(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】P2022162546
(43)【公開日】2022-10-24
(54)【発明の名称】焼結体
(51)【国際特許分類】
C04B 35/486 20060101AFI20221017BHJP
【ＦＩ】
C04B35/486
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064528
(22)【出願日】2022-04-08
(31)【優先権主張番号】P 2021067398
(32)【優先日】2021-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021122113
(32)【優先日】2021-07-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】川村 謙太
(72)【発明者】
【氏名】吹上 拓
(72)【発明者】
【氏名】西山 聡
(72)【発明者】
【氏名】永山 仁士
(57)【要約】
【課題】
焼結体の破壊抵抗を超える衝撃に対し、脆性破壊の発生に先立ち、衝撃吸収を発生させることによって、耐衝撃性が改善された焼結体を提供する。
【解決手段】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
【選択図】図７
焼結体の破壊抵抗を超える衝撃に対し、脆性破壊の発生に先立ち、衝撃吸収を発生させることによって、耐衝撃性が改善された焼結体を提供する。
【解決手段】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
【請求項2】
該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする請求項１に記載の焼結体。
【請求項3】
前記希土類元素がネオジム、ガドリニウム、イッテルビウム、ホルミウム及びサマリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項4】
前記安定化元素がさらにイットリウムを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼結体。
【請求項5】
イットリウムの含有量が１．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項４に記載の焼結体。
【請求項6】
落球破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焼結体。
【請求項7】
アルミナを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焼結体。
【請求項8】
顔料を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の焼結体。
【請求項9】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満である粉末。
【請求項10】
請求項９に記載の粉末を使用することを特徴とするに記載の焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、焼結体に関し、特に、高い耐衝撃性を有し、主としてジルコニアからなる焼結体に関する。
【背景技術】
【0002】
ジルコニアをマトリックスとする焼結体は、粉砕媒体や構造材料など強度を必要とする従来用途に加え、時計、携帯電子機器、自動車、家電等の装飾部品などの装飾用途への適用が検討されている。装飾用途へ適用される焼結体は、外的な衝撃による破壊を防ぐため、高強度・高靭性であることが求められる。これまで、信頼性の高い材料として、高強度・高靭性を備える種々の焼結体が報告されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、中和共沈法で製造された３ｍｏｌ％イットリア含有ジルコニア粉末と、アルミナ粉末とを混合した混合粉末をマイクロ波焼結することで得られたジルコニア－アルミナ複合焼結体が報告されている。当該焼結体は、３点曲げ試験（スパン長さ８ｍｍ、クロスヘッドの送り速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ）で測定された曲げ破壊強度が１０３０ＭＰａ以上１５４０ＭＰａ以下であり、ＩＦ法により測定される破壊靭性値（Ｋｌｃ）が６．０２ＭＰａ・ｍ０．５以上６．９０ＭＰａ・ｍ０．５以下であることが記載されている。
【0004】
特許文献２には、リン、二酸化ケイ素及びアルミナを含むジルコニア粉末を熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理することで得られた焼結体が報告されている。当該焼結体は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に規定される方法で測定された曲げ破壊強度が１１００ＭＰａ以上１２８０ＭＰａ以下であり、ＪＩＳ Ｒ １６０７に規定される方法で測定された破壊靭性値が６ＭＰａ・ｍ０．５以上～１１ＭＰａ・ｍ０．５以下であることが記載されている。
【0005】
ジルコニアセラミックス等の焼結体は、亀裂が発生及び進展することによる破壊、いわゆる脆性破壊が生じやすい。落下や衝突など、材料に瞬間的に大きな衝撃が加わることによって材料の破壊抵抗を超える荷重が印可された場合、脆性破壊が発生する。そのため、特許文献１及び２に開示されるような曲げ破壊強度や破壊靭性値の改善によって、材料の衝撃性は向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－２２６５５５号公報
【特許文献2】特開２０１１－１７８６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
一方、荷重の印可に伴い材料が塑性変形を起こす場合には、脆性破壊の発生に先立ち、塑性変形により衝撃を吸収し、亀裂の発生や進展を抑えることができる。
【0008】
本開示は、焼結体の破壊抵抗を超える衝撃に対し、脆性破壊の発生に先立ち、衝撃吸収を発生させることによって、優れた耐衝撃性を示す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】
【0009】
すなわち、本発明は特許請求の範囲のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
［１］ 安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
［２］該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする［１］に記載の焼結体。
［３］ 前記希土類元素がネオジム、ガドリニウム、イッテルビウム、ホルミウム及びサマリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする［１］又は［２］に記載の焼結体。
［４］ 前記安定化元素がさらにイットリウムを含むことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の焼結体。
［５］ イットリウムの含有量が１．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする［４］に記載の焼結体。
［６］ 落球破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることを特徴とする［１］乃至［５］のいずれかに記載の焼結体。
［７］ アルミナを含むことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の焼結体。
［８］ 顔料を含むことを特徴とする［１］乃至［７］のいずれかに記載の焼結体。［９］ 安定化元素を含有するジルコニアを含み、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満である粉末。
［１０］ ［９］に記載の粉末を使用することを特徴とする焼結体の製造方法。
［１］ 安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
［２］該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする［１］に記載の焼結体。
［３］ 前記希土類元素がネオジム、ガドリニウム、イッテルビウム、ホルミウム及びサマリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする［１］又は［２］に記載の焼結体。
［４］ 前記安定化元素がさらにイットリウムを含むことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の焼結体。
［５］ イットリウムの含有量が１．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする［４］に記載の焼結体。
［６］ 落球破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることを特徴とする［１］乃至［５］のいずれかに記載の焼結体。
［７］ アルミナを含むことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の焼結体。
［８］ 顔料を含むことを特徴とする［１］乃至［７］のいずれかに記載の焼結体。［９］ 安定化元素を含有するジルコニアを含み、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満である粉末。
［１０］ ［９］に記載の粉末を使用することを特徴とする焼結体の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本開示は、焼結体の破壊抵抗を超える衝撃に対し、脆性破壊の発生に先立ち衝撃吸収を発生させることによって、優れた耐衝撃性を示す焼結体及びその製造方法の少なくともいずれかを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】デュポン式落球試験機を使用した落球試験の様子を示す模式図
【図2】落球試験後の撃芯部（凹部の形成）の一例を示す模式図。
【図3】落球試験後の従来の焼結体の撃芯部付近の一例を示す模式図
【図4】落球試験における測定試料の配置の一例を示す模式図
【図5】衝撃痕の深さの測定方法を示す模式図
【図6】落球試験により破壊の態様の一例を示す模式図 （ａ）破壊が生じた状態 （ｂ）破壊が生じていない状態
【図7】落球試験後の実施例２の焼結体の外観（倍率：２０倍）
【図8】落球試験後の実施例２の焼結体に形成された衝撃痕の外観（倍率：５０倍）
【図9】落球試験後の比較例２の焼結体の外観（倍率：２０倍）
【図10】ビッカース硬度測定後の実施例１１の焼結体の外観（倍率：２００倍）
【図11】ビッカース硬度測定後の比較例２の焼結体の外観（倍率：１５０倍）
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の焼結体について、実施形態の一例を示して説明する。
【0013】
本実施形態の焼結体は、安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体、である。
【0014】
本実施形態の焼結体は、塑性変形する領域を有する。塑性変形する領域とは、例えば、衝撃力が印加された場合に衝撃痕が形成される領域が挙げられる。本実施形態において「塑性変形」とは、外力の印加により生じる焼結体の変形であって、なおかつ、該外力の除去後に焼結体に残るものをいう。そのため、塑性変形は、外力を取り去った後に変形が残らない変形（いわゆる、弾性変形）や、焼結体が変形しないまま、亀裂などの欠陥の発生及び進展による破壊（いわゆる、脆性破壊）とは異なる。さらに、本実施形態における塑性変形は、高温域（例えば、８００℃以上の温度域）で一定のひずみ速度で変形させた場合において、結晶粒界すべりが連続的に発生することで延びる現象、いわゆる超塑性現象による変形とも異なる。本実施形態の焼結体の耐衝撃性が改善する理由、すなわち耐衝撃性が向上する理由のひとつとして、衝撃痕が形成される領域などの塑性変形する領域（以下、「塑性変形領域」ともいう。）が、印可された衝撃力によって、伝わるエネルギーを吸収及び分散する機能を示すことが考えられる。これにより、衝撃力が印加された場合に、少なくとも、脆性破壊の発生に先立ち塑性変形が生じ、その結果、脆性破壊の発生が抑制され、耐衝撃性が向上することが考えられる。
【0015】
本実施形態の焼結体は、少なくとも焼結体の一部に塑性変形領域を有していればよい（すなわち、塑性変形領域を有する焼結体であればよい）が、主として塑性変形領域からなっていてもよく、塑性変形領域からなる焼結体であってもよい。
【0016】
「衝撃力」とは、焼結体にエネルギーを伝える力であり、特に動的な外力、好ましくは焼結体の破壊抵抗を超える外力、より好ましくは焼結体の破壊抵抗を超える動的な外力、さらには弾性エネルギーを焼結体に及ぼす動的な外力である。
【0017】
「衝撃力が印加される」とは、少なくとも焼結体の一部にエネルギーが加えられることであり、例えば、焼結体の落下による地面等への接触や、落下物の焼結体への接触など、焼結体が被接触物と接触することによって焼結体にエネルギーが動的に加えられること、が挙げられる。
【0018】
「衝撃痕」とは、焼結体に衝撃力が印加された痕跡、好ましくは衝撃力の印加によって焼結体に形成された痕跡である。換言すると、衝撃痕は、焼結体に塑性変形が生じた痕跡であり、破壊に先立ち発生した塑性変形の痕跡である。具体的な衝撃痕の態様として、撃芯部（後述）における、凹部や凹凸部、更には凹部、また更には衝撃力の印加方向に沿った凹部が例示できる。
【0019】
本実施形態において、焼結体が塑性変形領域を有するか否かは、任意の方法で焼結体に衝撃力（例えば、当該焼結体の破壊を進行させる動的な外力）を印加することで、これを確認することができる。例えば、焼結体に対して衝撃力を印加し、印加後の焼結体に、凹部や凹凸部など、塑性変形が生じた痕跡（特に、破壊に先立ち変形が生じた痕跡）としての衝撃痕の形成が確認できることによって、焼結体が塑性変形領域を有することを確認できる。本実施形態の焼結体において、衝撃痕は、塑性変形に由来して形成されるが、その後（衝撃痕の形成後）に発生する亀裂などの脆性破壊に基づく欠陥を含んでいてもよい。一方、衝撃力の印加後において、亀裂などの脆性破壊に基づく欠陥のみを有する場合（すなわち、塑性変形による衝撃痕の形成を伴わずに欠陥のみが確認される場合）や、ヘルツ破壊のように破壊に由来する変形のみを有する場合（すなわち、最初に発生した亀裂等の破壊の進展により形成された変形のみが確認される場合）は、塑性変形領域を有さないと判断することができる。
【0020】
塑性変形領域の存在を確認する好ましい方法として、例えば、ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５－３に準拠したデュポン式落球試験機を使用し、室温下、３００ｇの落下重りを、落下高さ２００ｍｍから落下させる落球試験（以下、単に「落球試験」ともいう。）、が挙げられる。
【0021】
図１はデュポン式落球試験機を使用した落球試験を示す模式図である。図１に示すように、落球試験において、測定試料（１０１）は保護テープ（１０７）を裏面に貼付し、円筒状の落球試験機の試料台（１０６）に配置され、固定用テープ（１０５）をその側面に貼付されることで試料台に固定されている。落下重りは、重り（１０４）と打ち型（ポンチ：ｐｕｎｃｈ；１０２）からなり、打ち型（１０２）は測定試料（１０１）の表面に配置されている。落球試験は、該打ち型から落下高さに相当する高さ（図１中、両矢印部に相当する高さ；２００ｍｍ）から重り（１０４）を投下させることで行えばよい。打ち型（１０２）は球状（半球状）の先端を備えた円柱形状を有している。重り（１０４）をデュポン式落球試験機のガイド（１０３ａ，１０３ｂ）に沿って落とすことで、打ち型（１０２）を介して測定試料（１０１）に所望の衝撃力を印加することができる。
【0022】
図２は落球試験後の本実施形態の焼結体の外観を示す模式図である。図２で示すように、本実施形態の焼結体は、落球試験によって落下重り（打ち型）による衝撃力が印可された領域（以下、「撃芯部」ともいう。）に衝撃痕が形成されたことが確認できる。図２における衝撃痕は、撃芯部付近に凹部が形成された状態を示しており、塑性変形領域を有することが目視で確認できる。なお、図示はしていないが凹部付近に、亀裂などの脆性破壊に基づく欠陥を有していてもよい。これに対し、図３は、落球試験後の従来の焼結体の外観を示す模式図である。図３で示すように、従来の焼結体は、撃芯部での衝撃痕の形成が確認できず、亀裂など脆性破壊に基づく欠陥のみが発生している。
【0023】
塑性変形領域の存否は、目視及び光学顕微鏡による観察の少なくともいずれか、更には目視、により確認すればよい。光学顕微鏡による観察における観察倍率として、１～１００倍、好ましくは１０～５０倍が例示できる。
【0024】
なお、図示はしていないが、破壊靭性が高い従来の焼結体は、落球試験前後でその外観に変化はなく、衝撃痕を確認することができない。一方、塑性変形領域を有する焼結体においては、脆性破壊に先立ち塑性変形が生じる。衝撃痕を確認することができない場合、衝撃痕が確認できるまで落下高さを高くして繰り返し落球試験を行い、凹部の形成等の衝撃痕の形成を確認することで、塑性変形領域の存否を確認することもできる。
【0025】
時計や携帯電子機器の外装材などの装飾部品として許容される耐衝撃性を備えた塑性変形領域の有無を評価するため、本実施形態において、３００ｇの落下重りを、落下高さ２００ｍｍから落下する落球試験によって塑性変形領域の有無を確認することが好ましい。
【0026】
本実施形態における落球試験は、ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５－３に準拠したデュポン式落球試験機を使用し、室温下（２０～３０℃）で行うことができる。落球試験の条件として、以下の条件が挙げられる。
【0027】
落下重り ： （形状）半径６．３５ｍｍの球状の先端を備えた円柱状の打ち型
（質量）３００ｇ
落球高さ ： ２００ｍｍ
測定試料 ： 縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの板状であり、両表面の表面粗さＲａが０．０２μｍ以下である焼結体
測定試料は、試料片の飛散防止のため、落球試験機の試料台と、測定試料の一方の表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面；主面）を両面テープで固定して、測定試料を配置する。配置後の測定試料を固定した面と対になる主面の縦方向に沿って固定用テープ（保護テープ）を貼付し、測定試料を固定する（図４）。固定後の測定試料に対して落球試験を実施すればよい。落球試験により形成される衝撃痕の深さとして、例えば、焼結体の厚み［ｍｍ］（図２：２０３）に対する衝撃痕の最深部の深さ［ｍｍ］（図２：２０４）として、０％を超え３．５％以下、更には０．５％以上３％以下であること、が挙げられる。なお、図２における衝撃痕（凹部）の深さ（２０４）は深さを強調して示している。
（質量）３００ｇ
落球高さ ： ２００ｍｍ
測定試料 ： 縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの板状であり、両表面の表面粗さＲａが０．０２μｍ以下である焼結体
測定試料は、試料片の飛散防止のため、落球試験機の試料台と、測定試料の一方の表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面；主面）を両面テープで固定して、測定試料を配置する。配置後の測定試料を固定した面と対になる主面の縦方向に沿って固定用テープ（保護テープ）を貼付し、測定試料を固定する（図４）。固定後の測定試料に対して落球試験を実施すればよい。落球試験により形成される衝撃痕の深さとして、例えば、焼結体の厚み［ｍｍ］（図２：２０３）に対する衝撃痕の最深部の深さ［ｍｍ］（図２：２０４）として、０％を超え３．５％以下、更には０．５％以上３％以下であること、が挙げられる。なお、図２における衝撃痕（凹部）の深さ（２０４）は深さを強調して示している。
【0028】
本実施形態において、衝撃痕の深さは、一般的なレーザー顕微鏡（例えば、ＶＫ－９５００／ＶＫ－９５１０、キーエンス社製）を使用して測定することができる。観察倍率としては１０～５０倍、更には２０倍であること、及び、レーザー波長は４０８ｎｍであることが例示できる。
【0029】
図５に、衝撃痕の深さの測定方法の一例を示す模式図を示す。衝撃痕の深さの測定方法は、以下に示す方法に限定されるものではない。本実施形態における衝撃痕の深さの測定は、落球面の上面視で略円形状に形成される衝撃痕の最大径方向であるＸ軸方向（５０３Ａ）、及び、Ｘ軸方向に直交し、かつ、落球面内に延びるＹ軸方向（５０３Ｂ）に、それぞれラインプロファイルを行い、Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸方向に関して、落球面の高さと衝撃痕表面の高さの差、すなわち衝撃痕の深さ（５０４）を測定する。Ｘ軸方向に沿って測定した最大深さをＬ１、Ｙ軸方向に沿って測定した最大深さをＬ２とし、最大深さを平均し（＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２）、得られた長さをもって、試料の衝撃痕の深さとすればよい。最深部の長さの計測における計測条件は、０．５μｍ／ステップが例示できる。なお、測定に先立ち、パターン長さが既知である装置付属の標準試料（例えば、パターンが刻まれたＳｉ基板等）を測定し、その解析精度を調整すればよい。
【0030】
このようなラインプロファイル及びＺ軸方向の最深部の計測などの解析は、レーザー顕微鏡に付属された解析ソフト等（例えば、ソフト名：ＶＫ－Ｈ１Ａ９ＶＫ ＡＮＡＬＹＺＥＲ Ｖｅｒｓｉｏｎ３．０．１．０）による画像解析で行うことができる。
【0031】
本実施形態の焼結体に含まれるジルコニアは安定化元素を含有する。安定化元素は、ジルコニアを安定化させる元素であり、希土類元素を挙げることができる。本実施形態の焼結体に含まれるジルコニアは、安定化元素として、イットリア以外の希土類元素を少なくとも１種を含む。該希土類元素はセリウム（Ｃｅ）以外であることが好ましい。該希土類元素は、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びホルミウム（Ｈｏ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、サマリウム、ガドリニウム、イッテルビウム及びホルミウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましく、サマリウム、ガドリニウム及びイッテルビウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが更に好ましい。少ない安定化元素量で焼結しやすい点で、希土類元素は、ガドリニウム及びイッテルビウムの少なくともいずれかを含むことが好ましい。焼結体のｂ＊値が高くなりやすいため、希土類元素はサマリウムを含むことが好ましく、落球強度（以下、「落球破壊エネルギー」ともいう。）が高くなりやすいため、希土類元素はガドリニウムを含むことが好ましく、水熱劣化耐性が高くなりやすいため、希土類元素はイッテルビウムを含むことが好ましい。本実施形態の焼結体に含まれるジルコニアは、該希土類元素を２種類以上含んでいてもよい。例えば、本実施形態の焼結体に含まれるジルコニアは、ガドリニウム及びイッテルビウムを含むことが好ましい。
【0032】
なお本実施形態の焼結体に含まれるジルコニアにおいて、安定化元素がさらにイットリウムを含んでいてもよい。
【0033】
安定化元素の含有量（以下、「安定化元素量」ともいう。）は、ジルコニアが部分安定化される量であればよい。安定化元素量は、酸化物換算で０ｍｏｌ％超、１．０ｍｏｌ％以上、１．５ｍｏｌ％以上又は１．８ｍｏｌ％以上であり、また、３ｍｏｌ％未満、２．８ｍｏｌ％以下又は２．５ｍｏｌ％以下であることが挙げられ、更に、０ｍｏｌ％を超え３ｍｏｌ％未満であることが挙げられ、０ｍｏｌ％を超え２．８ｍｏｌ％以下であることが好ましく、１．８ｍｏｌ％以上２．８ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。本実施形態において、安定化元素量は、ジルコニア及び酸化物換算した安定化元素の合計に対する、酸化物換算した安定化元素の合計の割合（ｍｏｌ％）である。例えば、サマリウム及びイットリウムを含有するジルコニアを含む焼結体（サマリウム及びイットリウム安定化ジルコニア焼結体）における安定化元素量は｛（Ｓｍ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３）／（Ｓｍ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００（ｍｏｌ％）として求めることができる。
【0034】
安定化元素の酸化物換算は、例えば、ネオジムがＮｄ２Ｏ３、サマリウムがＳｍ２Ｏ３、ガドリニウムがＧｄ２Ｏ３、イッテルビウムがＹｂ２Ｏ３、ホルミウムがＨｏ２Ｏ３、及び、イットリウムがＹ２Ｏ３とすればよい。
【0035】
本実施形態の焼結体は、上述の安定化元素量を満たしていれば、各安定化元素の含有量（以下、安定化元素がネオジム等である場合の各安定化元素の含有量を、それぞれ、「ネオジム含有量」等ともいう。）は任意である。すなわち、本実施形態の焼結体における安定化元素の含有量とは、焼結体に含まれるすべての安定化元素の含有量の合計含有量をいう。本実施形態の焼結体における各安定化元素の含有量として、ネオジム含有量が、例えば、１．５ｍｏｌ％以上、２．０ｍｏｌ％以上又は２．５ｍｏｌ％以上であり、また、３．０ｍｏｌ％未満であることが挙げられ、サマリウム含有量が１．５ｍｏｌ％以上、２．０ｍｏｌ％又は２．５ｍｏｌ％以上であり、また、３．０ｍｏｌ％未満であることが挙げられる。
【0036】
また、本実施形態の焼結体は、ガドリニウム含有量が、例えば、１．０ｍｏｌ％以上又は１．５ｍｏｌ％以上であり、３．０ｍｏｌ％未満又は２．８ｍｏｌ％以下であることが挙げられ、イッテルビウム量が１．０ｍｏｌ％以上又は１．５ｍｏｌ％以上であり、また、３．０ｍｏｌ％未満又は２．８ｍｏｌ％以下であることが挙げられ、ホルミウム含有量は１．０ｍｏｌ％以上又は１．５ｍｏｌ％以上であり、また、３．０ｍｏｌ％未満又は２．８ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。
【0037】
安定化元素としてネオジム、サマリウム、ガドリニウム、イッテルビウム及びホルミウムの少なくとも１種と、イットリウムとを含有するジルコニアを含む焼結体において、各安定化元素の含有量は、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、イッテルビウム及びホルミウムの少なくとも１種の含有量が０ｍｏｌ％を超え、かつ、安定化元素量が１．５ｍｏｌ％以上、２．０ｍｏｌ％以上又は２．２ｍｏｌ％以上であり、かつ、３．０ｍｏｌ％未満であることが挙げられる。
【0038】
本実施形態における各安定化元素の含有量は、ジルコニア及び酸化物換算した安定化元素量の合計に対する、酸化物換算した各安定化元素の割合（ｍｏｌ％）である。
【0039】
本実施形態の焼結体は、顔料を含んでいてもよい。顔料とは、ジルコニア焼結体を着色する機能を有する物質である。ジルコニア由来の呈色と顔料由来の呈色を組み合わせることで、所望の色調の焼結体を得ることが可能となる。なお顔料は、ジルコニア焼結体を白色に着色するものであってもよい。
【0040】
本実施形態の焼結体に含まれる顔料は、希土類元素以外でジルコニアを着色する機能を有する元素及びその化合物の少なくともいずれかであり、例えば、金属元素、更には遷移金属元素であることが好ましい。具体的な顔料として、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）、の群から選ばれる１種以上であることがより好ましく、鉄、コバルト及びマンガンの群から選ばれる１以上であることがさらに好ましい。
【0041】
本実施形態の焼結体に含まれる顔料は、ペロブスカイト構造又はスピネル構造を有する金属酸化物であることがより好ましく、ペロブスカイト構造又はスピネル構造を有する遷移金属酸化物であることが更に好ましい。
【0042】
ペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ＡＢＯ３で表され、なおかつ、Ａが、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）及びビスマス（Ｂｉ）の群から選ばれる１以上であり、Ｂがバナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びアルミニウム（Ａｌ）の群から選ばれる１以上である酸化物が挙げられる。
【0043】
スピネル構造を有する金属酸化物は、ＡＢ２Ｏ４で表され、なおかつ、Ａ及びＢが、それぞれ、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ビスマス、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びアルミニウムの群から選ばれる１以上である酸化物が挙げられ、好ましくは、ＡＢ２Ｏ４で表される酸化物が挙げられる。具体的なスピネル構造を有する金属酸化物として、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４（Ｆｅ２＋Ｆｅ３＋
２Ｏ４）、Ｍｎ３Ｏ４（Ｍｎ２＋Ｍｎ３＋
２Ｏ４）、ＳｒＡｌ２Ｏ４及びＣａＡｌ２Ｏ４、の群から選ばれる少なくともいずれかが例示できる。
【0044】
本実施形態の焼結体は、顔料の含有量が少ないほど、塑性変形が発現しやすい。顔料の含有量は０質量％を超え、０．００１質量％以上であることが好ましい。焼結体が塑性変形領域を有していれば、顔料の含有量は任意であるが、顔料の含有量の上限として、例えば、５質量％以下、３質量％未満、２．５質量％以下、２．０質量％以下、１．５質量％以下、１．０質量％以下又は０．７質量％以下であることが挙げられる。顔料の含有量は、酸化物換算した焼結体の質量に対する、酸化物換算した顔料の合計質量の割合、として求めることができる。酸化物換算における顔料は、例えば、コバルトはＣｏ３Ｏ４、鉄はＦｅ２Ｏ３、マンガンはＭｎＯ２、亜鉛はＺｎＯであればよい。
【0045】
本実施形態の焼結体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含んでいてもよい。これにより、機械的特性、例えば静的強度のような機械的特性、が高くなる傾向がある。本実施形態の焼結体は、アルミナを含まなくてもよいため、アルミナ含有量は０質量％以上である。アルミナを含む場合、アルミナ含有量は０質量％を超え３０質量％未満が挙げられ、好ましくは０質量％を超え２５質量％以下、より好ましくは０．００５質量％以上２０質量％以下である。また、アルミナ含有量は０質量％以上、０質量％超、０．００５質量％以上、０．５質量％以上又は１質量％以上であり、なおかつ、３０質量％以下、２５質量％以下、２０質量％以下、１５質量％以下又は１０質量％以下であってもよい。アルミナ含有量は、ジルコニア、酸化物換算した安定化元素、及びＡｌ２Ｏ３換算したアルミニウムの合計量に対する、Ａｌ２Ｏ３換算したアルミニウムの質量割合、として求めればよい。例えば、アルミナと、安定化元素としてネオジム及びイットリウムを含有するジルコニアを含む焼結体におけるアルミナ含有量は、｛Ａｌ２Ｏ３／（ＺｒＯ２＋Ｎｄ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３）｝×１００（質量％）として求めることができる。焼結体が顔料Ｍを含む場合のアルミナ含有量は、ジルコニア、酸化物換算した安定化元素、酸化物換算した顔料ＭｘＯｙ及びＡｌ２Ｏ３換算したアルミニウムの合計量に対する、Ａｌ２Ｏ３換算したアルミニウムの質量割合、として求めることができる。
【0046】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は焼結体の機械的特性に与える影響が大きく、ジルコニアを着色する効果がほとんどない。そのため、本実施形態においてアルミナ、すなわち金属元素等と複合酸化物を形成していないアルミニウムの酸化物、は顔料に含まれないものとする。
【0047】
本実施形態の焼結体は、安定化元素を含有するジルコニアを含み、安定化元素を含有するジルコニアをマトリックス（母材）とする焼結体、いわゆるジルコニア焼結体、又は部分安定化ジルコニア焼結体、であることが好ましい。本実施形態の焼結体に占める安定化元素を含有するジルコニアの質量割合（以下、「ジルコニア含有量」ともいう。）は、６５質量％以上、７０質量％以上、７５質量％を超え、８０質量％以上又は９５質量％以上であることが好ましい。焼結体は、ジルコニア含有量が１００質量％以下であり、安定化元素を含有するジルコニアのみからなる焼結体において、ジルコニア含有量は１００質量％となる。ジルコニア含有量は、酸化物換算した焼結体の質量に対する、ジルコニア及び酸化物換算した安定化元素の合計質量の割合、として求めることができる。
【0048】
本実施形態の粉末は、アルミナの他、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）及び酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の群から選ばれる１以上、など焼結体の機械的特性に与える影響が大きく、ジルコニアを着色する効果がほとんどない酸化物を含んでいてもよい。
【0049】
本実施形態の焼結体は、ハフニア（ＨｆＯ２）等の不可避不純物を含んでいてもよいが、安定化元素、ジルコニア、アルミナ、必要に応じて顔料、及び不可避不純物以外は含まないことが好ましい。本実施形態において、焼結体の各成分の含有量の算出は、ハフニア（ＨｆＯ２）をジルコニア（ＺｒＯ２）とみなしてこれらの値を算出すればよい。
【0050】
例えば、本実施形態の焼結体が、顔料成分として、それぞれ、ＡＢＯ３又はＡＢ２Ｏ４で表される複合酸化物、アルミナ及びシリカを含み、なおかつ、安定化元素としてホルミウム及びイットリウムを含むジルコニアの焼結体である場合、各成分の含有量は以下のように求めればよい。以下の式において、ＨｆＯ２の質量はＺｒＯ２の項に含まれているものとする。
【0051】
顔料成分量［質量％］＝｛（ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）／（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
アルミナ量［質量％］＝｛Ａｌ２Ｏ３／（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
シリカ量［質量％］＝｛ＳｉＯ２／（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
安定化元素量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
ホルミウム量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｈｏ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
イットリウム量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｙ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
本実施形態の焼結体は、密度が高いことが好ましく、相対密度として９８％以上、好ましくは９９％以上１００％以下に相当する密度であることがより好ましい。
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
アルミナ量［質量％］＝｛Ａｌ２Ｏ３／（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
シリカ量［質量％］＝｛ＳｉＯ２／（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２
＋Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＡＢＯ３＋ＡＢ２Ｏ４）｝×１００
安定化元素量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
ホルミウム量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｈｏ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
イットリウム量［ｍｏｌ％］＝｛（Ｙ２Ｏ３）／
（Ｈｏ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）｝×１００
本実施形態の焼結体は、密度が高いことが好ましく、相対密度として９８％以上、好ましくは９９％以上１００％以下に相当する密度であることがより好ましい。
【0052】
本実施形態において、実測密度はアルキメデス法により求めることができ、アルキメデス法で求まる体積に対する、質量測定により求まる質量として求まる値である。また本実施形態において、相対密度は理論密度に対する実測密度の割合から求めることができる。本実施形態において、理論密度（ｇ／ｃｍ３）は、焼結体のジルコニアの結晶相が全て正方晶であるとみなし、かつ、該ジルコニアの単位格子体積（ｃｍ３）に対する単位格子質量（ｇ）から求めればよい。単位格子体積は、以下の条件で測定される粉末Ｘ線回折パターンにおける、正方晶（００４）面に相当するＸＲＤピーク（以下、「Ｔ００４」ともいう。）及び正方晶（２２０面）に相当するＸＲＤピーク（以下「Ｔ２２０」ともいう。）のピークトップの２θとブラッグの式を使用して面間隔を求め、ここから算出した格子定数より求めればよい。また、単位格子質量は、焼結体の組成分析の結果を使用し、該単位格子に含まれる陽イオン（ジルコニウム原子、ハフニウム原子、安定化元素原子）及び陰イオン（酸素原子）の合計質量として求めればよい。
【0053】
本実施形態の焼結体のジルコニアの結晶相は、少なくとも正方晶を含むことが好ましく、正方晶と、立方晶及び単斜晶の少なくともいずれかとからなっていてもよい。
【0054】
本実施形態において、焼結体の粉末Ｘ線回折パターンは、一般的な結晶性解析Ｘ線回折装置（例えば、装置名：Ｘ‘ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＰＤ、スペクトリス社製）により測定することができる。
【0055】
測定条件として、以下の条件が挙げられる。
【0056】
線源 ：ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：４０ｍＡ
高速検出器 ：Ｘ‘Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＋ Ｎｉフィルター
微小部光学系 ：モノキャピラリー 直径０．１ｍｍ
測定角度 ：７０～８０°
ゴニオメータ ：半径２４０ｍｍ
上記測定において、Ｔ００４の回折強度は２θ＝７２．５±１°にピークトップを有するＸＲＤピークの面積強度として、Ｔ２２０の回折強度は２θ＝７４±１°にピークトップを有するＸＲＤピークの面積強度として、それぞれ、確認される。
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：４０ｍＡ
高速検出器 ：Ｘ‘Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＋ Ｎｉフィルター
微小部光学系 ：モノキャピラリー 直径０．１ｍｍ
測定角度 ：７０～８０°
ゴニオメータ ：半径２４０ｍｍ
上記測定において、Ｔ００４の回折強度は２θ＝７２．５±１°にピークトップを有するＸＲＤピークの面積強度として、Ｔ２２０の回折強度は２θ＝７４±１°にピークトップを有するＸＲＤピークの面積強度として、それぞれ、確認される。
【0057】
本実施形態の焼結体の形状は、例えば、球状、略球状、楕円状、円板状、円柱状、立方体状、直方体状、多面体状及び略多面体状の群から選ばれる少なくともいずれかが挙げられる。更に、各種用途等、所期の目的を達成するための任意の形状であればよい。
【0058】
本実施形態の焼結体は、落球強度が０．５Ｊ以上、さらには０．６Ｊ以上であることが好ましい。落球強度は耐衝撃性を示す指標のひとつであり、この値が高いほど耐衝撃性が高くなる。焼結体の落球強度として、例えば、５Ｊ以下、２Ｊ以下又は１Ｊ以下が例示できる。
【0059】
落球強度（Ｊ）＝ 落下重り質量（ｇ）×落下高さ（ｍｍ）×重力加速度（ｍ／ｓ２）×１０－６
重力加速度として、９．８ｍ／ｓ２を使用すればよい。
重力加速度として、９．８ｍ／ｓ２を使用すればよい。
【0060】
落球強度は、落球高さを以下に示す任意の高さとすること以外は、上述の落球試験と同様な方法により測定することができる。
【0061】
落球高さ ： ５０～５００ｍｍ
破壊の判定は、測定試料が２以上に分割された状態をもって破壊が生じているとみなすことができる（図６（ａ））。一方、一端から他端まで達していない亀裂が生じた場合（図６（ｂ））は、破壊が生じていないとみなせばよい。特定の落下高さにおける落球試験で破壊が生じなかった場合、破壊が生じるまで、落下高さを５００ｍｍまで一定の高さずつ（例えば、５０ｍｍずつ）高くして繰り返し落球試験を行い、同様に目視による観察を行えばよい。若しくは、落球高さの代わりに落下重りの重さを変更して繰り返し落球試験を行ってもよい。例えば、落球高さが５００ｍｍに達しても破壊が生じなかった場合、落下重りの質量を３００ｇから５００ｇに変更して、再度５００ｍｍの落下高さにて落球試験を行うことで、より高い落球強度まで測定が可能である。
破壊の判定は、測定試料が２以上に分割された状態をもって破壊が生じているとみなすことができる（図６（ａ））。一方、一端から他端まで達していない亀裂が生じた場合（図６（ｂ））は、破壊が生じていないとみなせばよい。特定の落下高さにおける落球試験で破壊が生じなかった場合、破壊が生じるまで、落下高さを５００ｍｍまで一定の高さずつ（例えば、５０ｍｍずつ）高くして繰り返し落球試験を行い、同様に目視による観察を行えばよい。若しくは、落球高さの代わりに落下重りの重さを変更して繰り返し落球試験を行ってもよい。例えば、落球高さが５００ｍｍに達しても破壊が生じなかった場合、落下重りの質量を３００ｇから５００ｇに変更して、再度５００ｍｍの落下高さにて落球試験を行うことで、より高い落球強度まで測定が可能である。
【0062】
本実施形態の焼結体のビッカース硬度（Ｈｖ）は特に限定されないが、焼結体表面に傷がつきにくくなるため、例えば８ＧＰａ以上であることが挙げられ、１０ＧＰａ以上であることが好ましく、１１ＧＰａ以上であることがより好ましい。ビッカース硬度は１５ＧＰａ以下、１３ＧＰａ以下又は１２ＧＰａ以下であることが例示できる。
【0063】
本実施形態において、ビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｒ１６１０：２００３に準じた方法によって測定することができる。ビッカース硬度の測定条件として、以下の条件が例示できる。
【0064】
測定試料 ：（試料厚み） １．５±０．５ｍｍ
（測定表面粗さ）Ｒａ≦０．０２μｍ
測定荷重 ：１０ｋｇｆ又は２０ｋｇｆ
測定は、ダイヤモンド製の正四角錘の圧子を備えた一般的なビッカース試験機（例えば、ＭＶ－１、マツザワ社製）を使用して行うことができる。測定は、圧子を静的に測定試料表面に押し込み、測定試料表面に形成した押込み痕を形成させ、該押込み痕の対角長さを目視にて計測する。得られた対角長さを使用して、以下の式からビッカース硬度を求めることができる。
（測定表面粗さ）Ｒａ≦０．０２μｍ
測定荷重 ：１０ｋｇｆ又は２０ｋｇｆ
測定は、ダイヤモンド製の正四角錘の圧子を備えた一般的なビッカース試験機（例えば、ＭＶ－１、マツザワ社製）を使用して行うことができる。測定は、圧子を静的に測定試料表面に押し込み、測定試料表面に形成した押込み痕を形成させ、該押込み痕の対角長さを目視にて計測する。得られた対角長さを使用して、以下の式からビッカース硬度を求めることができる。
【0065】
Ｈｖ＝Ｆ／｛ｄ２／２ｓｉｎ（α／２）｝×９．８×１０－３
上の式において、Ｈｖはビッカース硬度（ＧＰａ）、Ｆは測定荷重（１０ｋｇｆ又は２０ｋｇｆ）、ｄは押込み痕の対角長さ（ｍｍ）、及び、αは圧子の対面角（１３６°）である。
上の式において、Ｈｖはビッカース硬度（ＧＰａ）、Ｆは測定荷重（１０ｋｇｆ又は２０ｋｇｆ）、ｄは押込み痕の対角長さ（ｍｍ）、及び、αは圧子の対面角（１３６°）である。
【0066】
本実施形態における焼結体の破壊抵抗の指標として、破壊靭性値が例示できる。破壊靭性値はＪＩＳ Ｒ １６０７で規定される方法によって測定される破壊靭性の値（ＭＰａ・ｍ０．５）である。なお、ＪＩＳ Ｒ １６０７では、ＩＦ法及びＳＥＰＢ法の二通りの破壊靭性の測定が規定されている。ＩＦ法は簡易的な測定方法であるが、ＳＥＰＢ法と比べて測定される値が大きくなる傾向にある。そのため、本実施形態におけるＳＥＰＢ法で測定された破壊靭性値と、ＩＦ法で測定された破壊靭性値とは、絶対値での比較はできない。
【0067】
本実施形態の焼結体はＩＦ法による破壊靭性値が１３ＭＰａ・ｍ０．５以上又は１４ＭＰａ・ｍ０．５であり、また、２０ＭＰａ・ｍ０．５以下又は１８ＭＰａ・ｍ０．５以下であることが挙げられる。なお、ＳＥＰＢ法における破壊靭性値は５ＭＰａ・ｍ０．５以上又は６ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、また、１５ＭＰａ・ｍ０．５以下又は１３ＭＰａ・ｍ０．５以下であることが例示できる。
【0068】
本実施形態において、曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた３点曲げ試験によって測定することができる。本実施形態の焼結体の曲げ強度としては９００ＭＰａ以上又は１０００ＭＰａ以上であり、また、１５００ＭＰａ以下又は１３００ＭＰａ以下であることが挙げられる。
【0069】
本実施形態の焼結体の色調は任意であるが、顔料を含まない焼結体の場合、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）色空間における明度Ｌ＊が７０以上、７５以上又は８０以上であることが例示できる。なお、明度Ｌ＊の上限は１００以下である。
【0070】
明度Ｌ＊は、ＪＩＳ Ｚ８７２２に準じた方法で、一般的な分光測色計（例えば、ＣＭ－７００ｄ、コニカミノルタ社製）を使用して測定することができる。明度Ｌ＊の測定条件として、以下の条件が挙げられる。測定は、背景として黒色板を使用した測定（いわゆる黒バックの測定）とすることが好ましい。
【0071】
光源 ： Ｄ－６５光源
視野角 ： １０°
測定方式 ： ＳＣＩ
測定試料として、直径２０ｍｍ×厚さ２．７ｍｍの円板形状の焼結体を使用し、評価する表面を鏡面研磨処理（Ｒａ≦０．０２μｍ）し、色調を評価すればよい。また、色調評価有効面積として直径１０ｍｍが挙げられる。
視野角 ： １０°
測定方式 ： ＳＣＩ
測定試料として、直径２０ｍｍ×厚さ２．７ｍｍの円板形状の焼結体を使用し、評価する表面を鏡面研磨処理（Ｒａ≦０．０２μｍ）し、色調を評価すればよい。また、色調評価有効面積として直径１０ｍｍが挙げられる。
【0072】
本実施形態の焼結体、特に顔料を含まない焼結体は、上記の明度Ｌ＊を有することが好ましい。この場合、本実施形態の焼結体の彩度ａ＊及びｂ＊は、それぞれ、－３≦ａ＊≦０、かつ、－２≦ｂ＊≦２５であることが例示できる。
【0073】
本実施形態の焼結体が顔料を含む場合の色調としてＬ＊が０以上１００以下、ａ＊が－５以上１５以下、かつ、ｂ＊が－３０以上４０以下であることが挙げられる。
【0074】
本実施形態の焼結体は、従来の焼結体、特に構造材料、光学材料、歯科用材料等のジルコニア焼結体の用途に適用できるが、装飾品、時計や筐体などのアクセサリーのカバー用途、携帯電話などの携帯電子機器の外装部材など、比較的高い耐衝撃性が要求される部材として使用することができる。
【0075】
以下、本実施形態の焼結体の製造方法について説明する。
【0076】
本実施形態の焼結体は、上記の要件を満たす焼結体が得られればその製造方法は任意である。本実施形態の焼結体の製造方法の一例として、安定化元素源と、ジルコニアとを含む成形体を焼結する工程、を有する製造方法が例示できる。
【0077】
上記の工程（以下、「焼結工程」ともいう。）に供する成形体は、安定化元素源と、ジルコニアとを含む成形体（圧粉体）である。成形体は目的とする焼結体と同様な組成であればよい。
【0078】
安定元素源は、安定化元素を含む化合物であればよく、ネオジア、サマリア、ガドリニア、イッテルビア及びホルミア、若しくはこれらの前駆体となるネオジム、サマリウム、ガドリニウム、イッテルビウム及びホルミウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含む化合物であればよい（以下、安定化元素がネオジム等である場合の安定化元素源を、それぞれ、「ネオジム源」等ともいう。）。本実施形態の焼結体は、安定化元素源として、イットリア、若しくはその前駆体となるイットリウムを含む化合物をさらに含んでいてもよい。
【0079】
ネオジム源は、ネオジア（酸化ネオジム）及びその前駆体となるネオジム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化ネオジム、ネオジア及び炭酸ネオジムの群から選ばれる１以上が挙げられ、ネオジアであることが好ましい。
【0080】
サマリウム源は、サマリア（酸化サマリウム）及びその前駆体となるサマリウム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化サマリウム、サマリア及び炭酸サマリウムの群から選ばれる１以上が挙げられ、サマリアであることが好ましい。
【0081】
ガドリニウム源は、ガドリニア（酸化ガドリニウム）及びその前駆体となるガドリニウム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化ガドリニウム、ガドリニア及び炭酸ガドリニウムの群から選ばれる１以上が挙げられ、ガドリニアであることが好ましい。
【0082】
イッテルビウム源は、イッテルビア（酸化イッテルビウム）及びその前駆体となるイッテルビウム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化イッテルビウム、イッテルビア及び炭酸イッテルビウムの群から選ばれる１以上が挙げられ、塩化イッテルビウムであることが好ましい。
【0083】
ホルミウム源は、ホルミア（酸化ホルミウム）及びその前駆体となるホルミウム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化ホルミウム、ホルミア及び炭酸ホルミウムの群から選ばれる１以上が挙げられ、ホルミアであることが好ましい。
【0084】
イットリウム源は、イットリア（酸化イットリウム）及びその前駆体となるイットリウム化合物の少なくともいずれかであればよく、塩化イットリウム、イットリア及び炭酸イットリウムの群から選ばれる１以上が挙げられ、イットリアであることが好ましい。
【0085】
成形体における安定化元素源の含有量は、目的とする焼結体の安定化元素量と同等であればよい。
【0086】
成形体は、アルミナ源を含んでいてもよい。アルミナ源は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びその前駆体となるアルミニウム（Ａｌ）を含む化合物の少なくともいずれかであり、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、水酸化アルミニウム及びアルミナの群から選ばれる１以上が挙げられ、アルミナであることが好ましい。
【0087】
成形体におけるアルミナ源の含有量は、目的とする焼結体のアルミナ含有量と同等であればよい。
【0088】
形状安定性の改善のため、成形体は結合剤を含んでいてもよい。結合剤は、セラミックスの成形に使用される有機バインダーであればよく、例えば、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ワックス及び可塑剤の群から選ばれる１以上が挙げられる。結合剤の含有量として、成形体の体積に占める結合剤の割合が２５容量％以上６５容量％以下であることが例示できる。また、成形体１００質量％中、結合剤が０質量％を超え１０質量％以下であることが例示できる。
【0089】
成形体の形状は、焼結による収縮を考慮し、目的に応じた任意の形状であればよく、例えば、球状、略球状、楕円状、円板状、円柱状、立方体状、直方体状、多面体状及び略多面体状の群から選ばれる少なくともいずれかが挙げられる。
【0090】
成形体の製造方法は任意であり、ジルコニア、安定化元素源、並びに、必要に応じて顔料源及びアルミナ源の少なくともいずれか、を任意の方法で混合した混合物（以下、「原料組成物」ともいう）を、成形することが挙げられる。また、ジルコニア及び安定化元素源に代わり、又は、ジルコニア及び安定化元素源に加え、安定化元素含有ジルコニアを使用してもよい。成形体の製造に供する原料組成物は、目的とする成形体と同様な組成を有していればよく、例えば、安定化元素を含有するジルコニアを含み、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満である粉末、が挙げられる。該粉末は、これを使用することを特徴とする焼結体の製造方法、好ましくは該粉末を使用することを特徴とする本実施形態の焼結体の製造方法、に使用できる。
【0091】
ジルコニアとして、安定化元素含有ジルコニアを使用する場合、ジルコニアに安定化元素を含有させる方法は任意である。例えば、水和ジルコニアゾルと、目的とする安定化元素含有量と同等の安定化元素源とを混合し、乾燥、仮焼及び水洗することが挙げられる。
【0092】
成形体は、必要に応じ、顔料源を含んでいてもよい。顔料源は、顔料及びその前駆体の少なくともいずれかであればよい。顔料の前駆体としては、ジルコニアを着色する機能を有する元素を含む化合物が挙げられ、例えば金属元素を含む化合物が好ましく、金属の、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、蓚酸塩、硫酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、フッ化物、臭化物及びヨウ化物の群から選ばれる１以上が例示でき、好ましく金属の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物及び炭酸塩の群から選ばれる１以上が挙げられる。具体的な顔料の前駆体として、酸化カルシウム、酸化マンガン、アルミナ、酸化鉄及び酸化コバルトの群から選ばれる１以上が挙げられる。
【0093】
顔料がペロブスカイト構造ＡＢＯ３又はスピネル構造ＡＢ２Ｏ４を有する金属酸化物である場合、当該顔料は、例えば当該金属酸化物を構成する遷移金属Ａ及びＢそれぞれの、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、蓚酸塩、硫酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、フッ化物、臭化物及びヨウ化物の群から選ばれる１以上を必要に応じて混合し、大気雰囲気、１２００℃～１５００℃で焼成することで得ることができる。好ましい顔料源として、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＺｎＯ及びＳｒＡｌ２Ｏ４、の群から選ばれる１以上が例示できる。顔料源は市販されているものを使用してもよく、本実施形態においては、例えば、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｒＡｌ２Ｏ４及びＣａＡｌ２Ｏ４の群から選ばれる１以上を使用することができる。
【0094】
成形体における顔料源の含有量は、目的とする焼結体の顔料の含有量と同等であればよい。
【0095】
混合方法は任意であり、好ましくは乾式混合及び湿式混合の少なくともいずれか、より好ましくは湿式混合、更に好ましくはボールミルを使用した湿式混合である。
【0096】
成形方法は、混合粉末を圧粉体としうる公知の成形方法であればよく、好ましくは一軸加圧成形、等方加圧成形、射出成形、押出成形、転動造粒及び鋳込み成形の群から選ばれる少なくとも１種であり、より好ましくは一軸加圧成形及び等方加圧成形の少なくともいずれか、更に好ましくは冷間静水圧プレス処理及び一軸加圧成形（粉末プレス成形）の少なくいずれかである。
【0097】
焼結工程は、成形体を焼結して焼結体を得る。焼結方法は任意であり、常圧焼結、加圧焼結、真空焼結等、公知の焼結方法が例示できる。好ましい焼結方法として常圧焼結が挙げられ、簡便であるため、焼結方法は常圧焼結のみであることが好ましい。これにより、本実施形態の焼結体を、いわゆる常圧焼結体として得ることができる。常圧焼結とは、焼結時に成形体（又は仮焼体）に対して外的な力を加えず、単に加熱することによって焼結する方法である。
【0098】
常圧焼結の条件は、焼結温度として、１２５０℃以上１６００℃以下、好ましくは１３００℃以上１５８０℃以下、１３００℃以上１５６０℃以下、が例示できる。また、焼結囲気として、大気雰囲気及び酸素雰囲気の少なくともいずれかが挙げられ、大気雰囲気であることが好ましい。
【実施例0099】
以下、実施例により本実施形態を具体的に説明する。しかしながら、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
（塑性変形領域の確認）
ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５－３に準拠したデュポン式落球試験機（装置名：Ｈ－５０、東洋精機社製）を使用した落球試験により、焼結体試料の塑性変形領域の存否を確認した。試験条件を以下に示す。
（塑性変形領域の確認）
ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５－３に準拠したデュポン式落球試験機（装置名：Ｈ－５０、東洋精機社製）を使用した落球試験により、焼結体試料の塑性変形領域の存否を確認した。試験条件を以下に示す。
【0100】
落下重り ： （形状）半径６．３５ｍｍの球状の先端を備えた円柱状の打ち型
（質量）３００ｇ、すなわちＳＵＳ製、横８０ｍｍ×厚み２０ｍ
ｍ×高さ３０ｍｍの直方体状の質量３００ｇの重り
落球高さ ： ２００ｍｍ
測定試料 ： 縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの板状であり、両表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面；主面）の表面粗さがＲａ≦０．０２μｍの焼結体
測定試料は、試料片の飛散防止のため、落球試験機の試料台と、測定試料の一方の表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面）を両面テープで固定して、測定試料を配置した。配置後の測定試料の固定した面と対になる面の縦方向に沿ってテープを貼付し、測定試料を固定した）。固定後の測定試料の中央付近に落下重りが落ちるように、打ち型を配置し、落球試験を実施した。
（落球強度の測定）
落球高さを変更したこと以外は、塑性変形領域の確認における落球試験と同様な方法で落球強度を測定した。すなわち、落下重り投下後の測定試料の状態を目視で確認し、測定試料に破壊が生じていた落球高さにおける落球強度を以下の式から求めた。
（質量）３００ｇ、すなわちＳＵＳ製、横８０ｍｍ×厚み２０ｍ
ｍ×高さ３０ｍｍの直方体状の質量３００ｇの重り
落球高さ ： ２００ｍｍ
測定試料 ： 縦４０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み２ｍｍの板状であり、両表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面；主面）の表面粗さがＲａ≦０．０２μｍの焼結体
測定試料は、試料片の飛散防止のため、落球試験機の試料台と、測定試料の一方の表面（縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの面）を両面テープで固定して、測定試料を配置した。配置後の測定試料の固定した面と対になる面の縦方向に沿ってテープを貼付し、測定試料を固定した）。固定後の測定試料の中央付近に落下重りが落ちるように、打ち型を配置し、落球試験を実施した。
（落球強度の測定）
落球高さを変更したこと以外は、塑性変形領域の確認における落球試験と同様な方法で落球強度を測定した。すなわち、落下重り投下後の測定試料の状態を目視で確認し、測定試料に破壊が生じていた落球高さにおける落球強度を以下の式から求めた。
【0101】
落球強度（Ｊ）＝ 落下重り質量（ｇ）×落下高さ（ｍｍ）×重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）×１０－６
破壊の判定は、測定試料が２以上に分断された状態をもって破壊が生じているとみなした。なお、チッピングのような極微小な破片が生じ、測定試料が板状形状を維持している状態は破壊とはみなさなかった。特定の落下高さにおける落球試験で破壊が生じなかった場合、破壊が生じるまで、落下高さを５０ｍｍから５００ｍｍまで５０ｍｍずつ高くして落球試験を繰り返した。落球高さが５００ｍｍに達しても破壊が生じなかった場合、落下重りの質量を３００ｇから５００ｇ、５００ｇから１ｋｇに変更して、再度５００ｍｍの落下高さにて落球試験を行った。落下重りの質量が１ｋｇで落下高さ５００ｍｍの落球試験において破壊が生じなかった測定試料については、便宜的に、落球強度を＞５Ｊ（５Ｊ超）とした。
破壊の判定は、測定試料が２以上に分断された状態をもって破壊が生じているとみなした。なお、チッピングのような極微小な破片が生じ、測定試料が板状形状を維持している状態は破壊とはみなさなかった。特定の落下高さにおける落球試験で破壊が生じなかった場合、破壊が生じるまで、落下高さを５０ｍｍから５００ｍｍまで５０ｍｍずつ高くして落球試験を繰り返した。落球高さが５００ｍｍに達しても破壊が生じなかった場合、落下重りの質量を３００ｇから５００ｇ、５００ｇから１ｋｇに変更して、再度５００ｍｍの落下高さにて落球試験を行った。落下重りの質量が１ｋｇで落下高さ５００ｍｍの落球試験において破壊が生じなかった測定試料については、便宜的に、落球強度を＞５Ｊ（５Ｊ超）とした。
【0102】
（ビッカース硬度）
ビッカース硬度は、ダイヤモンド製の正四角錘の圧子を備えた一般的なビッカース試験機（装置名：ＭＶ－１、マツザワ社製）を使用して行った。
ビッカース硬度は、ダイヤモンド製の正四角錘の圧子を備えた一般的なビッカース試験機（装置名：ＭＶ－１、マツザワ社製）を使用して行った。
【0103】
圧子を測定荷重１０ｋｇｆにて静的に測定試料表面に押し込み、測定試料表面に形成した押込み痕の対角長さを目視にて測定し、得られた対角長さを使用して、上述の式からビッカース硬度（ＧＰａ）を求めた。
【0104】
（密度）
焼結体試料の実測密度は、アルキメデス法で測定される体積に対する、質量測定で測定された質量の割合（ｇ／ｃｍ３）として求めた。測定に先立ち、乾燥後の焼結体の質量を測定した後、焼結体を水中に配置し、これを１時間煮沸し、前処理とした。理論密度（ｇ／ｃｍ３）は、焼結体のジルコニアの結晶相が全て正方晶であるとみなし、かつ、該ジルコニアの単位格子体積（ｃｍ３）に対する単位格子質量（ｇ）から求めた。単位格子体積は、以下の条件で測定される粉末Ｘ線回折パターンにおける、正方晶（００４）面に相当するＸＲＤピーク（以下、「Ｔ００４」ともいう。）及び正方晶（２２０）面に相当するＸＲＤピーク（以下「Ｔ２２０」ともいう。）のピークトップの２θとブラッグの式を使用して面間隔を求め、ここから算出した格子定数より求めればよい。
ＸＲＤ測定の条件は以下の通りである。
焼結体試料の実測密度は、アルキメデス法で測定される体積に対する、質量測定で測定された質量の割合（ｇ／ｃｍ３）として求めた。測定に先立ち、乾燥後の焼結体の質量を測定した後、焼結体を水中に配置し、これを１時間煮沸し、前処理とした。理論密度（ｇ／ｃｍ３）は、焼結体のジルコニアの結晶相が全て正方晶であるとみなし、かつ、該ジルコニアの単位格子体積（ｃｍ３）に対する単位格子質量（ｇ）から求めた。単位格子体積は、以下の条件で測定される粉末Ｘ線回折パターンにおける、正方晶（００４）面に相当するＸＲＤピーク（以下、「Ｔ００４」ともいう。）及び正方晶（２２０）面に相当するＸＲＤピーク（以下「Ｔ２２０」ともいう。）のピークトップの２θとブラッグの式を使用して面間隔を求め、ここから算出した格子定数より求めればよい。
ＸＲＤ測定の条件は以下の通りである。
【0105】
線源 ：ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５Å）
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：４０ｍＡ
高速検出器 ：Ｘ‘Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＋ Ｎｉフィルター
微小部光学系 ：モノキャピラリー 直径０．１ｍｍ
測定角度 ：７０～８０°
ゴニオメータ ：半径２４０ｍｍ
（破壊靭性）
焼結体試料の破壊靭性値は、ＪＩＳ Ｒ １６０７に規定される方法で測定した。
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：４０ｍＡ
高速検出器 ：Ｘ‘Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＋ Ｎｉフィルター
微小部光学系 ：モノキャピラリー 直径０．１ｍｍ
測定角度 ：７０～８０°
ゴニオメータ ：半径２４０ｍｍ
（破壊靭性）
焼結体試料の破壊靭性値は、ＪＩＳ Ｒ １６０７に規定される方法で測定した。
【0106】
（曲げ強度）
焼結体試料の曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた３点曲げ試験で測定した。
焼結体試料の曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準じた３点曲げ試験で測定した。
【0107】
（色調の測定）
ＪＩＳ Ｚ ８７２２に準じた方法で、焼結体試料の色調を測定した。測定には、一般的な分光測色計（装置名：ＣＭ－７００ｄ、コニカミノルタ社製）を使用し、背面に黒色板を使用した黒バック測定とした。測定条件は以下のとおりである。
ＪＩＳ Ｚ ８７２２に準じた方法で、焼結体試料の色調を測定した。測定には、一般的な分光測色計（装置名：ＣＭ－７００ｄ、コニカミノルタ社製）を使用し、背面に黒色板を使用した黒バック測定とした。測定条件は以下のとおりである。
【0108】
光源 ： Ｄ－６５光源
視野角 ： １０°
測定方式 ： ＳＣＩ
焼結体試料は、直径２０ｍｍ×厚さ２．７ｍｍの円板形状のもの使用した。焼結体試料の一方の表面を鏡面研磨処理（Ｒａ≦０．０２μｍ）し、当該表面を評価面として色調を評価した。色調評価有効面積は直径１０ｍｍとした。
視野角 ： １０°
測定方式 ： ＳＣＩ
焼結体試料は、直径２０ｍｍ×厚さ２．７ｍｍの円板形状のもの使用した。焼結体試料の一方の表面を鏡面研磨処理（Ｒａ≦０．０２μｍ）し、当該表面を評価面として色調を評価した。色調評価有効面積は直径１０ｍｍとした。
【0109】
（顔料）
実施例３、１５乃至２１、及び２３乃至２６においては、以下に示す顔料を使用した。
実施例３、１５乃至２１、及び２３乃至２６においては、以下に示す顔料を使用した。
【0110】
顔料１ ：ＣｏＡｌ２Ｏ４（ＮＦ－２８００ 日研株式会社）
顔料２ ：Ｆｅ２Ｏ３ （酸化鉄（ＩＩＩ）価 １級 関東化学株式会社）
顔料３ ：ＺｎＯ （酸化亜鉛 特級 キシダ化学株式会社）
顔料４ ：ＳｒＡｌ２Ｏ４（アルミン酸ストロンチウム ２Ｎ 株式会社高純度化学研究所）
顔料５ ：Ｍｎ３Ｏ４（ブラウノックス 東ソー株式会社）
実施例２２においては、以下に示す方法で顔料６を合成して使用した。
顔料２ ：Ｆｅ２Ｏ３ （酸化鉄（ＩＩＩ）価 １級 関東化学株式会社）
顔料３ ：ＺｎＯ （酸化亜鉛 特級 キシダ化学株式会社）
顔料４ ：ＳｒＡｌ２Ｏ４（アルミン酸ストロンチウム ２Ｎ 株式会社高純度化学研究所）
顔料５ ：Ｍｎ３Ｏ４（ブラウノックス 東ソー株式会社）
実施例２２においては、以下に示す方法で顔料６を合成して使用した。
【0111】
顔料６：ＣａＡｌ２Ｏ４
酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末をＣａ：Ａｌ＝１：２（モル比）になるようにメノウ乳鉢で混合後、大気雰囲気、１２００℃で２時間加熱することにより、ＣａＡｌ２Ｏ４を得た。
酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粉末をＣａ：Ａｌ＝１：２（モル比）になるようにメノウ乳鉢で混合後、大気雰囲気、１２００℃で２時間加熱することにより、ＣａＡｌ２Ｏ４を得た。
【0112】
実施例１
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を加水分解反応して水和ジルコニアゾルを得た。サマリウム濃度が１．７ｍｏｌ％、及び、イットリウム濃度が１．１ｍｏｌ％となるように、サマリア及びイットリアを、それぞれ、水和ジルコニアゾルに添加及び混合した。混合後、大気雰囲気で乾燥した後、大気雰囲気、１１５０℃で２時間仮焼して、サマリウム及びイットリウム安定化ジルコニア仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末を純水で水洗及び乾燥し、サマリウム含有量が１．７ｍｏｌ％及びイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を加水分解反応して水和ジルコニアゾルを得た。サマリウム濃度が１．７ｍｏｌ％、及び、イットリウム濃度が１．１ｍｏｌ％となるように、サマリア及びイットリアを、それぞれ、水和ジルコニアゾルに添加及び混合した。混合後、大気雰囲気で乾燥した後、大気雰囲気、１１５０℃で２時間仮焼して、サマリウム及びイットリウム安定化ジルコニア仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末を純水で水洗及び乾燥し、サマリウム含有量が１．７ｍｏｌ％及びイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。
【0113】
得られたジルコニア粉末に純水を添加してスラリーとし、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、４８時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを大気雰囲気、１１０℃で乾燥後、篩分けにより凝集径１８０μｍを超える粗大粒を取り除くことで、サマリウム含有量が１．７ｍｏｌ％及びイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
【0114】
縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの板状の金型に充填し、成形圧力５０ＭＰａでの一軸加圧、及び、成形圧力１９６ＭＰａでの冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）処理により、板状の成形体を得た。得られた成形体を以下の条件で焼結して、焼結体の厚さが１．８ｍｍ厚となるように研削及び研磨を行うことで、サマリウム含有量が１．７ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。焼結条件を以下に示す。得られた焼結体の相対密度は９９％であった。
【0115】
焼結方法 ： 常圧焼結
焼結雰囲気 ： 大気雰囲気
焼結温度 ： １５５０℃
焼結時間 ： ２時間
実施例２
サマリウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにサマリア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０５２ＭＰａであった。
焼結雰囲気 ： 大気雰囲気
焼結温度 ： １５５０℃
焼結時間 ： ２時間
実施例２
サマリウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにサマリア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０５２ＭＰａであった。
【0116】
実施例３
サマリウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％となるようにサマリア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。
サマリウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％となるようにサマリア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。
【0117】
得られたジルコニア粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末と、顔料１乃至３とを、Ａｌ２Ｏ３含有量が５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４含有量が０．００４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３含有量が０．０１３質量％及びＺｎＯ含有量が０．００６３質量％となるように、純水に添加してスラリーとし、これを、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、２２時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを、乾燥し、Ａｌ２Ｏ３を５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．０４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１３質量％及びＺｎＯを０．００６３質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
【0118】
得られた粉末を造粒して粉末顆粒とした後、縦４０ｍｍ×横３０ｍｍの板状の金型に充填し、成形圧力５０ＭＰａでの一軸加圧、及び、成形圧力１９６ＭＰａでの冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）処理により、板状の成形体を得た。得られた成形体を以下の条件で焼結して、Ａｌ２Ｏ３を５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．００４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１３質量％及びＺｎＯを０．００６３質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。焼結条件を以下に示す。
【0119】
焼結方法 ： 常圧焼結
焼結雰囲気 ： 大気雰囲気
焼結温度 ： １４００℃
焼結時間 ： ２時間
実施例４
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０４４ＭＰａであった。
焼結雰囲気 ： 大気雰囲気
焼結温度 ： １４００℃
焼結時間 ： ２時間
実施例４
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が０．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０４４ＭＰａであった。
【0120】
実施例５
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０４２ＭＰａであった。
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０４２ＭＰａであった。
【0121】
実施例６
サマリアの代わりに、塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、イッテルビウム含有量が０．９ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％となるように塩化イッテルビウム（III）６水和物及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、イッテルビウム含有量が０．９ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるイッテルビウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は９９％であった。
サマリアの代わりに、塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、イッテルビウム含有量が０．９ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％となるように塩化イッテルビウム（III）６水和物及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、イッテルビウム含有量が０．９ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．１ｍｏｌ％であるイッテルビウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は９９％であった。
【0122】
実施例７
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、酸化ホルミウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、酸化ホルミウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０５６ＭＰａであった。
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、酸化ホルミウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、酸化ホルミウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は１０５６ＭＰａであった。
【0123】
実施例８
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、ホルミウム含有量が０．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、酸化ホルミウム含有量が０．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、ホルミウム含有量が０．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、酸化ホルミウム含有量が０．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0124】
実施例９
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
【0125】
実施例１０
イットリアを用いず、サマリウム含有量が２．６ｍｏｌ％となるようにサマリアを水和ジルコニアに添加し、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が２．６ｍｏｌ％である、サマリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
イットリアを用いず、サマリウム含有量が２．６ｍｏｌ％となるようにサマリアを水和ジルコニアに添加し、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、サマリウム含有量が２．６ｍｏｌ％である、サマリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0126】
実施例１１
サマリア、イットリアの代わりに、ガドリニアのみを用い、ガドリニウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるようにガドリニアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が２．０ｍｏｌ％である、ガドリニウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は９１３ＭＰａであった。
サマリア、イットリアの代わりに、ガドリニアのみを用い、ガドリニウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるようにガドリニアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が２．０ｍｏｌ％である、ガドリニウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％、曲げ強度は９１３ＭＰａであった。
【0127】
実施例１２
サマリア、イットリアの代わりに、酸化ホルミウムのみを用い、酸化ホルミウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウムを水和ジルコニアに添加したこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ホルミウム含有量が２．０ｍｏｌ％である、ホルミウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
サマリア、イットリアの代わりに、酸化ホルミウムのみを用い、酸化ホルミウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウムを水和ジルコニアに添加したこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ホルミウム含有量が２．０ｍｏｌ％である、ホルミウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
【0128】
実施例１３
サマリア及びイットリアの代わりに、ガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイッテルビウム含有量が０．７ｍｏｌ％となるようにガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％及びイッテルビウム含有量が０．７ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリア及びイットリアの代わりに、ガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％かつイッテルビウム含有量が０．７ｍｏｌ％となるようにガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．５ｍｏｌ％及びイッテルビウム含有量が０．７ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0129】
実施例１４
サマリア及びイットリアの代わりに、ガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、ガドリニウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイッテルビウム含有量が１．０ｍｏｌ％となるようにガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．０ｍｏｌ％及びイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の曲げ強度は１０４４ＭＰａであった。
サマリア及びイットリアの代わりに、ガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を用い、ガドリニウム含有量が１．０ｍｏｌ％かつイッテルビウム含有量が１．０ｍｏｌ％となるようにガドリニア及び塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．０ｍｏｌ％及びイットリウム含有量が１．０ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の曲げ強度は１０４４ＭＰａであった。
【0130】
比較例１
サマリアを用いず、イットリウム含有量が２．８ｍｏｌ％となるようにイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、イットリウム含有量が２．８ｍｏｌ％であるイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
サマリアを用いず、イットリウム含有量が２．８ｍｏｌ％となるようにイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、イットリウム含有量が２．８ｍｏｌ％であるイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。得られた焼結体の相対密度は１００％であった。
【0131】
比較例２
サマリアを用いず、イットリウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるようにイットリアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結をおこなったこと以外は実施例１と同様な方法で、イットリウム含有量が２．０ｍｏｌ％であるイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリアを用いず、イットリウム含有量が２．０ｍｏｌ％となるようにイットリアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結をおこなったこと以外は実施例１と同様な方法で、イットリウム含有量が２．０ｍｏｌ％であるイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0132】
比較例３
サマリア、イットリアの代わりに、ガドリニアのみを用い、ガドリニウム含有量が３．４ｍｏｌ％となるようにガドリニアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が３．４ｍｏｌ％である、ガドリニウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリア、イットリアの代わりに、ガドリニアのみを用い、ガドリニウム含有量が３．４ｍｏｌ％となるようにガドリニアを水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が３．４ｍｏｌ％である、ガドリニウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0133】
比較例４
サマリア、イットリアの代わりに、塩化イッテルビウム（III）６水和物のみを用い、イッテルビウム含有量が３．６ｍｏｌ％となるように塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、イッテルビウム含有量が３．６ｍｏｌ％である、イッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリア、イットリアの代わりに、塩化イッテルビウム（III）６水和物のみを用い、イッテルビウム含有量が３．６ｍｏｌ％となるように塩化イッテルビウム（III）６水和物を水和ジルコニアに添加し、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、イッテルビウム含有量が３．６ｍｏｌ％である、イッテルビウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0134】
以上の実施例及び比較例の評価結果を下表に示す。
【0135】
【表1】
【0136】
表１において、落球試験後の状態において衝撃痕が確認できたものについて「衝撃痕の形成」欄を「〇」とし、衝撃痕が確認できなかったものを「×」として示した。図７および図８に実施例２の落球試験後の焼結体の外観を示す。図７および図８より、落球試験による落下重りが接触した領域が、亀裂等の破壊を伴わずに、衝撃痕（凹部）を形成していること、すなわち、塑性変形の痕跡としての衝撃痕（凹部）が目視により確認できる。実施例１乃至１４の焼結体はいずれも、目視により塑性変形の痕跡としての衝撃痕を確認することができ、落球破壊エネルギーは０．５Ｊ以上であった。これらの焼結体は、目視により、図８と同様な、塑性変形の痕跡としての衝撃痕を確認することができた。
【0137】
実施例１乃至１４の焼結体はＩＦ法における破壊靭性値がいずれも１３ＭＰａ・ｍ０．５以上を示しており、高い破壊靭性値を有することがわかる。なお、ＳＥＰＢ法による破壊靭性値は、７．９ＭＰａ・ｍ０．５（実施例２）、７．４ＭＰａ・ｍ０．５（実施例４）、８．８ＭＰａ・ｍ０．５（実施例５）、６．１ＭＰａ・ｍ０．５（実施例９）、及び１０．７ＭＰａ・ｍ０．５（実施例１１）であり、いずれもＩＦ法における破壊靭性値より低かった。
【0138】
安定化元素としてイットリウムのみを含有する比較例１及び比較例２の焼結体、並びに、安定化元素を３．４ｍｏｌ％以上含有する比較例３及び比較例４の焼結体は、破壊靭性値、落球破壊エネルギー共に、実施例１乃至１４と比較して低い値であった。落球試験においても塑性変形領域を有していないことが確認された。
【0139】
図９に落球試験後の比較例１の焼結体の光学顕微鏡観察（倍率：２０倍）による外観を示す。安定化元素としてイットリアのみを含有する比較例１では、塑性変形による衝撃痕を形成することなく、焼結体に亀裂が進展し、焼結体が破壊されている様子が観察できる。
【0140】
図１０及び図１１に、実施例１１及び比較例２の焼結体の、ビッカース硬度測定用圧子押下によって形成された圧痕周辺の、光学顕微鏡観察（倍率：２００倍（実施例１１）、５０倍（比較例２））による外観を示す。比較例２の焼結体は、菱型の圧痕が確認された。これに対し、実施例１１の焼結体には、菱型の圧痕に加え、該圧痕の周辺に皺状の模様が形成されたことが確認できる。
【0141】
以上より、本実施例の焼結体は高い破壊強度、破壊靭性及び優れた耐衝撃性を有することが確認された。
【0142】
実施例１５
実施例５で得られたジルコニア粉末を使用したこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．００４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１３質量％及びＺｎＯを０．００６３質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
実施例５で得られたジルコニア粉末を使用したこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．００４０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０１３質量％及びＺｎＯを０．００６３質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0143】
実施例１６
Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％使用し、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％使用し、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0144】
実施例１７
Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％使用し、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％使用し、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0145】
実施例１８
Ａｌ２Ｏ３を２０質量％使用し、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
Ａｌ２Ｏ３を２０質量％使用し、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を０．７５質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0146】
実施例１９
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％使用したこと、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用したこと、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．４ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．４ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％使用したこと、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用したこと、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．４ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0147】
実施例２０
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％使用したこと、Ｆｅ２Ｏ３を０．４０質量％使用したこと、ＣｏＡｌ２Ｏ４及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．４０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリアの代わりに、ガドリニアを用い、ガドリニウム含有量が１．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％となるようにガドリニア及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ガドリニウム含有量が１．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％使用したこと、Ｆｅ２Ｏ３を０．４０質量％使用したこと、ＣｏＡｌ２Ｏ４及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１５と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．４０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0148】
実施例２１
ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用したこと、及び、Ｆｅ２Ｏ３を加えなかったこと以外は実施例２０と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用したこと、及び、Ｆｅ２Ｏ３を加えなかったこと以外は実施例２０と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％、ＣｏＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0149】
実施例２２
ＳｒＡｌ２Ｏ４の代わりに顔料６のＣａＡｌ２Ｏ４を使用したこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１９と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＣａＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．４ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
ＳｒＡｌ２Ｏ４の代わりに顔料６のＣａＡｌ２Ｏ４を使用したこと、及び、１４５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１９と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＣａＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がガドリニウム含有量１．４ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．４ｍｏｌ％であるガドリニウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0150】
実施例２３
Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用し、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１５５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％使用し、ＣｏＡｌ２Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３及びＺｎＯを加えなかったこと、及び、１５５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例３と同様な方法で、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＳｒＡｌ２Ｏ４を０．１０質量％含み、残部がサマリウム含有量１．５ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．５ｍｏｌ％であるサマリウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0151】
実施例２４
実施例６で得られたジルコニア粉末に対して、Ｍｎ３Ｏ４含有量が０．５０質量％となるように、顔料５と純水を添加してスラリーとし、これを、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、４８時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを、乾燥し、Ｍｎ３Ｏ４を０．５０質量％含み、残部がイッテルビウム含有量１．１ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．９ｍｏｌ％であるイッテルビウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
実施例６で得られたジルコニア粉末に対して、Ｍｎ３Ｏ４含有量が０．５０質量％となるように、顔料５と純水を添加してスラリーとし、これを、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、４８時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを、乾燥し、Ｍｎ３Ｏ４を０．５０質量％含み、残部がイッテルビウム含有量１．１ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．９ｍｏｌ％であるイッテルビウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
【0152】
当該粉末を使用したこと、及び、１４００℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法でＭｎ３Ｏ４を０．５０質量％含み、残部がイッテルビウム含有量１．１ｍｏｌ％及びイットリウム含有量０．９ｍｏｌ％であるイッテルビウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0153】
実施例２５
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、ホルミウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ホルミウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、及び、Ａｌ２Ｏ３を用いなかったこと以外は実施例１６と同様の方法で、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がホルミウム含有量０．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
サマリアの代わりに、酸化ホルミウムを用い、ホルミウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％となるように酸化ホルミウム及びイットリアを水和ジルコニアに添加したこと以外は実施例１と同様な方法で、ホルミウム含有量が０．３ｍｏｌ％かつイットリウム含有量が１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなるジルコニア粉末を得た。当該ジルコニア粉末を使用したこと、及び、Ａｌ２Ｏ３を用いなかったこと以外は実施例１６と同様の方法で、ＣｏＡｌ２Ｏ４を３．５質量％含み、残部がホルミウム含有量０．３ｍｏｌ％及びイットリウム含有量１．５ｍｏｌ％であるホルミウム及びイットリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0154】
実施例２６
実施例１０で得られたジルコニア粉末に対して、Ｆｅ２Ｏ３含有量が０．５０質量％となるように、顔料３と純水を添加してスラリーとし、これを、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、４８時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを、乾燥し、Ｆｅ２Ｏ３を０．５０質量％含み、残部がサマリウム含有量２．６ｍｏｌ％であるサマリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
実施例１０で得られたジルコニア粉末に対して、Ｆｅ２Ｏ３含有量が０．５０質量％となるように、顔料３と純水を添加してスラリーとし、これを、直径１０ｍｍのジルコニア製ボールを粉砕媒体としたボールミルで、４８時間、粉砕混合した。粉砕混合後のスラリーを、乾燥し、Ｆｅ２Ｏ３を０．５０質量％含み、残部がサマリウム含有量２．６ｍｏｌ％であるサマリウム安定化ジルコニアからなる本実施例のジルコニア粉末を得た。
【0155】
当該粉末を使用したこと、及び、１３５０℃で焼結を行ったこと以外は実施例１と同様な方法で、Ｆｅ２Ｏ３を０．５０質量％含み、残部がサマリウム含有量２．６ｍｏｌ％であるサマリウム安定化ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。
【0156】
以上の実施例の評価結果を、実施例３の評価結果と共に下表に示す。
【0157】
【表2】
【0158】
各実施例および比較例の焼結体は、表２に示す色調を呈していた。これにより、安定化元素の種類及び顔料の添加量を変更することで、異なる色調を示すことが確認された。
【符号の説明】
【0159】
１００： 落球試験の概要を示す外観図
１０１： 焼結体
１０２： 打ち型（ポンチ）
１０３ａ、１０３ｂ： ガイド
１０４： 落下重り
１０５： 固定用テープ
１０６： 落球試験機の試料台
１０７： 保護テープ
２００： 落球試験後の本実施形態の焼結体
２０１： 焼結体
２０２： 衝撃痕（凹部）
２０３： 衝撃痕（凹部）の深さ
３００： 落球試験後の従来の焼結体
３０１： 焼結体
３０２： 欠陥（亀裂）
４００： 落球試験機の試料台への焼結体の設置状態を示す図
４０１： 焼結体
４０２： 固定用テープ
４０３： 落球試験機の試料台
４０４： 両面テープ（保護テープ）
５００： 衝撃痕深さの測定方法を示す図
５０１： 焼結体
５０２： 衝撃痕（凹部）
５０３Ａ，Ｂ： ラインプロファイル
５０４： 衝撃痕の深さ
６０１： 分割された状態の焼結体
６０２： 欠陥（亀裂）
７０２： 衝撃痕（凹部）
１０１： 焼結体
１０２： 打ち型（ポンチ）
１０３ａ、１０３ｂ： ガイド
１０４： 落下重り
１０５： 固定用テープ
１０６： 落球試験機の試料台
１０７： 保護テープ
２００： 落球試験後の本実施形態の焼結体
２０１： 焼結体
２０２： 衝撃痕（凹部）
２０３： 衝撃痕（凹部）の深さ
３００： 落球試験後の従来の焼結体
３０１： 焼結体
３０２： 欠陥（亀裂）
４００： 落球試験機の試料台への焼結体の設置状態を示す図
４０１： 焼結体
４０２： 固定用テープ
４０３： 落球試験機の試料台
４０４： 両面テープ（保護テープ）
５００： 衝撃痕深さの測定方法を示す図
５０１： 焼結体
５０２： 衝撃痕（凹部）
５０３Ａ，Ｂ： ラインプロファイル
５０４： 衝撃痕の深さ
６０１： 分割された状態の焼結体
６０２： 欠陥（亀裂）
７０２： 衝撃痕（凹部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2022-06-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、塑性変形する領域を有する焼結体であって、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする焼結体。
【請求項2】
該安定化元素の含有量が１．５ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満であることを特徴とする請求項１に記載の焼結体。
【請求項3】
前記希土類元素がネオジム、ガドリニウム、イッテルビウム、ホルミウム及びサマリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項4】
前記安定化元素がさらにイットリウムを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項5】
イットリウムの含有量が１．５ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項４に記載の焼結体。
【請求項6】
落球破壊エネルギーが０．５Ｊ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項7】
アルミナを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項8】
顔料を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項9】
安定化元素を含有するジルコニアを含み、該安定化元素がイットリウム以外の希土類元素を少なくとも１種含み、なおかつ、該安定化元素の含有量が１．０ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％未満である粉末。
【請求項10】
請求項９に記載の粉末を使用することを特徴とする焼結体の製造方法。