(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記１〜４の工程からなる高強度アルミナ質焼結体の製造方法。
１）Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土類元素のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを原子レベルで均一に混合した溶液を作製する工程
２）前記溶液にアルミナ粉末を添加するとともに、メディアにて攪拌しながら中和反応を行い、アルミナ粉末の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物を被着させた準原料粉体を作製する工程
３）前記準原料粉体を３００〜１０００℃で仮焼きし、表面に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアが被着された原料粉体を得る工程
４）前記原料粉体に溶媒とバインダーを添加して造粒体を作製し、これを所定形状に成形したあと１４５０〜１６５０℃で焼成する工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジルコニアが含有した高強度アルミナ質焼結体とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミック部材の中でも耐摩耗性、耐熱性、耐薬品性等の点で優れた特性を有するとともに、圧倒的に安価でかつ工業的に有用な材料としてアルミナ質焼結体が使用されており、例えば、ディスクバルブ、ベアリングボール、ベーンポンプのベーン、プランジャーポンプのプランジャーロッド等の摺動部材や粉砕部材、さらには切削、研磨工具など様々な用途で使用されている。
【０００３】
しかしながら、アルミナ質焼結体は上述のような優れた特性を有する反面、ジルコニア質焼結体や窒化珪素質焼結体などの他のセラミック焼結体に比べて抗折強度が低いことから、高い応力のかかる部分に安定して使用することができなかった。
【０００４】
このような観点から、アルミナ質焼結体の抗折強度を向上させるため、結晶構造が正方晶のジルコニアを含有したアルミナ質焼結体が提案されている（特公昭５９−２４７５１号公報、特公昭５９−２５７４８号公報、特公昭６０−４６０５９号公報参照）。
【０００５】
この種のアルミナ質焼結体は、主体をなすアルミナ粉末に対し、ＺｒＯ2 粉末及びＺｒＯ2 の安定化剤としてＹ2 Ｏ3 粉末やＭｇＯ粉末等を添加したものを、ボールミルやビーズミル等を用いて攪拌し、混練乾燥することにより造粒体を作製し、この造粒体を所定形状に成形したあと、１４００〜１７５０℃の温度で焼成することにより製造され、アルミナ質焼結体中の正方晶ジルコニアは、粒界及びマトリックスと同程度まで粒成長した状態で存在していた。
【０００６】
このように、正方晶ジルコニアを含有させることで強度が向上する理由としては、外部応力が加わると焼結体の粒界やマトリックス状に存在するジルコニアが正方晶から単斜晶に相変態してマイクロクラックを生じるため、このマイクロクラックにより外部からの破壊エネルギーが吸収されるためであると考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ジルコニア原料はアルミナ原料に比べて高価な原料であり、前述したアルミナ質焼結体のように、正方晶ジルコニアを焼結体の粒界やマトリックス状にのみ介在させたものでは、強度を高めるために添加するジルコニア量が多くなり、高価な材料となってしまうといった課題があった。
【０００８】
そこで、本件出願人らは、ジルコニアの添加量を少なくしても高強度を有するアルミナ質焼結体を得るために、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土類元素のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを均一に混合した溶液を作製し、この溶液にアルミナ粉末を添加し、アンモニアで中和反応させることにより、アルミナ粉末とＺｒ−Ａｌ系水酸化物とからなる準原料粉体を得たあと、この準原料粉体を仮焼きすることにより、アルミナ凝集体の表面に正方晶ジルコニアが付着した原料粉体を製作し、この原料粉体を所定形状に成形後、焼成することにより、高強度でかつ高硬度を有するアルミナ質焼結体が得られることを先に提案した（特開平９−２８６６６０号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、このようなアルミナ質焼結体でもその抗折強度は最大で７０ｋｇｆ／ｍｍ2 程度であり、十分な強度ではなかった。
【００１０】
この理由について、本件発明者らは実験を重ね検討したところ、前述した準原料粉体の製法において、アルミナ粉末が凝集体を作り易く、Ｚｒ−Ａｌ系水酸化物がアルミナ凝集体の表面にのみ付着し、凝集体を構成する微細なアルミナ粉体の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物を付着させることができないため、焼結体中におけるジルコニアの分散状態が十分でなく、その結果、抗折強度を高めることができなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本件発明者らは種々研究を繰り返したところ、中和反応後の準原料粉末中におけるＺｒ−Ａｌ系水酸化物の付着状態が、最終的にアルミナ質焼結体中におけるジルコニアの分散状態に影響を与え、ひいてはアルミナ質焼結体の抗折強度に大きな影響を与えることを知見し、前述したアルミナ質焼結体について検討したところ、準原料粉体の製造段階において、ボールやビーズ等のメディアを用いてアルミナ凝集体に剪断力を作用させることにより、アルミナ凝集体を解砕させて微細なアルミナ粉体とし、この状態で中和反応させることにより、微細なアルミナ粉体の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物が被着された準原料粉体を得ることができるため、この準原料粉体を仮焼きして原料粉体とし、これを成形、焼成することにより、ジルコニアの含有量が少なくても極めて高い抗折強度を有するアルミナ質焼結体が得られることを見出した。
【００１２】
即ち、本発明は上記課題に鑑み、実質的に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアを０．５〜２０重量％、シリカを０．０５重量％以下含有し、残部がアルミナからなる焼結体であって、前記焼結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μｍ、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μｍであり、かつ前記焼結体表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とするとともに、表面の反射電子像を画像解析した時のジルコニアの占有面積率と、前記焼結体中のジルコニアの含有率との比が０．８以上である高強度アルミナ質焼結体を構成したものである。
【００１３】
また、本発明は、下記１〜４の工程より高強度アルミナ質焼結体を製造することを特徴とする。
【００１４】
１）Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土類元素のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを原子レベルで均一に混合した溶液を作製する工程
２）前記溶液にアルミナ粉末を添加するとともに、メディアにて攪拌しながら中和反応を行い、アルミナ粉末の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物を被着させた準原料粉体を作製する工程
３）前記準原料粉体を３００〜１０００℃で仮焼きし、表面に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアが被着された原料粉体を得る工程
４）前記原料粉体に溶媒とバインダーを添加して造粒体を作製し、これを所定形状に成形したあと１４５０〜１６５０℃で焼成する工程
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳述する。
【００１６】
本発明の高強度アルミナ質焼結体は、実質的に正方晶及び／又は立方晶の結晶相を有する微細なジルコニア、特に正方晶のジルコニアが、アルミナ質焼結体中の粒界及びアルミナ結晶中に分散してなり、ジルコニアの分散状態が極めて均一であることを特徴とする。
【００１７】
即ち、セラミックスの破壊メカニズムは一般的に粒内破壊であることから、アルミナ結晶中に、正方晶及び／又は立方晶の結晶相を有するジルコニア、特に正方晶からなるジルコニアを分散させておくことにより、外部応力に対して正方晶ジルコニアを単斜晶に相変態させ、この時に生じるマイクロクラックにより外部の破壊エネルギーを吸収して粒内破壊を抑制することができる。しかも、ジルコニアをアルミナ結晶中にも分散させたことにより、高価なジルコニアの含有量を少量としても粒内破壊を充分に抑制することができるとともに、ジルコニアには焼成時におけるアルミナの粒成長を抑制する作用があることから、緻密でかつ高強度を有する安価なアルミナ質焼結体とすることができる。
【００１８】
ここで、アルミナ質焼結体中におけるジルコニアが実質的に正方晶及び／又は立方晶の結晶相からなるとは、焼結体中に含有する全ジルコニア量に対し、正方晶及び／又は立方晶の結晶相を有するジルコニアの占める割合が９０ｍｏｌ％以上であることを言う。即ち、焼結体中の全ジルコニア量に対し、正方晶及び／又は立方晶の結晶相を有するジルコニアの占める割合が９０ｍｏｌ％未満であると、正方晶ジルコニアが相変態したとしても外部応力を十分に吸収しきれず、アルミナ質焼結体の抗折強度を向上させることができないからである。
【００１９】
なお、全ジルコニア量に対し、正方晶及び／立方晶の結晶相を有するジルコニアが占める割合は、Ｘ線回折法にて測定することができる。
【００２０】
即ち、Ｘ線回折により単斜晶ジルコニアのピーク強度と正方晶ジルコニア及び／又は立方晶ジルコニアのピーク強度を測定し、数１に示す式から算出すれば良い。
【００２１】
【数１】
0004331825.tif 000002
【００２２】
また、本発明において、ジルコニアが極めて均一に分散するとは、アルミナ質焼結体の表面を、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．２μｍ以下の鏡面に仕上げ、その表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による反射電子像を画像解析した時のジルコニアの占有面積率と、焼結体中におけるジルコニアの含有率との比が０．８以上であることを言う。
【００２３】
即ち、ジルコニアがアルミナ質焼結体中に均一に分散していれば、一定のジルコニア量に対し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による反射電子像を画像解析した時のジルコニアの占有面積率が大きくなるため、ジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比を見ることでジルコニアの分散状態を確認することができる。そして、このジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比が０．８未満であると、ジルコニアの分散状態が十分ではないため、７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える抗折強度を得ることができないからである。
【００２４】
ところで、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による反射電子像を画像解析すると、アルミナ質焼結体中のジルコニア粒子は白色に見え、アルミナ粒子は黒色又は灰色に見える。その為、ジルコニアの占有面積率を求めるには、これらのコントラストの差を利用すれば良く、ニレコ製のＬＵＺＥＸ−ＦＳと呼ばれる画像解析装置を用い、３．３２４０９×１０2 μｍ2 の画像測定範囲内に見られる白色のコントラストが明瞭な表層部にあるジルコニア粒子が占める面積率を求め、この作業を任意の１０箇所で測定した面積率の平均値として算出する。なお、画像解析において、白色に見える粒子がジルコニアであるかどうかは、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー分析（ＥＰＭＡ）により定性分析し、その元素を同定すれば良い。
【００２５】
また、アルミナ質焼結体の粒界及びアルミナ結晶中に分散するジルコニアの平均結晶粒子径は０．１〜１．０μｍとし、かつアルミナの平均結晶粒子径は０．５〜２．０μｍとすることが重要である。
【００２６】
これは、ジルコニアの平均結晶粒子径が１．０μｍより大きくなると、アルミナの結晶粒子径に対して大きくなり過ぎるため、アルミナ質焼結体そのものの特性を劣化させ、７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える抗折強度を実現することができないからであり、逆に、平均結晶粒子径が０．１μｍ未満のジルコニアを得ることは製造上難しいからである。
【００２７】
また、アルミナの平均結晶粒子径が２．０μｍより大きくなると、強度低下を招き、７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える抗折強度を得ることができず、逆に、ジルコニアが分散したアルミナの平均結晶粒子径を０．５μｍ未満とすると、焼結体の緻密化が阻害されるからである。
【００２８】
さらに、アルミナ質焼結体の抗折強度を向上させるには、焼結体中におけるジルコニアの含有量も重要な要件となる。
【００２９】
ジルコニアの含有量が０．５重量％未満では、焼結時におけるアルミナ結晶の粒成長を充分に抑制することができないため、７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える抗折強度を得ることができず、ジルコニアの含有量が２０重量％より多くなるとジルコニアの含有量が多くなり過ぎるために高価なものとなってしまうとともに、アルミナ結晶中に多量のジルコニアが分散することになるため、アルミナ質焼結体そのものの特性を劣化させ、抗折強度を低下させてしまうからである。
【００３０】
その為、アルミナ質焼結体中におけるジルコニアの含有率は、０．５〜２０重量％の範囲で含有することが良い。
【００３１】
また、アルミナ質焼結体中には不純物成分としてシリカが含まれることがあるが、シリカ（ＳｉＯ2 ) はアルミナの粒成長促進剤として働き、アルミナの結晶粒子径が大きくなるとともに、結晶粒子の形状が不揃いなものとなり、微結晶で結晶粒子の揃ったアルミナ質焼結体を得ることができなくなる。そして、シリカの含有率が０．０５重量％を越えると、７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える抗折強度を実現することができない。その為、シリカの含有量は０．０５重量％以下とすることが重要である。
【００３２】
なお、焼結助剤としてＭｇＯ、ＣａＯなどを若干含有させることもできるが、これらの焼結助剤は多くとも１重量％以下とし、残部が実質的にアルミナからなるものであれば良い。
【００３３】
次に、本発明に係る高強度アルミナ質焼結体の製造方法について図１に示すフローチャートをもとに説明する。
【００３４】
本発明に係る高強度アルミナ質焼結体を得るには、まず、ジルコニアを構成するためにＺｒイオンを、ジルコニアを部分安定化させるためにＭｇ、Ｃａ、Ｙ、希土類元素のうち１種以上のイオンを、アルミナ結晶中にジルコニアを微細な粒径で分散させるためにＡｌイオンをそれぞれ添加し、均一に混合された溶液を作製する。具体的には水溶性のジルコニウム塩と、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、希土類元素等の安定化成分のうち１種以上からなる塩、ならびにアルミニウム塩を水に溶解させて溶液とする。
【００３５】
この溶液を作製するにあたっては、Ｚｒイオンと安定化成分のイオンとの合計と、Ａｌイオンとの比が、酸化物の重量換算で９５：５〜６０：４０となるように添加することが好ましく、さらに安定化成分のイオンは、Ｚｒイオンに対する酸化物換算で０．５ｍｏｌ％以上となるように添加することが必要がある。特に、前記安定化成分が、Ｚｒイオンに対する酸化物換算で０．５ｍｏｌ％未満であると、アルミナ質焼結体中における全ジルコニア量に対し、正方晶及び／又は立方晶のジルコニアが占める割合を９０ｍｏｌ％以上とできないからである。
【００３６】
次に、この溶液にアルミナ粉末を添加し、さらにアンモニアを添加して中和反応させることにより、アルミナ粉体の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物が被着した準原料粉末を作製するのであるが、この中和反応と同時にボールミルやビーズミルにてアルミナの凝集体を解砕することが重要である。
【００３７】
即ち、前記溶液中において、アルミナは凝集体を作り易いため、中和反応させると、凝集体の表面にのみＺｒ−Ａｌ系水酸化物が被着されたものとなり、ジルコニアの分散性が不十分となるのであるが、中和反応と同時にアルミナ凝集体を解砕することで、一つ一つの微細なアルミナ粉体の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物が被着した準原料粉体を得ることができる。
【００３８】
ただし、アルミナ凝集体の解砕にあたり、ボールやビーズ等のメディアとしては、アルミナ純度が９９．５％以上の高純度アルミナやジルコニア純度が９９．５％以上の高純度ジルコニアを用いる必要がある。これはメディアの摩耗粉が不純物として混入しても組成に悪影響を与えないようにするためで、ボールミルやピンミル等の内張りライナーについてもシリカの混入が少ない材質を選択することが好ましく、この準原料粉体中におけるシリカの全含有量が０．０５重量％以下となるように調合する。
【００３９】
しかるのち、得られた準原料粉体を３００〜１０００℃で仮焼きすることにより、アルミナ粉体の表面に正方晶及び／又は立方晶のジルコニアが被着された原料粉体を得ることができ、この原料粉体は、ジルコニアが微細なアルミナ粉体の表面に付着していることから、後述する焼成時におけるアルミナの粒成長を効果的に抑制することができる。
【００４０】
次に、得られた原料粉体に、溶媒及びバインダーを添加して混練乾燥することにより造粒体を作製し、この造粒体を一軸加圧成形法、泥しょう鋳込み法、等軸加圧成形法、射出成形法など通常のセラミック成形法により所定形状に成形したあと大気雰囲気あるいは水素雰囲気中や窒素雰囲気中にて焼成する。この時、焼成温度が１４５０℃未満では、焼結性が不十分であるために緻密化することができず、１６５０℃より高くなると、アルミナの粒成長を促進させてしまうため、いずれも得られたアルミナ質焼結体の抗折強度を７０ｋｇｆ／ｍｍ2 より高くすることができないため、焼成温度は１４５０℃〜１６５０℃の温度範囲で焼成する。
【００４１】
このように、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、希土類のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを均一に混合した溶液にアルミナ粉末を添加し、メディアによりアルミナ凝集体を解砕しつつ中和反応させたものを仮焼きし、微細なアルミナ粉体の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物が被着した原料粉体を作製し、これを成形、焼成するようにしたことから、少ないジルコニア含有量にもかかわらず、優れた抗折強度を有するアルミナ質焼結体を得ることができる。
【００４２】
【実施例】
（実施例）
以下、本発明の具体例について説明する。
【００４３】
ＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏを１１．６９８重量％、ＹＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏを０．１６７重量％、ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏを１．３４６重量％の割合で水に混合して溶液を作製し、この溶液中にアルミナ粉末を８６．７８９重量％添加混合してスラリーを製作した。そして、このスラリーを、平均粒子径が０．３ｍｍ程度の高純度ジルコニアビーズとともに、ビーズミルのベッセル内に入れ、周速１９０００ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転させ、アルミナ凝集体を解砕しながら、アンモニア（２８％）を加えて中和反応させることにより、アルミナ粉体の表面にＺｒ（Ｙ）−Ａｌ系水酸化物が被着した準原料粉体を得た。
【００４４】
次に、この準原料粉体を乾燥させたあと、５００℃程度の温度で仮焼きして粗粉砕することにより、アルミナ粉体の表面にＺｒ（Ｙ）−Ａｌ系水酸化物が被着された原料粉体を作製した。
【００４５】
次に、この原料粉体にバインダーと溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形法により円柱状に成形したあと、この成形体を１５５０℃の大気雰囲気中にて焼成することにより、ジルコニアを含有してなるアルミナ質焼結体を得た。
【００４６】
そこで、このアルミナ質焼結体の組成及び特性について調べた。
【００４７】
アルミナ質焼結体の組成を調べるため、ＩＣＰ発光分光分析により測定したところ、ジルコニアが５重量％、シリカが０．０３重量％、残部がアルミナからなるものであった。
【００４８】
ジルコニアの分散状態を確認するため、アルミナ質焼結体の表面に研磨加工を施して中心線平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍの鏡面に仕上げ、その表面の反射電子像を走査型電子顕微鏡にて撮影したところ、図２に見られるように、ジルコニア（白色部分）が極めて均一に分散しており、さらに反射電子像（以下、ＳＥＭ像と言う）をニレコ製のＬＵＺＥＸ−ＦＳと呼ばれる画像解析装置を用いて、３．３２４０９×１０2 μｍ2 の画像測定範囲内に見られるジルコニアの占有面積率を求め、ジルコニアの含有率との比を算出したところ１．６と、ジルコニアが極めて均一に分散していることが確認できた。なお、ジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比は、任意の１０箇所で測定した値の平均である。
【００４９】
また、アルミナ及びジルコニアの平均結晶粒子径を測定したところ、アルミナの平均結晶粒子径は１．２μｍ、ジルコニアの平均結晶粒子径は０．２８μｍであった。なお、平均結晶粒子径の測定は、３５００倍に拡大したＳＥＭ写真に、長さ７０ｍｍの線を任意に１０本引き、ジルコニアの平均結晶粒子径は、線上にあるジルコニア（白色部分）の総長さを、線上にあるジルコニアの総個数で割り、アルミナの平均結晶粒子径は、線上にあるアルミナ（黒色又は灰色部分）の総長さを、線上にあるアルミナの総個数で割ることにより算出した。
【００５０】
さらに、アルミナ質焼結体中に分散しているジルコニアの結晶状態について確認するため、Ｘ線回折により正方晶及び／又は立方晶ジルコニアのピーク強度と単斜晶ジルコニアのピーク強度をそれぞれ測定し、数１により全ジルコニア量に対する正方晶及び／又は立方晶のジルコニアが占める割合を測定したところ、９４．２ｍｏｌ％と、焼結体中におけるジルコニアの大部分が正方晶及び／又は立方晶のジルコニアであった。
【００５１】
また、見掛け密度をＪＩＳ  Ｃ  ２１４１のアルキメデス法に準拠して測定したところ、４．０３ｇ／ｃｍ3 であった。
【００５２】
さらに、アルミナ質焼結体に切削加工を施して３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの角柱体を製作し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準拠して、スパン幅３０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件にて３点曲げ抗折強度を測定したところ、８９．１ｋｇｆ／ｍｍ2 を有していた。
【００５３】
（比較例）
次に、準原料粉体を得る際に、不純物としてシリカを比較的多く含む原料を用いるとともに、ビーズミルによるアルミナ凝集体の解砕を行わない以外は実施例と同様の条件にて、アルミナ凝集体の表面にＺｒ（Ｙ）−Ａｌ系水酸化物が被着された原料粉体を作製し、この原料粉体にバインダーと溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形法により円柱状に成形したあと、この成形体を１６００℃の大気雰囲気中にて焼成することにより、ジルコニアを含有してなる従来のアルミナ質焼結体を得た。
【００５４】
そして、このアルミナ質焼結体の組成及び特性について調べたところ、ジルコニアが５重量％、シリカが０．１２重量％、残部がアルミナからなる組成を有し、全ジルコニア量に対する正方晶及び／又は立方晶のジルコニアが占める割合が９４．１％と、焼結体中におけるジルコニアの大部分が正方晶及び／又は立方晶のジルコニアであった。なお、従来のアルミナ質焼結体のＳＥＭ写真は図３に示す通りであった。
【００５５】
また、ジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比は０．７４、アルミナの平均結晶粒子径は２．６μｍ、ジルコニアの平均結晶粒子径は０．８２μｍ、見掛け密度は４．０３ｇ／ｃｍ3 、３点曲げ抗折強度は６２．０ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
【００５６】
これら実施例と比較例の結果より判るように、本発明のアルミナ質焼結体は、従来のアルミナ質焼結体と同じ組成を有するものの、図２のＳＥＭ写真に見られるように、アルミナ及びジルコニアの平均結晶粒子径がさらに小さく、また、ジルコニアの分散状態は本発明のアルミナ質焼結体の方が明らかに均一であった。このことはジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比からも明らかである。その為、実施例のアルミナ質焼結体は抗折強度が８９．１ｋｇｆ／ｍｍ2 と７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える強度を実現することができ、優れていた。
【００５７】
（実験例）
そこで、実施例で示した準原料粉体の作製方法を用いて、アルミナ粉体の表面にＺｒ（Ｙ）−Ａｌ系水酸化物が被着された原料粉体を作製し、この原料粉体にバインダーと溶媒としての水を添加して混練乾燥することにより造粒体を作製し、該造粒体を型内に充填して冷間静水圧成形法により円柱状に成形したあと、この成形体を１４５０℃〜１６５０℃の大気雰囲気中にて焼成することにより、組成比率、ジルコニアの占有面積率とジルコニアの含有率との比、アルミナ及びジルコニアの平均結晶粒子径の異なるアルミナ質焼結体を製作し、その３点曲げ抗折強度と見掛け比重について調べる実験を行った。
【００５８】
それぞれの結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
0004331825.tif 000003
【００６０】
この結果、表１より判るように、実質的に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアを０．５〜２０重量％、シリカを０．０５重量％以下の範囲で含有してなり、前記焼結体中のジルコニアの平均結晶粒子径が０．１〜１．０μｍ、アルミナの平均結晶粒子径が０．５〜２．０μｍで、かつ前記焼結体表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とし、その表面の反射電子像を画像解析した時のジルコニアの占有面積率と、焼結体中のジルコニアの含有率との比が０．８以上であるものは、いずれも７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える３点曲げ抗折強度を得ることができた。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の高強度アルミナ質焼結体によれば、実質的に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアを０．５〜２０重量％、シリカを０．０５重量％以下含有し、残部がアルミナからなり、焼結体中のジルコニアの平均結晶粒子径を０．１〜１．０μｍ、アルミナの平均結晶粒子径を０．５〜２．０μｍとするとともに、前記焼結体表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とし、その表面の反射電子像を画像解析した時のジルコニアの占有面積率と、前記焼結体中のジルコニアの含有率との比を０．８以上としたことから、アルミナ質焼結体でありながら７０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越える３点曲げ抗折強度を実現することができる。
【００６２】
また、本発明は、Ｚｒイオンと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙおよび希土類元素のうち１種以上のイオン、ならびにＡｌイオンを原子レベルで均一に混合した溶液を作製する工程と、前記溶液にアルミナ粉末を添加するとともに、メディアにて攪拌し、アルミナ粉末の表面にＺｒ−Ａｌ系水酸化物を被着させた準原料粉体を作製する工程と、前記準原料粉体を３００〜１０００℃で仮焼きし、表面に正方晶及び／又は立方晶からなるジルコニアが被着された原料粉体を得る工程と、前記原料粉体に溶媒とバインダーを添加して造粒体を作製し、これを所定形状に成形したあと１４５０〜１６５０℃で焼成する工程とから高強度アルミナ質焼結体を製造するようにしたことから、ジルコニアを極めて均一に分散させることができ、また、少ないジルコニア量でも優れた抗折強度を有するアルミナ質焼結体を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高強度アルミナ質焼結体の製造プロセスを示すフローチャート図である。
【図２】本発明に係る高強度アルミナ質焼結体のＳＥＭ写真である。
【図３】従来のアルミナ質焼結体のＳＥＭ写真である。
【図１】
0004331825.tif 000004
【図２】
0004331825.tif 000005
【図３】
0004331825.tif 000006