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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-216289(P2016-216289A)
(43)【公開日】2016年12月22日
(54)【発明の名称】青色ジルコニア焼結体
(51)【国際特許分類】
   C04B 35/48 20060101AFI20161125BHJP
【FI】
   C04B35/48 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2015-101484(P2015-101484)
(22)【出願日】2015年5月19日
(71)【出願人】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(72)【発明者】
【氏名】天野 晶子
(72)【発明者】
【氏名】本村 通
【テーマコード(参考)】
4G031
【Fターム(参考)】
4G031AA12
4G031AA19
4G031AA21
4G031AA22
4G031AA23
4G031AA29
4G031GA09
4G031GA11
(57)【要約】      (修正有)
【課題】コバルトを着色剤として含有する青色ジルコニア焼結体であって、製造時の焼結部材への色移りが抑制されたジルコニア焼結体の提供。
【解決手段】コバルトとアルミニウムの複合酸化物を1〜25重量%含有するジルコニア焼結体。コバルトとアルミニウムとの複合酸化物がコバルトアルミネートであり、なおかつ、鉄、ニッケル及びマンガンから少なくとも1種以上を含有することが好ましいジルコニア焼結体。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コバルトとアルミニウムの複合酸化物を1重量%以上25重量%以下含有することを特徴とするジルコニア焼結体
【請求項2】
コバルトとアルミニウムとの複合酸化物がコバルトアルミネートである請求項1に記載のジルコニア焼結体
【請求項3】
鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上を含有する請求項1又は2に記載のジルコニア焼結体。
【請求項4】
コバルトとアルミニウムとの複合酸化物の含有量に対する、酸化物換算した鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上の含有量が重量割合で100%以下である請求項3に記載のジルコニア焼結体。
【請求項5】
表色系におけるL、a及びbが、5≦L≦30、−10≦a≦15及び−60≦b≦0である請求項1乃至4のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。
【請求項6】
1重量%以上25重量%以下のコバルトとアルミニウムの複合酸化物をジルコニア粉末に混合して混合粉末を得る混合工程、混合粉末を成形して成形体を得る成形工程、及び、成形体を焼成する焼成工程、を有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
【請求項7】
前記混合工程において、鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上を含有する化合物を混合することを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
【請求項8】
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体を含む部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、着色成分を含有するジルコニア焼結体に係る。より詳細には、本発明は、工業的な生産に適した青色を呈するジルコニア焼結体に関する。
【背景技術】
【0002】
青色を呈する着色ジルコニア焼結体(以下、「青色ジルコニア焼結体」ともいう。)は高級感を呈す印象を与える。そのため、高級建材、各種構造部材等の機械部材、電子部品基板等のセラミックス電子部材、携帯電話、モバイル家電製品等の外装部材等への適用が検討されている。
【0003】
従来より、青色を呈するジルコニア焼結体の製造のため、酸化コバルトが着色剤として使用されている。例えば、青色を呈するジルコニア焼結体として、酸化コバルト及び酸化鉄を含有するジルコニア焼結体が報告されている(特許文献1)。
【0004】
さらに、酸化クロム又は酸化ニッケルのいずれかと、酸化アルミニウム及び酸化コバルトを含有した青色を呈するジルコニア焼結体が報告されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平02−145475号
【特許文献2】特許第5566292号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コバルトは青色を呈する着色剤となるが焼結時に拡散しやすい。特許文献1及び2の青色ジルコニア焼結体を製造する際、焼結炉内セッターなどの焼結時に使用する部材(以下、「焼結部材」ともいう。)がコバルトの拡散により着色される現象、いわゆる色移り、が生じる。そのため、特許文献1及び2の青色ジルコニア焼結体の製造に使用した焼結部材を用いて他の色調のジルコニア焼結体の製造する場合、焼結部材からジルコニア焼結体への色移りが生じる。そのため、このような焼結部材は廃棄もしくは青色ジルコニア焼結体専用の焼結部材とするしかなかった。
【0007】
当該課題に鑑み、本発明はコバルトを着色剤として含有する青色ジルコニア焼結体であって、製造時の焼結部材への色移りが抑制されたジルコニア焼結体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、青色ジルコニア焼結体の焼結挙動及び着色剤について検討した。その結果、コバルトの複合酸化物を着色剤とすることで、ジルコニア焼結体が青色を呈し、なおかつ、焼結部材への色移りが抑制されたジルコニア焼結体となることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は、コバルトとアルミニウムの複合酸化物を1重量%以上25重量%以下含有することを特徴とするジルコニア焼結体である。
【0010】
以下、本発明のジルコニア焼結体について説明する。
【0011】
本発明のジルコニア焼結体はコバルトとアルミニウムとの複合酸化物(以下、「Co−Al複合酸化物」ともいう。)を含有する。コバルトを含有することで、本発明のジルコニア焼結体が青色の色調を呈する。これに加え、コバルトがCo−Al複合酸化物として焼結されることで、焼結時のコバルトの拡散が抑制されるため、色移りが生じにくくなる。なお、酸化コバルトと酸化アルミニウムとを着色剤として含み、これを焼結して得られるジルコニア焼結体は、酸化コバルトと酸化アルミニウムとが部分的な複合酸化物となる場合がある。しかしながら、この様なジルコニア焼結体は、焼結中にコバルトの拡散を伴うものであり、これにより色移りが生じる。
【0012】
Co−Al複合酸化物は、スピネル構造を有することが好ましい。さらに、Co−Al複合酸化物は、CoO:Alがモル比で0.9:1.1〜1.1:0.9である複合酸化物であることが好ましく、CoO:Alが1:1である複合酸化物であることがより好ましく、コバルトアルミネート(CoAl)であることがより好ましい。コバルトアルミネートはコバルトとアルミニウムを一定の比率で、なおかつ、均一に含有する。コバルトアルミネートを含むことで、本発明のジルコニア焼結体は色ムラのない均一な色調となりやすい。
【0013】
Co−Al複合酸化物の含有量は1重量%以上、更には2重量%以上である。Co−Al複合酸化物が1重量%未満であるとジルコニア焼結体の色調が薄くなりすぎる。より明確な青色を呈するため、Co−Al複合酸化物の含有量は3重量%以上、更には4重量%以上、また更には4.5重量%以上であることが好ましい。一方、Co−Al複合酸化物の含有量は25重量%以下、更には20重量%以下、また更には15重量%以下である。Co−Al複合酸化物が25重量%を超えると、焼結中に過剰なCo−Al複合酸化物が析出し、色移りが生じることに加え、焼結体の密度が低下しやすい。より色移りを抑えるため、Co−Al複合酸化物は10重量%以下、更には7重量%以下であることが好ましい。
【0014】
本発明においてCo−Al複合酸化物の含有量は、ジルコニア焼結体の重量に対する、酸化物換算したコバルト(Co)及びアルミニウム(Al)の重量の割合である。コバルトの酸化物換算は酸化コバルト(CoO)とすればよく、また、アルミニウムの酸化物換算は酸化アルミニウム(Al)とすればよい。
【0015】
本発明のジルコニア焼結体は、鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上を含有することが好ましく、鉄又はマンガンの少なくともいずれかを含有することがより好ましい。これにより、本発明のジルコニア焼結体の色調が濃い青色となり、より高級感が求められる用途に使用することができる。
【0016】
Co−Al複合酸化物の含有量よりも調色成分の含有量が多くなると、調色成分の色調が強くなりやすい。そのため、Co−Al複合酸化物の含有量に対する、酸化物換算した調色成分の含有量は重量割合で100%以下であることが好ましく、50%以下、更には20%以下、また更には17%以下、また更には12%以下であることが好ましい。
【0017】
本発明のジルコニア焼結体を、濃い青色を呈色するジルコニア焼結体(以下、「濃青ジルコニア焼結体」ともいう。)とするため、鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上(以下、「調色成分」ともいう。)は、0.05重量%以上、更には0.1重量%以上含有することが好ましい。調色成分の含有量は、Co−Al複合酸化物の含有量以下であればよいが、調色成分の含有量は8重量%以下、更には6重量%以下、また更には1重量%以下、また更には0.8重量%以下、また更には0.5重量%以下であることが挙げられる。さらに、調色成分が鉄のみである場合、含有量は0.05重量%以上1.2重量%以下、更には0.08重量%以上0.2重量%以下であることが好ましい。同様に、調色成分がニッケルのみである場合、含有量は0.05重量%以上1重量%以下、更には、0.2重量%以上0.5重量%以下であることが好ましく、調色成分がマンガンのみである場合、含有量は0.1重量%以上1重量%以下、更には0.4重量%以上0.7重量%以下であることが好ましい。
【0018】
本発明において調色成分の含有量は、ジルコニア焼結体の重量に対する、酸化物換算した鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及びマンガン(Mn)の重量の割合である。各調色成分の酸化物換算は、鉄が酸化鉄(Fe)、ニッケルが酸化ニッケル(NiO)、及びマンガンが酸化マンガン(Mn)とすればよい。
【0019】
本発明のジルコニア焼結体は、Co−Al複合酸化物及び調色成分を含有していれば、ジルコニア焼結体が青色を呈し、なおかつ、焼結時の焼結部材への色移りが抑制される。一方、本発明のジルコニア焼結体は、色移りがほとんど生じない量であれば、酸化コバルトを含んでいてもよい。このような酸化コバルトの含有量としては、Co−Al複合酸化物中のコバルトよりも少ない量を挙げることができる。
【0020】
本発明のジルコニア焼結体が酸化コバルト(CoO)を含有する場合、酸化コバルト含有量は、焼結体中のコバルトの合計含有量に対する酸化コバルト中のコバルト含有量(以下、「CoO/CoTotal」ともいう。)の割合は、酸化物換算で0.2以下、更には0.1以下であることが挙げられる。なお、Coは黒色を呈する。そのため、本発明のジルコニア焼結体はCoを含有しないことが好ましい。本発明のジルコニア焼結体がCoを含有していないことはXRD粉末X線回折(以下、「XRD」という。)パターンにおいてCoに相当するXRDピークがないことや、製造時に原料としてCoを使用しないことから確認することができる。
【0021】
また、本発明のジルコニア焼結体は酸化アルミニウム(Al)を含有していてもよい。
【0022】
本発明のジルコニア焼結体は、安定化剤を含んでいることが好ましい。安定化剤はジルコニアの色調に影響しないものであることが好ましく、イットリアを挙げることができる。安定化剤の量は2mol%以上4mol%以下、更には2.5mol%以上3.5mol%以下、また更には2.8mol%以上3.2mol%以下を挙げることができる。また、本発明のジルコニア焼結体の結晶相は、正方晶であることが好ましい。
【0023】
本発明のジルコニア焼結体は青色を呈する。この色調は、L表色系におけるL、a及びb(以下、それぞれを単に「L」、「a」及び「b」ともいう。)が、5≦L≦30、−10≦a≦15及び−60≦b≦0であること、更には5≦L≦25、−8≦a≦13及び−50≦b≦−3であることが挙げられる。より明確な青色ジルコニア焼結体とするため、5≦L≦23、−8≦a≦13及び−48≦b≦−4であることが好ましい。さらに、濃青ジルコニア焼結体とするため、7≦L≦20、−8≦a≦8及び−35≦b≦−4、更には7≦L≦19、−8≦a≦8及び−30≦b≦−4、また更には7.5≦L≦18、−7≦a≦8及び−30≦b≦−4.5であることが好ましい。
【0024】
なお、本発明においてL、a及びbは焼結体の表面反射光から測定される色調であり、透過光と反射光とから測定される色調とは異なる。
【0025】
本発明のジルコニア焼結体は強度が高いほど、これを適用できる用途が多くなる。そのため、本発明のジルコニア焼結体は、三点曲げ強度が900MPa以上、更には1000MPa以上、また更には1100MPa以上であることが好ましい。
【0026】
次に、本発明のジルコニア焼結体の製造方法について説明する。
【0027】
本発明のジルコニア焼結体は、鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の少なくとも1種以上と、コバルトとアルミニウムの複合酸化物とを含有していれば任意の方法で得ることができる。好ましい製造方法として、1重量%以上25重量%以下のコバルトとアルミニウムの複合酸化物をジルコニア粉末に混合して混合粉末を得る混合工程、混合粉末を成形して成形体を得る成形工程、及び、成形体を焼成する焼成工程、を有する製造方法を挙げることができる。
【0028】
混合工程に供するコバルトとアルミニウムの複合酸化物(Co−Al複合酸化物)は、スピネル構造を有する複合酸化物であることが好ましい。さらに、Co−Al複合酸化物は、CoO:Alがモル比で0.9:1.1〜1.1:0.9である複合酸化物であることが好ましく、CoO:Alがモル比で1:1である複合酸化物であることがより好ましく、コバルトアルミネート(CoAl)であることが特に好ましい。コバルトアルミネートはコバルトとアルミニウムを一定の比率で、なおかつ、均一に含有する。コバルトアルミネートを含むことで、得られるジルコニア焼結体が色ムラのない均一な色調となりやすい。
【0029】
Co−Al複合酸化物は1重量%以上、更には2重量%以上である。より明確な青色を呈する焼結体を得るため、Co−Al複合酸化物は3重量%以上、更には4重量%以上、また更には4.5重量%以上であることが好ましい。一方、Co−Al複合酸化物は25重量%以下、更には20重量%以下、また更には15重量%以下である。Co−Al複合酸化物が25重量%を超えると、焼結中に過剰なCo−Al複合酸化物が析出し、色移りが生じることに加え、得られる焼結体の密度が低下しやすい。より色移りを抑えるため、Co−Al複合酸化物は10重量%以下、更には7重量%以下であることが好ましい。
【0030】
混合工程に供するジルコニア粉末は、安定化剤を含むジルコニア粉末、更にはイットリア含有ジルコニア、また更には2mol%以上4mol%以下のイットリアを含有するジルコニア粉末、更には2.5mol%以上3.5mol%以下のイットリアを含有するジルコニア粉末、また更には2.8mol%以上3.2mol%以下のイットリアを含有するジルコニア粉末であることが好ましい。BET比表面積は6m/g以上15m/g以下の粉末であることが好ましい。
【0031】
得られるジルコニア焼結体の色調を再現しやすくなるため、ジルコニア粉末は、ジルコニア及び安定化剤以外の不純物は0.6重量%以下、更には0.5重量%以下であることが好ましい。
【0032】
混合工程において、鉄、ニッケル及びマンガンからなる群の1種以上(調色成分)を含有する化合物を混合することが好ましく、鉄又はニッケルの少なくともいずれかを含む化合物を混合することがより好ましい。これにより、得られるジルコニア焼結体の色調が濃い青色となり、より高級感が求められる用途に使用することができる。
【0033】
調色成分を含む化合物として、調色成分の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、塩化物及び酢酸塩からなる群の少なくとも1種、更には調色成分の酸化物を挙げることができる。
【0034】
Co−Al複合酸化物に対する、調色成分を含む化合物の重量割合は100%以下であることが好ましく、50%以下、更には20%以下、また更には17%以下、また更には12%以下であることが好ましい。
【0035】
得られる焼結体を濃青ジルコニア焼結体とするため、調色成分を含む化合物は、0.05重量%以上、更には0.1重量%以上混合することが好ましい。調色成分を含む酸化物は8重量%以下、更には6重量%以下、また更には1.0重量%以下、また更には0.8重量%以下、また更には0.5重量%以下、混合することが挙げられる。
【0036】
本発明の製造方法では、酸化コバルトを含まないことが好ましいが、混合工程では、必要に応じて、酸化コバルト又は酸化アルミニウムを混合してもよい。酸化コバルトを混合する場合、酸化コバルトの混合量は、混合粉末中のコバルトの合計含有量に対する酸化コバルト中のコバルト混合量の割合は、酸化物換算で0.2以下、更には0.1以下であることが挙げられる。
【0037】
得られる混合物の組成が均一になるように混合すればよい。得られる混合物がより均一になるため、混合方法は湿式混合であることが好ましく、ボールミルを使用した湿式混合であることがより好ましい。より具体的な混合方法として、混合物の重量に対して30重量%以上、更には45重量%の水を、当該混合物に混合してスラリーとし、当該スラリー中の混合物の平均粒子径が1μm以下、更には0.6μm以下となるように湿式混合することが挙げられる。混合物の平均粒子径は、乾燥した際に混合物の凝集が適度に抑制される大きさであればよく、0.1μm以上を挙げることができる。
【0038】
成形工程では、混合工程で得られた混合物を成形する。所望の形状の成形体が得られればその方法は任意である。成形方法として、プレス成形、冷間静水圧成形、シート成形、射出成形、及び鋳込み成形からなる群の少なくとも1種を挙げることができる。
【0039】
なお、混合工程において湿式混合を適用した場合、成形工程に先立ち、適宜、混合物を乾燥すればよい。乾燥条件としては、大気中、100〜120℃で乾燥することが挙げられる。
【0040】
焼結工程では、成形工程で得られた成形体を焼結させる。焼結方法は任意の方法を適用することができる。焼結方法として、常圧焼結又は加圧焼結の少なくともいずれかを挙げることでできる。本発明のジルコニア焼結体が簡便に得られるため、焼結工程は、常圧焼結であることが好ましい。ここで、常圧焼結とは、焼結時に、成形体に対して外的な力を加えず単に加熱することにより焼結する方法である。
【0041】
焼結温度はジルコニアの焼結が進行する温度であればよいが、1300℃以上1600℃以下を挙げることができる。焼結雰囲気は、酸化雰囲気、不活性雰囲気、又は還元雰囲気からなる群の少なくとも1種、更には酸化雰囲気が挙げられる。簡便な焼結設備で焼結できるため、焼結雰囲気は大気中であることが好ましい。
【0042】
特に好ましい焼成工程として、大気中、1450℃以上1550℃以下の常圧焼結を挙げることができる。
【発明の効果】
【0043】
本発明により、コバルトを含有し、濃い青色を呈色するジルコニア焼結体であって、製造時の焼結部材への色移りが抑制されたジルコニア焼結体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
図1】実施例16のSEM−EPMAによるコバルトの分析結果
図2】実施例6の焼結後の焼結部材の概観
図3】比較例1の焼結後の焼結部材の概観
図4】比較例1のSEM−EPMAによるコバルトの分析結果
【実施例】
【0045】
以下、本発明を具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(色調の測定)
焼結体の色調は、色差計(装置名:Z−300型、日本電色社製)を用いて測定した。光源にはD65光源を用い、10度視野角の条件において、試料表面の反射光から試料のL、a及びbを測定した。
【0046】
測定試料には、焼結体試料を研削加工した後、ダイヤモンド砥粒3μmを用いて研磨加工したものを用いた。
(三点曲げ強度)
焼結体の曲げ強度は、JIS1601に準じてオートグラフ(装置名:AGS−5kNX、島津製作所製)を用いて測定した。
【0047】
実施例1
CoAlが2.0重量%、Feが0.2重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.4μmの3mol%イットリア含有ジルコニア粉末、平均粒子径0.5μmのコバルトアルミネート粉末、及び、平均粒子径0.6μmの酸化鉄粉末を混合して混合粉末を得た。
【0048】
得られた混合粉末と同量の純水を添加してスラリーとした後、直径10mmのジルコニアボールを用いたボールミルにより、当該スラリーを粉砕混合し、平均粒子径0.5μm以下の混合スラリーを得た。当該混合スラリーを、大気中、110℃で2時間乾燥して乾燥粉末を得た。
【0049】
得られた乾燥粉末を700kg/cmで一軸プレス成形し、直径25mmの円盤状の成形体とし、これをアルミナ製の焼結部材(以下、単に「焼結部材」ともいう。)の上に配置した。焼結部材上に配置した状態で、成形体を大気中、1500℃で2時間焼結して本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0050】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0051】
実施例2
混合粉末の組成を、CoAlが2.0重量%、Feが0.4重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0052】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0053】
実施例3
混合粉末の組成を、CoAlが3.3重量%、Feが0.1重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0054】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0055】
実施例4
混合粉末の組成を、CoAlが3.5重量%、Feが0.15重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0056】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。また、三点曲げ強度は1314MPaであった。
【0057】
実施例5
混合粉末の組成を、CoAlが4.0重量%、Feが0.2重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0058】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0059】
実施例6
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、Feが0.1重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈していた。結果を表1に示す。
【0060】
焼結後の焼結部材の外観を図1に示した。焼結部材と焼結体とが接していた面がかすかに変色したが、焼結部材に対する色移りはほとんど確認されなかった。
【0061】
実施例7
混合粉末の組成を、CoAlが6.0重量%、Feが0.8重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0062】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0063】
実施例8
混合粉末の組成を、CoAlが6.0重量%、Feが1.0重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0064】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0065】
実施例9
混合粉末の組成を、CoAlが10.0重量%、Feが0.4重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0066】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは少なかった。
【0067】
実施例10
混合粉末の組成を、CoAlが15.0重量%、Feが0.6重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0068】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは少なかった。
【0069】
実施例11
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.2重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.6μmの酸化ニッケル粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0070】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0071】
実施例12
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.5重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例11と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0072】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0073】
実施例13
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.8重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例11と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0074】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0075】
実施例14
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、Mnが0.2重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.8μmの酸化マンガン粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0076】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0077】
実施例15
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、Mnが0.6重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例14と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0078】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0079】
実施例16
混合粉末の組成を、CoAlが6.0重量%、Mnが0.6重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例14と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0080】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0081】
また、SEM−EPMAの結果を図2に示す。図2より、本実施例のジルコニア焼結体はコバルトの凝集がないことが確認できた。
【0082】
実施例17
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.05重量%、Mnが0.5重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.6μmの酸化ニッケル粉末と平均粒子径0.8μmの酸化マンガン粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0083】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。また、三点曲げ強度は1206MPaであった。
【0084】
実施例18
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.2重量%、Mnが0.4重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例17と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0085】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0086】
実施例19
混合粉末の組成を、CoAlが5.0重量%、NiOが0.2重量%、Mnが0.6重量%、Alが1.5重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.4μmの酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は実施例17と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0087】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な明確な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0088】
実施例20
混合粉末の組成を、CoAlが12.5重量%、Feが0.5重量%、CoOが0.6重量%、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径0.9μmの酸化コバルト粉末を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0089】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な深い濃青色色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りはやや多かった。
【0090】
実施例21
混合粉末の組成を、CoAlが2重量%、及び、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例のジルコニア焼結体を得た。結果を表1に示す。
【0091】
得られたジルコニア焼結体は色ムラのない均一な青色を呈しており、なおかつ、その製造に使用した焼結部材への色移りは非常に少なかった。
【0092】
比較例1
Alが5.0重量%、CoOが1.9重量%、Feが0.50重量%、及び、残部が3mol%Y含有ZrOとなるように、平均粒子径が0.4μmの3mol%イットリア含有ジルコニア粉末、平均粒子径0.4μmの酸化アルミニウム粉末、平均粒子径が0.6mの酸化鉄及び、平均粒子径が0.5μmの酸化コバルト粉末を混合して混合粉末を得た。
【0093】
得られた混合粉末と同量の純水を添加してスラリーとした後、直径10mmのジルコニアボールを用いたボールミルにより、当該スラリーを粉砕混合し平均粒子径0.5μm以下の混合スラリーを得た。粉砕混合後、大気中、110℃で2時間乾燥した。
【0094】
乾燥後、700kg/cmで一軸プレス成形し、板状の成形体を得、これをアルミナ製の焼結部材の上に配置した。焼結部材上に配置した状態で成形体を、大気中、1500℃で2時間焼結して本比較例のジルコニア焼結体を得た。結果を表2に示す。
【0095】
焼結後、焼結部材の焼結体とが接していた部分が青く変色しており、ジルコニア焼結体からの着色剤が焼結部材に拡散していることが確認された。焼結後の焼結部材を図3に示した。図3より円板状のジルコニア焼結体の輪郭に沿うように焼結部材が着色していることが確認できた。
【0096】
当該ジルコニア焼結体は全体的に青系の呈色をしていたが、色ムラがあった。本比較例のジルコニア焼結体のSEM−EPMAの結果を図4に示した。図4においては不均一な分布を示しており、実施例のジルコニア焼結体に比べ、本比較例のジルコニア焼結体はコバルトが凝集及び偏在していることが確認できた。
【0097】
比較例2
特許文献2の方法に従って、青色ジルコニア焼結体を製造した。すなわち、混合粉末の組成を、Alが3.0重量%、CoOが2.1重量%、Feが0.10重量%、及び、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は比較例1と同様な方法で、本比較例のジルコニア焼結体を得た。結果を表2に示す。
【0098】
焼結後、焼結部材の焼結体とが接していた部分が青く変色しており、ジルコニア焼結体からの着色剤が焼結部材に含浸していることが確認された。これより、本比較例は、本実施例のジルコニア焼結体よりもコバルトの拡散が大きいことが分かった。
【0099】
比較例3
混合粉末の組成を、Alが15.0重量%、CoOが2.0重量%、及び、残部が3mol%Y含有ZrOとなるようにしたこと以外は比較例1と同様な方法で、本比較例のジルコニア焼結体を得た。結果を表2に示す。
【0100】
焼結後、焼結部材の焼結体とが接していた部分が青く変色しており、ジルコニア焼結体からの着色剤が焼結部材に含浸していることが確認された。
【0101】
【表1】
【0102】
【表2】
【0103】
なお、表1及び2中、色移りは「◎」が非常に少ない、「○」が少ない、「△」がやや多い、「×」が非常に多い、を表す。
【産業上の利用可能性】
【0104】
本発明のジルコニア焼結体は、これを含む部材として使用することができ、特に高級建材、各種構造部材等の機械部材、電子部品基板等のセラミックス電子部材、携帯電話、モバイル家電製品等の外装部材等として適用することができる。
図1
図2
図3
図4