(57)【要約】【課題】  高耐摩耗性のジルコニア微小球の製造【解決手段】  原料粉末を熱プラズマフレームにより加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ｎ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気中で、又はＡｒ＋Ｏ2 雰囲気中で水噴霧を行って球状化処理することにより従来品（Ｎｏ．１６）に対し耐摩耗性を向上させる（Ｎｏ．１、Ｎｏ．１Ａ）。また、市販のジルコニア微小球、又は熱プラズマフレームにより加熱溶融して球状化処理した微小球を、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ａｒ又はアンモニアの単独あるいはそれらの混合の非酸化雰囲気中、若しくは１００Ｐａ以下の真空中で４００〜１５００℃の加熱処理をして耐摩耗性を向上させる（Ｎｏ．２，Ｎｏ．５，Ｎｏ．５Ａ，Ｎｏ．１１）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気中で水噴霧を行って球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項２】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ｎ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気で球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項３】
ジルコニア微小球を非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項４】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して球状化処理したジルコニア微小球を、非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項５】
ジルコニア微小球を、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ａｒ又はアンモニアの単独あるいはそれらの混合の非酸化雰囲気中、若しくは１００Ｐａ以下の真空中で４００〜１５００℃に加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする請求項３又は４に記載の高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項６】
前記微小球の径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の高耐摩耗性ジルコニア微小球。
【請求項７】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気中で水噴霧を行って球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【請求項８】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ｎ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気で球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【請求項９】
ジルコニア微小球を非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【請求項１０】
原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して球状化処理したジルコニア微小球を、非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【請求項１１】
ジルコニア微小球を、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ａｒ又はアンモニアの単独あるいはそれらの混合の非酸化雰囲気中、若しくは１００Ｐａ以下の真空中で４００〜１５００℃に加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【請求項１２】
前記微小球の径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の高耐摩耗性ジルコニア微小球の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットブラストのショットなどの他に、特にビーズミルに使用されるビーズなどの耐摩耗性ジルコニア微小球に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属化合物、酸化物などの超微粒子粉末を製造する技術としてビーズミルにより製造する技術が開示されている（特許文献４など）。この際に、ビーズの摩耗によるコンタミネーションを減じて製造される超微粒子粉末の純度を上げるためには、耐摩耗性の高いビーズの使用が要求される。このためビーズミル処理には、高寿命を有するジルコニアビーズが多く用いられている。
【０００３】
一方、ジルコニア微小球については、市販ジルコニア粉末を媒体を用いて撹拌式の造粒機などにより製造されるなどの多くの発明がされている（例えば特許文献１、２）。また、微小球の製造には、高融点の微粉末の粒度の調整が容易な点から熱プラズマを用いて球状粉末を製造する技術も広く使用されている。（例えば特許文献３、４）。
【特許文献１】特開平５−１７８６２０号公報
【特許文献２】特許第２７０７５２８号公報
【特許文献３】特開昭６３−２５０４０１号公報
【特許文献４】特開２０００−２３３９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来ビーズミル用のビーズとしては、湿式造粒後に焼結したジルコニア微小球が使用されてきたが、前述したように、最近発達したビーズミル処理には一層耐摩耗性の高いビーズが要求されてきた。そのために従来の湿式造粒後に焼結したジルコニア微小球では、微小球の耐摩耗性が不十分であり、さらに耐摩耗性の向上が要請された。一方、熱プラズマにより溶融球状化して微小球を作る方法は公知であるが、まだビーズミル用のビーズとして一般には使用されていない。
【０００５】
そこで本発明者らは、従来の熱プラズマ球状化装置を使用してジルコニア微小球を作成し、これをビーズミルに使用してみたが、なお、満足のいく耐摩耗性が得られなかった。本発明者らは、これを改良する研究の結果、従来の公知のＡｒ＋Ｏ2 雰囲気の熱プラズマによる球状化の雰囲気を変えることにより、ジルコニア微小球の耐摩耗性を向上させることができることを見出だした。また、市販の焼結等によるジルコニア微小球や、公知の熱プラズマにより球状化したジルコニア微小球でも、加熱処理することにより耐摩耗性を向上させることができることを見出だした。本発明は、このような耐摩耗性の高いジルコニア微小球を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球とその製造方法は、原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気中で水噴霧を行って球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、従来から熱プラズマによるジルコニアの溶融球状化処理は行われていたが、従来はジルコニアの球状化処理は単にＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で行われていた。本発明者らはこの処理の際に水噴霧を行うことにより、従来の単なるＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で球状化したものより耐摩耗性が向上することを見出だしたものである。
ここでいうジルコニア微小球とは、ＺｒＯ2 のみでなく、イットリウム部分安定化ジルコニアやカルシア安定化ジルコニアなどを含むものをいう。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球とその製造方法は、原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して微小球に球状化処理する際に、Ｎ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気で球状化処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、前述のように、従来の熱プラズマによるジルコニアの球状化処理はＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で行われていたが、本発明者らはこれをＯ2 に代えてＮ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気で球状化処理することにより、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気の球状化より耐摩耗性が向上することを見出だしたものである。この際に微小球の内部にＮが侵入したことが原因と思われるカラーセンターによる黒化が生ずることがある。
【００１０】
また本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球とその製造方法は、ジルコニア微小球を非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とするものである。すなわち、従来使用されている市販の焼結によるジルコニア微小球などでも本発明の加熱処理を施すことにより、耐摩耗性を向上させることができることを見出だしたものである。
【００１１】
また本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球とその製造方法は、原料粉末を熱プラズマフレームで加熱溶融して球状化処理したジルコニア微小球を、非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性を向上させたことを特徴とするものである。
【００１２】
従来から、熱プラズマフレームで球状化処理した粉末を、球状化後に加熱処理することは行われていた。しかし、これらの加熱処理は粉末の硬さを低下して加工性を増したり、結晶構造を変化させて超電導性を改善したりすることを目的とするものであった。本発明のように、球状化された粉末を加熱処理することにより耐摩耗性が改善されるという効果は、今まで知られなかったものであり、このような目的で加熱処理する技術は従来無く、本発明者らがこの効果を初めて見出だし本発明に至ったものである。
【００１３】
また、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球とその製造方法は、ジルコニア微小球を、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ａｒ又はアンモニアの単独あるいはそれらの混合の非酸化雰囲気中、若しくは１００Ｐａ以下の真空中で４００〜１５００℃に加熱処理することにより耐摩耗性を向上させることが望ましい。
【００１４】
ここで、加熱処理温度を４００〜１５００℃とするのは、１５０〜３００℃の加熱処理では、かえって耐摩耗性が低下することを見出だしたからである。また、１５００℃以上では粒子間の固着が生ずるからである。なお、加熱後の冷却条件については耐摩耗性に影響はない。
【００１５】
また、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球は、前記微小球の径が１０〜１００μｍであることを特徴とするものである。熱プラズマフレームによる球状化では、このような微小球が容易に得られるので、前記の処理によりこのような高耐摩耗性ジルコニア微小球が得られるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球は耐摩耗性に優れるので、とくにビーズミルのビーズに用いた場合に、ビーズの摩耗によるコンタミネーションが少なく、純度の高い製品が得られる。また、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球は、ビーズミル以外のジルコニア微小球の用途にも広く利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球の実施例について説明する。表１に実施例における試験条件を示す。
プラズマ球状化の原料粉末にはＺｒＯ2 ＋５．３ｗｔ％Ｙ2 Ｏ3 を用いた。表１の条件の詳細については、各実施例において説明する。
【００１８】
【表１】
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【実施例１】
【００１９】
実施例１は、熱プラズマ球状化におけるプラズマ雰囲気の影響を調査した。そのために、原料粉末をプラズマ雰囲気を変えて熱プラズマ球状化した微小球を、加熱処理をしないで、そのままの状態で耐摩耗性を試験した。
【００２０】
図２は球状化試験に用いたプラズマ球状化装置を示す図である。図において、原料ジルコニア粉末は熱プラズマ１１で溶融されて球状化され、冷却塔１２中に落下して上記雰囲気中で冷却されて微小球となり、下部の粉末溜１５に回収される。そして、水噴霧雰囲気の場合は、冷却塔１２の両側の蓋１３に設けられた噴射ノズル１４からの水噴射により冷却されるようになっている。
【００２１】
熱プラズマ球状化の雰囲気条件は、表２に示すように、試料Ｎｏ．１５の従来の酸化雰囲気のＡｒ＋Ｏ2 と、試料Ｎｏ．１Ａの同雰囲気で水噴霧処理した場合と、試料Ｎｏ．１の非酸化雰囲気のＡｒ＋Ｎ2 との３条件のプラズマ雰囲気で試験した。このプラズマ雰囲気中で熱プラズマにより球状化して４０〜６０μｍ径のジルコニア微小球を作成した。そしてこの微小球を加熱処理しないでそのままの状態の耐摩耗性を試験した。また比較材として試料Ｎｏ．１６の市販品のままの耐摩耗試験も行った。
【００２２】
耐摩耗試験は、ポット寸法３８ｍｍφ×４５ｍｍＬのビーズミルに６０ｇのジルコニア微小球のビーズを装入し、媒体として純水を用いて８０００ｒｐｍの回転数でからずりを行って、一定のからずり時間後のジルコニアビーズの摩耗量を調べた。
【００２３】
摩耗量の計測は、媒体の濁り度測定法とＩＣＰ発光分光分析法により行った。濁り度測定法は、からずり中の媒体の濁り度を目視計測して５〜１の評価をして耐摩耗性を判断した。耐摩耗性の高い順に、ビーズの摩耗量が少なく透明に近い濁り度が低いものを５とし、耐摩耗性の低い白濁した濁り度の高いものを１として評価した。ＩＣＰ発光分光分析法は、からずり後にジルコニアビーズを取り除いた媒体中のジルコニア量をＩＣＰ発光分光分析装置によって測定して摩耗量とした。
【００２４】
前記試料のからずり時間１ｈと３０ｈの濁り度による耐摩耗試験結果を表２に、ＩＣＰ発光分光分析法によるからずり時間と摩耗率の関係の推移を図１に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
表２と図１の試験結果から、加熱処理しない微小球について以下のことが判った。
（１）プラズマ球状化したジルコニア微小球は、従来方法の試料Ｎｏ．１５のＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で球状化した微小球でも、試料Ｎｏ．１６の市販品のジルコニア微小球よりはるかに耐摩耗性が良い。
（２）プラズマ雰囲気がＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気でも、これに水噴霧して球状化した試料Ｎｏ．１Ａの微小球は、単にＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．１５の微小球と濁り度試験で比較すると、１ｈのからずりでは差が無いが、３０ｈのからずりでは試料Ｎｏ．１Ａが試料Ｎｏ．１５より濁り度が小さく試料Ｎｏ．１Ａの耐摩耗性が高い。図１のからずり耐摩耗性曲線においても同様である。すなわちＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で熱プラズマ球状化する場合も、水噴霧することにより、従来の単に酸化雰囲気で球状化したものに対して耐摩耗性を向上できることが判った。
（３）Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気でプラズマ球状化した試料Ｎｏ．１の微小球は、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．１５の微小球と濁り度試験で比較すると、前記試料Ｎｏ．１Ａと同様に１ｈのからずりでは濁り度に差が無いが、３０ｈのからずりでは試料Ｎｏ．１が試料Ｎｏ．１５より濁り度が小さく試料Ｎｏ．１の耐摩耗性が高い。図１のからずり耐摩耗性曲線においても同様である。すなわちＮ2 を含む雰囲気で熱プラズマ球状化することにより、従来の酸化雰囲気で球状化したものに対して耐摩耗性を向上できることが判った。
（４）Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気に水噴霧した試料Ｎｏ．１Ａの微小球は、Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．１の微小球と濁り度試験ではほぼ同じであるが、図１のからずり耐摩耗性曲線においては、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気に水噴霧した試料Ｎｏ．１ＡがＡｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気の試料Ｎｏ．１よりやや耐摩耗性が高い傾向が見られる。
【実施例２】
【００２７】
次に実施例２として、本発明のジルコニア微小球の加熱処理の効果について試験した。まず、以下の各製造条件のジルコニア微小球について、Ｎ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気で９００℃×４ｈの加熱処理を行い、耐摩耗性に及ぼすジルコニア微小球の製造条件の差異を試験した。
【００２８】
加熱処理試験に供したジルコニア微小球は、表２に示す以下の４種類である。  試料Ｎｏ．２：試料Ｎｏ．１６の市販のジルコニア微小球
試料Ｎｏ．５：Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で熱プラズマにより球状化したもの
試料Ｎｏ．５Ａ：Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気に水噴射して熱プラズマにより球状化したもの
試料Ｎｏ．１１：Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気で熱プラズマにより球状化したもの濁り度測定の試験結果は表２に、ＩＣＰ発光分光分析の摩耗率の試験結果は図１の曲線に示す。
【００２９】
表２と図１の試験結果から加熱処理したジルコニア微小球について以下のことが判った。
１．試料Ｎｏ．１６の市販品の焼結によるジルコニア微小球でも、Ｎ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気中で加熱処理することにより、試料Ｎｏ．２のように濁り度で見ると耐摩耗性が向上するが、まだ熱プラズマ球状化処理したジルコニア微小球の試料Ｎｏ．１，１Ａに比べると劣る。
２．  Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で熱プラズマ球状化した試料Ｎｏ．５、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気に水噴射して熱プラズマ球状化した試料Ｎｏ．５Ａ、Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気で熱プラズマ球状化した試料Ｎｏ．１１のいずれも、からずり濁り度では差が認められなかったが、図１の摩耗率の試験では、酸化雰囲気に水噴霧した試料Ｎｏ．５Ａと、Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．１１がほとんど同じ高い耐摩耗性を示した。そして、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で熱プラズマ球状化した試料Ｎｏ．５も加熱処理により耐摩耗性は大幅に向上したが、上記試料Ｎｏ．５Ａ，１１より劣ることが判った。
【実施例３】
【００３０】
次に実施例３として、ジルコニア微小球の加熱処理における加熱温度の影響を試験した。
実施例３は、前記のＡｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で熱プラズマ球状化した試料とＡｒ＋Ｎ2 の非酸化雰囲気で熱プラズマ球状化した試料とのそれぞれについて、Ｎ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気で１５０℃〜１，０５０℃×４ｈの範囲に温度を変えて加熱処理を行い加熱温度の影響を試験した。その結果を、表２の試料Ｎｏ．３〜７，９〜１３及び試料Ｎｏ．１７、１８、２０、２１に示す。
表２から、４００℃〜１，５００℃の範囲の加熱処理の試料Ｎｏ．３〜７，及び試料Ｎｏ．９〜１３では、いずれも耐摩耗性が良好であったが、加熱温度が１５０〜３００℃の試料Ｎｏ．１７、１８、２０、２１では、加熱処理前より耐摩耗性が低下した。
【実施例４】
【００３１】
実施例４は、加熱処理における雰囲気の影響を調べた。前記実施例３はＮ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気であったが、実施例４はさらに非酸化雰囲気のＡｒ＋Ｈ2 中の加熱と、酸化雰囲気の大気中とで９００℃の加熱処理を行った。その結果を表２の試料Ｎｏ．８、１４及び１９、２０に示す。
非酸化雰囲気のＡｒ＋Ｈ2 中加熱の試料Ｎｏ．８、１４は、前記Ｎ2 ＋Ｈ2 中加熱の試料Ｎｏ．５、１１と同等であったが、酸化雰囲気の大気中加熱の試料Ｎｏ．１９、２０は加熱処理前より大幅に耐摩耗性が低下した。
【００３２】
上記の表２および図１の試験結果を総括すると、以下のようになった。
（１）熱プラズマにより球状化した微小球をＮ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気で４００℃以上の加熱処理することにより耐摩耗性が向上する（試料Ｎｏ．３〜７，５Ａ，９〜１３）。この効果はＡｒ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気の加熱でも認められる（試料Ｎｏ．８，１４）。
（２）しかし、非酸化雰囲気中の加熱処理でも、３００℃以下の加熱処理ではかえって球状化のままよりも耐摩耗性が低下する（試料Ｎｏ．１７、１８及び２０，２１参照）。したがって、加熱処理には４００℃以上の加熱が必要であることが判った。しかし、１５００℃以上では粒子間の固着が生ずる恐れがあるので１５００℃以下とした。
（３）加熱処理による耐摩耗性の向上は、試料Ｎｏ．３〜８のＡｒ＋Ｏ2 の酸化性プラズマ雰囲気の球状化の場合も、試料Ｎｏ．９〜１４のＡｒ＋Ｎ2 の非酸化性プラズマ雰囲気の球状化のいずれの加熱処理でも大幅に耐摩耗性が向上する。しかし、図１の摩耗曲線の試料Ｎｏ．５と試料Ｎｏ．１１の比較から見られるように、Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化性プラズマ雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．９〜１４の方が、Ａｒ＋Ｏ2 の酸化性プラズマ雰囲気で球状化した試料Ｎｏ．３〜８よりも耐摩耗性が高い。
（４）Ａｒ＋Ｏ2 の酸化雰囲気で水噴霧して球状化し、Ｎ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気で加熱処理した試料Ｎｏ．５Ａは、Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化性プラズマ雰囲気で球状化して加熱処理した試料Ｎｏ．９〜１４と同等の耐摩耗性を示した。
（５）図１に見られるように、Ａｒ＋Ｏ2 雰囲気で球状化しＮ2 ＋Ｈ2 の非酸化雰囲気で加熱処理した試料Ｎｏ．５のジルコニア微小球でも、その摩耗率は、市販品のままのジルコニア微小球の試料Ｎｏ．１６の摩耗率の１０００分の１であり（図１の摩耗率は対数表示）、市販品に比して大幅に耐摩耗性が高い。
（６）Ａｒ＋Ｎ2 の非酸化性プラズマ雰囲気で球状化し加熱処理した試料Ｎｏ．１１、あるいはＡｒ＋Ｏ2 雰囲気で水噴霧して球状化し、加熱処理した試料Ｎｏ．５Ａのジルコニア微小球の摩耗率は、前記の試料Ｎｏ．５よりさらに１０分の１である。
（７）市販品のジルコニア微小球も非酸化雰囲気中で加熱処理すると、耐摩耗性が向上する（試料Ｎｏ．２と試料Ｎｏ．１６を比較）。この市販品を加熱処理したジルコニア微小球の試料Ｎｏ．２は、比較例の従来の酸化雰囲気のプラズマ球状化のままの試料Ｎｏ．１５より短時間のからずりでは耐摩耗性が低いが、長時間のからずり（３０ｈ）では耐摩耗性が高い。
（８）また大気中の酸化雰囲気で加熱処理すると、Ａｒ＋Ｎ2 、Ａｒ＋Ｏ2 雰囲気のいずれのプラズマ雰囲気で球状化した場合も耐摩耗性は低下し、市販品のままの耐摩耗性程度になる（表２の試料Ｎｏ．１９，２２と１６及び図１の試料Ｎｏ．１９と１６参照）。
【００３３】
以上の結果から、上記本発明のいずれの方法によっても、焼結等により作成された市販のジルコニア微小球に比して高い耐摩耗性のジルコニア微小球が得られるが、その耐摩耗性の高い順に示せば以下の処理の順になる。
１．非酸化雰囲気でプラズマ球状化したジルコニア微小球を非酸化雰囲気で加熱処理したもの（試料Ｎｏ．１１）。
２．酸化雰囲気で水噴霧してプラズマ球状化したジルコニア微小球を非酸化雰囲気で加熱処理したものは、上記１とほぼ同等の耐摩耗性を示す（試料Ｎｏ．５Ａ）。
３．酸化雰囲気でプラズマ球状化したジルコニア微小球を非酸化雰囲気で加熱処理したもの（試料Ｎｏ．５）。
４．酸化雰囲気で水噴霧してプラズマ球状化したジルコニア微小球のそのままのもの（試料Ｎｏ．１Ａ）。
５．非酸化雰囲気でプラズマ球状化したジルコニア微小球のそのままのもの（試料Ｎｏ．１）。
６．市販品を非酸化雰囲気で加熱処理したもの（短時間のからずりにおいては酸化雰囲気のプラズマ球状化に劣るが長時間のからずりにおいて優れる）（試料Ｎｏ．２）。
７．酸化雰囲気でプラズマ球状化したジルコニア微小球のそのままのもの（短時間のからずりにおいては市販品を非酸化雰囲気で加熱処理したものに優れるが長時間のからずりにおいて劣る）（試料Ｎｏ．１５）。
８．プラズマ球状化したジルコニア微小球を酸化雰囲気中で加熱処理したものと、市販品のそのままのものが最も耐摩耗性が悪い（試料Ｎｏ．１６と試料Ｎｏ．１９）。
なお、本実施例では示さないが、非酸化雰囲気で水噴射してプラズマ球状化したジルコニア微小球を非酸化雰囲気で加熱処理したものは、上記１及び２と同等の耐摩耗性を示すものと推定される。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、原料粉末を熱プラズマフレームによりＡｒ＋Ｏ2 雰囲気中で水噴霧を行って球状化処理することにより、従来方法の酸化雰囲気で球状化するものより高い耐摩耗性のジルコニア微小球が得られる。
【００３５】
また、原料粉末を熱プラズマフレームによりＮ2 ，Ｈ2 又はアンモニアを含む非酸化雰囲気で加熱溶融して球状化処理することにより、従来方法の酸化雰囲気で球状化するものより高い耐摩耗性のジルコニア微小球が得られる。
【００３６】
また、ジルコニア微小球を非酸化雰囲気中で加熱処理することにより耐摩耗性が向上する。この加熱処理するジルコニア微小球は、熱プラズマフレームにより加熱溶融して球状化処理した微小球においても、従来の焼結によるジルコニア微小球においても耐摩耗性を向上させることができる。これにより、市販のジルコニア微小球でも本発明の加熱処理を施すことにより耐摩耗性を向上させることができる。
【００３７】
上記の非酸化雰囲気の加熱処理は、Ｎ2 ，Ｈ2 ，Ａｒ又はアンモニアの単独あるいはそれらの混合の非酸化雰囲気中、若しくは１００Ｐａ以下の真空中で４００〜１５００℃に加熱処理することが好ましい。
【００３８】
本発明の方法は、熱プラズマフレームにより球状化するので、微小球の粒度調整が容易で、１０〜１００μｍ径のジルコニア微小球が容易に得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上述べたように、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球は、従来の造粒・焼結法によるジルコニア微小球や、通常の酸化雰囲気の熱プラズマにより球状化したジルコニア微小球に比して耐摩耗性に優れるので、とくにビーズミルのビーズに用いた場合に、ビーズの摩耗によるコンタミネーションが少なく、純度の高い製品が得られる。また、本発明の高耐摩耗性ジルコニア微小球は、ビーズミル以外の耐摩耗性を必要とするジルコニア微小球の用途にも広く利用でき、産業の発展に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明実施例のからずり時間と摩耗率の関係を示す図である。
【図２】本発明実施例に使用した熱プラズマ球状化装置の図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  熱プラズマ、１２  冷却塔、１３  蓋、１４  噴射ノズル、１５  粉末溜
【図１】
2006160596.tif 000005
【図２】
2006160596.tif 000006