特許 7607117 セラミック焼結体およびセラミック粉末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】セラミック焼結体およびセラミック粉末

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/488 20060101AFI20241219BHJP

   B23B 27/14 20060101ALN20241219BHJP

【ＦＩ】

C04B35/488 500

B23B27/14 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023509147

(86)(22)【出願日】2022-03-18

(86)【国際出願番号】 JP2022012821

(87)【国際公開番号】W WO2022202710

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-09-01

(31)【優先権主張番号】P 2021049194

(32)【優先日】2021-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000208662

【氏名又は名称】第一稀元素化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003029

【氏名又は名称】弁理士法人ブナ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西原 孝典

(72)【発明者】

【氏名】木村 英夫

【審査官】大西 美和

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２９７２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１７８５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２１９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】J.J.Roa et al.，Chemical segregation in a 12Ce-ZrO2/3Y-ZrO2 ceramic composite，Materials Characterization，2017年，Vol.132，p.83-91

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ３５／４８６－３５／４８８

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＣＨＥＭ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ジルコニアが主成分であり、
アルミナを含み、
前記ジルコニアと前記アルミナとの合計量を１００質量部とした場合、前記ジルコニアが９０～９５質量％の割合で含まれ、前記アルミナが５～１０質量％の割合で含まれ、
前記ジルコニアが、１．５～２．８モル％のＹ _２ Ｏ _３ を含む部分安定化ジルコニアを４５～５５質量％と、８～１２モル％のＣｅＯ _２ を含む部分安定化ジルコニアを４５～５５質量％とを含み、
複数の焼結体結晶と、複数の前記焼結体結晶の間にある粒界部とを備え、
前記焼結体結晶は、前記粒界部に近い端部領域にセリウムを含み、前記粒界部に近い端部領域に含まれるセリウムの含有量が８．０質量％未満であり、
前記粒界部は、二酸化ケイ素および酸化亜鉛を含み、
前記ジルコニアと前記アルミナとの合計量を１００質量部とした場合、前記二酸化ケイ素が、０．０１～０．１質量部の割合で含まれ、
前記ジルコニアと前記アルミナとの合計量を１００質量部とした場合、前記酸化亜鉛が、０．２～０．４質量部の割合で含まれる、
セラミック焼結体。

【請求項2】

前記焼結体結晶は、中央領域にセリウムを含む、請求項１に記載のセラミック焼結体。

【請求項3】

前記ジルコニアの少なくとも一部の前記焼結体結晶は、前記アルミナのナノ粒子を内部に備える、請求項１または２に記載のセラミック焼結体。

【請求項4】

相対密度が９９％以上である、請求項１～３のいずれかに記載のセラミック焼結体。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載のセラミック焼結体を含有する刃体を備える刃物。

【請求項6】

請求項１～４のいずれかに記載のセラミック焼結体を含有する切削部または耐摩耗部を備える治工具。

【請求項7】

ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、前記ジルコニアが９０～９５質量％の割合で含まれ、前記アルミナが５～１０質量％の割合で含まれ、
前記ジルコニアと前記アルミナとの合計量を１００質量部とした場合、二酸化ケイ素が、０．０１～０．１質量部の割合で含まれ、
前記ジルコニアが１．５～２．８モル％のＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアと８～１２モル％のＣｅＯ_２を含む部分安定化ジルコニアとを含み、
前記ジルコニアの総量に対するＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアの割合が４５～５５質量％である、セラミック粉末。

【請求項8】

前記ジルコニアと前記アルミナとの合計量を１００質量部とした場合、酸化亜鉛が、０．２～０．４質量部の割合で含まれる、請求項７に記載のセラミック粉末。

【請求項9】

１４００℃常圧焼結時の相対密度が９９％以上となる、請求項８に記載のセラミック粉末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ジルコニアを主成分として含むセラミック焼結体およびセラミック粉末に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、様々な技術分野において、比較的高い強度と比較的高い靭性とを両立し、優れた水熱劣化耐性を有するセラミック焼結体（セラミック粉末を成形し焼成したもの）が求められている。このようなセラミック焼結体として、例えば特許文献１には、人工関節などに適するセラミック焼結体が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１３１０８１号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示のセラミック焼結体は、ジルコニアが主成分であり、複数の焼結体結晶と、複数の焼結体結晶の間にある粒界部とを備える。焼結体結晶は、粒界部に近い端部領域にセリウムを含み、セリウムの含有量が８．０質量％未満であり、粒界部は二酸化ケイ素を含む。

【0005】

本開示の刃物は上記のセラミック焼結体を含有する刃体を備え、本開示の治工具は上記のセラミック焼結体を含有する切削部または耐摩耗部を備える。

【0006】

さらに、本開示のセラミック粉末は、ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、ジルコニアが９０～９５質量％の割合で含まれ、アルミナが５～１０質量％の割合で含まれる。ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、二酸化ケイ素が、０．０１～０．１質量部の割合で含まれる。ジルコニアが１．５～２．８モル％のＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアと８～１２モル％のＣｅＯ_２を含む部分安定化ジルコニアとを含む。ジルコニアの総量に対するＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアの割合が４５～５５質量％である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係るセラミック焼結体の表面の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）である。

【図2】図１に示す領域Ｘを説明するための拡大説明図である。

【図3】図１に示すセラミック焼結体の他の部分の透過型電子顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示のセラミック焼結体について、図面を参照して説明する。図１は本開示の一実施形態に係るセラミック焼結体の表面の透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）である。

【0009】

図１および図２に示す一実施形態に係るセラミック焼結体１（以下、単に「焼結体１」と記載する場合がある）は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を主成分として含み、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をさらに含む。ここで、主成分とは、焼結体１を構成する全成分１００質量％のうち、８０％以上を占める成分のことをいう。ジルコニアは安定化剤としてＣｅＯ_２を少なくとも含む。ジルコニアおよびアルミナは、ジルコニアの焼結体結晶２（２１）およびアルミナの焼結体結晶２（２２）として存在している。このような焼結体結晶２と焼結体結晶２との間には、粒界部３が存在している。図２は、図１に示す領域Ｘを説明するための拡大説明図である。

【0010】

焼結体１に含まれるジルコニアおよびアルミナの含有量は特に限定されない。焼結体１には、ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、例えばジルコニアが９０～９５質量％の割合で含まれ、アルミナが５～１０質量％の割合で含まれる。ジルコニアおよびアルミナがこのような割合で含まれると、焼結体１全体で分散強化機構が、効率よく発生する。セラミック焼結体の分散強化機構とは、セラミックの主相に、同じくセラミックの第二相粒子が適切に分散して存在することで、セラミック焼結体の破壊過程で内部に生じるクラックの進展経路を遮蔽し、結果としてセラミック焼結体の強度を高める機構のことである。

【0011】

ジルコニアおよびアルミナは、いずれも１μｍ以下の平均粒径を有しているのがよく、０．３～０．８μｍの平均粒径を有していてもよい。このような平均粒径を有するジルコニアおよびアルミナを使用することによって、得られる焼結体１の靱性および強度を向上させることができる。焼結体１が、例えば摺動するような部材として使用される場合、ジルコニアやアルミナが焼結体１中に大きな結晶で存在していると、これらの結晶粒子の欠落が発生しやすく耐摩耗性が乏しくなる。そのため、得られる焼結体１の耐摩耗性を考慮すると、焼結体１中に存在するジルコニアやアルミナの結晶は、最大でも２μｍ程度の粒径を有しているのがよく、特に１．５μｍ程度の粒径を有しているのがよい。

【0012】

図示していないが、焼結体１は、焼結助剤として二酸化ケイ素および酸化亜鉛を含んでいる。焼結助剤を含む粒界層が、複数の焼結体結晶２の間の粒界部３に存在している。二酸化ケイ素を含むことによって、粒界部３に二酸化ケイ素が分布し、粒界へのＣｅＯ_２（セリア）の偏析が低減される。そのため、大気焼結時の過度な焼結体結晶粒成長を低減することができ、マイクロクラックの発生が低減される。その結果、優れた水熱劣化耐性を有するセラミック焼結体１が得られる。さらに、酸化亜鉛を含むことによって、粒界部３に酸化亜鉛が分布し、焼結性が向上し、大気焼結で簡便に焼結体１を得ることができる。

【0013】

Ｃｅは焼結体結晶２１の粒界部３に近い端部領域に含まれ、Ｃｅの含有量が８．０質量％未満である。粒界部３に近い端部領域に含まれるＣｅの含有量が８．０質量％未満であれば、過度な安定化による焼結体結晶粒成長を低減することができる。その結果、水熱処理時の劣化を加速するマイクロクラックの発生が低減され、優れた水熱劣化耐性、強靭性および高強度を有するセラミック焼結体が得られる。さらに、Ｃｅは焼結体結晶２１の中央領域Ｃに、８．０質量％未満の割合で含まれていてもよい。Ｃｅは焼結体結晶の中央領域Ｃに、８．０質量％未満の割合でＣｅが含まれていると、同様に過度な安定化による焼結体結晶粒成長を低減することができる。その結果、水熱処理時の劣化を加速するマイクロクラックの発生が低減され、優れた水熱劣化耐性、強靭性および高強度を有するセラミック焼結体が得られる。

【0014】

本明細書において、焼結助剤として使用される二酸化ケイ素および酸化亜鉛には、二酸化ケイ素および酸化亜鉛だけでなく、二酸化ケイ素および酸化亜鉛に由来する誘導体なども包含される。このような誘導体としては、二酸化ケイ素と酸化亜鉛とが何らかの条件で反応して得られる反応物などが挙げられる。

【0015】

焼結助剤として使用される二酸化ケイ素の含有量は特に限定されない。ジルコニアとアルミナの合計量を１００質量部とした場合、二酸化ケイ素は、例えば０．０１～０．１質量部の割合で含まれていてもよい。二酸化ケイ素がこのような割合で含有されることによって、複数の焼結体結晶２の間に存在している粒界部３に二酸化ケイ素が分布して、粒界へのＣｅＯ_２（セリア）の偏析が低減される。そのため、大気焼結時の過度な焼結体結晶粒成長を低減することができ、マイクロクラックの発生が低減される。その結果、優れた水熱劣化耐性を有するセラミック焼結体１が得られる。

【0016】

焼結助剤として使用される酸化亜鉛の含有量は特に限定されない。ジルコニアとアルミナの合計量を１００質量部とした場合、酸化亜鉛は、例えば０．２～０．４質量部の割合で含まれていてもよい。酸化亜鉛がこのような割合で含有されることによって、得られるセラミック焼結体中の残留気孔を減少させることができる。そのため、比較的低温（例えば１４００℃程度）での大気焼結でも焼結性を向上させることができる。その結果、信頼性が高く強靱性および高強度を有するセラミック焼結体が得られる。

【0017】

一実施形態に係る焼結体１においてジルコニアは、Ｙ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアと、ＣｅＯ_２を含む部分安定化ジルコニアとを含んでいてもよい。ジルコニアがこれらの部分安定化ジルコニアを含むことによって、ジルコニアを正方晶として安定化させ、単斜晶および立方晶の析出を低減させることができる。焼結体１において、応力誘起変態強化機構に必要な臨界応力の異なるＹ_２Ｏ_３部分安定化ジルコニアとＣｅＯ_２部分安定化ジルコニアとが、焼結体１全体のジルコニアに、巨視的な範囲で分散して存在している。その結果、外部応力からの破壊抵抗に対するジルコニアの抵抗応答性を高めることができる。応力誘起変態強化機構とは、ジルコニアセラミックに特徴的な強化機構である。具体的には、焼結体の破壊過程で内部に生じるクラックの先端近傍の局所応力場の影響を受けて、準安定相として存在する正方晶ジルコニアが単斜晶ジルコニアに相変態して体積が膨張して、クラックの進展を低減し、結果としてセラミック焼結体の強度を高める機構のことである。

【0018】

Ｙ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアに含まれるＹ_２Ｏ_３の含有量は１．５～２．８モル％であるのがよい。さらに、ＣｅＯ_２を含む部分安定化ジルコニアに含まれるＣｅＯ_２の含有量は８～１２モル％であるのがよい。これらの割合でＹ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２が含まれていると、ジルコニアを正方晶として安定化させ、単斜晶および立方晶の析出を低減することができる。効率よく低減させるために、Ｙ_２Ｏ_３の含有量は１．７～２．６モル％であってもよく、ＣｅＯ_２の含有量は９～１１モル％であってもよい。ジルコニアの総量に対するＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアの割合は限定されず、例えば、４５～５５質量％程度であるのがよい。

【0019】

焼結体１は、図３に示すように、ジルコニアの少なくとも一部の焼結体結晶（ジルコニアの焼結体結晶２１）が、アルミナのナノ粒子２２ａを内部に備えていてもよい。これにより、ジルコニアの焼結体結晶２１内にナノレベルの粒界部３が形成される。そのため、上述の分散強化機構と応力誘起変態強化機構とが、同時に焼結体結晶２１内で発生する。その結果、焼結体１全体の強度および靱性が向上する。

【0020】

アルミナのナノ粒子２２ａの粒径は特に限定されない。アルミナのナノ粒子２２ａは、例えば、０．８μｍ以下の粒径を有し、０．５μｍ以下の粒径を有していてもよく、０．０１μｍ以上であるのがよい。このようなアルミナのナノ粒子２２ａが含まれることによって、焼結体１は、靱性および強度が向上する。この場合、焼結体１を構成するセラミックス粉末にも、０．５μｍ以下、０．０１μｍ以上のアルミナのナノ粒子が含まれる。

【0021】

焼結体１の焼結密度は理論密度に近い方がよく、例えば、理論密度に対する相対密度で９９％以上であるのがよい。このように、焼結体１の焼結密度が、理論密度に対する相対密度で９９％以上であれば、破壊源となるような空隙などセラミック焼結体内の構造欠陥が少なくなる。その結果、得られる焼結体１は強度面で信頼性が高くなる。相対密度は、下記の式（Ｉ）を用いて算出される。
相対密度（％）＝（得られた焼結体の密度／焼結体の理論密度）×１００ （Ｉ）

【0022】

焼結体１は、破壊靱性値がＩＦ法で１２．０ＭＰａ・ｍ^０．５以上、ＳＥＶＮＢ法で１０．０ＭＰａ・ｍ^０．５以上であるのがよい。このような焼結体１は、破壊時の内部き裂の進展に対して高い抵抗を示し、これまでのセラミックに比べて金属に近い挙動を示す。その結果、セラミックでは破壊靱性値が不足し使用できなかったような金属代替分野に応用が可能である。

【0023】

焼結体１は、１１００以上のビッカース硬度ＨＶ５０を有していてもよい。このようなビッカース硬度ＨＶ５０を有する焼結体１は、一般的な金属材料よりも硬く、優れた耐摩耗性を有する。そのため、上記のような金属代替分野で、金属よりも耐摩耗性が求められるような分野に応用できる。焼結体１は、３点曲げ破壊時の抗折強度値が９８０ＭＰａ以上であってもよい。このような９８０ＭＰａ以上の抗折強度値を有する焼結体１は、上述した分散強化機構および応力誘起変態強化機構により、各組成と複合化して焼結した後も、ジルコニア系セラミック焼結体が元来有する特徴である他のセラミックと比較して、高い強度値を維持することを示す。その結果、セラミック焼結体の構造体への応用に適している。

【0024】

このように、焼結体１は高い破壊靭性値と高い抗折強度値とを有している。したがって、刃物などに用いた際、鋭い切れ味が比較的長続きし、かつ割れにくい。本開示の一実施態様に係る焼結体１を含有する刃体を備えた刃物は、鋭い切れ味が比較的長続きし、かつ割れにくい。

【0025】

本開示の一実施態様に係る焼結体１を含有する切削部または耐摩耗部を備えた治工具は、切削、回転、摺動および摩擦などを伴う治工具、例えば各種加工装置の摺動部品または産業用カッターなどの機能に関して、信頼性向上に有効である。

【0026】

次に、本開示のセラミック粉末について説明する。本開示のセラミック粉末は、本開示の焼結体を製造するための原料である。本開示のセラミック粉末は、ジルコニアが９０～９５質量％の割合で含まれ、アルミナが５～１０質量％の割合で含まれる。ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、焼結助剤として、二酸化ケイ素が０．０１～０．１質量部の割合で含まれる。ジルコニアが１．５～２．８モル％のＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアと８～１２モル％のＣｅＯ_２を含む部分安定化ジルコニアとを含む。ジルコニアの総量に対するＹ_２Ｏ_３を含む部分安定化ジルコニアの割合が４５～５５質量％である。本開示のセラミック粉末は、焼結助剤として、さらに酸化亜鉛を含んでもよい。ジルコニアとアルミナとの合計量を１００質量部とした場合、酸化亜鉛が０．２～０．４質量部の割合で含まれる。

【0027】

本開示の一実施形態に係るセラミック粉末に含まれるジルコニアおよびアルミナは、上記のように、いずれも１μｍ以下の平均粒径を有しているのがよく、０．３～０．８μｍの平均粒径を有していてもよい。一実施形態に係るセラミック粉末に含まれる焼結助剤として使用される二酸化ケイ素および酸化亜鉛は、いずれも０．１～１μｍの平均粒径を有しているのがよく、０．１～０．５μｍの平均粒径を有していてもよい。

【0028】

さらに、一実施形態に係るセラミック粉末に含まれるジルコニア、アルミナ、二酸化ケイ素および酸化亜鉛は、いずれも高純度であるのがよい。ジルコニア、アルミナ、二酸化ケイ素および酸化亜鉛は、例えば、いずれも９９．９％以上の純度であるのがよい。

【0029】

次に、本開示の焼結体の製造方法について説明する。本開示の焼結体は、例えば、上記の本開示のセラミック粉末を、所望の形状に成形し焼結させることによって得られる。一実施形態のセラミック粉末を用いると、例えば、熱間静水圧焼結を必要とせず、１４５０℃以下の大気雰囲気中で焼結することができる。

【0030】

その理由は、二酸化ケイ素および酸化亜鉛が適切な添加量で存在することで焼結助剤として作用するためであり、例えば、１３５０～１４５０℃程度で焼結される。一実施形態のセラミック粉末を用いると、このように比較的低温でも、理論密度に近い焼結密度を有するセラミック焼結体が得られる。具体的には、一実施形態のセラミック粉末を用いると、１４００℃常圧焼結時の焼結密度が、理論密度に対する相対密度で９９％以上となるセラミック焼結体が得られる。

【0031】

本開示では、セラミック粉末の調製に用いるジルコニア粉末は、ＣｅＯ_２およびＹ_２Ｏ_３とジルコニア粉末とを粉末混合した後に仮焼して得られたもの、あるいは、Ｃｅ、Ｙおよびジルコニアの金属塩やアルコキシドをｐＨ調整した水溶液中で混合する方法（以下、加水分解法という）で得られたもののいずれかでもよい。均一な粒子径を有し、かつ安定化したジルコニアが得られるという点で、加水分解法により合成した粉末を用いるのがよい。

【実施例】

【0032】

以下、実施例を挙げて本開示のセラミック焼結体を詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。

【0033】

まず、ジルコニア粉末は、Ｙ_２Ｏ_３を２．０モル％含む部分安定化ジルコニア粉末（純度９９．９％、粒径０．５μｍ）、およびＣｅＯ_２を１０モル％含む部分安定化ジルコニア粉末（純度９９．９％、粒径０．５μｍ）を加水分解法により調整し、表１に示す所定の比率になるように混合した。ジルコニア粉末と、アルミナ粉末（純度９９．９％、粒径０．５μｍ）と、二酸化ケイ素（純度９９．９％、粒径０．５μｍ）、酸化亜鉛（純度９９．９％、粒径０．２μｍ）とを表１に示す組成になるように配合した。混合は、高純度耐摩耗アルミナボールとポリエチレン容器とを用い、ＩＰＡを溶媒として２４時間湿式ボールミルを用いて行った。その後、乾燥して得られたセラミック粉末をプレス成形し、大気中、１４００±５０℃で２時間焼成してセラミック焼結体（試料Ｎｏ．１～８）を得た。試料Ｎｏ．１～８のセラミック焼結体は、粒界部に近い端部領域に、Ｃｅを８．０質量％未満の割合で含んでいた。Ｃｅの含有量は、走査型透過電子顕微鏡のエネルギー分散型Ｘ線分析を用いて行った。測定には、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＪＥＤ－２３００Ｔ、日本電子（株）製）を用い、測定条件（加速電圧）は２００ｋＶとした。

【0034】

得られたセラミック焼結体について水熱劣化試験を行った。まず、焼結体をＪＩＳ－Ｒ１６０１に準拠するように切断および加工した。加工した焼結体の表面に対して３．０μｍのダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨を行った。次いで、この焼結体をオートクレーブ装置（耐圧硝子工業（株）製「ＴＥＭ－Ｖ」）の耐圧容器内底面に載置して純水を満たした。１４０℃で３．６気圧の条件下、１５時間かけて水熱処理を行うことで、水熱劣化の評価を行った。水熱処理前後の焼結体はジルコニア結晶相のｍ相率の測定を行い、ｍ相率の増加率から各焼結体の水熱劣化耐性を評価した。結果を表１に示す。

【0035】

セラミック焼結体のジルコニア結晶相のｍ相率は、Ｘ線回折装置（「ＲＩＮＴ２５００」、（株）リガク製）を用い、Ｘ線回折スペクトルから算定した。測定条件は下記の通りである。

【0036】

＜測定条件と算出方法＞
測定装置：Ｘ線回折装置（ＲＩＮＴ２５００、（株）リガク製）
線源：ＣｕＫα線源
管電圧：５０ｋＶ
管電流：３００ｍＡ
走査速度：２θ＝２６～３６°：４°／分
ｍ相率（単斜晶相率、％）＝（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１））／（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１－１）＋Ｉｔ（１０１）＋Ｉｃ（１１１））×１００
ここで、Ｉｍ（１１１）はｍ相の（１１１）の回折強度、Ｉｍ（１１－１）はｍ相の（１１－１）の回折強度である。
Ｉｔ（１０１）はｔ相（正方晶相）の（１０１）の回折強度である。
Ｉｃ（１１１）はｃ相（立方晶相）の（１１１）の回折強度である。
ジルコニアの各結晶相の判別はＸＲＤスペクトルの２θ＝２６～３６°付近に現れる各回折面の固有のピークを用いた。

【0037】

次に、得られたセラミック焼結体は研削加工して、４×３×３５ｍｍの試料を作製した。焼結体の密度はアルキメデス法で測定した。抗折強度はＪＩＳ－Ｒ１６０１による室温における３点曲げ強度で評価した。

【0038】

セラミック焼結体のビッカース硬度はＪＩＳ－Ｒ１６１０のビッカース硬さ試験方法、破壊靱性値はＪＩＳ－Ｒ１６０７のＩＦ法により評価した。本開示における焼結体は高い強度および靱性を有するので、各試験の圧子圧入圧は５０ｋｇｆ（４９０Ｎ）とした。

【0039】

【表1】

【0040】

表１に示すように、試料Ｎｏ．１～４のセラミック焼結体（本開示のセラミック焼結体）は、水熱処理後のｍ相増加量が比較的小さく、優れた水熱劣化耐性を有していることがわかる。特に、ジルコニア相とアルミナ相との割合およびジルコニア相のＣｅＯ_２とＹ_２Ｏ_３との割合が同じで、二酸化ケイ素の有無のみが異なる試料Ｎｏ．２および６、試料Ｎｏ．３および７、ならびに試料Ｎｏ．４および８を比べると、試料Ｎｏ．２～４の水熱処理後のｍ相増加量は、試料Ｎｏ．６～８の水熱処理後のｍ相増加量の半分程度であることがわかる。

【符号の説明】

【0041】

１ セラミック焼結体
２ 焼結体結晶
２１ ジルコニア（ＺｒＯ_２）の焼結体結晶
２２ アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の焼結体結晶
２２ａ アルミナのナノ粒子
３ 粒界部

【図1】

【図2】

【図3】