(57)【要約】【課題】従来の着色ジルコニア焼結体は、焼結体の粒成長及び粗大ポアの形成が避けられなかったため、装飾部品、外装部品等に用いる場合、色調、光沢の十分ではなかった。【解決手段】平均結晶粒径が３．５μｍ以下、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５以下の焼結体、さらには粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５以下、及び／又は平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下である着色ジルコニア焼結体では、光沢、色調に優れた着色ジルコニア焼結体となる。Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、着色剤（２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８、１ｂ族の酸化物等）を混合焼結した着色ジルコニア焼結体で、正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度が１．５〜４．０ｍｏｌ％、立方晶相率が３０％以下の着色ジルコニア焼結体では、そのような粒径分布が達成できる。用いる酸化ジルコニウムとしては加水分解法によるものを用いることが特に好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均結晶粒径が３．５μｍ以下、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５以下である着色ジルコニア焼結体。
【請求項２】
粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５以下、及び／又は平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下である請求項１に記載の着色ジルコニア焼結体。
【請求項３】
正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度が１．５〜４．０ｍｏｌ％、立方晶相率が３０％以下である請求項１〜請求項２に記載の着色ジルコニア焼結体。
【請求項４】
Ｙ２Ｏ３を１．５〜１５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を０．０１〜５．０ｗｔ％、
２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８族の酸化物のうち少なくとも１種類以上の酸化物を０．０１〜５．０ｗｔ％含有する請求項１〜請求項３に記載の着色ジルコニア焼結体。
【請求項５】
Ｙ２Ｏ３を１．５〜１５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を０．０１〜５．０ｗｔ％を含む酸化ジルコニウムに２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８、１ｂ族の化合物のうち少なくとも１種類以上を酸化物換算で各々０．０１〜５．０ｗｔ％混合、成形、焼結することを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の着色ジルコニア焼結体の製造方法。
【請求項６】
酸化ジルコニウムが、ジルコニウム塩水溶液の加水分解で得られる平均粒径０．０５〜０．３μｍの水和ジルコニアゾルを仮焼して得られるＢＥＴ比表面積が２〜３５ｍ２／ｇ、結晶子径が１０〜７０ｎｍ、平均粒子径が０．１〜５０μｍの酸化ジルコニウムである請求項４〜請求項５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体表面の光沢性に優れ、重厚感のある色調を有する着色ジルコニア焼結体に関するものである。着色ジルコニア焼結体は精密加工することにより、例えば装飾部品（時計バンド、時計用外装部品、時計ケース、ブローチ、ネクタイピン、カフスボタン、ハンドバッグ金具部品等）、外装部品（携帯電話、家電製品、モバイル家電製品等）、光部品（フェルール、スリーブ）、半導体部品、構造部品（粉砕機用ボール、ポンプ部品、インペラー、ケーシング、メカニカルシール、ベアリング、包丁部材等）、生体用部品（人工骨、人工間接、人工歯等）等に使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来から着色したジルコニア焼結体、特に黒色のジルコニア焼結体が知られている。
【０００３】
例えば、Ｃ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｐｒ，Ｔｍ，Ｔｉ，Ｖの酸化物群を安定化剤を含むＺｒＯ２に対して０．０８重量％程度含有する着色ジルコニア焼結体が提案されている。（特許文献１）当該文献中には着色剤であるこれらの酸化物を総計で９重量％まで添加した比較例が記載されており、これらの着色成分の酸化物を安定化ジルコニアに対して総計で０．１〜９重量％程度まで幅広く添加すること自体は公知である。
【０００４】
一方、上記と同様の組成範囲内において、着色成分の酸化物添加量を比較的少なく（３重量％以下）することにより、抗折力が１３０ｋｇ／ｍｍ２以上、或いは１００ｋｇ／ｍｍ２以上有する高強度着色ジルコニアが提案されている。（特許文献２、３）当該文献には、焼結体の粒成長を抑制し、曲げ強度を増大させる方法としてアルミニウム成分を添加することが開示されている。しかしながら、従来の方法ではアルミナを添加すると焼結体の強度はある程度向上するものの、焼結体の粒成長は抑制出来ず、粒成長した焼結体しか得られなかった。そのため得られる着色ジルコニア焼結体の表面光沢、色調は十分なものではなかった。
【０００５】
他にも黒色系ジルコニア焼結体については、色の濃いマンガン酸化物を必須成分として添加し、色調合わせにＣｏ，Ｃｒ，Ｆｅ等の他の金属酸化物を添加する方法（特許文献４）や、着色成分の添加方法として、ＣｏＦｅ２Ｏ３の様なスピネル酸化物や複合酸化物を着色剤として添加する方法（特許文献５、６他）が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−５９５７１号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平１−２０１０７４号公報
【特許文献３】特開平１０−８１５６２号公報
【特許文献４】特開平４−１１４９６４号公報
【特許文献５】特開平３−２８１６１号公報
【特許文献６】特開平７−２９１６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明した通り、従来の着色ジルコニア焼結体、特に黒色ジルコニア焼結体では、着色成分の添加量を低減する、又は着色成分を複合酸化物として添加する、或いはアルミナを添加する等の方法により、ある程度強度を向上することは出来たが、根本的に焼結体の異常粒成長をなくすことができなかったため、装飾部品、外装部品として用いるに十分な重厚感のある色調、及び光沢性のある着色ジルコニア焼結体は得られていなかった。
【０００９】
本発明では、このような従来方法における欠点を解消した、異常粒成長のない着色ジルコニア焼結体の提供、ならびにその着色ジルコニア焼結体を簡易なプロセスにより製造することのできる方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、着色ジルコニア焼結体の微細構造とその色調、光沢の関係、及び原料ジルコニア粉末の物性と、着色ジルコニア焼結体の微細構造と結晶構造（正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度と結晶相）の関係に着目し、詳細に検討した結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の着色ジルコニア焼結体（以下焼結体と表記）は、平均結晶粒径が３．５μｍ以下、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５以下であり、特に粗大粒子個数／微小粒子個数比が０．０２５以下、及び／又は、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下であり、さらには正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度が１．５〜４．０ｍｏｌ％、立方晶相率が３０％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の着色ジルコニア焼結体（以下焼結体と表記）は、平均結晶粒径が３．５μｍ以下のものであるが、本発明における平均結晶粒径とは、焼結体表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて写真撮影し、プラニメトリック法（参考文献；セラミックス，１９，５２０−５２９（１９８４）Ｎｏ．６）により算出された値をいう。
【００１４】
平均結晶粒径が３．５μｍを超えた場合には、結晶粒径の異常粒成長を完全に抑制することが困難であることに加え、焼結体表面の光沢性が低下する。例えば１２００〜１５００℃の焼結温度において、焼結体表面の平均結晶粒径が２μｍ以下の均一な粒径であることが好ましい。
【００１５】
さらに本発明の焼結体は、焼結体表面の最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５以下の焼結体である。
【００１６】
最大結晶粒径とは、上記のＳＥＭ観察（１５００μｍ２の焼結体表面領域内）において、最大の結晶粒子径（長軸の径）をいう。最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５を超える焼結体は、色調、光沢を悪化させる異常粒成長した大きな結晶粒子を有する焼結体の特徴であり、本発明の目的を達せられないものである。
【００１７】
本発明の焼結体は着色ジルコニア焼結体である。純粋なジルコニア焼結体或いは通常の安定化剤を加えたジルコニア焼結体はそのままでは白色から薄黄色を呈している。本発明の焼結体は、着色剤、特に後述する異種元素を添加することによって濃色をつけた焼結体であり、通常のジルコニア（又は部分安定化ジルコニア）焼結体とは異なる焼結体をさす。
【００１８】
次に本発明の焼結体は粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５以下で、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下であることが好ましい。
【００１９】
粗大結晶粒子の個数とは、上記のＳＥＭ観察（１５００μｍ２の焼結体表面領域内）において、平均結晶粒径の３倍以上の長軸径を有する結晶粒子の個数をさし、微小結晶粒子とは平均結晶粒径以下の長軸径を有する結晶粒子の個数をさす。
【００２０】
平均粗大結晶粒径とは、上記のＳＥＭ観察（１５００μｍ２の焼結体表面領域内）において、１．０μｍ以上の長軸径を有する結晶粒子の平均粒子径をいい、平均微小結晶粒径とは、１．０μｍ未満の長軸径を有する結晶粒子の平均粒子径をいう。
【００２１】
粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５を超える、或いは平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７を超える焼結体では、焼結体表面の結晶粒子が不均一なものとなるだけでなく、焼結体表面に粗大ポアが生成し、色調及び光沢性が劣る焼結体しか得られない。
【００２２】
本発明の焼結体において、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が完全に０であることが好ましいが、異常成長粒子を完全０にすることは難しい。本発明の焼結体の全体を走査型電子顕微鏡で観察すると、ごく一部に異常粒成長した結晶粒子が見出せる場合がある。しかしその様な場合においても、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下であれば、優れた色調及び光沢は維持される。そこで、本発明の焼結体は、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５以下であれば、僅かな領域に異常粒成長のあるものも本発明の焼結体に包含されるものである。従来の粒成長した焼結体では、焼結体の全ての領域に均等に粗大粒子が観察されるため、本発明の焼結体との区別は容易につけられる。
【００２３】
例えば１２００〜１５００℃の焼結において、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．２以下、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２０以下、又は平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．５以下のものが好ましい。
【００２４】
本発明の焼結体は、正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度を１．５〜４．０ｍｏｌ％、立方晶相率を３０％以下であることが好ましい。正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度が１．５ｍｏｌ％未満の場合、ジルコニア結晶相全体に固溶しているＹ２Ｏ３濃度が不均一となり、異常粒成長を引き起こし、本発明の焼結体を得ることが難しい。また正方晶相中のＹ２Ｏ３濃度が４．０ｍｏｌ％を超えると、正方晶相の結晶粒子が異常粒成長してしまう。さらに立方晶相率が３０％を超えると、立方晶相の結晶粒子が比較的大きいため不均一な結晶粒子となり易く、本発明の焼結体を得ることが難しい。
【００２５】
正方晶中に固溶しているＹ２Ｏ３濃度は解析プログラムとしてＲＩＥＴＡＮ９４（参考文献；Ｆ．Ｉｚｕｍｉ，“Ｔｈｅ  Ｒｅｉｔｖｅｌｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”，Ｅｄ，ｂｙ  Ｒ．Ａ．Ｙｏｕｎｇ，Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ（１９９３）Ｃｈａｐ，１３．）を用いてリートベルト法で決定された正方晶相のａ軸とｃ軸の格子定数を用いて、（１）式及び（２）式（参考文献；Ｒ．Ｐ．Ｉｎｇｅｌ  ａｎｄ  Ｄ．Ｌｅｗｉｓ  ＩＩＩ  Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，３２５−３２（１９８６））により平均値を算出することができる。
【００２６】
ｄａ（ｎｍ）＝０．５０８０＋０．０００３４９Ｘ      （１）
ｄｃ（ｎｍ）＝０．５１９５−０．０００３０９Ｘ      （２）
（ここで、ｄａ及びｄｃは、各々正方晶相のａ，ｃ軸の格子定数（ｎｍ）であり、ＸはＹＯ１．５の濃度（ｍｏｌ％）を示す。）「正方晶相の結晶配向度（％）」とは、Ｘ線回折測定から正方晶相の（００２）面及び（２００）面のピーク強度を各々求めて算出されたものの％値をいう。
【００２７】
立方晶相率は、解析プログラムとして上記のＲＩＥＴＡＮ９４（参考文献；Ｆ．Ｉｚｕｍｉ，“Ｔｈｅ  Ｒｅｉｔｖｅｌｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”，Ｅｄ，ｂｙ  Ｒ．Ａ．Ｙｏｕｎｇ，Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，Ｏｘｆｏｒｄ（１９９３）Ｃｈａｐ，１３．）を用いてリートベルト法により算出された値をいう。
【００２８】
本発明の焼結体の光学特性は、ＪＩＳＺ８７２９に規定されている色彩パラメーターで定量的に評価した場合、例えば白色度Ｗ＜２０、明度Ｌ＜２０、−１０＜色彩度ａ＜１０、−１０＜色彩度ｂ＜１０の色調も満足する着色ジルコニア焼結体である。しかし本発明の焼結体の意義は、これら光学特性を満足してなおかつさらに重厚感のある色調、光沢を併せ持つところにある。
【００２９】
本発明の着色ジルコニア焼結体は、Ｙ２Ｏ３を１．５〜１５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を０．０１〜５．０ｗｔ％、２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８族、１ｂの酸化物のうち少なくとも１種類以上の酸化物を０．０１〜５．０ｗｔ％含有していることが好ましい。
【００３０】
着色ジルコニア焼結体の機械強度を維持し、且つ、異常粒成長のない焼結体を得るためにはＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。安定化剤としてはＹ２Ｏ３以外にもＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２等を用いても構わない。
【００３１】
Ｙ２Ｏ３の含有量としては、１．５〜１５ｍｏｌ％が好ましい。Ｙ２Ｏ３含有量が１．５ｍｏｌ％より低くなると準安定相である正方晶相が低温まで維持することが難しく、結晶構造が単斜晶相主体となり、焼結体の強度・靭性が低下し易い。一方、Ｙ２Ｏ３含有量が１５ｍｏｌ％を超すと結晶構造が立方晶相となる傾向にあり、且つ、焼結体の結晶粒子径が大きくなり、焼結体の強度・靭性が低下するだけでなく、表面光沢性が低下し易い。より好ましいＹ２Ｏ３濃度は２．３ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。
【００３２】
Ａｌ２Ｏ３の含有量としては０．０１〜５．０ｗｔ％、特に０．０５〜３．０ｗｔ％が好ましい。０．０５％より少ない場合、異常粒成長し易く、３．０ｗｔ％より多くなると異常粒成長抑制効果は飽和し、また焼結体の色調及び光沢が低下し易い。
【００３３】
本発明の焼結体の着色成分としては、公知成分である２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８、１ｂ族の酸化物のうち少なくとも１種類以上の酸化物を０．０１〜５．０ｗｔ％添加することができる。本発明の色調及び光沢性を得るためには、特に深い色調を得るという観点から上記着色剤を合計で３．０ｗｔ％超添加することが好ましい。
【００３４】
例えば黒色に着色したジルコニア焼結体の場合、ＭｎＯ２を除く上記着色剤を合計で３．０ｗｔ％以上添加する、あるいは、それに加えてＭｎ酸化物をＭｎＯ２として０．０１以上０．５ｗｔ％以下添加すると重厚感ある着色ジルコニア焼結体を得ることができる。ＭｎＯ２を添加する場合には、その添加量が０．５ｗｔ％を超えると、焼結体の結晶粒子が異常粒成長し易く、所望の色調及び光沢を得ることが難しい。着色剤の組成をこのように添加することで、白色度Ｗ＜１５、明度Ｌ＜１５、−５≦色彩度ａ≦５、−５≦色彩度ｂ≦５を満足し、なおかつ見た目の重厚感に優れた黒色ジルコニア焼結体を得ることができる。
【００３５】
ここでジルコニアマトリックス中に均一分散された着色剤（ジルコニア結晶格子中に固溶されていない）の形態としては、２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８、１ｂ族の元素が酸化物となった形態であれば単一酸化物、又は複合酸化物の形態でも構わない。
【００３６】
着色成分として複数の金属酸化物を添加混合する場合、単一酸化物（例えば、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｕＯ等）、予め調製された複合酸化物（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｃｏ酸化物、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ酸化物、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ酸化物、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｎｉ酸化物、Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｎｉ酸化物、ジルコン系遷移金属含有複合酸化物等）、又は焼結過程で分解し酸化物に化学変化する化合物（例えば、炭酸塩等）の形態で混合添加、又は複合酸化物として添加することできるが、特に複合酸化物として添加することが好ましい。
【００３７】
複合酸化物の形態に制限はないが、例えば数種類の酸化物成分を混合し、１０００℃以上で熱処理した後で粉砕したものを用いることが出来る。複合酸化物とすることにより、焼結体の均一性がより向上する効果も得られる。着色剤の混合方法としては、上記ジルコニア微粉末と着色剤が均一に混合できる方法、例えば、湿式ボールミル混合等の方法で直接混合してもよく、あるいは、着色剤となる金属元素の化合物をジルコニア微粉末を得るまでの各段階で混合添加してもよい。
【００３８】
本発明の着色ジルコニア焼結体、即ち平均結晶粒径が３．５μｍ以下、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が３．５以下の着色ジルコニア焼結体、さらには粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０２５以下、及び／又は平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．７以下の着色ジルコニア焼結体は、例えばＹ２Ｏ３を１．５〜１５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を０．０１〜５．０ｗｔ％含む酸化ジルコニウムに２ａ、４ａ、５ａ、６ａ、７ａ、８、１ｂ族の化合物のうち少なくとも１種類以上の粉末を酸化物換算で各々０．０１から５．０ｗｔ％混合し、成形、焼結することによって得られるが、特に異常粒成長の少ない焼結体を得るためには、酸化ジルコニウムとしてジルコニウム塩水溶液の加水分解で得られる平均粒径０．０５〜０．３μｍの水和ジルコニアゾルを仮焼して得られるＢＥＴ比表面積が２〜３５ｍ２／ｇ、結晶子径が１０〜７０ｎｍ、平均粒子径が０．１〜５０μｍの酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。
【００３９】
加水分解法で得られるジルコニア粉末において、Ｙ２Ｏ３が均一に固溶した分散性のよいものであって、水和ジルコニアゾルとＹ２Ｏ３とからなる混合物を得る際に、水和ジルコニアゾルとＹ混合物からなる懸濁液を噴霧乾燥する方法で混合物を得たものでは、さらにＹ２Ｏ３の均一性が高いジルコニア粉末となり、そして水和ジルコニアゾルの生成率を８０％以上にすれば、更に分散性にも優れたジルコニア粉末となるため特に好ましい。又、Ａｌ２Ｏ３を含有するジルコニア粉末を得る場合には、Ａｌ２Ｏ３をジルコニア粉末に直接混合してもよく、あるいはアルミニウム化合物をジルコニア粉末を得るまでの各段階で混合添加してもよい。
【００４０】
本発明において、加水分解法による酸化ジルコニウム粉末でアルミナを分散させた場合に、従来の酸化ジルコニウム粉末（中和法等）にアルミナを加えた場合、或いはアルミナを含まない加水分解法による粉末とは全く異なり、異常粒成長の抑制効果が発現する原因は明らかではないが、加水分解法による酸化ジルコニウム粉末とアルミナの組み合わせで得られる特有の結晶構造が影響しているものと考えられる。
【００４１】
加水分解法による酸化ジルコニウム粉末としては、ＢＥＴ比表面積は２〜３５ｍ２／ｇ、特にＢＥＴ比表面積は５〜２０ｍ２／ｇのものを用いることが好ましい。ＢＥＴ比表面積が２ｍ２／ｇより小さいものでは、焼結性が極端に低下し、焼結不良に起因する粗大ポアが焼結体表面に残存してしまう。一方、３５ｍ２／ｇより大きなものでは、粉末の成形が困難なものとなり、成形体の密度分布が不均一となり、異常粒成長を抑制することが困難となる。ここでいうＢＥＴ比表面積とは、吸着分子として窒素を用いて測定した粉末粒子の吸着表面積をいう。
【００４２】
本発明で用いる酸化ジルコニウム粉末の結晶子径は１０〜７０ｎｍのものを用いることが好ましい。加水分解法による酸化ジルコニウム粉末の結晶子は概ねこの範囲に入るため、異常粒成長抑制効果が得られ易い。
【００４３】
ここでいう「結晶子径」とは、正方晶相及び立方晶相の（１１１）面のピークの半値幅を用いて（３）式により算出されたものの値をいう。
【００４４】
結晶子径＝Ｋλ／（βｃｏｓθ）        （３）
ここで、Ｋはシェーラー定数（＝０．９）、λは測定Ｘ線の波長、βは正方晶相及び立方晶相の各面のピークの半値幅であり、装置定数を補正してある。又、θについては、正方晶相及び立方晶相の各面のピークのブラッグ角である。
【００４５】
また本発明で用いる酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は０．１〜５０μｍのものを用いることが好ましい。ここで言う平均粒子径は一次粒子の凝集した二次粒径のことである。平均粒径は例えば遠心沈降型の粒度分布測定装置等で測定することができる。
【００４６】
粉末を成形する方法としては、加圧成形、射出成形、押出し成形等の公知の方法を選択する事ができる。例えば、射出成形法で成形するときには、上記の粉末に所定量の有機バインダーを添加し、混練機で均一に混合したあと、所望の形状になるように所定の条件で射出すると、密度が均一な成形体が得られる。
【００４７】
このような方法で得られた成形体を１１００〜１６００℃の温度、好ましくは１２００〜１５００℃の温度で大気焼結、又は還元性雰囲気で焼結し、平面研削及び鏡面研磨することにより、本発明の着色ジルコニア焼結体を得ることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の着色ジルコニア焼結体は、従来の焼結体と異なり異常粒成長がなく粒径が均一なため、色調及び光沢性に優れ、特に黒色に着色した場合、色調、光沢において重厚感に優れた着色ジルコニア焼結体となる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。尚、実施例で使用している出発原料は、加水分解法で製造したジルコニア粉末を用いた。
【００５０】
実施例１
オキシ塩化ジルコニウムの加水分解法によって得られたＹ２Ｏ３濃度＝３．５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３濃度＝０．２５ｗｔ％（ＳｉＯ２濃度＝０．００５ｗｔ％以下）、ＢＥＴ比表面積＝６ｍ２／ｇ、結晶子径＝４０ｎｍ、平均粒子径＝０．６μｍ、単斜晶相率＝２５％のジルコニア粉末に、着色剤としてＣｒ−Ｆｅ−Ｃｏ系の複合酸化物（Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ換算での重量比が各々１．０、１．７、０．９ｗｔ％で総計３．６重量％）を添加し、ボールミルで湿式混合した後乾燥して粉末を得た。当該粉末を加圧成形し、大気中１４５０℃で２時間焼結し、研磨処理して着色のジルコニア焼結体とした。
【００５１】
当該焼結体の焼結体特性を表１、及びＳＥＭ像を図１に示す。焼結体の平均結晶粒径が約０．６６μｍであり、２．０μｍ（平均結晶粒径の３倍径）以上の異常粒成長は見られず、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が２．２７、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．４７であった。
【００５２】
目視観察では、光沢があり、色むらが認められない重厚感のある黒色ジルコニア焼結体であった。
【００５３】
実施例２
着色剤としてＣｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系の複合酸化物（Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ換算での重量比が各々１．５、１．２、０．７、０．４ｗｔ％で総計３．８重量％）とした以外は実施例１と同様にして着色ジルコニア焼結体を得た。
【００５４】
当該焼結体の焼結体特性を表１、及びＳＥＭ像を図２に示す。焼結体の平均粒径をプラニメトリック法で測定した結果、約０．６１μｍであり、１．８μｍ（平均結晶粒径の３倍径）以上の異常粒成長はほとんどなく、最大結晶粒径／平均結晶粒径比が２．９５、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０１、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が２．４３であった。
【００５５】
目視観察では、光沢があり、色むらが認められない重厚感のある黒色ジルコニア焼結体であった。
【００５６】
比較例１
加水分解法によって得られたＹ２Ｏ３濃度＝２．８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３濃度＝０．０１ｗｔ％未満（Ａｌ２Ｏ３は未添加）、ＢＥＴ比表面積＝１５ｍ２／ｇ、結晶子径２７ｎｍ、平均粒子径＝０．９μｍ、単斜晶相率＝１８％、着色剤としてＦｅ２Ｏ３を２．０ｗｔ％、ＣｏＯを１．１ｗｔ％（総計３．１重量％）混合添加した以外は実施例１と同様の条件で行った。
【００５７】
当該焼結体の焼結体特性を表１、及びＳＥＭ像を図３に示す。焼結体の平均粒径をプラニメトリック法で測定した結果、約０．６５μｍであったが、結晶粒子の大きさは小さいものと大きいものに分かれ、異常粒成長が見られた。最大結晶粒径／平均結晶粒径比が６．１５、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０７４、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が３．５４であった。
【００５８】
目視観察では、光沢性に劣り、且つ、結晶粒子径の不均一性が起因していると想定されるうねりが発生し、重厚感のある焼結体を得ることができなかった。
【００５９】
比較例２
中和法によって得られたＹ２Ｏ３濃度＝２．４ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３濃度＝０．２４ｗｔ％、ＢＥＴ比表面積＝８ｍ２／ｇ、結晶子径４５ｎｍ、平均粒子径＝１．３μｍ、単斜晶相率＝２８％、着色剤としてＦｅ２Ｏ３を０．６ｗｔ％、ＣｏＯを１．１ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３を１．１ｗｔ％（総計２．８重量％）混合添加した以外は実施例１と同様の条件で行った。
【００６０】
当該焼結体の焼結体特性を表１、及びＳＥＭ像を図４に示す。焼結体の平均粒径をプラニメトリック法で測定した結果、約０．４９μｍであったが、結晶粒子の大きさは小さいものと大きいものに分かれ、異常粒成長が見られた。最大結晶粒径／平均結晶粒径比が４．０８、粗大結晶粒子個数／微小結晶粒子個数比が０．０３２、平均粗大結晶粒径／平均微小結晶粒径比が３．０４であった。
【００６１】
目視観察では、光沢性に劣り、且つ、結晶粒子径の不均一性が起因していると想定されるうねりが発生し、重厚感のある焼結体を得ることができなかった。
【００６２】
【表１】
2005289721.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１の焼結体における均一な焼結粒径を示すＳＥＭ像（１万倍）
【図２】実施例２の焼結体における均一な焼結粒径分布を示すＳＥＭ像（１万倍）
【図３】比較例１の焼結体における粒成長と粗大ポアの示すＳＥＭ像（１万倍）
【図４】比較例２の焼結体における粒成長と粗大ポアの示すＳＥＭ像（１万倍）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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