(57)【要約】【課題】従来のジルコニアの製造方法においては、成形性と焼結性の２つの要求を同時に満足することができず、成形体や焼結体の残留気孔、寸法精度などに問題を生じるか、あるいは、焼結体の比重、強度、耐熱水性などに問題があった。【解決手段】ジルコニア原料粉末を成形した後、焼成してジルコニア焼結体を得るジルコニア焼結体の製造方法において、上記ジルコニア原料粉末は、少なくとも２種類のジルコニア粉末を混合し、この２種類のジルコニア粉末同士が、互いに異なった平均粒径、あるいはＢＥＴ比表面積値を有するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニア原料粉末を成形した後、焼成してジルコニア焼結体を得るジルコニア焼結体の製造方法において、前記ジルコニア原料粉末は、互いに異なった平均粒径を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末が混合されたものであることを特徴とするジルコニア焼結体の製造方法。
【請求項２】
ジルコニア原料粉末を成形した後、焼成してジルコニア焼結体を得るジルコニア焼結体の製造方法において、前記ジルコニア原料粉末は、互いに異なったＢＥＴ比表面積値を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末が混合されたものであることを特徴とするジルコニア焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記ジルコニア原料粉末として、２種類のジルコニア粉末を用い、それぞれのＢＥＴ比表面積値をそれぞれＳ１［ｍ２／ｇ］、Ｓ２［ｍ２／ｇ］としたとき、
Ｄ１＝０．９８８５／Ｓ１
Ｄ２＝０．９８５５／Ｓ２
で求められるＤ１、Ｄ２の値は、Ｄ１が０．０７以上０．２以下、かつＤ２が０．０４以上０．１５以下であるとともに、Ｄ１／Ｄ２が１．１７以上５以下であることを特徴とする請求項２に記載のジルコニア焼結体の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のジルコニア焼結体の製造方法を用いて作製したジルコニア焼結体を用いた光通信用コネクタ部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い寸法精度および高強度を有するとともに耐熱水性にも優れるジルコニア焼結体の製造方法および、このジルコニア焼結体を用いた光通信用コネクタ部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、セラミックス焼結体は、高強度、耐磨耗性、高剛性、低熱膨張性、耐熱性、高硬度などの特性を利用して、機械材料として工作機械部品、測定装置、エンジン、送風機、軸受、工具、潤滑剤、もしくは光通信用部品などに用いられている。また化学的な安定性を利用して化学装置や断熱性あるいは伝熱性を利用した機器への応用も図られている。
【０００３】
また、常温環境下で使用される精密機器の重要な要素部品にセラミックス焼結体が採用されるようになってきた。その背景には、半導体に代表される電子部品の超精密化、微細化が急速に進み、それらを製造する加工機や測定器にサブミクロンもしくはそれ以下の精度が要求されるようになってきたことが挙げられる。
【０００４】
従来、精密機器の構造用部品としては、ステンレス、アルミ系合金、防錆処理した鉄系材料および石材が使われてきた。しかし、加工精度がミクロン以下を要求する超精密・超微細加工分野においては、構造体の自重による変形や温湿度変化による微小な変形も問題になるほど要求仕様が厳しい。しかも機械の高速化による能率向上のため、部材の軽量化への要求も強い。このような高い品質要求に対し、従来の材料では対応しきれないため、セラミックス焼結体が使われ始めている。
【０００５】
また、近年、通信分野における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この光通信において、光ファイバ同士の接続、あるいは光ファイバと各種光素子との接続には光コネクタが用いられている。
【０００６】
例えば、特許文献１に示す光ファイバ同士を接続するコネクタでは、図３に示すように、金属製の支持体１２に保持されたフェルール１１に形成された貫通孔１１ａに光ファイバ１３の端部を保持し、一対のフェルール１１をスリーブ１４の両端から挿入して、内部で必要に応じて凸球面状に加工した先端面１１ｄ同士を当接させた構造となっている。
【０００７】
上記フェルール１１の材質として、金属、プラスチック、ガラスなど、さまざまなものが試作されてきたが、現在は大半がセラミックスとなっている。その理由としては、セラミックスは高精度に加工することができるため、内径、外径の公差を１μｍ以下と高精度にすることができる点、摩擦係数が低いため光ファイバの挿入性に優れる点、剛性が高く熱膨張係数が低いことから外部応力や温度変化に対して安定であり、耐食性にも優れている点などが挙げられる。
【０００８】
さらに、セラミックスの中でも、アルミナからジルコニアに大半が置きかわりつつある。例えば、特許文献２にはスリーブ１４とフェルール１１（中子）をジルコニアにより形成することが示されている。そして、ジルコニアはアルミナと比べて、ヤング率が１／３であり適度な弾性を有するので、スリーブ１４内にフェルール１１を嵌入したときにも割れることがない点や、従来の金属よりも高硬度なので変形による保持力低下や、擦り傷や摩耗が生じにくく、長期間にわたって安定した高い接続性能を維持する点が記載されている。
【０００９】
上記ジルコニア焼結体の製造方法としては、一般的には、ジルコニア粉末に、バインダとして水溶性セルロース、ワックスエマルジョンなどを混合して押出成形した後、乾燥、焼成して焼結体を得る方法、および、ジルコニア粉末に、バインダとして樹脂、ワックスなどを混合して射出成形した後、脱脂、焼成して焼結体を得る方法、および、ジルコニア粉末とバインダを混合してスラリー状にしたものを噴霧乾燥して得た顆粒をプレス成形した後、脱脂、焼成して焼結体を得る方法などが知られている。
【００１０】
また、光通信の分野においては、ジルコニア焼結体の中でも、１μｍ以下の微粉のＺｒＯ２と３モル％程度のＹ２Ｏ３の原料粉末を焼成することによって、高温相である正方晶を室温で準安定に存在させて、高強度化、高靭性化したタイプのジルコニア焼結体が好適に用いられる（特許文献３参照）。この高強度・高靭性の発現機構は、亀裂周辺での正方晶から単斜晶への相変態に伴う体積膨張により亀裂の進展が抑えられることに起因する。
【００１１】
このタイプのジルコニア焼結体は、水分の存在下で高温雰囲気中に曝されると、正方晶相の結晶が単斜晶相に相変態することにより変形および強度、靱性などの特性が劣化するという問題が知られている。
【００１２】
特許文献３では、原料組成、結晶相比率、結晶粒子径などを特定範囲に限定することによって、この問題を回避しようとしているが、十分ではなく、特に１４００℃を超える温度で焼成を行うとこの問題が顕著になる。しかしながら、これを避けるために、１４００℃以下の温度で焼成を行うと、焼結体の密度が充分に上がらず、強度などの機械的特性が低くなってしまう。
【００１３】
したがって、なるべく１４００℃以下の温度で焼成を行いつつ、高い焼結体密度を得ることが求められ、そのために、原料粉末の比表面積値を高くすることによって、原料の表面活性を高め、焼結性を向上させる工夫がなされている。
【００１４】
例えば、特許文献４には、比表面積値が５〜３０ｍ２／ｇであり、平均粒径が１．３〜３．０μｍ、１〜２０μｍの割合が４５〜７５重量％であるジルコニア粉末を用い、１０００〜１４００℃で焼成する方法が開示されている。さらに、特許文献５には、平均粒径が０．５μｍ以下、ＢＥＴ比表面積値が１０〜２０ｍ２／ｇのジルコニア微粉末を１２００〜１４００℃で焼成する方法が開示され、また、特許文献６には、ＢＥＴ比表面積値が１４〜１７ｍ２／ｇ、平均粒径が０．３〜０．９μｍのジルコニア粉末を１２００〜１４００℃で焼成する方法が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−４８４７２号公報（図１等）
【００１６】
【特許文献２】
特開平５−３３３２３９号公報（請求項１）
【００１７】
【特許文献３】
特公平４−６３０２４号公報（段落番号０００５〜００１５）
【００１８】
【特許文献４】
特開平４−１３００１８号公報（請求項１、第３頁右下欄第１行〜第９行）
【００１９】
【特許文献５】
特開２００１−８０９６２号公報（請求項１、４、段落番号００１６）
【００２０】
【特許文献６】
特開平１１−２４０７５７号公報（請求項８、段落番号００２９）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、原料粉末の焼結性を高めるために比表面積を大きくすると、原料粉末が嵩高くなり、非常に成形しにくくなるという問題がある。例えば、特許文献４〜６に示されている比表面積値のジルコニア粉末を用いて押出成形用の原料を調製したときに、混合するバインダの量によっては、成形用原料を押し出すことすら不可能となる場合がある。成形用原料に添加するバインダの量を増やすと成形性は改善するが、逆にジルコニア成形体の充填率が下がって、焼成後の寸法精度が下がる恐れがあるため、限界がある。
【００２２】
また、比表面積が大きいときは、微粉末同士の凝集力が強くなり、焼成体に気孔が残り易くなる問題も生ずる。
【００２３】
以上のように、上記の従来の製造方法においては、成形性と焼結性の２つの要求を同時に満足することができず、成形体や焼結体の残留気孔、寸法精度などに問題を生じるか、あるいは、焼結体の比重、強度、耐熱水性などに問題を生じていた。
【００２４】
したがって、本発明の目的は、上記問題を解決し、高い寸法精度および高強度を有するとともに耐熱水性にも優れ、光通信用コネクタ部品に材料として好適に用いることが可能なジルコニア焼結体の製造方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のジルコニア焼結体の製造方法は、ジルコニア原料粉末を成形した後、焼成してジルコニア焼結体を得るジルコニア焼結体の製造方法において、上記ジルコニア原料粉末は、互いに異なった平均粒径を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末が混合されたものであることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、互いに異なった平均粒径を有するジルコニア粉末を混合して、ジルコニア原料粉末とすることによって、単一の粒径分布を有する一種類の粉末粒子を用いたときよりも、粒子同士の組み合わせの幅が広がる。したがって、粒子同士が、空隙が最も少なくなるようにランダムに組み合わせられるため、成形体の密度が上昇しやすくなる。
【００２７】
その結果、バインダの添加量を抑えて高密度の成形体を形成することが可能となる。これによって、得られる焼結体の寸法変動が少なく、密度も高くなるので、高寸法精度、高強度のジルコニア焼結体が得られる。
【００２８】
また、本発明のジルコニア焼結体の製造方法は、ジルコニア原料粉末は、互いに異なったＢＥＴ比表面積値を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末が混合されたものであることを特徴とする。
【００２９】
粉体の平均粒径値は、ＢＥＴ比表面積値の逆数に比例することが知られている。また、ＢＥＴ比表面積は粒子の凝集の影響を受けにくいため、特に粒子が凝集しやすいサブミクロン領域の粒径を持つ粉体において、粒径の差を正しく指し示す指標となる。したがって、ＢＥＴ比表面積値の異なるジルコニア粉体同士を混合して、ジルコニア原料粉末とすれば、サブミクロン領域まで含めた粒径の差異をより的確に反映させて粉末同士を組み合わせることができるので、成形体の密度を向上させる効果が安定する。これによって、確実にジルコニア焼結体の密度・強度を向上させることができる。
【００３０】
なお、ＢＥＴ比表面積は、粉体に窒素を物理吸着させ、その吸着量によって粉体の表面積を求めたものである。
【００３１】
そして、上記ジルコニア原料粉末として２種類のジルコニア粉末を用い、それぞれのＢＥＴ比表面積値をそれぞれＳ１［ｍ２／ｇ］、Ｓ２［ｍ２／ｇ］としたとき、
Ｄ１＝０．９８８５／Ｓ１
Ｄ２＝０．９８５５／Ｓ２
で求められるＤ１、Ｄ２の値は、Ｄ１は０．０７以上０．２以下、かつＤ２は０．０４以上０．１５以下であるとともに、Ｄ１／Ｄ２が１．１７以上５以下であることを特徴とする。
【００３２】
なお、Ｄ値とは一般的にはＢＥＴ比表面積値から求められる平均粒径であり、次式で表される。
【００３３】
平均粒径ＤＢＥＴ［μｍ］＝α／（ρ・Ｓ）
α：粉体の形状係数、Ｓ：ＢＥＴ比表面積値［ｍ２／ｇ］、ρ：粉体の密度［ｇ／ｃｍ３］
ここでρ＝６．０７（ジルコニアの密度）とし、α＝６（ジルコニア粉末が近似的に球状であると仮定）とすれば、α／ρ＝０．９８８５となり、請求項３の係数値が得られる。
【００３４】
上述のように、互いに異なった平均粒径を有するジルコニア粉末を混合することによって、粒子間の空隙を少なくして成形体の密度を上げることが可能となるが、ここで、Ｄ１、Ｄ２が上記の範囲を満たす２種類のジルコニア粉末を用いることにより、Ｄ２の値を持つ平均粒径の小さなジルコニア粉末と、Ｄ１の値を持つ平均粒径の大きなジルコニア粉末とが最適に組み合わされ、ジルコニア粉末の成形体の充填率と密度が最適となる。これによって、ジルコニア焼結体の密度および強度ともに最適値の近傍まで向上させることができる。
【００３５】
また、原料粉末のＢＥＴ比表面積値を下げることなく、高い成形体密度を得ることができるため、１４００℃以下の低い焼成温度で高い焼結体密度を得ることができ、耐熱水性にも優れたものとなる。
【００３６】
さらに、本発明の光通信用コネクタ部品は、本発明のジルコニア焼結体の製造方法によって、作製されたジルコニア焼結体を用いたものである。本発明の製造方法によるジルコニア焼結体は上述のように高寸法精度・高強度・耐熱水性を有する。したがって、このジルコニア焼結体を用いて作製された光通信用コネクタ部品は、長期間にわたって安定した特性を示し、高い信頼性を有するものとなる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を説明する。
【００３８】
図１は、本発明のジルコニア焼結体製造方法の一例を示す流れ図である。
【００３９】
まず、ジルコニア粉末１とジルコニア粉末２、および成形用バインダを混合する（Ｓｔｅｐ１）。次に、成形前原料を押出成形機または射出成形機またはプレス成形機などに供給して成形を行い、ジルコニア成形体を得る。（Ｓｔｅｐ２）。そして、乾燥工程（Ｓｔｅｐ３）によって、水分を除去してジルコニア乾燥体を得る。その後、脱脂、焼成してジルコニア焼結体を得る（Ｓｔｅｐ４）。最後に、必要部分を研削もしくは研磨などの機械仕上げ加工を行い製品化する（Ｓｔｅｐ５）。
【００４０】
本発明のジルコニア焼結体の製造方法においては、Ｓｔｅｐ１の混合工程において、ジルコニア粉末１とジルコニア粉末２は、互いに平均粒径が異なっているものとすることが必要である。以下、便宜上、ジルコニア粉末１がジルコニア粉末２よりも平均粒径が大きいものとして記述する。なお、ここで平均粒径は、遠心沈降式光透過法、レーザ回折法、ＢＥＴ法などによって求めることができる。
【００４１】
また、ジルコニア粉末は２種類以上混合されていれば良く、３種類以上混合しても全く問題はない。
【００４２】
上述のように、平均粒径が異なるジルコニア粉末１とジルコニア粉末２を混合して、ジルコニア原料粉末とする理由は、成形体を形成したときに、単一の粒径分布を有する一種類の粉末粒子を用いたときよりも、粒子同士の組み合わせの幅が広がるからである。その結果、空隙が最も少なくなるように粒子同士がランダムに組み合わせられるため、成形体の密度が上昇し、バインダの添加量を増やさなくても、高密度の成形体を形成することが可能となるのである。
【００４３】
次に、粉体の平均粒径値は、ＢＥＴ比表面積値の逆数に比例することが知られていることから、ジルコニア粉末１とジルコニア粉末２は互いにＢＥＴ比表面積値が異なるもの同士として、これらを混合しても良い。
【００４４】
特に、本発明のジルコニアの製造方法で用いるジルコニア粉末のように、粒径がサブミクロン領域になると、遠心沈降式光透過法やレーザ回折法などでは、適当な分散剤を添加し、充分に超音波分散を行っても、完全に粒子の凝集をなくすことができず、平均粒径の差を明確に捉えることが困難である。したがって、凝集状態によっては、誤った測定結果となる恐れがある。
【００４５】
一方、ＢＥＴ比表面積値は窒素分子の粒子表面への吸着により求めるので、粒子の凝集の影響が小さく、真の平均粒径値を反映した値が得られる。したがって、ＢＥＴ比表面積値を判断基準にし、ジルコニア粉末１の方がジルコニア粉末２よりも大きなＢＥＴ比表面積値となるようにすれば、確実に平均粒径の異なるジルコニア粉末同士を組み合わせることができる。
【００４６】
なお、平均粒径が大きいジルコニア粉末１、平均粒径が小さいジルコニア粉末２は、それぞれＤ１＝０．９８８５／Ｓ１、（Ｓ１はジルコニア粉末１のＢＥＴ比表面積値［ｍ２／ｇ］）、Ｄ２＝０．９８８５／Ｓ２、（Ｓ２はジルコニア粉末２のＢＥＴ比表面積値［ｍ２／ｇ］）で求められるＤ１が０．０７〜０．２、かつＤ２が０．０４〜０．１５であり、Ｄ１／Ｄ２が１．１７以上５以下であることが好ましい。
【００４７】
まず、Ｄ１が０．２を超えるか、Ｄ２値が０．１５を超えるかした場合、高温での焼成においても焼結が進行しにくくなり、極端な場合は高比重、高強度の焼結体が得られなくなる。
【００４８】
また、Ｄ１が０．０７未満か、Ｄ２が０．０４未満の場合、嵩高くなり成形に適当な粘性をもつ成形前原料とするためにバインダの必要量が増え、その結果としてジルコニアの充填率が下がるので、焼結後の寸法ばらつきが大きくなる傾向がある。
【００４９】
そして、Ｄ１／Ｄ２が１．１７未満だと、ジルコニア粉末を２種類以上混合したことによる効果が顕著ではなく、５以上だと、ジルコニア粉末１とジルコニア粉末２を混合した際に、ジルコニア粉末２の凝集が分散しにくくなり、ジルコニア粉末１の粒子同士の間隙をジルコニア粉末２が充填する効果が薄れるという問題がある。
【００５０】
また、ジルコニア粉末１とジルコニア粉末２を混合する重量比は、５：９５〜９５：５とすることが望ましい。１種類のジルコニア粉末が９５重量％以上を占めると、有効な差が見られなくなるからである。
【００５１】
本発明に用いられるジルコニア粉末の出発原料のＺｒＯ２には不純物としてＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２、ＴｉＯ２、あるいはＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３などが含まれている。この原料を酸やアルカリなどの薬品での処理、あるいは比重差を利用した重力選鉱などの手法にて精製し純度を高め、それぞれの含有量は０．３モル％以下に抑えられる。
【００５２】
そして、ＺｒＯ２に安定化剤としてＹ２Ｏ３を３〜５モル％添加混合し、中和共沈または加水分解などの方法により反応・固溶させ、得られた固溶体を仮焼後粉砕して所望の平均粒径のジルコニア粉末とする。
【００５３】
なお、安定化剤としては、Ｙ２Ｏ３の他に、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２などを用いることもできるが、焼結時に安定して正方晶相を主体とするジルコニアが得られることからＹ２Ｏ３を用いるのが最も望ましい。
【００５４】
上記ジルコニア粉末は粉末形状のまま、あるいは、必要に応じて噴霧乾燥などによって顆粒状に造粒して用いる。
【００５５】
ジルコニア原料粉末に添加されるバインダは、成形方法に適した成形性を付与することができれば、種類、添加量ともに特に制限はない。例えば、押出成形の場合は水溶性セルロースなどの結合剤、ワックスエマルジョンなどの潤滑剤、グリセリンなどの可塑剤を混合したものを５〜２５重量％、射出成形の場合はポリスチレンなどの結合剤、ジオクチルフタレートなどの可塑剤、パラフィンワックスなどの潤滑剤を混合したものを５〜２５重量％、プレス成形の場合はポリビニルアルコールなどの結合剤、ポリエチレングリコールなどの可塑剤を混合したものを２〜１０重量％になるようにジルコニア粉末に添加する。
【００５６】
本発明のジルコニア原料粉末やバインダの混合については、最初にジルコニア粉末同士を十分混合した後に、バインダを添加し、さらに混合を行うことが望ましい。バインダを先に添加したジルコニア粉末同士を混合させると、ジルコニア粒子間にバインダが存在するため、粒子同士の組合せが阻害されて成形体の密度が上がりにくいからである。混合方法については、特に限定されないが、例えば、最初に撹拌羽根式混合機を用いてジルコニア粉末同士を混合したものに、バインダを添加して、ニーダーまたは３本ロールなどで混練して成形前原料とすればよい。
【００５７】
また、ジルコニアの成形体を焼成して、ジルコニア焼結体を得る焼成温度は、１３００℃〜１４００℃が好ましい。１３００℃未満では、焼結体の密度が充分に上がらず、強度などの特性が劣る。また、１４００℃を超えると、ジルコニア焼結体が水分の存在する高温雰囲気中に曝された時に、正方晶相が単斜晶相に相変態しやすくなる。そのため、変形および強度、靱性などの特性劣化が顕著になるという問題がある。
【００５８】
本発明のジルコニア焼結体の製造方法により得られたジルコニア焼結体は、正方晶の結晶相を主体とし、平均結晶粒径を０．３〜０．５μｍ、ビッカース硬度を１２．２〜１２．７ＧＰａと高い硬度を有する。さらに、焼結体の密度も６．０４ｇ／ｃｍ３以上でほぼ理論密度に近い値となり、焼結体内部に気孔はほとんど存在せず、曲げ強度１２００ＭＰａ、破壊靭性値５．０ＭＰａ・ｍ１／２と高い機械的特性を有する。また、成形体が高密度で安定しているので、焼成収縮値も安定しており、高い寸法精度を得ることができる。
【００５９】
さらに、１４００℃未満の温度で焼成を行っていることから、熱水中に長時間放置しても、正方晶相から単斜晶相への相変態は低く抑えられ、長期にわたって高強度・高靭性が保たれる。
【００６０】
次に、本発明により製造されたジルコニア焼結体を用いた光コネクタ用のフェルールについて説明する。
【００６１】
図２（ａ）に示すように、光コネクタ用のフェルール１は、中央に光ファイバを挿入する貫通孔１ａを有し、該貫通孔１ａの後端側には光ファイバの挿入を容易にするために円錐部１ｂを備え、先端外周にはスリーブ挿入時にガイド面となるＣ面部１ｃを備えている。
【００６２】
上記フェルール１は、図２（ｂ）に示すように、その後方を金属製の支持体２に接合し、上記貫通孔１ａに光ファイバ３を挿入して接合した後、先端面１ｄを曲率半径１０〜２５ｍｍ程度の凸球面状に研磨する。このような一対のフェルール１をスリーブ４の両端から挿入し、バネなどで付勢して先端面１ｄ同士を当接させることによって、光ファイバ３同士の接続を行うことができる。
【００６３】
なお、上述の説明では、フェルール１は光ファイバ３同士を接続するための光コネクタの部品としての応用例を示したが、これに限るものではなく、レーザダイオードやフォトダイオードなどの光素子と光ファイバを接続する光モジュールに用いることもできる。
【００６４】
また、本発明におけるジルコニア焼結体は、上述の光ファイバ同士や光ファイバと各種光素子との接続以外にも多くの光通信用コネクタ部品に適用することができる。例えば、光ファイバ同士を完全に接続するために用いるスプライサや、光モジュールに用いるダミーフェルールなどにも適用することができる。
【００６５】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
【００６６】
試料は、図１に示す製造方法によって作製した。ジルコニア粉末にはＹ２Ｏ３を３モル％添加した原料粉末を用いた。あらかじめ、ジルコニア粉末の平均粒径値を測定しておき、この平均粒径値が互いに異なるようにジルコニア粉末１とジルコニア粉末２を選択した。そして、これらの混合比を変更して、ジルコニア原料粉末を調製し、撹拌羽根式混合機で混合した。
【００６７】
次に、混合したジルコニア原料粉末の各々に、混合粉末の合計１００重量部に対して、水溶性セルロース１．３重量部とワックスエマルジョン９．５重量部と可塑剤１．８重量部と水５．５重量部を添加して、これらの混合物を３本ロールにかけて十分に混合し（Ｓｔｅｐ１）、成形前原料とした。
【００６８】
そして、スクリュー式の押出成形機のジャケットに冷水を通して成形温度を室温程度に維持し、成形金型は外径φ３．２１３４ｍｍのものを用いて、長さが６４０ｍｍのフェルール用焼結体となるように成形した（Ｓｔｅｐ２）。成形体は、乾燥、脱脂後、１３３０℃・２時間で焼成し、主として正方晶からなる円筒形状のジルコニアの焼結体試料を得た（Ｓｔｅｐ３、４）。
【００６９】
また、比較例として、２種類のジルコニア粉末を混合せずに各々単独で用いたこととバインダ量を一部増やしたこと以外は実施例と同様に混合、成形、乾燥、焼成を行ったものも作製した。
【００７０】
表１に、作製した本発明および比較例の各試料の粒径測定方法、粒径測定にＢＥＴ法を使用したときは、ＢＥＴ比表面積値ＳおよびＤ値、さらに、各ジルコニア粉末およびバインダ混合比、キャピロメーターで測定した剪断速度１０００ｓｅｃ−１における成形前原料の粘度を示す。
【００７１】
【表１】
2004284896.tif 000003
【００７２】
表１に示した各試料の焼結体の端面を金属顕微鏡２００倍で観察し、直径が５μｍ以上の気孔の発生総数をカウントした。また、円筒形状の焼結体の両端および中央部の外径寸法をレーザ式寸法測定機で測定し、最大値と最小値の差を求め、外径ばらつき値として。さらに、焼結体の比重をピクノメーターで測定した。
【００７３】
次に、この焼結体を後加工してフェルール試料を作製し、先端面を凸球面状に研削加工を行った（Ｓｔｅｐ５）。そして、図２に示すように、フェルール１に光ファイバ３を接着し、ラッピングフィルムを用いて先端面１ｄを凸球面の曲率半径が平均１５ｍｍ程度となるように研磨した。
【００７４】
最後に図２（ｂ）に示すように、１対のフェルール１をスリーブ４内部で接続させた状態で、８５℃の熱水中に３３６時間放置した後、フェルール１の先端面をＸ線回折（ＸＲＤ）分析し、単斜晶相量の測定を行った。
【００７５】
なお、単斜晶相量は各反射ピーク強度の比から次式を用いて求めた。
【００７６】
Ｘｍ＝（Ｉｍ（１１１−）＋Ｉｍ（１１１））／（Ｉｍ（１１１−）＋Ｉｍ（１１１）＋Ｉｔ＋ｃ（１１１））×１００
ｍ（１１１￣）は、（１１１￣）面の単斜晶相ピークを、ｔ＋ｃ（１１１）は、（１１１）面の正方晶相と立方晶相ピークを、またｍ（１１１）は、（１１１）面の単斜晶相ピークを表す。この単斜晶相が増加するほど、耐熱水性が悪いことを表す。
【００７７】
表２に、気孔の総数、外径ばらつき、比重、単斜晶相量の評価結果を示す。
【００７８】
【表２】
2004284896.tif 000004
【００７９】
表１、表２より、本発明におけるジルコニア焼結体の製造方法によって作製された試料Ｎｏ．１〜１７は、気孔の発生が１個以下、比重６．０４ｇ／ｃｍ３以上と、高強度の焼結体となった。これは、焼結性の良いサブミクロンの微粉末の原料を用いて高い成形体密度の試料を得ることができたためと考えられる。また、全て外径ばらつき８μｍ以下の高い寸法精度が得られたが、これは、バインダの添加量を抑えた状態で成形体を形成することができたためである。
【００８０】
さらに、熱水中の長時間放置試験後の、ジルコニア製フェルールの単斜晶相量は３％以下であり、耐熱水性にも優れることがわかった。これは、全て１４００℃以下の焼成温度で高密度・高強度の焼結体を得ることができたためである。
【００８１】
これに対して、従来の製造方法で作製した本発明の範囲外のＮｏ．１８〜２２は、気孔、外径ばらつき、比重、単斜晶相量の評価項目について、いずれかが必ず悪い結果となり、全て同時に満足するものは得られなかった。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ジルコニア原料粉末を成形した後、焼成してジルコニア焼結体を得るジルコニア焼結体の製造方法において、上記ジルコニア原料粉末は、互いに異なった平均粒径を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末を混合したので、得られる成形体の密度が高くなり、焼結体の寸法変動が少なく、高寸法精度、高強度のジルコニア焼結体を得ることができる。
【００８３】
また、本発明によれば、ジルコニア原料粉末は、互いに異なったＢＥＴ比表面積値を有する少なくとも２種類のジルコニア粉末を混合したので、サブミクロン領域まで含めた粒径の差異をより的確に反映させて粉末同士を組み合わせた成形体を形成することができ、確実にジルコニア焼結体の密度・強度を向上させることができる。
【００８４】
さらに、ＢＥＴ比表面積値から求めた最適な原料粉末同士を組み合わせることによって、ジルコニア原料粉末の比表面積値を下げることなく、高い成形体密度を得ることができ、１４００℃以下の低い焼成温度で高い焼結体密度を得ることができるので、耐熱水性にも優れたものとなる。
【００８５】
そして、本発明の光通信用コネクタ部品は、本発明の製造方法によるジルコニア焼結体を用いているので、長期間にわたって安定した特性を示し、高い信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のジルコニア焼結体の製造方法の一例を示す流れ図である。
【図２】（ａ）は本発明のジルコニア焼結体の製造方法によるジルコニア焼結体を用いた光コネクタ用フェルールの断面図であり、（ｂ）は光コネクタ用部材の断面図である。
【図３】従来の光コネクタを示す断面図である。
【符号の説明】
１：フェルール
１ａ：貫通孔
１ｂ：円錐部
１ｃ：Ｃ面部
１ｄ：先端面
２：支持体
３：光ファイバ
４：スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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