilizer may further include another stabilizer other than Y 2 O 3. The other stabilizer is not particularly limited, and examples thereof include Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , CeO 2 , Sc 2 O 3 , Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , Tb 2 O 3 , CaO, etc. One type or two or more types of these other stabilizers may be included.

以外の他の安定化剤を含む場合、含有量は、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の透明性、透光性に大きな影響を与えない範囲であることが好ましい。
以外の他の安定化剤を含む場合、前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、好ましくは酸化物換算で0.01mol%以上2.5mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で
0.05mol%以上、さらに好ましくは、0.10mol%以上である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で
2.0mol%以下、さらに好ましくは、1.5mol%以下である。
前記安定化ジルコニア中の前記他の安定化剤の含有量は、より好ましくは酸化物換算で
0.05mol%以上2.0mol%以下、さらに好ましくは酸化物換算で0.10mol%以上1.5mol%以下である。
When a stabilizer other than Y 2 O 3 is contained, the content is preferably within a range that does not significantly affect the transparency and translucency of the sintered body obtained by sintering the zirconia powder.
When a stabilizer other than Y 2 O 3 is contained, the content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is preferably 0.01 mol % or more and 2.5 mol % or less in terms of oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 0.05 mol % or more, and even more preferably 0.10 mol % or more, calculated as oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 2.0 mol % or less, and even more preferably 1.5 mol % or less, calculated as oxide.
The content of the other stabilizer in the stabilized zirconia is more preferably 0.05 mol % or more and 2.0 mol % or less in terms of oxide, and further preferably 0.10 mol % or more and 1.5 mol % or less in terms of oxide.

前記安定化ジルコニア中の安定化剤の総量は、酸化物換算で4.1mol%以上6.5mol%以下が好ましい。安定化剤の総量が、酸化物換算で4.1mol%以上であると、単斜晶相率をより少なくすることができる。また、安定化剤の総量が、酸化物換算で6.5mol%以下であると、機械特性(強度、靱性)の低い立方晶相率を減らし、機械特性の高い正方晶相率を高くすることができる。 The total amount of stabilizers in the stabilized zirconia is preferably 4.1 mol% or more and 6.5 mol% or less in oxide equivalent. When the total amount of stabilizers is 4.1 mol% or more in oxide equivalent, the monoclinic phase ratio can be reduced. Also, when the total amount of stabilizers is 6.5 mol% or less in oxide equivalent, the cubic phase ratio, which has low mechanical properties (strength, toughness), can be reduced, and the tetragonal phase ratio, which has high mechanical properties, can be increased.

前記安定化剤の総量は、酸化物換算で4.5mol%以上がより好ましく、5.0mol%以上がさらに好ましく、5.2mol%以上が特に好ましい。
前記安定化剤の総量は、酸化物換算で6.4mol%以下がより好ましく、6.3mol%以下がさらに好ましく、6.0mol%以下が特に好ましい。
前記安定化剤の総量は、酸化物換算で4.5mol%以上6.4mol%以下がより好ましく、5.0mol%以上6.4mol%以下がさらに好ましく、5.2mol%以上6.0mol%以下が特に好ましい。
The total amount of the stabilizer is more preferably 4.5 mol % or more, further preferably 5.0 mol % or more, and particularly preferably 5.2 mol % or more, calculated as oxide.
The total amount of the stabilizer is more preferably 6.4 mol % or less, further preferably 6.3 mol % or less, particularly preferably 6.0 mol % or less, calculated as oxide.
The total amount of the stabilizer is more preferably 4.5 mol % or more and 6.4 mol % or less, further preferably 5.0 mol % or more and 6.4 mol % or less, particularly preferably 5.2 mol % or more and 6.0 mol % or less, calculated as oxide.

前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、80質量%以上99質量%以下であることが好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、98質量%以下であることがより好ましく、97質量%以下であることがさらに好ましい。
前記安定化ジルコニア中のジルコニアの含有量は、85質量%以上98質量%以下であることがより好ましく、90質量%以上97質量%以下であることがさらに好ましい。
The content of zirconia in the stabilized zirconia is preferably 80% by mass or more and 99% by mass or less. The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 85% by mass or more and even more preferably 90% by mass or more. The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 98% by mass or less and even more preferably 97% by mass or less.
The content of zirconia in the stabilized zirconia is more preferably 85% by mass or more and 98% by mass or less, and further preferably 90% by mass or more and 97% by mass or less.

前記ジルコニア粉末は、ジルコニア粉末全体に対してAl(アルミナ)を0.15質量%以下の範囲内で含むことが好ましい。ジルコニア粉末全体に対してAlを含むと、焼結助剤として機能するため、低温焼結性に優れる。また、Alの含有量が0.15質量%以下であれば、当該ジルコニア粉末を焼結させて得られる焼結体の、アルミナ(不純物)の析出相(粒界)による散乱が低減されるため、透光性、透明性を高く維持できる。 The zirconia powder preferably contains Al 2 O 3 (alumina) in the range of 0.15 mass% or less based on the entire zirconia powder. When Al 2 O 3 is contained in the entire zirconia powder, it functions as a sintering aid, so that it has excellent low-temperature sintering properties. In addition, if the content of Al 2 O 3 is 0.15 mass% or less, scattering due to the precipitated phase (grain boundary) of alumina (impurity) in the sintered body obtained by sintering the zirconia powder is reduced, so that the translucency and transparency can be maintained at a high level.

前記ジルコニア粉末がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.05質量%以上である。
前記ジルコニア粉末がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.13質量%以下、さらに好ましくは0.10質量%以下である。
前記ジルコニア粉末がAlを含む場合、前記Alの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上0.13質量%以下、さらに好ましくは0.05質量%以上0.10質量%以下である。
When the zirconia powder contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.01 mass % or more, and further preferably 0.05 mass % or more.
When the zirconia powder contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.13 mass % or less, and further preferably 0.10 mass % or less.
When the zirconia powder contains Al 2 O 3 , the content of Al 2 O 3 is more preferably 0.01 mass % or more and 0.13 mass % or less, and further preferably 0.05 mass % or more and 0.10 mass % or less.

前記ジルコニア粉末は、アルミナ以外にも、強度等の特性の向上を目的として、焼結可能なセラミックスや熱硬化性樹脂等を含んでも構わない。 In addition to alumina, the zirconia powder may contain sinterable ceramics, thermosetting resins, etc., in order to improve properties such as strength.

前記ジルコニア粉末は、透明性、透光性に大きな影響を与えない範囲内において、Fe、V、Mn、Co、Zn、Cu、及び、Tiからなる群より選ばれる1種以上を含んでいてもよい。Fe、V、Mn、Co、Zn、Cu、及び、Tiからなる群より選ばれる1種以上を着色元素として含むと、当該ジルコニア粉末を焼結させることにより得られるジルコニア焼結体を好適に着色することができる。 The zirconia powder may contain one or more elements selected from the group consisting of Fe, V, Mn, Co, Zn, Cu, and Ti, within a range that does not significantly affect transparency and translucency. When the zirconia powder contains one or more elements selected from the group consisting of Fe, V, Mn, Co, Zn, Cu, and Ti as a coloring element, the zirconia sintered body obtained by sintering the zirconia powder can be suitably colored.

前記着色元素の形態は特に限定されず、酸化物、塩化物などの形態で添加することができる。前記着色元素を含む着色剤としては、具体的には、例えば、Fe、V、MnO、CoO、ZnO、CuO、TiO等が挙げられる。前記着色剤は、前記ジルコニア粉末に混合物として添加されていることが好ましい。 The form of the coloring element is not particularly limited, and it can be added in the form of oxide, chloride, etc. Specific examples of colorants containing the coloring element include Fe2O3, V2O5 , MnO2 , CoO , ZnO, CuO, TiO2 , etc. The colorant is preferably added to the zirconia powder as a mixture.

前記着色剤としてFeを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When Fe2O3 is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてVを含む場合、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When V2O5 is contained as the colorant, the content is preferably 0.005% by mass or more and 0.5% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてMnOを含む場合、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.1質量%以上1.1質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When MnO2 is contained as the colorant, the content is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 1.1% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてCoOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.01質量%以上1.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When CoO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 1.5% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてZnOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When ZnO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてCuOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上1質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.6質量%以下がより好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When CuO is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. In other words, it is easy to adjust the color tone.

前記着色剤としてTiOを含む場合、前記着色剤の含有量は、ジルコニア粉末全体を100質量%としたときに、0.005質量%以上2質量%以下が好ましく、0.01質量%以上1質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上0.3質量%以下がさらに好ましい。前記着色剤の含有量が0.005質量%以上であると、意図した着色が得やすい。すなわち、色調の調整が容易となる。 When TiO2 is included as the colorant, the content of the colorant is preferably 0.005% by mass or more and 2% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 0.3% by mass or less, when the entire zirconia powder is taken as 100% by mass. When the content of the colorant is 0.005% by mass or more, it is easy to obtain the intended coloring. That is, it is easy to adjust the color tone.

<細孔分布>
1.一次粒子間隙のピークトップ径
前記ジルコニア粉末は、水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲において、細孔容積分布のピークトップ径が20nm以上85nm以下であることが好ましい。前記ピークトップ径は、好ましくは25nm以上、より好ましくは30nm、さらに好ましくは32nm、特に好ましくは35nm以上である。前記ピークトップ径は、好ましくは65nm以下、より好ましくは60nm以下、さらに好ましくは57nm以下、特に好ましくは54nm以下である。
なお、細孔分布の10nm以上200nm以下の範囲に複数のピークが存在する場合、本明細書でいう「細孔容積分布のピークトップ径が20nm以上85nm以下である」とは、細孔分布の10nm以上200nm以下の範囲におけるすべてのピークトップ径が20nm以上85nm以下の範囲内にあることをいう。
<Pore distribution>
1. Peak top diameter of gaps between primary particles The zirconia powder preferably has a peak top diameter of pore volume distribution of 20 nm to 85 nm in the range of 10 nm to 200 nm in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry. The peak top diameter is preferably 25 nm or more, more preferably 30 nm, even more preferably 32 nm, and particularly preferably 35 nm or more. The peak top diameter is preferably 65 nm or less, more preferably 60 nm or less, even more preferably 57 nm or less, and particularly preferably 54 nm or less.
In addition, when there are multiple peaks in the range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution, the phrase "the peak top diameter of the pore volume distribution is 20 nm or more and 85 nm or less" in this specification means that all peak top diameters in the range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution are within the range of 20 nm or more and 85 nm or less.

2.一次粒子間隙の細孔分布幅
前記ジルコニア粉末は、水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲において、細孔分布幅が40nm以上105nm以下であることが好ましい。前記細孔分布幅は、好ましくは43nm以上、より好ましくは46nm以上、さらに好ましくは50nm以上、特に好ましくは55nm以上である。前記細孔分布幅は、好ましくは100nm以下、より好ましくは95nm以下、さらに好ましくは90nm以下、特に好ましくは85nm以下、特別に好ましくは80nm以下である。
ここで、細孔分布幅は、log微分細孔容積が0.1ml/g以上となるピークの幅をいう。
なお、細孔分布の10nm以上200nm以下の範囲に複数のピークが存在する場合、本明細書でいう「細孔分布幅が40nm以上105nm以下である」とは、横軸を細孔径、縦軸をlog微分細孔容積とした細孔分布を示すグラフにおいて、細孔径が小さい方から見て初めてlog微分細孔容積0.1mL/gと交差した点(上昇しながら交差した点)を最小径とし、log微分細孔容積0.1mL/gと再び交差した点(下降しながら交差した点)を最大径とし、その最大径と最小径の差が40nm以上105nm以下であることをいう。
2. Pore distribution width of the gaps between primary particles The zirconia powder preferably has a pore distribution width of 40 nm to 105 nm in the range of 10 nm to 200 nm in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry. The pore distribution width is preferably 43 nm or more, more preferably 46 nm or more, even more preferably 50 nm or more, and particularly preferably 55 nm or more. The pore distribution width is preferably 100 nm or less, more preferably 95 nm or less, even more preferably 90 nm or less, particularly preferably 85 nm or less, and especially preferably 80 nm or less.
Here, the pore distribution width refers to the width of the peak at which the log differential pore volume is 0.1 ml/g or more.
In addition, when there are multiple peaks in the pore distribution in the range of 10 nm or more and 200 nm or less, the term "pore distribution width is 40 nm or more and 105 nm or less" in this specification means that in a graph showing pore distribution with pore diameter on the horizontal axis and log differential pore volume on the vertical axis, the point where the pore diameter first crosses the log differential pore volume of 0.1 mL/g (the point where the pore diameter crosses while ascending) as viewed from the smaller pore diameter side, the point where the pore diameter crosses the log differential pore volume of 0.1 mL/g again (the point where the pore diameter crosses while descending) is taken as the minimum diameter, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter is 40 nm or more and 105 nm or less.

3.一次粒子間隙の細孔容積
前記ジルコニア粉末は、水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲において、細孔容積が0.2ml/g以上0.5ml/g未満であることが好ましい。前記全細孔容量は、好ましくは0.22ml/g以上、より好ましくは0.25ml/g以上、さらに好ましくは0.3ml/g以上、特に好ましくは0.35ml/g以上、特別に好ましくは0.4ml/g以上である。前記全細孔容量は、好ましくは0.48ml/g以下、より好ましくは0.46ml/g以下、特に好ましくは0.44ml/g以下である。
3. Pore volume of the gap between primary particles The zirconia powder preferably has a pore volume of 0.2 ml/g or more and less than 0.5 ml/g in the range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry. The total pore volume is preferably 0.22 ml/g or more, more preferably 0.25 ml/g or more, even more preferably 0.3 ml/g or more, particularly preferably 0.35 ml/g or more, and especially preferably 0.4 ml/g or more. The total pore volume is preferably 0.48 ml/g or less, more preferably 0.46 ml/g or less, and particularly preferably 0.44 ml/g or less.

「水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲」は、ジルコニア粉末の一次粒子間隙としての細孔が存在し得る範囲である。
水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲において、細孔容積分布のピークトップ径が20nm以上85nm以下であり、細孔分布幅が40nm以上105nm以下であると、各細孔(各一次粒子間隙)の大きさが小さく、且つ、揃っている(分布がシャープである)。
従って、二次粒子を構成する各一次粒子が、均一に、且つ、密に凝集しており、大きな気孔が存在しない。
ここで、ジルコニアの粒子(一次粒子、二次粒子を含む)は、細孔容積が大きいと焼結しにくくなるという特徴を持つ。つまり、低温で焼結するには、二次粒子内の一次粒子間隙由来の細孔の大きさを小さく、且つ、分布をシャープにするだけではなく、一次粒子間隙由来の細孔容積も同時に小さくしなければならない。
そこで、水銀圧入法に基づく細孔分布における10nm以上200nm以下の範囲の細孔容積を0.2ml/g以上0.5ml/g未満であると、一次粒子間隙由来の細孔容積が少なく、且つ、大きな気孔が存在しない構成となり、高焼結密度の焼結体を得ることが可能となる。
The "range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry" is the range in which pores can exist as gaps between primary particles of the zirconia powder.
When the peak top diameter of the pore volume distribution is 20 nm or more and 85 nm or less and the pore distribution width is 40 nm or more and 105 nm or less in the range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry, the size of each pore (each gap between primary particles) is small and uniform (the distribution is sharp).
Therefore, the primary particles constituting the secondary particles are uniformly and densely aggregated, and no large pores exist.
Here, zirconia particles (including primary particles and secondary particles) have the characteristic that they are difficult to sinter if their pore volume is large. In other words, in order to sinter at low temperatures, not only must the size of the pores originating from the gaps between primary particles in the secondary particles be small and have a sharp distribution, but the pore volume originating from the gaps between primary particles must also be small at the same time.
Therefore, when the pore volume in the range of 10 nm or more and 200 nm or less in the pore distribution based on mercury intrusion porosimetry is 0.2 ml/g or more and less than 0.5 ml/g, the pore volume originating from the gaps between primary particles is small and a configuration is obtained in which no large pores exist, making it possible to obtain a sintered body with a high sintered density.

<粒子径D50
前記ジルコニア粉末の粒子径D50は、0.1μm以上0.7μm以下であることが好ましい。前記粒子径D50は、好ましくは0.12μm以上、より好ましくは0.14μm以上、さらに好ましくは0.16μm以上、特に好ましくは0.2μm以上である。前記粒子径D50は、好ましくは0.62μm以下、より好ましくは0.55μm以下、さらに好ましくは0.48μm以下、特に好ましくは0.4μm以下、特別に好ましくは0.3μm以下、格別に好ましくは0.3μm未満である。
前記ジルコニア粉末の粒子径D50が0.7μm以下であると、二次粒子の粒径が比較的小さいため、二次粒子間隙を小さくすることができる。その結果、低温焼結性に優れる。また、二次粒子間隙が小さいため、高焼結密度の焼結体を得ることができる。
<Particle diameter D50 >
The particle diameter D 50 of the zirconia powder is preferably 0.1 μm or more and 0.7 μm or less. The particle diameter D 50 is preferably 0.12 μm or more, more preferably 0.14 μm or more, even more preferably 0.16 μm or more, and particularly preferably 0.2 μm or more. The particle diameter D 50 is preferably 0.62 μm or less, more preferably 0.55 μm or less, even more preferably 0.48 μm or less, particularly preferably 0.4 μm or less, especially preferably 0.3 μm or less, and especially preferably less than 0.3 μm.
When the particle diameter D50 of the zirconia powder is 0.7 μm or less, the particle diameter of the secondary particles is relatively small, so that the gap between the secondary particles can be made small. As a result, the low-temperature sintering property is excellent. In addition, since the gap between the secondary particles is small, a sintered body with a high sintering density can be obtained.

<比表面積>
前記ジルコニア粉末の比表面積は、20m/g以上60m/g以下であることが好ましい。前記比表面積は、好ましくは22m/g以上、より好ましくは24m/g以上、さらに好ましくは30m/g以上、特に好ましくは35m/g以上である。前記比表面積は、好ましくは57m/g以下、より好ましくは54m/g、さらに好ましくは52m/g、特に好ましくは49m/gである。
<Specific surface area>
The specific surface area of the zirconia powder is preferably 20 m 2 /g or more and 60 m 2 /g or less. The specific surface area is preferably 22 m 2 /g or more, more preferably 24 m 2 /g or more, even more preferably 30 m 2 /g or more, and particularly preferably 35 m 2 /g or more. The specific surface area is preferably 57 m 2 /g or less, more preferably 54 m 2 /g, even more preferably 52 m 2 /g, and particularly preferably 49 m 2 /g.

前記ジルコニア粉末は、冷間等方圧加圧法(CIP)を用いて2.0t/cmの圧力で成型すると、相対成型密度が40%以上55%以下となることが好ましい。
ここで、相対成型密度は下記式(3)によって算出される値である。
相対成型密度(%)=(成型密度/理論焼結密度)×100・・・(3)
理論焼結密度(ρとする)は、上記の「ジルコニア焼結体の相対焼結密度の測定方法」の項で説明した式(2-1)によって算出される値である。
冷間等方圧加圧法を用いて2.0t/cmの圧力で成型すると、相対成型密度が40%以上55%以下とし易いため、当該ジルコニア粉末を1.0t/cm以上2.5t/cm以下の圧力で成型した成型体を後述する工程Bの仮焼結、及び、後述する工程Cの本焼結をすれば、平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であり、単斜晶相率が0.5%以下であり、正方晶相率が20.0%以上96.0%以下であり、立方晶相率が4.0%以上80.0%以下であり、相対焼結密度が99.6%以上であるジルコニア焼結体を得ることができる。
The zirconia powder preferably has a relative molded density of 40% or more and 55% or less when molded at a pressure of 2.0 t/ cm2 using cold isostatic pressing (CIP).
Here, the relative molding density is a value calculated by the following formula (3).
Relative molded density (%) = (molded density / theoretical sintered density) × 100 (3)
The theoretical sintered density (ρ 0 ) is a value calculated by the formula (2-1) described in the above section "Method for measuring the relative sintered density of a zirconia sintered body."
When molding is performed at a pressure of 2.0 t/ cm2 using cold isostatic pressing, the relative molded density can easily be set to 40% or more and 55% or less. Therefore, by molding the zirconia powder at a pressure of 1.0 t/cm2 or more and 2.5 t/cm2 or less, and then subjecting the molded body to preliminary sintering in step B described below and main sintering in step C described below, it is possible to obtain a zirconia sintered body having an average crystal grain size of 100 nm or more and 200 nm or less, a monoclinic fraction of 0.5% or less, a tetragonal fraction of 20.0% or more and 96.0% or less, a cubic fraction of 4.0% or more and 80.0% or less, and a relative sintered density of 99.6% or more.

前記相対成型密度は、より好ましくは43.0%以上、さらに好ましくは45.0%以上である。
前記相対成型密度は、より好ましくは50.0%以下、さらに好ましくは48.0%以下である。
前記相対成型密度は、より好ましくは40%以上48%以下、さらに好ましくは43.0%以上50.0%以下、特に好ましくは45.0%以上48.0%以下である。
前記相対成型密度は、実施例に記載の方法により得られた値をいう。
The relative molding density is more preferably 43.0% or more, and further preferably 45.0% or more.
The relative molding density is more preferably 50.0% or less, and further preferably 48.0% or less.
The relative molding density is more preferably 40% or more and 48% or less, further preferably 43.0% or more and 50.0% or less, and particularly preferably 45.0% or more and 48.0% or less.
The relative molding density refers to a value obtained by the method described in the Examples.

以上、本実施形態に係るジルコニア粉末について説明した。 The above describes the zirconia powder according to this embodiment.

[ジルコニア粉末の製造方法]
以下、ジルコニア粉末の製造方法の一例について説明する。ただし、ジルコニア粉末の製造方法は、以下の例示に限定されない。
[Method of manufacturing zirconia powder]
An example of a method for producing a zirconia powder will be described below, however, the method for producing a zirconia powder is not limited to the following example.

本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法は、
ジルコニウム塩溶液及び硫酸塩化剤溶液をそれぞれ別々に95℃以上100℃以下に加熱する工程1、
前記加熱後のジルコニウム塩溶液と前記加熱後の硫酸塩化剤溶液とを、接触開始から終了までの間に混合液の濃度が変化しないように接触させることにより、混合液として塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を得る工程2、
工程2で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、95℃以上で3時間以上熟成する工程3、
工程3で得られた熟成後の塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液に安定化剤を添加する工程4、
工程4で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリを添加することにより、ジルコニウム含有水酸化物を得る工程5、
工程5で得られたジルコニウム含有水酸化物を熱処理することにより,ジルコニア粉末を得る工程6
を含み、
前記工程2では、当該接触開始から終了まで、混合液中のSO 2-/ZrO重量比率を0.3~0.8の範囲に維持するとともに、混合液の温度を95℃以上に維持する。
以下、工程ごとに詳細に説明する。
The method for producing the zirconia powder according to this embodiment is as follows:
Step 1: heating the zirconium salt solution and the sulfating agent solution separately to 95° C. or higher and 100° C. or lower;
a step 2 of contacting the heated zirconium salt solution with the heated sulfating agent solution so that the concentration of the mixed solution does not change from the start to the end of the contact, thereby obtaining a basic zirconium sulfate-containing reaction solution as a mixed solution;
Step 3: aging the reaction solution containing basic zirconium sulfate obtained in step 2 at 95° C. or higher for 3 hours or more;
A step 4 of adding a stabilizer to the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid after aging obtained in the step 3;
Step 5: Adding an alkali to the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid obtained in step 4 to obtain a zirconium-containing hydroxide;
Step 6: heat-treating the zirconium-containing hydroxide obtained in step 5 to obtain zirconia powder.
Including,
In the step 2, from the start to the end of the contact, the SO 4 2− /ZrO 2 weight ratio in the mixed liquid is maintained in the range of 0.3 to 0.8, and the temperature of the mixed liquid is maintained at 95° C. or higher.
Each step will be described in detail below.

<工程1>
工程1では、出発原料であるジルコニウム塩溶液及び硫酸塩化剤溶液をそれぞれ別々に95℃以上100℃以下に加熱する。
前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いるジルコニウム塩としては、ジルコニウムイオンを供給するものであればよく、例えば、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等を使用できる。これらは1種又は2種以上で使用できる。この中でも、工業的規模での生産性が高い点でオキシ塩化ジルコニウムが好ましい。
<Step 1>
In step 1, the zirconium salt solution and the sulfating agent solution, which are starting materials, are each heated separately to a temperature of 95° C. or higher and 100° C. or lower.
The zirconium salt used to prepare the zirconium salt solution may be any salt that supplies zirconium ions, and may be, for example, zirconium oxynitrate, zirconium oxychloride, zirconium nitrate, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, zirconium oxychloride is preferred in terms of high productivity on an industrial scale.

前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いる溶媒としては、ジルコニウム塩の種類等に応じて選択すればよい。通常は水(純水、イオン交換水、以下同様)が好ましい。 The solvent used to prepare the zirconium salt solution may be selected according to the type of zirconium salt, etc. Usually, water (pure water, ion-exchanged water, the same applies below) is preferred.

前記ジルコニウム塩溶液の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒1000gに対して酸化ジルコニウム(ZrO)換算で5~250g含有されることが好ましく、20~150g含有されることがより好ましい。 The concentration of the zirconium salt solution is not particularly limited, but in general, it is preferable that the zirconium salt solution contains 5 to 250 g, and more preferably 20 to 150 g, calculated as zirconium oxide (ZrO 2 ) per 1000 g of solvent.

硫酸塩化剤としては、ジルコニウムイオンと反応して硫酸塩を生成させるもの(すなわち、硫酸塩化させる試薬)であればよく、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウム、二硫酸カリウム、二硫酸ナトリウム、三酸化硫黄等が例示される。硫酸塩化剤は、粉末状、溶液状等のいずれの形態でもよいが、溶液(特に水溶液)が好ましい。溶媒については、前記ジルコニウム塩溶液を作製するために用いる溶媒と同様のものを使用することができる。 The sulfating agent may be any agent that reacts with zirconium ions to produce sulfates (i.e., a sulfating agent), and examples thereof include sodium sulfate, potassium sulfate, ammonium sulfate, potassium hydrogen sulfate, sodium hydrogen sulfate, potassium disulfate, sodium disulfate, and sulfur trioxide. The sulfating agent may be in any form, such as a powder or a solution, but a solution (particularly an aqueous solution) is preferred. The solvent may be the same as that used to prepare the zirconium salt solution.

前記ジルコニウム塩溶液の酸濃度は0.1~2.0Nとすることが好ましい。酸濃度を上記範囲に設定することによって、ジルコニア粉末を構成する粒子の凝集状態を好適な状態に制御することができる。酸濃度の調整は、例えば、塩酸、硝酸、水酸化ナトリウム等を用いることにより実施することができる。 The acid concentration of the zirconium salt solution is preferably 0.1 to 2.0 N. By setting the acid concentration within the above range, the aggregation state of the particles that make up the zirconia powder can be controlled to a suitable state. The acid concentration can be adjusted, for example, by using hydrochloric acid, nitric acid, sodium hydroxide, etc.

前記硫酸塩化剤(前記硫酸塩化剤溶液)の濃度は、特に制限されないが、一般的には溶媒1000gに対して硫酸塩化剤を5~250g、特に20~150gとすることが好ましい。 The concentration of the sulfating agent (sulfating agent solution) is not particularly limited, but it is generally preferable to use 5 to 250 g, and particularly 20 to 150 g, of the sulfating agent per 1000 g of solvent.

前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液を調製する容器は、前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液をそれぞれ十分攪拌できる容量を備えていれば、材質は特に限定されない。ただし、各溶液の温度が95℃を下回らないように適宜加熱できる設備を有していることが好ましい。
前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液の加熱温度は、95℃以上100℃以下であればよく、好ましくは97℃以上である。前記ジルコニウム塩溶液及び前記硫酸塩化剤溶液の温度が95℃未満のまま工程2を実施すると、ジルコニウム塩溶液と硫酸塩化剤とが充分に反応せず、収率が低下する。
The materials of the containers for preparing the zirconium salt solution and the sulfating agent solution are not particularly limited as long as they have a capacity capable of sufficiently stirring the zirconium salt solution and the sulfating agent solution, respectively. However, it is preferable that the containers have a heating device capable of appropriately heating the solutions so that the temperatures of the solutions do not fall below 95° C.
The heating temperature of the zirconium salt solution and the sulfating agent solution may be from 95° C. to 100° C., and is preferably at least 97° C. If step 2 is performed while the temperatures of the zirconium salt solution and the sulfating agent solution are less than 95° C., the zirconium salt solution and the sulfating agent do not react sufficiently, resulting in a reduced yield.

<工程2>
工程2では、前記加熱後のジルコニウム塩溶液と前記加熱後の硫酸塩化剤溶液とを、接触開始から終了までの間に混合液の濃度が変化しないように接触させることにより、混合液として塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を得る。ここで、当該接触開始から終了まで、混合液中のSO 2-/ZrO重量比率を0.3~0.8の範囲に維持するとともに、混合液の温度を95℃以上に維持する。
以下、工程2について、図面を参照しつつ、説明する。
<Step 2>
In step 2, the heated zirconium salt solution and the heated sulfating agent solution are brought into contact with each other so that the concentration of the mixed solution does not change from the start to the end of the contact, thereby obtaining a basic zirconium sulfate-containing reaction solution as a mixed solution. Here, from the start to the end of the contact, the SO 4 2- /ZrO 2 weight ratio in the mixed solution is maintained in the range of 0.3 to 0.8, and the temperature of the mixed solution is maintained at 95° C. or higher.
Step 2 will now be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係るジルコニア粉末の製造方法を説明するための模式図である。図1に示すように、容器10は、バルブ12を介してT字管20の上方の一端(図1では左側)に接続されている。容器30は、バルブ32を介してT字管20の上方の他端(図1では右側)に接続されている。容器10には、95℃以上100℃以下に加熱されたジルコニウム溶液が貯蓄されている。容器30には、95℃以上100℃以下に加熱された硫酸塩化剤溶液が貯蓄されている。
工程2では、バルブ12を開くとともにバルブ32を開くことにより、ジルコニウム溶液と硫酸塩化剤溶液とを接触させる。接触することにより得られた混合液(塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液)は、T字管20の下方から直ちに熟成用容器40に流入する。工程2では、このような手法により、ジルコニウム溶液と硫酸塩化剤溶液との接触を開始してから終了するまでの間に反応液の濃度(T字管20内における反応液の濃度)が変化しないようにしている。工程2では、接触開始時から終了時までのSO 2-/ZrOの濃度変化を抑制しているため、均一な反応物が得られる。このような工程(工程2)を採用することにより、一次粒子のピークトップ径、細孔容積、細孔分布幅を制御することができる。
工程2における混合液中のSO 2-/ZrO重量比率は、0.3~0.8の範囲内が好ましく、より好ましくは0.4~0.7、さらに好ましくは0.45~0.65である。混合液中のSO 2-/ZrO重量比率を0.3以上とすることにより、反応生成物である塩基性硫酸ジルコニウムの収率を高めることができる。また、混合液中のSO 2-/ZrO重量比率を0.8以下とすることにより、硫酸ジルコニウムの可溶性塩が生成することを抑制し、塩基性硫酸ジルコニウムの収率が低下することを抑制することができる。
工程2では、混合液の温度を95℃以上に維持するために、各溶液を供給する配管(例えば、T字管20)等にヒーターを設置することが好ましい。
Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the method for producing zirconia powder according to the present embodiment. As shown in Fig. 1, a container 10 is connected to one end (left side in Fig. 1) above a T-shaped pipe 20 via a valve 12. A container 30 is connected to the other end (right side in Fig. 1) above the T-shaped pipe 20 via a valve 32. A zirconium solution heated to 95°C or more and 100°C or less is stored in the container 10. A sulfating agent solution heated to 95°C or more and 100°C or less is stored in the container 30.
In step 2, the zirconium solution is contacted with the sulfating agent solution by opening valve 12 and valve 32. The mixed liquid (basic zirconium sulfate-containing reaction liquid) obtained by the contact immediately flows into the aging vessel 40 from the bottom of the T-shaped tube 20. In step 2, this method is used to prevent the concentration of the reaction liquid (concentration of the reaction liquid in the T-shaped tube 20) from changing from the start to the end of the contact between the zirconium solution and the sulfating agent solution. In step 2, the change in concentration of SO 4 2- /ZrO 2 from the start to the end of the contact is suppressed, so that a uniform reaction product is obtained. By adopting such a step (step 2), the peak top diameter, pore volume, and pore distribution width of the primary particles can be controlled.
The SO 4 2- /ZrO 2 weight ratio in the mixed solution in step 2 is preferably within a range of 0.3 to 0.8, more preferably 0.4 to 0.7, and even more preferably 0.45 to 0.65. By making the SO 4 2- /ZrO 2 weight ratio in the mixed solution 0.3 or more, the yield of basic zirconium sulfate, which is the reaction product, can be increased. Furthermore, by making the SO 4 2- /ZrO 2 weight ratio in the mixed solution 0.8 or less, the generation of a soluble salt of zirconium sulfate can be suppressed, and a decrease in the yield of basic zirconium sulfate can be suppressed.
In step 2, in order to maintain the temperature of the mixed liquid at 95° C. or higher, it is preferable to install heaters in the pipes (e.g., T-shaped pipe 20) supplying each solution.

以下、工程2の一例につき具体的に説明する。
T字管20として、上方の一端(図1では左側)の管径L1が10mm、上方の多端(図1では右側)の管径L2が10mm、下方の管径L3が15mmのT字管を用い、25質量%硫酸ナトリウム水溶液213gと、ZrO換算で16質量%オキシ塩化ジルコニウム水溶液450gとを接触させる場合、接触開始から接触終了まで(容器10内の塩化ジルコニウム水溶液及び容器30内の硫酸塩化剤溶液がなくなるまで)の時間(接触時間)としては、好ましくは30秒~300秒、より好ましくは60秒~200秒、さらに好ましくは90秒~150秒である。
An example of step 2 will now be described in detail.
When a T-shaped tube having a tube diameter L1 of 10 mm at one upper end (left side in FIG. 1), a tube diameter L2 of 10 mm at the other upper end (right side in FIG. 1), and a tube diameter L3 of 15 mm at the lower end is used as the T-shaped tube 20, and 213 g of a 25 mass% aqueous sodium sulfate solution is contacted with 450 g of a 16 mass% aqueous zirconium oxychloride solution calculated as ZrO2 , the time (contact time) from the start of contact to the end of contact (until the aqueous zirconium chloride solution in container 10 and the sulfating agent solution in container 30 are exhausted) is preferably 30 seconds to 300 seconds, more preferably 60 seconds to 200 seconds, and even more preferably 90 seconds to 150 seconds.

<工程3>
工程3では、工程2で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、95℃以上で3時間以上熟成する。工程3では、例えば、熟成用容器40に流入した塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を攪拌機42で攪拌しつつ、95℃以上で3時間以上熟成する。熟成時間の上限は特に制限されないが、例えば、7時間以下である。工程3における混合液(塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液)の温度(熟成温度)は、好ましくは95℃以上、より好ましくは97℃以上100℃以下である。熟成温度を95℃以上且つ熟成時間を3時間以上とすることにより、塩基性硫酸ジルコニウムが充分に生成し、収率を高めることができる。
なお、上記混合液は、塩基性硫酸ジルコニウムを主成分として含んでおり、塩基性硫酸ジルコニウムスラリーである。
<Step 3>
In step 3, the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid obtained in step 2 is aged at 95° C. or higher for 3 hours or more. In step 3, for example, the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid flowing into the aging vessel 40 is aged at 95° C. or higher for 3 hours or more while being stirred with the stirrer 42. The upper limit of the aging time is not particularly limited, but is, for example, 7 hours or less. The temperature (aging temperature) of the mixed liquid (basic zirconium sulfate-containing reaction liquid) in step 3 is preferably 95° C. or higher, more preferably 97° C. or higher and 100° C. or lower. By setting the aging temperature to 95° C. or higher and the aging time to 3 hours or more, basic zirconium sulfate can be sufficiently produced and the yield can be increased.
The mixture contains basic zirconium sulfate as a main component and is a basic zirconium sulfate slurry.

<工程4>
工程4では、工程3で得られた熟成後の塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液に安定化剤を添加する。
<Step 4>
In step 4, a stabilizer is added to the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid after aging obtained in step 3.

<工程5>
工程5では、工程4で得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリを添加し、中和反応を行う。中和により、ジルコニウム含有水酸化物が生成する。
アルカリとしては限定されず、例えば、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、アンモニア、ヒドラジン炭酸水素アンモニウム等が挙げられる。アルカリの濃度は特に限定されないが、水で希釈し、通常5~30%のものが用いられる。
アルカリの添加方法としては、(1)塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液にアルカリ溶液を添加する、(2)アルカリ溶液に塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を添加する、の2つの方法があるが、特に限定されず、どちらの方法を用いてもよい。
中和後、スラリーを濾過することにより、ジルコニウム含有水酸化物が得られる。このジルコニウム含有水酸化物は、必要に応じて、純水等で水洗することにより、不純物を除去することが好ましい。水洗後は、必要に応じて乾燥等を行うことができる。
<Step 5>
In step 5, an alkali is added to the basic zirconium sulfate-containing reaction liquid obtained in step 4 to carry out a neutralization reaction. A zirconium-containing hydroxide is produced by the neutralization.
The alkali is not limited, and examples thereof include caustic soda, sodium carbonate, ammonia, hydrazine ammonium hydrogen carbonate, etc. The concentration of the alkali is not particularly limited, but it is usually diluted with water to 5 to 30%.
There are two methods for adding an alkali: (1) adding an alkali solution to a basic zirconium sulfate-containing reaction liquid; and (2) adding a basic zirconium sulfate-containing reaction liquid to an alkali solution. There is no particular limitation, and either method may be used.
After neutralization, the slurry is filtered to obtain a zirconium-containing hydroxide. If necessary, the zirconium-containing hydroxide is preferably washed with pure water or the like to remove impurities. After washing with water, drying or the like can be performed as necessary.

<工程6>
工程6では、工程5で得られたジルコニウム含有水酸化物を熱処理(焼成)することにより、ジルコニウム含有水酸化物を酸化し、ジルコニア粉末を得る。
ジルコニウム含有水酸化物の熱処理温度(焼成温度)、及び、熱処理時間(焼成時間)は、特に限定されないが、通常は600~1050℃程度で1時間~10時間行う。前記焼成温度は、650℃以上1000℃以下であることがより好ましく、700℃以上980℃以下であることがさらに好ましい。前記焼成温度は、2時間~6時間がより好ましく、2時間~4時間がさらに好ましい。熱処理温度を600℃以上1000℃以下とすることにより、得られるジルコニア粉末の比表面積を好適な範囲(20m/g以上80m/g以下)とすることができる。また、熱処理温度を600℃以上1050℃以下とすることにより、得られるジルコニア粉末の細孔分布を好適な範囲とすることができる。熱処理雰囲気は、特に限定されないが、通常は大気中又は酸化性雰囲気中とすればよい。
<Step 6>
In step 6, the zirconium-containing hydroxide obtained in step 5 is heat-treated (calcined) to oxidize the zirconium-containing hydroxide, thereby obtaining zirconia powder.
The heat treatment temperature (calcination temperature) and heat treatment time (calcination time) of the zirconium-containing hydroxide are not particularly limited, but are usually performed at about 600 to 1050°C for 1 to 10 hours. The calcination temperature is more preferably 650°C or higher and 1000°C or lower, and even more preferably 700°C or higher and 980°C or lower. The calcination temperature is more preferably 2 to 6 hours, and even more preferably 2 to 4 hours. By setting the heat treatment temperature to 600°C or higher and 1000°C or lower, the specific surface area of the obtained zirconia powder can be set in a suitable range (20 m2 /g or higher and 80 m2 /g or lower). In addition, by setting the heat treatment temperature to 600°C or higher and 1050°C or lower, the pore distribution of the obtained zirconia powder can be set in a suitable range. The heat treatment atmosphere is not particularly limited, but is usually performed in air or an oxidizing atmosphere.

<工程7>
工程6の後、必要に応じて、得られたジルコニア粉末を粉砕してスラリー化してもよい。その際、成型性を向上させるためにバインダーを添加してもよい。スラリー化しない場合(粉砕しない場合)は、バインダーとジルコニア粉末とを混練機で均一に混合してもよい。
前記バインダーとしては、有機系バインダーが好ましい。有機系バインダーは、酸化雰囲気の加熱炉にて成型体から除去しやすく、脱脂体を得ることができるので、最終的に焼結体中に不純物が残存しにくくなる。
前記有機バインダーとしては、アルコールに対して溶解するもの、又は、アルコール、水、脂肪族ケトン及び芳香族炭化水素からなる群より選ばれる2種以上の混合液に対して溶解するものが挙げられる。前記有機バインダーとしては、例えば、ポリエチレングリコール、グリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル及びプロピオン酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。前記有機バインダーは、さらに、アルコールもしくは上記混合液に対して不溶である1種以上の熱可塑性樹脂を含んでもよい。
前記有機バインダー添加した後は、公知の方法を適用して乾燥、粉砕等の処理をすることにより、目的とするジルコニア粉末を得ることができる。
工程7の粉砕により、例えば、ジルコニア粉末の粒子径D50をコントロールすることができる。例えば、工程5で得られたジルコニア粉末の状態に応じて粉砕を行い、ジルコニア粉末の粒子径D50をコントロールすることができる。
<Step 7>
After step 6, the obtained zirconia powder may be pulverized to form a slurry, if necessary. In this case, a binder may be added to improve moldability. When the zirconia powder is not slurried (pulverized), the binder and the zirconia powder may be mixed uniformly in a kneader.
The binder is preferably an organic binder, since the organic binder can be easily removed from the molded body in a heating furnace in an oxidizing atmosphere and a degreased body can be obtained, so that impurities are less likely to remain in the final sintered body.
The organic binder may be soluble in alcohol or soluble in a mixture of two or more selected from the group consisting of alcohol, water, aliphatic ketones, and aromatic hydrocarbons. The organic binder may be, for example, at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, glycol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyvinyl butyral, polyvinyl methyl ether, polyvinyl ethyl ether, and vinyl propionate. The organic binder may further include one or more thermoplastic resins that are insoluble in alcohol or the mixture.
After the organic binder is added, the mixture is dried, pulverized, and otherwise treated by a known method to obtain the desired zirconia powder.
For example, the particle size D50 of the zirconia powder can be controlled by the pulverization in step 7. For example, the particle size D50 of the zirconia powder can be controlled by pulverizing the zirconia powder according to the state of the zirconia powder obtained in step 5.

焼結助剤(例えば、アルミナ)等を添加する場合、前記工程6の後に添加、混合することにより、焼結助剤等を含むジルコニア粉末を得ることができる。混合のより詳細な方法としては、純水等に分散させてスラリー化して湿式混合することが好ましい。
また、前記工程7を行う場合には、工程7を行う際に、焼結助剤等を添加してもよい。
When a sintering aid (e.g., alumina) or the like is added, it is possible to obtain zirconia powder containing the sintering aid, etc., by adding and mixing after the step 6. As a more detailed method of mixing, it is preferable to disperse the zirconia in pure water or the like to form a slurry and wet mix it.
When the step 7 is carried out, a sintering aid or the like may be added.

以上、本実施形態に係るジルコニア粉末について説明した。 The above describes the zirconia powder according to this embodiment.

[ジルコニア焼結体の製造方法]
以下、ジルコニア焼結体の製造方法の一例について説明する。ただし、本発明のジルコニア焼結体の製造方法は、以下の例示に限定されない。
[Method of manufacturing zirconia sintered body]
An example of a method for producing a zirconia sintered body will be described below. However, the method for producing a zirconia sintered body of the present invention is not limited to the following example.

本実施形態に係るジルコニア焼結体の製造方法は、
ジルコニア粉末を、1.0t/cm以上2.5t/cm以下の圧力で成型し、成型体を得る工程Aと、
前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結し、仮焼結体を得る工程Bと、
前記仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結し、焼結体を得る工程Cとを含む。
The method for producing a zirconia sintered body according to this embodiment is as follows:
A process A includes molding the zirconia powder under a pressure of 1.0 t/cm2 or more and 2.5 t/cm2 or less to obtain a molded body;
A step B of pre-sintering the molded body under normal pressure at a temperature of 1150° C. or higher and 1250° C. or lower for 1 hour or longer and 5 hours or shorter to obtain a pre-sintered body;
and C., a step of sintering the pre-sintered body under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150° C. to 1250° C., and a time of 1 hour to 5 hours to obtain a sintered body.

本実施形態に係るジルコニア焼結体の製造方法においては、まず、ジルコニア粉末を準備する。前記ジルコニア粉末としては、[ジルコニア粉末]の項で説明したものを用いることができる。 In the method for producing a zirconia sintered body according to this embodiment, first, zirconia powder is prepared. The zirconia powder described in the [Zirconia Powder] section can be used as the zirconia powder.

次に、前記ジルコニア粉末を、1.0t/cm以上2.5t/cm以下の圧力で成型し、成型体を得る(工程A)。成型は、市販の金型成型機や冷間等方圧加圧法(CIP)を採用できる。また、一旦、ジルコニア粉末を金型成型機で仮成型した後、プレス成型で本成型してもよい。
前記圧力は、好ましくは1.3t/cm以上、より好ましくは1.5t/cm以上である。
前記圧力は、好ましくは2.3t/cm以下、より好ましくは2.2t/cm以下である。
前記圧力は、好ましくは1.3t/cm以上2.3t/cm以下、より好ましくは1.5t/cm以上2.2t/cm以下である。
Next, the zirconia powder is molded under a pressure of 1.0 t/ cm2 to 2.5 t/ cm2 to obtain a molded body (step A). A commercially available molder or cold isostatic pressing (CIP) can be used for molding. Alternatively, the zirconia powder may be temporarily molded using a molder and then press molded.
The pressure is preferably 1.3 t/cm 2 or more, more preferably 1.5 t/cm 2 or more.
The pressure is preferably 2.3 t/cm2 or less , more preferably 2.2 t/ cm2 or less.
The pressure is preferably 1.3 t/cm 2 or more and 2.3 t/cm 2 or less, and more preferably 1.5 t/cm 2 or more and 2.2 t/cm 2 or less.

次に、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結し、仮焼結体を得る(工程B)。
本実施形態では、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下という比較的低温の条件にて仮焼結するため、粒成長が抑制された仮焼結体を得ることができる。粒成長が抑制されているため、高透光性、且つ、高透明性を備えるジルコニア焼結体を得ることが可能となる。
特に、立方晶相の割合が多い場合、粒成長が等方的に進行するため、隣接する結晶粒同士で成長が促進しやすい。しかしながら、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下という比較的低温の条件にて仮焼結するため、立方晶相の割合が多くても、粒成長を抑制することができる。
Next, the molded body is pre-sintered under normal pressure at 1150° C. to 1250° C. for 1 hour to 5 hours to obtain a pre-sintered body (step B).
In this embodiment, the molded body is pre-sintered under relatively low temperature conditions of 1150° C. to 1250° C. for 1 hour to 5 hours under normal pressure, so that a pre-sintered body in which grain growth is suppressed can be obtained. Since grain growth is suppressed, it is possible to obtain a zirconia sintered body having high translucency and high transparency.
In particular, when the proportion of the cubic phase is high, the grain growth proceeds isotropically, and the growth of adjacent crystal grains is easily promoted. However, since the molded body is pre-sintered under relatively low conditions of normal pressure, 1150°C to 1250°C, and 1 hour to 5 hours, the grain growth can be suppressed even if the proportion of the cubic phase is high.

前記仮焼結温度は、好ましくは1160℃以上、より好ましくは1170℃以上である。
前記仮焼結温度は、好ましくは1245℃以下、より好ましくは1240℃以下である。
前記仮焼結温度は、好ましくは、1160℃以上1245℃以下、より好ましくは1170℃以上1240℃以下である。
前記仮焼結の時間は、好ましくは1.2時間以上、より好ましくは1.5時間以上である。
前記仮焼結の時間は、好ましくは4.7時間以下、より好ましくは4.5時間以下である。
前記仮焼結の時間は、好ましくは1.2時間以上4.7時間以下、より好ましくは1.5時間以上4.5時間以下である。
仮焼結雰囲気は、大気中又は酸化性雰囲気中とすることができる。仮焼結は、常圧下でよく、加圧は特に必要ない。
The preliminary sintering temperature is preferably 1160° C. or higher, and more preferably 1170° C. or higher.
The preliminary sintering temperature is preferably 1245° C. or lower, more preferably 1240° C. or lower.
The preliminary sintering temperature is preferably 1,160° C. or higher and 1,245° C. or lower, and more preferably 1,170° C. or higher and 1,240° C. or lower.
The time for the preliminary sintering is preferably 1.2 hours or more, and more preferably 1.5 hours or more.
The time for the preliminary sintering is preferably 4.7 hours or less, more preferably 4.5 hours or less.
The time for the preliminary sintering is preferably 1.2 hours or more and 4.7 hours or less, and more preferably 1.5 hours or more and 4.5 hours or less.
The preliminary sintering atmosphere may be air or an oxidizing atmosphere. The preliminary sintering may be performed under normal pressure, and pressurization is not particularly required.

次に、前記仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結し、焼結体を得る(工程C)。
本焼結は、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下とすることができれば、特に限定されないが、例えば、HIP(Hot Isostatic Pressing)法を採用した装置を用いることができる。
工程Bにおいて、前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結するため、仮焼結の過程でジルコニア粉末の粒子同士が適度に結合し、前記成型体内の気孔(ジルコニア粉末の粒子間隙)を閉気孔とすることができる。つまり、仮焼結よって、気孔を、気孔同士がつながった状態(開気孔)から、ジルコニア粉末の結合体に囲まれた孤立した閉気孔にすることができる。
そして、工程Cにおいて、気孔が閉気孔となっている仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結するため、閉気孔をほぼ消滅させることができる。具体的には、本焼結の加圧により、閉気孔を圧縮して極限まで小さくするとともに、本焼結時の元素拡散(元素の流動)によって、気孔を焼結体の外に押し出すことにより、閉気孔をほぼ消滅させることができる。気孔を取り除くことにより、全光線透過率(透光性)、及び、平行光線透過率(透明性)を向上させることができる。
また、仮焼成体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結するため、相対焼結密度を99.6%以上とすることができる。
Next, the pre-sintered body is sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, a temperature of 1150° C. to 1250° C., and a time of 1 hour to 5 hours to obtain a sintered body (step C).
The main sintering is not particularly limited as long as the pressure is 50 MPa or more and 200 MPa or less and the temperature is 1150° C. or more and 1250° C. or less. For example, an apparatus employing a HIP (Hot Isostatic Pressing) method can be used.
In step B, the molded body is pre-sintered under normal pressure at 1150°C to 1250°C for 1 hour to 5 hours, so that the particles of the zirconia powder are appropriately bonded together during the pre-sintering process, and the pores (gaps between the particles of the zirconia powder) in the molded body can be made into closed pores. In other words, the pre-sintering can change the pores from a state in which the pores are connected to each other (open pores) to isolated closed pores surrounded by bonds of the zirconia powder.
Then, in step C, the provisionally sintered body, whose pores are closed pores, is sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150°C to 1250°C, and 1 hour to 5 hours, so that the closed pores can be almost completely eliminated. Specifically, the closed pores are compressed and made as small as possible by the pressure applied in the sintering, and the pores are pushed out of the sintered body by element diffusion (element flow) during the sintering, so that the closed pores can be almost completely eliminated. By removing the pores, the total light transmittance (translucency) and the parallel light transmittance (transparency) can be improved.
Furthermore, the pre-sintered body is sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, a temperature of 1150° C. to 1250° C., and a time of 1 hour to 5 hours, so that the relative sintered density can be 99.6% or more.

前記本焼結の圧力は、好ましくは55MPa以上、より好ましくは60MPa以上である。
前記本焼結の圧力は、好ましくは198MPa以下、より好ましくは195MPa以下である。
前記本焼結の圧力は、好ましくは55MPa以上198MPa以下、より好ましくは60MPa以上195MPa以下である。
前記本焼結温度は、好ましくは1160℃以上、より好ましくは1170℃以上である。
前記本焼結温度は、好ましくは1245℃以下、より好ましくは1240℃以下である。
前記本焼結温度は、好ましくは、1160℃以上1245℃以下、より好ましくは1170℃以上1240℃以下である。
前記本焼結の時間は、好ましくは1.2時間以上、より好ましくは1.5時間以上である。
前記本焼結の時間は、好ましくは4.7時間以下、より好ましくは4.5時間以下である。
前記本焼結の時間は、好ましくは1.2時間以上4.7時間以下、より好ましくは1.5時間以上4.5時間以下である。
The pressure of the main sintering is preferably 55 MPa or more, and more preferably 60 MPa or more.
The pressure of the main sintering is preferably 198 MPa or less, and more preferably 195 MPa or less.
The pressure of the main sintering is preferably 55 MPa or more and 198 MPa or less, and more preferably 60 MPa or more and 195 MPa or less.
The main sintering temperature is preferably 1160° C. or higher, and more preferably 1170° C. or higher.
The main sintering temperature is preferably 1245° C. or lower, more preferably 1240° C. or lower.
The main sintering temperature is preferably 1160°C or higher and 1245°C or lower, and more preferably 1170°C or higher and 1240°C or lower.
The time for the main sintering is preferably 1.2 hours or more, and more preferably 1.5 hours or more.
The time for the main sintering is preferably 4.7 hours or less, more preferably 4.5 hours or less.
The time for the main sintering is preferably 1.2 hours or more and 4.7 hours or less, and more preferably 1.5 hours or more and 4.5 hours or less.

なお、工程Bの仮焼結の後、通常、40℃以下にまで冷却し、その後、本焼結を行う(工程Cを行う)。これは、工程Bが常圧での焼結であるのに対して、工程Cが加圧を含む焼結であるため、使用する焼結装置が異なるからである。すなわち、仮焼結を行った後、冷却して、仮焼結を行った装置から取り出した後、本焼結を行うための装置内に配置し、本焼結を行うため、通常、工程Bの仮焼結の後、40℃以下にまで冷却し、その後、再度加温して、本焼結を行う。ただし、本発明においてはこの例に限定されず、例えば、工程Bと工程Cとを同じ装置で行う場合には、工程Bの仮焼結の後、冷却を行わず、そのまま、本焼結を行うこととしてもよい。 After the preliminary sintering in step B, the material is usually cooled to 40°C or less, and then the main sintering is performed (step C is performed). This is because step B is sintering at normal pressure, while step C is sintering including pressure, and therefore the sintering equipment used is different. In other words, after the preliminary sintering, the material is cooled and removed from the equipment in which the preliminary sintering was performed, and then placed in an equipment for main sintering, and main sintering is performed. In order to perform the main sintering, the material is usually cooled to 40°C or less after the preliminary sintering in step B, and then heated again to perform the main sintering. However, the present invention is not limited to this example, and for example, when steps B and C are performed in the same equipment, the material may be sintered directly without cooling after the preliminary sintering in step B.

以上、本実施形態に係る安定化ジルコニア焼結体の製造方法について説明した。 The above describes the method for producing the stabilized zirconia sintered body according to this embodiment.

以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例におけるジルコニア粉末、及び、ジルコニア焼結体には、不可避不純物として酸化ハフニウムを酸化ジルコニウムに対して1.3~2.5質量%含有(下記式(X)にて算出)している。
<式(X)>
([酸化ハフニウムの質量]/([酸化ジルコニウムの質量]+[酸化ハフニウムの質量]))×100(%)
The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as it does not depart from the gist of the invention. Note that the zirconia powder and zirconia sintered body in the examples and comparative examples contain 1.3 to 2.5 mass % of hafnium oxide as an inevitable impurity relative to zirconium oxide (calculated by the following formula (X)).
<Formula (X)>
([mass of hafnium oxide]/([mass of zirconium oxide]+[mass of hafnium oxide]))×100(%)

[ジルコニア粉末の作製]
(製造例1)
25質量%硫酸ナトリウム水溶液213g及びZrO換算で16質量%となるオキシ塩化ジルコニウム水溶液450g(酸濃度:1N)をそれぞれ別々に95℃に加熱した(工程1)。その後、混合液のSO 2-/ZrO質量比率が0.50となるように、2分間かけて、加熱された水溶液同士を接触させた(工程2)。
次に、得られた塩基性硫酸ジルコニウム含有反応液を、95℃で4時間保持して熟成し、塩基性硫酸ジルコニウムを得た(工程3)。
次に、熟成された溶液を室温まで冷却した後、Y換算で10質量%の塩化イットリウム水溶液を、Yが4.1mol%となるように添加し、均一に混合した(工程4)。
次に、得られた混合溶液に25質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHが13以上になるまで中和し、水酸化物沈澱を生成させた(工程5)。
得られた水酸化物沈澱をろ過し、充分に水洗し、得られた水酸化物を105℃,24時間乾燥させた。乾燥させた水酸化物を大気中960℃(焼成温度)で2時間熱処理し、未粉砕のジルコニア系粉末(イットリア安定化ジルコニア系粉末)を得た(工程6)。
得られた未粉砕のイットリア安定化ジルコニア系粉末に一次粒子の平均粒子径0.1μmのアルミナ粉末を、イットリア安定化ジルコニア系粉末に対して0.1質量%加え、水を分散媒とした湿式ボールミルにて40時間粉砕混合した。粉砕にはジルコニアビーズφ5mmを用いた。粉砕後に得られたジルコニアスラリーを110℃にて乾燥させ、実施例1に係るジルコニア粉末を得た。
上記操作は、具体的には、図1を用いて説明したような装置にて行った。
[Preparation of zirconia powder]
(Production Example 1)
213 g of a 25% by mass aqueous solution of sodium sulfate and 450 g of an aqueous solution of zirconium oxychloride (acid concentration: 1N) equivalent to 16% by mass in terms of ZrO2 were separately heated to 95° C. (Step 1). After that, the heated aqueous solutions were brought into contact with each other for 2 minutes so that the SO42− / ZrO2 mass ratio of the mixed solution became 0.50 (Step 2).
Next, the obtained reaction liquid containing basic zirconium sulfate was kept at 95° C. for 4 hours for aging, thereby obtaining basic zirconium sulfate (Step 3).
Next, after the aged solution was cooled to room temperature, an aqueous solution of yttrium chloride having a concentration of 10 mass % in terms of Y 2 O 3 was added thereto so that the concentration of Y 2 O 3 was 4.1 mol %, and the mixture was mixed uniformly (step 4).
Next, a 25% by mass aqueous solution of sodium hydroxide was added to the resulting mixed solution to neutralize it to a pH of 13 or more, thereby forming a hydroxide precipitate (step 5).
The obtained hydroxide precipitate was filtered and thoroughly washed with water, and the obtained hydroxide was dried for 24 hours at 105° C. The dried hydroxide was heat-treated in air at 960° C. (calcination temperature) for 2 hours to obtain an unground zirconia-based powder (yttria-stabilized zirconia-based powder) (Step 6).
Alumina powder having an average primary particle size of 0.1 μm was added to the unpulverized yttria-stabilized zirconia powder obtained, in an amount of 0.1 mass% relative to the yttria-stabilized zirconia powder, and the mixture was pulverized and mixed for 40 hours in a wet ball mill using water as a dispersion medium. Zirconia beads φ5 mm were used for pulverization. The zirconia slurry obtained after pulverization was dried at 110° C. to obtain the zirconia powder according to Example 1.
Specifically, the above operation was carried out using the apparatus as explained with reference to FIG.

(製造例2-製造例16)
の含有量が表1に記載の量となるように塩化イットリウム水溶液の添加量を変更したこと、及び/又は、アルミナ粉末の含有量が表1に記載の量となるように変更したこと以外は、製造例1と同様にして、製造例2-製造例16のジルコニア粉末を得た。
(Production Examples 2 to 16)
Zirconia powders of Production Examples 2 to 16 were obtained in the same manner as Production Example 1, except that the amount of yttrium chloride aqueous solution added was changed so that the content of Y 2 O 3 was the amount shown in Table 1, and/or the content of alumina powder was changed so that the content was the amount shown in Table 1.

(製造例17)
の含有量が表1に記載の量となるように塩化イットリウム水溶液の添加量を変更したこと、及び、塩化イットリウム水溶液を添加するのと同じタイミングで炭酸カルシウム(CaCO)をCaO換算で0.5mol%となるように添加したこと以外は、製造例1と同様にして、製造例17のジルコニア粉末を得た。
(Production Example 17)
The zirconia powder of Production Example 17 was obtained in the same manner as Production Example 1, except that the amount of the yttrium chloride aqueous solution added was changed so that the content of Y 2 O 3 was the amount shown in Table 1, and calcium carbonate (CaCO 3 ) was added at the same timing as the addition of the yttrium chloride aqueous solution so that the content was 0.5 mol % in terms of CaO.

(製造例18)
の含有量が表1に記載の量となるように塩化イットリウム水溶液の添加量を変更したこと、及び、塩化イットリウム水溶液を添加するのと同じタイミングで10質量%の塩化イッテルビウム水溶液をYb換算で0.3mol%となるように添加したこと以外は、製造例1と同様にして、製造例18のジルコニア粉末を得た。
(Production Example 18)
The zirconia powder of Production Example 18 was obtained in the same manner as Production Example 1, except that the amount of yttrium chloride aqueous solution added was changed so that the content of Y2O3 was the amount shown in Table 1 , and a 10 mass% aqueous ytterbium chloride solution was added at the same timing as the addition of the yttrium chloride aqueous solution so that the content was 0.3 mol% in terms of Yb2O3 .

(製造例19)
の含有量が表1に記載の量となるように塩化イットリウム水溶液の添加量を変更したこと、及び、塩化イットリウム水溶液を添加するのと同じタイミングで10質量%の塩化エルビウム水溶液をEr換算で0.2mol%となるように添加したこと以外は、製造例1と同様にして、製造例19のジルコニア粉末を得た。
(Production Example 19)
The zirconia powder of Production Example 19 was obtained in the same manner as Production Example 1, except that the amount of yttrium chloride aqueous solution added was changed so that the content of Y 2 O 3 was the amount shown in Table 1, and a 10 mass% aqueous erbium chloride solution was added at the same timing as the addition of the yttrium chloride aqueous solution so that the content was 0.2 mol% in terms of Er 2 O 3 .

[ジルコニア焼結体の作製]
<1.成形体>
まず、製造例のジルコニア粉末を冷間等方圧加圧法(CIP)にて成型し、成型体を得た。成型圧は、表1記載の通りとした。この際、成型体の相対成型密度を下記の(3)により求めた。結果を表1に示す。
[Preparation of zirconia sintered body]
<1. Molded body>
First, the zirconia powder of the manufacturing example was molded by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a molded body. The molding pressure was as shown in Table 1. At this time, the relative molded density of the molded body was calculated by the following (3). The results are shown in Table 1.

<2.仮焼結体>
次に、前記成型体を、常圧(1気圧)下、表2に記載の仮焼結温度、時間で仮焼結し、仮焼結体を得た。
なお、実施例1-実施例11の仮焼結体は、それぞれ製造例1-製造例11の成型体を仮焼結したものである。
実施例12の仮焼結体は、製造例5の成型体を仮焼結したものである。実施例5と実施例12とは、仮焼結条件が異なる(成型条件は同じである)。
比較例1-比較例5の仮焼結体は、それぞれ製造例12-製造例16の成型体を仮焼結したものである。
比較例6の仮焼結体は、製造例1の成型体を仮焼結したものである。実施例1と比較例6とは、仮焼結条件が異なる(成型条件は同じである)。
比較例7の仮焼結体は、製造例2の成型体を仮焼結したものである。実施例2と比較例7とは、仮焼結条件が異なる(成型条件は同じである)。
実施例13-実施例15の仮焼結体は、それぞれ製造例17-製造例19の成型体を仮焼結したものである。
得られた仮焼結体の相対焼結密度(仮焼結体密度)を下記により求めた。結果を表2に示す。
<2. Pre-sintered body>
Next, the molded body was pre-sintered under normal pressure (1 atm) at the pre-sintering temperature and time shown in Table 2 to obtain a pre-sintered body.
The pre-sintered bodies of Examples 1 to 11 were obtained by pre-sintering the molded bodies of Production Examples 1 to 11, respectively.
The pre-sintered body of Example 12 was obtained by pre-sintering the molded body of Production Example 5. The pre-sintering conditions of Examples 5 and 12 were different (the molding conditions were the same).
The pre-sintered bodies of Comparative Examples 1 to 5 were obtained by pre-sintering the molded bodies of Production Examples 12 to 16, respectively.
The pre-sintered body of Comparative Example 6 was obtained by pre-sintering the molded body of Production Example 1. Example 1 and Comparative Example 6 differed in the pre-sintering conditions (the molding conditions were the same).
The pre-sintered body of Comparative Example 7 was obtained by pre-sintering the molded body of Production Example 2. Example 2 and Comparative Example 7 differed in the pre-sintering conditions (the molding conditions were the same).
The pre-sintered bodies of Examples 13 to 15 were obtained by pre-sintering the molded bodies of Production Examples 17 to 19, respectively.
The relative sintered density of the obtained pre-sintered body (pre-sintered body density) was determined as follows. The results are shown in Table 2.

[相対焼結密度]
前記相対焼結密度は、下記式(1)で表される相対焼結密度のことをいう。
相対焼結密度(%)=(焼結密度/理論焼結密度)×100・・・(1)
ここで、理論焼結密度(ρとする)は、下記式(2-1)によって算出される値である。
ρ0=100/[(Y/3.987)+(100-Y)/ρz]・・・(2-1)
ただし、ρzは、下記式(2-2)によって算出される値である。
ρz=[124.25(100-X)+[安定化剤の分子量]×X]/[150.5(100+X)AC]・・・(2-2)
ここで、前記安定化剤の分子量は、Yについては225.81を用いる。
また、X及びYはそれぞれ、安定化剤濃度(モル%)及びアルミナ濃度(重量%)である。また、A及びCはそれぞれ、下記式(2-3)及び(2-4)によって算出される値である。
A=0.5080+0.06980X/(100+X)・・・(2-3)
C=0.5195-0.06180X/(100+X)・・・(2-4)
式(1)において、理論焼結密度は,粉末の組成によって変動する。例えば、イットリア含有ジルコニアの理論焼結密度は、イットリア含有量が2mol%であれば6.117g/cm、3mol%であれば6.098g/cm、5.5mol%であれば6.051g/cmである(Al=0重量%の場合)。
また、アルミナ以外のその他成分(安定化剤や着色剤等)を含む場合の理論焼結密度(ρ1とする)は、
ρ1=100/[(Z/V)+(100-Z)/ρ0]・・・(2-5)
また、Zはアルミナ以外のその他成分濃度(重量%)、Vはアルミナ以外のその他成分の理論密度(g/cm)である。
アルミナ以外のその他成分の理論密度は、Ybが9.17g/cm、Erが8.64g/cm、CeOが7.22g/cm、Scが3.86g/cm、Ndが7.24g/cm、Laが6.51g/cm、Tbが7.81g/cm、CaOが3.34g/cm、Feが5.24g/cm、ZnOが5.61g/cm、MnOが5.03g/cm、CoOが6.10g/cm、Crが5.22g/cm、TiOが4.23g/cm、CuOが6.31g/cm、Vが3.36g/cmとする。
また、焼結密度は、アルキメデス法にて計測する。
[Relative sintered density]
The relative sintered density is represented by the following formula (1).
Relative sintered density (%) = (sintered density / theoretical sintered density) × 100 (1)
Here, the theoretical sintered density (ρ 0 ) is a value calculated by the following formula (2-1).
ρ0=100/[(Y/3.987)+(100-Y)/ρz]...(2-1)
Here, ρz is a value calculated by the following formula (2-2).
ρz=[124.25(100−X)+[molecular weight of stabilizer]×X]/[150.5(100+X)A 2 C] (2-2)
Here, the molecular weight of the stabilizer is 225.81 for Y2O3 .
Additionally, X and Y are the stabilizer concentration (mol %) and the alumina concentration (wt %), respectively, and A and C are values calculated by the following formulas (2-3) and (2-4), respectively.
A=0.5080+0.06980X/(100+X)...(2-3)
C=0.5195-0.06180X/(100+X)...(2-4)
In formula (1), the theoretical sintered density varies depending on the powder composition. For example, the theoretical sintered density of yttria-containing zirconia is 6.117 g/ cm3 when the yttria content is 2 mol%, 6.098 g/ cm3 when the yttria content is 3 mol%, and 6.051 g/ cm3 when the yttria content is 5.5 mol% (when Al2O3 = 0 wt%).
In addition, the theoretical sintered density (ρ1) when other components (stabilizers, colorants, etc.) other than alumina are included is
ρ1=100/[(Z/V)+(100-Z)/ρ0]...(2-5)
Furthermore, Z is the concentration (wt %) of components other than alumina, and V is the theoretical density (g/cm 3 ) of the components other than alumina.
The theoretical densities of the components other than alumina are: Yb2O3 : 9.17 g / cm3 , Er2O3 : 8.64 g/ cm3 , CeO2 : 7.22 g/ cm3 , Sc2O3 : 3.86 g/cm3, Nd2O3 : 7.24 g/ cm3 , La2O3 : 6.51 g / cm3 , Tb2O3 : 7.81 g/ cm3 , CaO : 3.34 g/ cm3 , Fe2O3 : 5.24 g/ cm3 , ZnO : 5.61 g/ cm3 , MnO2 : 5.03 g/ cm3 , CoO: 6.10 g/ cm3 , and Cr2O3 : 5.22 g/ cm3 . 3 , TiO2 at 4.23 g/ cm3 , CuO at 6.31 g/ cm3 , and V2O5 at 3.36 g/ cm3 .
The sintered density is measured by the Archimedes method.

[相対成型密度]
相対成型密度(%)=(成型密度/理論焼結密度)×100・・・(3)
ここで、理論焼結密度(ρとする)は、上記式(2-1)によって算出される値である。
[Relative Molding Density]
Relative molded density (%) = (molded density / theoretical sintered density) × 100 (3)
Here, the theoretical sintered density (ρ 0 ) is a value calculated by the above formula (2-1).

<3.焼結体>
次に、前記仮焼結体を、表2に記載の圧力、温度、時間で本焼結し、焼結体を得た。本焼結は、熱間等方圧加圧(HIP)法を採用した装置により行った。
<3. Sintered body>
Next, the pre-sintered body was sintered at the pressure, temperature, and time shown in Table 2 to obtain a sintered body. The sintering was performed using an apparatus employing a hot isostatic pressing (HIP) method.

[相対焼結密度]
焼結体の相対焼結密度を、仮焼結体の相対焼結密度の測定と同様の方法にて測定した。結果を表2に示す。
[Relative sintered density]
The relative sintered density of the sintered body was measured in the same manner as in the measurement of the relative sintered density of the pre-sintered body. The results are shown in Table 2.

[平均結晶粒径]
走査型電子顕微鏡(SEM)観察により得られた焼結体試料のSEM観察図を使用し、平均結晶粒径を求めた。SEM観察用の試料は、JIS R1633に基づいて調整した。SEM観察図は1視野に結晶粒子数が150個以上となるような倍率で取得した。実施例、比較例のジルコニア焼結体の平均結晶粒径は、焼結体の研磨エッチング面の走査電子顕微鏡観察から測定する、J.Am.Ceram.Soc.,52[8]443-6(1969)に記載されている方法に従い、以下の式により求めた。
D=1.56L
D:平均結晶粒径
L:任意の直線を横切る粒子の平均長さ
[Average crystal grain size]
The average crystal grain size was determined using the SEM observation image of the sintered body sample obtained by scanning electron microscope (SEM) observation. The sample for SEM observation was prepared based on JIS R1633. The SEM observation image was obtained at a magnification such that the number of crystal grains in one field of view was 150 or more. The average crystal grain size of the zirconia sintered body of the examples and comparative examples was determined by the following formula according to the method described in J. Am. Ceram. Soc., 52[8]443-6 (1969), which is measured by scanning electron microscope observation of the polished and etched surface of the sintered body.
D=1.56L
D: average crystal grain size L: average length of grains crossing any straight line

[結晶相の同定]
ジルコニア焼結体について、X線回折装置(「RINT2500」リガク製)を用い、X線回折スペクトルを得た。測定条件は下記の通りとした。
<測定条件>
測定装置:X線回折装置(リガク製、RINT2500)
線源:CuKα線源
サンプリング間隔:0.02°
スキャン速度:2θ=1.0°/分
発散スリット(DS):1°
発散縦制限スリット:5mm
散乱スリット(SS):1°
受光スリット(RS):0.3mm
モノクロ受光スリット:0.8mm
管電圧:50kV
管電流:300mA
走査速度:2θ=10~80°:4°/分
2θ=72~76°:1°/分
[Identification of crystalline phases]
The X-ray diffraction spectrum of the zirconia sintered body was obtained using an X-ray diffractometer ("RINT2500" manufactured by Rigaku Corporation) under the following measurement conditions.
<Measurement conditions>
Measurement equipment: X-ray diffraction equipment (Rigaku, RINT2500)
Radiation source: CuKα radiation source Sampling interval: 0.02°
Scan speed: 2θ=1.0°/min Divergence slit (DS): 1°
Divergence vertical limit slit: 5 mm
Scattering slit (SS): 1°
Receiving slit (RS): 0.3 mm
Monochrome receiving slit: 0.8 mm
Tube voltage: 50 kV
Tube current: 300mA
Scanning speed: 2θ=10 to 80°: 4°/min
2θ=72~76°: 1°/min

その後、X線回折スペクトルから、結晶相の同定を行った。ジルコニア焼結体に含まれる結晶相の各相率は、以下の計算式で求めた。
単斜晶相率(%)=(Im(111)+Im(11-1))/(Im(111)+Im(11-1)+It(101)+Ic(111))×100
正方晶相率(%)=(100%-単斜晶相(%))×((It(004)+It(220)/(It(004)+It(220)+Ic(004))×100
立方晶相率(%)=(100%-単斜晶相(%))×((Ic(004)/(It(004)+It(220)+Ic(004))×100
ここで、Im(111)は単斜晶相の(111)の回折強度、Im(11-1)は単斜晶相の(11-1)の回折強度である。
It(101)は正方晶相の(101)の回折強度、It(220)は正方晶相の(220)の回折強度、It(004)は正方晶相の(004)の回折強度である。
Ic(004)は立方晶相の(004)の回折強度、Ic(111)は立方晶相の(111)の回折強度である。
ジルコニアの単斜晶相と、正方晶相及び立方晶相との判別はXRDスペクトルの2θ=26~36°付近で行った。正方晶相と立方晶相との判別はXRDスペクトルの2θ=72~76°付近で行った。立方晶相は安定化剤の添加量や製法によって歪むことがあり、ピーク位置がシフトする場合があるが、本実施例では正方晶相の(004)と(220)の間のピークを立方晶相のピークと捉え算出した。
Thereafter, the crystal phases were identified from the X-ray diffraction spectrum. The ratio of each crystal phase contained in the zirconia sintered body was calculated by the following formula.
Monoclinic fraction (%) = (Im(111) + Im(11-1)) / (Im(111) + Im(11-1) + It(101) + Ic(111)) × 100
Tetragonal phase ratio (%) = (100% - monoclinic phase (%)) × ((It (004) + It (220) / (It (004) + It (220) + Ic (004)) × 100
Cubic phase ratio (%) = (100% - monoclinic phase (%)) × ((Ic (004) / (It (004) + It (220) + Ic (004)) × 100
Here, Im(111) is the diffraction intensity of (111) in the monoclinic phase, and Im(11-1) is the diffraction intensity of (11-1) in the monoclinic phase.
It(101) is the diffraction intensity of (101) in the tetragonal phase, It(220) is the diffraction intensity of (220) in the tetragonal phase, and It(004) is the diffraction intensity of (004) in the tetragonal phase.
Ic(004) is the diffraction intensity of (004) in the cubic phase, and Ic(111) is the diffraction intensity of (111) in the cubic phase.
The monoclinic phase of zirconia was distinguished from the tetragonal and cubic phases at 2θ=26-36° in the XRD spectrum. The tetragonal and cubic phases were distinguished at 2θ=72-76° in the XRD spectrum. The cubic phase may be distorted depending on the amount of stabilizer added and the manufacturing method, and the peak position may shift, but in this example, the peak between (004) and (220) of the tetragonal phase was taken as the peak of the cubic phase and calculated.

[全光線透過率]
実施例、比較例のジルコニア焼結体の全光線透過率を、分光ヘーズメーター(装置名:SH―7000、日本電色工業社製)を用い、D65光源を使用して、JISK7361に準拠した方法によって測定した。測定試料は両面研磨して厚みを1mmに調整した。結果を表3に示す。
[Total light transmittance]
The total light transmittance of the zirconia sintered bodies of the examples and comparative examples was measured using a spectroscopic haze meter (device name: SH-7000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) with a D65 light source according to a method conforming to JIS K7361. The measurement samples were polished on both sides and adjusted to a thickness of 1 mm. The results are shown in Table 3.

[平行光線透過率]
実施例、比較例のジルコニア焼結体の平行光線透過率は、JIS K7361-1で得られた全光線透過率と、JIS K7136:2000に記載されている拡散透過率Tdから下記式で算出した。
[平行光線透過率(%)]=[全光線透過率(%)]-[拡散透過率Td(%)]
ここで、[拡散透過率Td(%)]は、[全光線透過率(%)]×[ヘーズ(%)]×100-1で算出される値である。
[ヘーズ(%)]は、JIS K7136:2000に準じて測定した。
測定試料は両面研磨して厚みを1mmに調整した。結果を表3に示す。
[Parallel light transmittance]
The parallel light transmittance of the zirconia sintered bodies of the examples and comparative examples was calculated from the total light transmittance obtained according to JIS K7361-1 and the diffuse transmittance Td described in JIS K7136:2000 according to the following formula.
[Parallel light transmittance (%)] = [Total light transmittance (%)] - [Diffuse transmittance Td (%)]
Here, the diffuse transmittance Td (%) is a value calculated by: total light transmittance (%)×haze (%)×100 −1 .
[Haze (%)] was measured in accordance with JIS K7136:2000.
The measurement samples were polished on both sides to adjust the thickness to 1 mm. The results are shown in Table 3.

[134℃、0.3MPa、75時間水熱処理後の単斜晶相率]
まず、実施例、比較例のジルコニア焼結体を、134℃、絶対圧力0.3MPa(水中雰囲気下)、75時間水熱処理した。その後、水熱処理後のジルコニア焼結体の結晶相に含まれる単斜晶相率を求めた。水熱処理後のジルコニア焼結体の単斜晶相率の求め方は、[結晶相の同定]の項で説明したのと同様とした。結果を表3に示す。
[Monoclinic phase ratio after hydrothermal treatment at 134° C., 0.3 MPa, 75 hours]
First, the zirconia sintered bodies of the examples and comparative examples were subjected to hydrothermal treatment at 134°C and an absolute pressure of 0.3 MPa (underwater atmosphere) for 75 hours. Thereafter, the monoclinic fraction contained in the crystal phase of the zirconia sintered bodies after the hydrothermal treatment was determined. The method for determining the monoclinic fraction of the zirconia sintered bodies after the hydrothermal treatment was the same as that described in the section [Identification of the crystal phase]. The results are shown in Table 3.

[3点曲げ強度]
上記で得られた実施例、比較例のジルコニア焼結体の3点曲げ強度を、JIS R 1601の3点曲げ強さに準拠して測定した。結果を表3に示す。
[Three-point bending strength]
The three-point bending strength of the zirconia sintered bodies of the Examples and Comparative Examples obtained above was measured in accordance with the three-point bending strength of JIS R 1601. The results are shown in Table 3.

[靱性]
IF法による靭性測定において荷重を5.0kgf(49.0N)とし、JIS R1607(ファインセラミックスの室温破壊じん(靱)性試験方法)に準拠した方法で行った。ビッカース硬度計を用いて、圧痕の形が四角形である圧痕を7点選定して靭性を求め、それらのうち、値の最も小さいものと、値の最も大きいものを除外した5点の靭性の平均値を靭性値とした。ただし測定する圧痕は、圧痕からのクラックが伸びない場合は無効とし、四角形先端部から4か所亀裂が伸びた圧痕を採用した。
各靭性値は、下記式にて算出した。
Kc=0.018×Hv×a0.5×[(c-a)/a]-0.5×(Hv/E)-0.4
Kc、Hv、a、c、Eは以下を意味する。a、cを求める際のX,Y軸の圧痕長さ、X,Y軸のクラック長さは、図2参照の通りである。
Kc:靭性値[MPa・m0.5
Hv:ビッカース硬度[GPa]
a:X,Y軸の圧痕長さの平均値の半分[μm]
c:X,Y軸のクラック長さの平均値の半分[μm]
E:ヤング率[GPa]
ビッカース硬度は、JIS R 1610 (ファインセラミックスの硬さ試験方法)に準拠して求めた。ビッカース硬度は、下記式にて算出した。
Hv=0.001854×[F/dSv]
F、dは以下を意味する。dを求める際のX軸圧痕長さとY軸圧痕長さは、図2参照の通りである。
Hv:ビッカース硬度[GPa]
F:試験力[N]
d:X軸圧痕長さとY軸圧痕長さとの平均値[mm]
ヤング率は、一般的なイットリア安定化ジルコニアの値として知られている210GPaを使用した。
[Toughness]
The toughness measurement by the IF method was performed under a load of 5.0 kgf (49.0 N) in accordance with JIS R1607 (Room temperature fracture toughness test method for fine ceramics). Using a Vickers hardness tester, seven indentations with a rectangular shape were selected to measure the toughness, and the toughness value was determined by averaging the toughness values of the five indentations excluding the smallest and largest values. However, the indentations to be measured were invalid if no cracks extended from the indentation, and indentations with four cracks extending from the tip of the rectangle were used.
Each toughness value was calculated by the following formula.
Kc=0.018×Hv×a 0.5 ×[(ca)/a] -0.5 ×(Hv/E) -0.4
Kc, Hv, a, c, and E have the following meanings. The indentation lengths on the X and Y axes and the crack lengths on the X and Y axes when determining a and c are as shown in FIG.
Kc: toughness value [MPa·m 0.5 ]
Hv: Vickers hardness [GPa]
a: Half the average value of the indentation length on the X and Y axes [μm]
c: Half the average crack length on the X and Y axes [μm]
E: Young's modulus [GPa]
The Vickers hardness was measured in accordance with JIS R 1610 (hardness test method for fine ceramics). The Vickers hardness was calculated according to the following formula.
Hv=0.001854×[F/ d2Sv ]
F and d have the following meanings. The X-axis indentation length and the Y-axis indentation length when calculating d are as shown in FIG.
Hv: Vickers hardness [GPa]
F: Test force [N]
d: average value of X-axis indentation length and Y-axis indentation length [mm]
The Young's modulus used was 210 GPa, which is known as the value of common yttria-stabilized zirconia.

Claims (9)

ジルコニアと安定化剤とを含む安定化ジルコニアを含み、
前記安定化ジルコニアの含有量は、ジルコニア焼結体全体を100質量%としたときに、80質量%以上であり、
前記安定化剤は、Yを含み、
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で4.0mol%超え6.5mol%以下であり、
平均結晶粒径が100nm以上200nm以下であり、
単斜晶相率が0.5%以下であり、
正方晶相率が20.0%以上96.0%以下であり、
立方晶相率が4.0%以上80.0%以下であり、
相対焼結密度が99.6%以上であり、
厚み1mmでの全光線透過率が45%以上60%以下であることを特徴とするジルコニア焼結体。
The stabilized zirconia includes zirconia and a stabilizer.
The content of the stabilized zirconia is 80% by mass or more when the entire zirconia sintered body is 100% by mass,
The stabilizer comprises Y2O3 ,
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 4.0 mol % and not more than 6.5 mol % in terms of oxide,
The average crystal grain size is 100 nm or more and 200 nm or less,
The monoclinic fraction is 0.5% or less,
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 96.0% or less,
The cubic fraction is 4.0% or more and 80.0% or less,
The relative sintered density is 99.6% or more,
A zirconia sintered body having a total light transmittance of 45% or more and 60% or less at a thickness of 1 mm .
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであることを特徴とする請求項1に記載のジルコニア焼結体。 The zirconia sintered body according to claim 1, characterized in that the content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia exceeds 5.2 mol% in terms of oxide. 正方晶相率が20.0%以上60.0%以下であり、
立方晶相率が40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載のジルコニア焼結体。
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 60.0% or less,
2. The zirconia sintered body according to claim 1, characterized in that the cubic phase fraction is 40.0% or more and 80.0% or less.
前記安定化ジルコニア中の前記Yの含有量が、酸化物換算で5.2mol%超えであり、
正方晶相率が20.0%以上60.0%以下であり、
立方晶相率が40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載のジルコニア焼結体。
The content of the Y 2 O 3 in the stabilized zirconia is more than 5.2 mol% in terms of oxide,
The tetragonal fraction is 20.0% or more and 60.0% or less,
2. The zirconia sintered body according to claim 1, characterized in that the cubic phase fraction is 40.0% or more and 80.0% or less.
ジルコニア焼結体全体に対してAlを0.15質量%以下の範囲内で含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。 The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the zirconia sintered body contains Al 2 O 3 in an amount of 0.15 mass% or less based on the entire zirconia sintered body. 厚み1mmでの平行光線透過率が7.0%以上30.0%以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。 The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the parallel light transmittance at a thickness of 1 mm is 7.0% or more and 30.0% or less. 3点曲げ強度が500MPa以上1000MPa以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。 The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the three-point bending strength is 500 MPa or more and 1000 MPa or less. IF法による靭性値が2.7MPa・m0.5以上5.0MPa・m0.5以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1に記載のジルコニア焼結体。 The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the toughness value measured by an IF method is 2.7 MPa·m 0.5 or more and 5.0 MPa·m 0.5 or less. ジルコニア粉末を、1.0t/cm以上2.5t/cm以下の圧力で成型し、成型体を得る工程Aと、
前記成型体を、常圧下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で仮焼結し、仮焼結体を得る工程Bと、
前記仮焼結体を、圧力50MPa以上200MPa以下、1150℃以上1250℃以下、1時間以上5時間以下の条件で本焼結し、焼結体を得る工程Cとを含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
A step A of molding the zirconia powder at a pressure of 1.0 t/cm2 or more and 2.5 t/cm2 or less to obtain a molded body;
A step B of pre-sintering the molded body under normal pressure at a temperature of 1150° C. or higher and 1250° C. or lower for 1 hour or longer and 5 hours or shorter to obtain a pre-sintered body;
The temporary sintered body is sintered under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150 ° C. to 1250 ° C., and 1 hour to 5 hours to obtain a sintered body. The method for producing a zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a step C of sintering the temporary sintered body under conditions of a pressure of 50 MPa to 200 MPa, 1150 ° C. to 1250 ° C., and 1 hour to 5 hours.
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