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JP5481316B2 - Zirconia sintered body, and composition for sintering and calcined body - Google Patents
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Zirconia sintered body, and composition for sintering and calcined body Download PDF

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Description

本発明は、ジルコニア焼結体に関する。また、本発明は、ジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体に関する。   The present invention relates to a zirconia sintered body. The present invention also relates to a composition for sintering a zirconia sintered body and a calcined body.

酸化ジルコニウム(IV)(ZrO)(以下、「ジルコニア」という)には多形が存在し、ジルコニアは多形間で相転移を起こす。例えば、正方晶のジルコニアは、単斜晶へ相転移する。このため、ジルコニア単体で焼結体を作製しても、この相転移により結晶構造が破壊されてしまうので、ジルコニア単体の焼結体は、製品としての十分な強度を確保できないという欠点を有する。また、ジルコニア単体の焼結体は、相転移による体積変化により、焼結体の寸法が変化してしまうという欠点も有する。 Zirconium oxide (IV) (ZrO 2 ) (hereinafter referred to as “zirconia”) has polymorphs, and zirconia causes a phase transition between the polymorphs. For example, tetragonal zirconia undergoes a phase transition to monoclinic crystals. For this reason, even if a sintered body is made of zirconia alone, the crystal structure is destroyed by this phase transition, so that the sintered body of zirconia alone has a drawback that sufficient strength as a product cannot be secured. Moreover, the sintered body of a zirconia single-piece | unit has the fault that the dimension of a sintered compact will change by the volume change by a phase transition.

そこで、安定化剤として酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化セリウム等の酸化物をジルコニアに添加して、相転移の発生を抑制した安定化ジルコニア(Stabilized Zirconia)や部分安定化ジルコニア(PSZ;Partially Stabilized Zirconia)が利用されている。特に、部分安定化ジルコニアは、高強度、高靭性という優れた特性を有するセラミックスであり、部分安定化ジルコニアの焼結体は、例えば、歯の治療に使用する補綴材、工具等の種々の用途に使用されている。   Therefore, stabilized zirconia or partially stabilized zirconia (PSZ; which suppresses the occurrence of phase transition by adding an oxide such as calcium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, or cerium oxide as a stabilizer to zirconia. Partially Stabilized Zirconia) is used. In particular, partially stabilized zirconia is a ceramic having excellent properties such as high strength and high toughness, and sintered parts of partially stabilized zirconia are used in various applications such as prosthetic materials and tools used for tooth treatment, for example. Is used.

しかし、部分安定化ジルコニアは、部分的に安定化されているに過ぎないため、長期的安定性の問題は解決されていない。例えば、部分安定化ジルコニア焼結体は、水分存在下、約200℃に加熱された状態では、正方晶から単斜晶への相転移が生じてしまい、これにより部分安定化ジルコニア焼結体の強度が劣化してしまう(以下、これを「低温劣化」という)。そこで、低温劣化を抑制するジルコニア焼結体の製造技術が開発されている(例えば、特許文献1〜特許文献6参照)。   However, since partially stabilized zirconia is only partially stabilized, the problem of long-term stability has not been solved. For example, in the partially stabilized zirconia sintered body, when it is heated to about 200 ° C. in the presence of moisture, a phase transition from tetragonal to monoclinic crystal occurs. The strength deteriorates (hereinafter referred to as “low temperature deterioration”). Then, the manufacturing technique of the zirconia sintered compact which suppresses low temperature deterioration is developed (for example, refer patent document 1-patent document 6).

特許文献1及び特許文献2に係る背景技術においては、平均粒径が0.5μ以下の部分安定化ジルコニア微粉末を用いて、1200℃〜1400℃でジルコニア微粉末を焼結させて、ジルコニア焼結体を製造している。   In the background art related to Patent Document 1 and Patent Document 2, using a partially stabilized zirconia fine powder having an average particle size of 0.5 μm or less, the zirconia fine powder is sintered at 1200 ° C. to 1400 ° C. Manufactures knots.

特許文献3及び非特許文献1に係る背景技術においては、低温劣化現象を生じないジルコニア焼結体を得るために、Y等を含むジルコニア材料の未焼成成形体の表面に、Y等の化合物を含む溶液を塗布した後、1300〜1800℃で焼成することによってジルコニア焼結体を製造している。 In the background art according to Patent Document 3 and Non-Patent Document 1, in order to obtain a zirconia sintered body that does not cause a low temperature deterioration phenomenon, Y or the like is formed on the surface of a green compact of zirconia material containing Y 2 O 3 or the like. A zirconia sintered body is manufactured by applying a solution containing the above compound and firing at 1300 to 1800 ° C.

特許文献4に記載のジルコニア質焼結体は、ZrOと、Y等の希土類金属酸化物(R)と、ホウ素化合物とSiOとAlとを含むジルコニア質焼結体であって、ZrOと希土類金属酸化物(R)とホウ素化合物とSiOとを含む成分(M)に対するAlのモル比(Al/M)が10/90〜50/50であり、希土類金属酸化物(R)とZrOとのモル比(R/ZrO)が、1/99〜6/94で、かつ、ZrOの結晶粒子が主として正方晶の相又は正方晶と立方晶の混合相よりなり、ZrOと希土類金属酸化物(R)との合計に対するホウ素(B)の含有量が0.05〜2モル%、SiOの含有量が0.05〜1.5モル%である。また、特許文献5に記載のジルコニア質医療用材料は、ZrO2を主成分とし、Y23等の希土類金属の酸化物と、ホウ素化合物と、Al23及び/又はSiO2とを含み、ZrO2に対する希土類金属の酸化物のモル比が、1.5/98.5〜5/95であり、ホウ素化合物の含有量がホウ素(B)に換算して0.05〜8%モル%、Al23の含有量が0.1〜5モル%、SiO2の含有量が0.05〜1.5モル%である。 The zirconia sintered body described in Patent Document 4 includes zirconia containing ZrO 2 , rare earth metal oxides (R 2 O 3 ) such as Y 2 O 3 , boron compounds, SiO 2, and Al 2 O 3. a sintered body, ZrO 2 and rare earth metal oxides (R 2 O 3) and boron compound and molar ratio of Al 2 O 3 with respect to the component (M) that includes a SiO 2 (Al 2 O 3 / M) is 10/90 to 50/50, the molar ratio of the rare earth metal oxide (R 2 O 3 ) to ZrO 2 (R 2 O 3 / ZrO 2 ) is 1/99 to 6/94, and ZrO The crystal grains of 2 mainly comprise a tetragonal phase or a mixed phase of tetragonal and cubic crystals, and the content of boron (B) with respect to the total of ZrO 2 and rare earth metal oxide (R 2 O 3 ) is 0.05. ˜2 mol%, SiO 2 content is 0.05 to 1.5 mol% The The zirconia medical material described in Patent Document 5 is mainly composed of ZrO 2 , an oxide of a rare earth metal such as Y 2 O 3 , a boron compound, and Al 2 O 3 and / or SiO 2 . And the molar ratio of the rare earth metal oxide to ZrO 2 is 1.5 / 98.5 to 5/95, and the boron compound content is 0.05 to 8% mol in terms of boron (B). %, Al 2 O 3 content is 0.1 to 5 mol%, and SiO 2 content is 0.05 to 1.5 mol%.

特許文献6に記載のジルコニアセラミックスは、YとZrOのモル比が2/98〜4.5/95.5の範囲で、結晶形が主に正方晶の粒子より成る部分安定化ジルコニア93重量%以上と、残部が酸化硼素、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウムの中から選ばれた酸化物を少なくとも1種含有し、且つ酸化硼素の含量が1重量%以下であり、100℃から300℃の温度で安定である。 The zirconia ceramic described in Patent Document 6 is partially stabilized in which the molar ratio of Y 2 O 3 and ZrO 2 is in the range of 2/98 to 4.5 / 95.5, and the crystal form is mainly composed of tetragonal grains. Zirconia is 93% by weight or more, and the balance contains at least one oxide selected from boron oxide, germanium oxide, and gallium oxide, and the content of boron oxide is 1% by weight or less. Stable at temperatures of

また、特許文献7には、完全焼結後に研削・研削加工が容易で、かつ多数歯欠損のブリッジにも適用可能な曲げ強度を有するフレーム材を製造するための歯科加工用ブロックが開示されている。特許文献7に記載の歯科加工用ブロックは、ジルコニア、アルミナ、ムライト及びスピネルの少なくとも1種を主材とする金属酸化物の完全な焼結体であり、金属酸化物100質量部に対して、1質量部以上23質量部以下のリン酸ランタン及び/又はリン酸アルミニウムを結晶体として含んでいる。   Patent Document 7 discloses a dental processing block for manufacturing a frame material having bending strength that is easy to grind and grind after complete sintering and can be applied to a bridge having a large number of teeth. Yes. The dental processing block described in Patent Document 7 is a complete sintered body of a metal oxide mainly composed of at least one of zirconia, alumina, mullite, and spinel. 1 to 23 parts by mass of lanthanum phosphate and / or aluminum phosphate is included as a crystal.

特開2001−80962号公報JP 2001-80962 A 特開2007−332026号公報JP 2007-332026 A 特開平3−115166号公報JP-A-3-115166 特開平7−215758号公報JP 7-215758 A 特開平8−33701号公報JP-A-8-33701 特開平4−349172号公報JP-A-4-349172 特開2009−23850号公報JP 2009-23850 A 山本泰次、加計一郎、「Y−TZPの表面改質による耐熱劣化性の向上」、ジルコニアセラミックス13・14、内田老鶴圃、1998年、147−163頁Yasuji Yamamoto, Ichiro Kakei, “Improvement of heat resistance by surface modification of Y-TZP”, Zirconia ceramics 13 and 14, Uchida Otsukuru, 1998, pp. 147-163

以下の分析は、本発明の観点から与えられる。   The following analysis is given from the perspective of the present invention.

正方晶から相転移した単斜晶を多く含有するジルコニア焼結体や正方晶から単斜晶への相転移の進行が速いジルコニア焼結体は、十分な強度を確保できず、例えば破損の危険性を有するので、工業製品(例えば歯科用補綴材)としての高い信頼性を確保することができない。   Zirconia sintered bodies containing many monoclinic phase transitions from tetragonal crystals and zirconia sintered bodies with a rapid phase transition from tetragonal to monoclinic crystals cannot secure sufficient strength, for example, risk of damage Therefore, high reliability as an industrial product (for example, a dental prosthetic material) cannot be ensured.

特許文献1及び特許文献2に記載の背景技術においては、部分安定化ジルコニア粒子を焼結しやすいように非常に微細にし、1200℃〜1400℃という低温で焼結することによりジルコニア焼結体を得ている。しかしながら、ジルコニア焼結体の強度及び寸法安定性を高めるためには、さらなる高温で焼結することが要求される。   In the background art described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the partially stabilized zirconia particles are made very fine so as to be easily sintered, and sintered at a low temperature of 1200 ° C. to 1400 ° C. to obtain a zirconia sintered body. It has gained. However, in order to increase the strength and dimensional stability of the zirconia sintered body, it is required to sinter at a higher temperature.

そこで、ジルコニア焼結体の強度を高めるため、部分安定化ジルコニア粒子を高温(例えば1400℃を超える温度)で焼結すると、特許文献1及び特許文献2に記載のような微細な部分安定化ジルコニア粒子原料を使用したとしても、この焼結体は低温劣化が進行しやすいものとなってしまう。このような焼結体は、強度維持及び製品寿命の観点で問題がある。さらに、相転移が進行すると、寸法変化が生じてしまうため、高精度が要求される製品に利用することができない。   Therefore, when the partially stabilized zirconia particles are sintered at a high temperature (for example, a temperature exceeding 1400 ° C.) in order to increase the strength of the zirconia sintered body, the fine partially stabilized zirconia as described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is used. Even if the particle raw material is used, this sintered body is likely to proceed with low temperature deterioration. Such a sintered body has problems in terms of strength maintenance and product life. Furthermore, since the dimensional change occurs as the phase transition progresses, it cannot be used for products that require high accuracy.

また、特許文献1及び特許文献2に記載の背景技術においては、部分安定化ジルコニア粒子の限定的な粒径は、焼結体の作製の制約になると共に、焼結体の信頼性を確認するためには焼結体作製の前に原料粒子の粒径を測定しなければならない。   Moreover, in the background art described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the limited particle size of the partially stabilized zirconia particles restricts the production of the sintered body and confirms the reliability of the sintered body. For this purpose, the particle size of the raw material particles must be measured before the sintered body is produced.

特許文献3及び非特許文献1に記載の背景技術においては、イットリア(Y)等を含有する化合物の溶液を未焼成面に塗布することによってジルコニア焼結体の表面近傍に立方晶を形成している。このとき、立方晶は、焼成面から深さ200μm以上の領域まで形成される。また、焼成面の粒子は、粒径が約0.3μmから約2.5μmへと粒成長してしまっている。このため、曲げ強度及び破壊靭性が高いジルコニア焼結体は得ることができない。さらに、特許文献3及び非特許文献1に方法では、立方晶を形成しようとするたびに、原料粉末に含有された安定化剤の他に、表面に塗布する安定化剤を使用する必要がある。希土類元素を使用する安定化剤は高価であると共に、特に塗布作業が煩雑であるので、製造コストが高くついてしまう。   In the background art described in Patent Literature 3 and Non-Patent Literature 1, a cubic crystal is formed in the vicinity of the surface of the zirconia sintered body by applying a solution of a compound containing yttria (Y) or the like to the green surface. Yes. At this time, the cubic crystal is formed from the fired surface to a region having a depth of 200 μm or more. The particles on the fired surface have grown from a particle size of about 0.3 μm to about 2.5 μm. For this reason, a zirconia sintered body with high bending strength and high fracture toughness cannot be obtained. Furthermore, in the methods disclosed in Patent Document 3 and Non-Patent Document 1, it is necessary to use a stabilizer applied to the surface in addition to the stabilizer contained in the raw material powder every time a cubic crystal is to be formed. . Stabilizers using rare earth elements are expensive and particularly expensive to apply, which increases production costs.

特許文献4に記載の背景技術においては、十分な曲げ強度及び破壊靭性を有するジルコニア焼結体を得ることができていない。一方、特許文献5に記載のジルコニア焼結体における結晶粒子の結晶系は、正方晶又は正方晶と立方晶との混合相となっている。ジルコニア焼結体は、その内部まで立方晶を含有すると曲げ強度及び破壊靭性が低下してしまう。したがって、特許文献5に記載のジルコニア焼結体について、曲げ強度及び破壊靭性が共に高いものは得られていない。   In the background art described in Patent Document 4, a zirconia sintered body having sufficient bending strength and fracture toughness cannot be obtained. On the other hand, the crystal system of crystal grains in the zirconia sintered body described in Patent Document 5 is a tetragonal crystal or a mixed phase of tetragonal crystal and cubic crystal. When the zirconia sintered body contains a cubic crystal in its interior, the bending strength and fracture toughness are lowered. Accordingly, no zirconia sintered body described in Patent Document 5 has high bending strength and high fracture toughness.

特許文献6に記載のジルコニアセラミックスにおいては水熱処理条件が穏やかであるにもかかわらず相転移の進行がみられ、低温劣化の抑制が十分に図られていない。   In the zirconia ceramics described in Patent Document 6, the progress of the phase transition is observed despite the mild hydrothermal treatment conditions, and the low-temperature deterioration is not sufficiently suppressed.

特許文献7に記載の歯科加工用ブロックは、研削・研削加工が容易なジルコニア焼結体を得るものであるが、焼結体の製造方法は、特許文献1及び特許文献2と同様であるので、特許文献1及び特許文献2に記載の技術と同様の問題を有している。   The dental processing block described in Patent Document 7 obtains a zirconia sintered body that is easy to grind and grind, but the manufacturing method of the sintered body is the same as in Patent Document 1 and Patent Document 2. Have the same problems as the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

一方、完全安定化ジルコニアにおいては、単斜晶への相転移は抑制することはできても、部分安定化ジルコニアより靭性や強度が低下してしまう。   On the other hand, in fully stabilized zirconia, although the phase transition to monoclinic crystal can be suppressed, the toughness and strength are lower than in partially stabilized zirconia.

また、ジルコニア焼結体を歯科用補綴材として使用するためには、強度の他にも、無色であること、及び半透明性を有することが要求されるが、安定化剤によっては着色が生じたり、透明性が失われたりしてしまうことがある。   Further, in order to use the zirconia sintered body as a dental prosthetic material, in addition to strength, it is required to be colorless and translucent, but coloring may occur depending on the stabilizer. Or transparency may be lost.

そこで、本発明者らは、リン等のリン元素を所定量含有させることにより、原料粒子の粒径に限定されることなく、高温焼結しても低温劣化の進行が抑制されたジルコニア焼結体を発明した(特願2009−192287参照)。当該発明においては、高温で焼結するほど低温劣化抑制効果を高めることができた。一方で、1500℃以下より低温で焼結すると低温劣化抑制効果が低下する傾向があった。   Therefore, the present inventors include a predetermined amount of phosphorus element such as phosphorus, and are not limited to the particle size of the raw material particles, and zirconia sintering in which the progress of low temperature deterioration is suppressed even at high temperature sintering. Invented the body (see Japanese Patent Application No. 2009-192287). In the invention, the effect of suppressing the low temperature deterioration can be enhanced as the sintering is performed at a higher temperature. On the other hand, when the sintering was performed at a temperature lower than 1500 ° C. or less, the low-temperature deterioration suppressing effect tended to decrease.

本発明の目的は、低温で焼結しても低温劣化を抑制することが可能なジルコニア焼結体を提供することである。また、本発明の目的は、低温で焼結しても高強度及び高破壊靭性を有するジルコニア焼結体を提供することである。さらに、本発明の目的は、該ジルコニア焼結体の前駆体となる焼結用組成物及び仮焼体を提供することである。   The objective of this invention is providing the zirconia sintered compact which can suppress low-temperature deterioration even if it sinters at low temperature. Another object of the present invention is to provide a zirconia sintered body having high strength and high fracture toughness even when sintered at a low temperature. Furthermore, an object of the present invention is to provide a sintering composition and a calcined body that are precursors of the zirconia sintered body.

本発明の第1視点によれば、部分安定化ジルコニアをマトリックス相として有し、ホウ素(B)元素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、3×10−4質量%〜3×10−1質量%含有するジルコニア焼結体が提供される。ジルコニア焼結体は、ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素をさらに含有し、ビスマス元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜1質量%含有し、スズ元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜1質量%含有し、硫黄元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜0.1質量%含有する。 According to the 1st viewpoint of this invention, it has a partly stabilized zirconia as a matrix phase, and boron (B) element is 3 * 10 <-4> mass% -3 * 10 < - > with respect to the mass of a zirconia sintered compact. A zirconia sintered body containing 1 % by mass is provided. Zirconia sintered body, bismuth (Bi) elements, tin (Sn) element,及 beauty further contain at least one element of sulfur (S) element, when containing bismuth, the mass of the zirconia sintered body If it contained 0.001 wt% to 1 wt% for the case containing tin element, which contains 0.001 wt% to 1% by weight, based on the weight of the zirconia sintered body, containing sulfur element, containing 0.001% by mass to 0.1% by weight, based on the weight of the zirconia sintered body.

上記第1視点の好ましい形態によれば、ジルコニア焼結体は、リン(P)元素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.005質量%〜1質量%さらに含有する。   According to a preferred embodiment of the first aspect, the zirconia sintered body further contains a phosphorus (P) element in an amount of 0.005% by mass to 1% by mass with respect to the mass of the zirconia sintered body.

上記第1視点の好ましい形態によれば、ジルコニア焼結体は、酸化アルミニウムを、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.2質量%〜25質量%さらに含有する。   According to the preferable form of the said 1st viewpoint, a zirconia sintered compact further contains 0.2 mass%-25 mass% of aluminum oxide with respect to the mass of a zirconia sintered compact.

上記第1視点の好ましい形態によれば、ジルコニア焼結体は、二酸化ケイ素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.03質量%〜3質量%さらに含有する。   According to the preferable form of the said 1st viewpoint, a zirconia sintered compact further contains 0.03 mass%-3 mass% of silicon dioxide with respect to the mass of a zirconia sintered compact.

上記第1視点の好ましい形態によれば、焼成面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.4以上である。焼成面からの深さが100μm以上の領域におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下である。   According to the preferred embodiment of the first aspect, a cubic [200] peak is generated in the X-ray diffraction pattern on the fired surface with respect to the height of the peak existing near the position where the tetragonal [200] peak occurs. The ratio of the heights of the peaks existing in the vicinity of the position is 0.4 or more. In the X-ray diffraction pattern in the region where the depth from the fired surface is 100 μm or more, near the position where the cubic [200] peak occurs relative to the height of the peak existing near the position where the tetragonal [200] peak occurs The ratio of the heights of the peaks existing in is 0.3 or less.

上記第1視点の好ましい形態によれば、焼成面又は露出面を切削して、X線回折パターンにおいて正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下である面を露出させた後に再焼成した場合、再焼成面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.4以上である。   According to the preferred form of the first aspect, the fired surface or the exposed surface is cut, and the X-ray diffraction pattern is derived from a cubic crystal with respect to the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the tetragonal crystal is generated. [200] When a surface having a peak height ratio near the position where the peak occurs is exposed to 0.3 or less and then refired, in the X-ray diffraction pattern on the refired surface, tetragonal-derived [ 200] The ratio of the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the cubic crystal to the height of the peak existing near the position where the peak occurs is 0.4 or more.

上記第1視点の好ましい形態によれば、再焼成面からの深さが100μm以上の領域におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下である。   According to the preferred embodiment of the first aspect, in the X-ray diffraction pattern in the region where the depth from the refired surface is 100 μm or more, the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the tetragonal crystal occurs. The ratio of the heights of the peaks existing near the position where the [200] peak derived from the cubic crystal occurs is 0.3 or less.

上記第1視点の好ましい形態によれば、ジルコニア焼結体を180℃、1MPaの条件で低温劣化加速試験を5時間施した場合に、低温劣化加速試験後のジルコニア焼結体の表面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[111]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する単斜晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が1以下である。   According to a preferred embodiment of the first aspect, when the zirconia sintered body is subjected to a low temperature deterioration accelerated test for 5 hours under the conditions of 180 ° C. and 1 MPa, X-rays on the surface of the zirconia sintered body after the low temperature deterioration accelerated test are obtained. In the diffraction pattern, the ratio of the height of the peak existing near the position where the [11-1] peak derived from the monoclinic crystal to the height of the peak existing near the position where the [111] peak derived from the tetragonal crystal is 1 is 1. It is as follows.

上記第1視点の好ましい形態によれば、ジルコニア焼結体は、1350℃〜1550℃で焼結されている。   According to a preferred embodiment of the first aspect, the zirconia sintered body is sintered at 1350 ° C. to 1550 ° C.

本発明の第2視点によれば、 部分安定化ジルコニア粒子を含有し、ホウ素(B)元素を、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10−2mol含有するジルコニア焼結体の焼結用組成物が提供される。ジルコニア焼結体の焼結用組成物は、ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素を含有し、ビスマス元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して6×10−6mol〜7×10−3mol含有し、スズ元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して1×10−5mol〜2×10−2mol含有し、硫黄元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10 mol含有する。 According to the second aspect of the present invention, it contains partially stabilized zirconia particles and contains boron (B) element in an amount of 4 × 10 −5 mol to 5 × 10 −2 mol with respect to 1 mol of zirconium (IV) oxide. A composition for sintering a zirconia sintered body is provided. Sintering the composition of the zirconia sintered body of bismuth (Bi) elements, if the tin (Sn) element contains at least one element of beauty sulfur (S) element, containing bismuth, zirconium oxide (IV) 6 × 10 -6 mol~7 × 10 -3 mol contain against 1 mol, when containing tin element, 1 × 10 -5 with respect to zirconium (IV) 1mol mol~2 × 10 - 2 mol contain, if containing sulfur element, zirconium oxide (IV) 4 × respect 1mol 10 -5 mol~5 × 10 - 3 mol contain.

本発明の第3視点によれば、1350℃〜1650℃で焼結することにより上記第1視点に係るジルコニア焼結体が得られるジルコニア焼結体の焼結用組成物が提供される。   According to the 3rd viewpoint of this invention, the composition for sintering of the zirconia sintered compact from which the zirconia sintered compact which concerns on the said 1st viewpoint is obtained by sintering at 1350 degreeC-1650 degreeC is provided.

本発明の第4視点によれば、安定化剤を含有するジルコニアを含有し、ホウ素(B)元素を、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10−2mol含有するジルコニア焼結体の仮焼体が提供される。ジルコニア焼結体の仮焼体は、ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素を含有し、ビスマス元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して6×10−6mol〜7×10−3mol含有し、スズ元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して1×10−5mol〜2×10−2mol含有し、硫黄元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10 mol含有する。 According to the 4th viewpoint of this invention, the zirconia containing a stabilizer is contained, and a boron (B) element is 4 * 10 < -5 > mol- 5 * 10 <-2 > mol with respect to 1 mol of zirconium oxide (IV). A calcined body of the zirconia sintered body to be contained is provided. Calcined body of zirconia sintered body, if bismuth (Bi) elements, tin (Sn) element contains at least one element of beauty sulfur (S) element, containing bismuth, zirconium oxide (IV ) When containing 6 × 10 −6 mol to 7 × 10 −3 mol with respect to 1 mol and containing tin element, 1 × 10 −5 mol to 2 × 10 −2 mol with respect to 1 mol of zirconium (IV) oxide contains, if containing sulfur element, zirconium oxide (IV) 4 × respect 1mol 10 -5 mol~5 × 10 - 3 mol contain.

本発明の第5視点によれば、1350℃〜1550℃で焼結することにより上記第1視点に係るジルコニア焼結体となるジルコニア焼結体の仮焼体が提供される。   According to the 5th viewpoint of this invention, the calcination body of the zirconia sintered compact used as the zirconia sintered body which concerns on the said 1st viewpoint by sintering at 1350 degreeC-1550 degreeC is provided.

本発明の第6視点によれば、上記第2視点又は第3視点に係る焼結用組成物を800℃〜1200℃で仮焼して形成されるジルコニア焼結体の仮焼体が提供される。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a calcined body of a zirconia sintered body formed by calcining the sintering composition according to the second or third viewpoint at 800 ° C. to 1200 ° C. The

なお、本発明のジルコニア焼結体には、成形したジルコニア粒子を常圧下ないし非加圧下において焼結させた焼結体のみならず、HIP(Hot Isostatic Pressing;熱間静水等方圧プレス)処理等の高温加圧処理によって緻密化させた焼結体も含まれる。   The zirconia sintered body of the present invention includes not only a sintered body obtained by sintering molded zirconia particles under normal pressure or non-pressurization, but also HIP (Hot Isostatic Pressing) treatment. The sintered compact densified by high-temperature pressurization processes, such as, is also contained.

また、本発明において「低温劣化加速試験」とは、ISO13356に準拠した試験をいう。ただし、ISO13356に規定されている条件は、「134℃、0.2MPa、5時間」であるが、本発明においては、加速試験の条件をより過酷にするため、その条件を「180℃、1MPa」とし、試験時間は目的に応じて適宜設定する。以下においては、「低温劣化加速試験」を「水熱処理」又は「水熱処理試験」とも表記する。   In the present invention, the “low temperature deterioration acceleration test” refers to a test based on ISO13356. However, the conditions specified in ISO 13356 are “134 ° C., 0.2 MPa, 5 hours”. However, in the present invention, the conditions are set to “180 ° C., 1 MPa in order to make the acceleration test conditions more severe. The test time is set appropriately according to the purpose. Hereinafter, the “low temperature deterioration acceleration test” is also referred to as “hydrothermal treatment” or “hydrothermal treatment test”.

本発明は、以下の効果のうち少なくとも1つを有する。   The present invention has at least one of the following effects.

本発明によれば、低温(例えば1500℃以下)で焼結しても、低温劣化が抑制された長期的安定性を有するジルコニア焼結体を得ることができる。これにより、より安価にジルコニア焼結体を製造することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a zirconia sintered body having long-term stability in which low-temperature deterioration is suppressed even when sintered at a low temperature (for example, 1500 ° C. or less). Thereby, a zirconia sintered compact can be manufactured more cheaply.

本発明によれば、焼成時に、原料中の安定化剤が表面に移動する。これにより、焼成面の極薄い領域のみ、安定化剤が高濃度となり、その領域においては立方晶が増加する。一方、安定化剤が集中するのは焼成面のみであるので、ジルコニア焼結体の内部における安定化剤濃度には大きな変化は生じず、ジルコニア焼結体内部の結晶系は正方晶を維持することができる。すなわち、本発明によれば、ジルコニア焼結体の焼成面のみに立方晶を多く含有する層の被覆を形成することができる。この立方晶を多く含有する層は、ジルコニア焼結体が水熱処理によって低温劣化することを抑制することができると考察される。   According to the present invention, the stabilizer in the raw material moves to the surface during firing. Thereby, only in the very thin area | region of a calcination surface, a stabilizer becomes high concentration and the cubic crystal increases in the area | region. On the other hand, since the stabilizer concentrates only on the fired surface, the stabilizer concentration inside the zirconia sintered body does not change greatly, and the crystal system inside the zirconia sintered body maintains a tetragonal crystal. be able to. That is, according to the present invention, it is possible to form a coating of a layer containing a large amount of cubic crystals only on the fired surface of the zirconia sintered body. It is considered that this layer containing a lot of cubic crystals can suppress the low-temperature degradation of the zirconia sintered body by hydrothermal treatment.

ジルコニア焼結体内部の結晶系は正方晶が維持されるので、曲げ強度及び破壊靭性が低下することはない。さらには、一般に反比例的な関係にある曲げ強度と破壊靭性を共に向上させたジルコニア焼結体も得ることができる。   Since the tetragonal crystal system is maintained in the zirconia sintered body, the bending strength and fracture toughness are not lowered. Furthermore, it is possible to obtain a zirconia sintered body in which both bending strength and fracture toughness, which are generally in an inversely proportional relationship, are improved.

これにより、本発明のジルコニア焼結体は、高信頼性かつ長寿命が要求される製品に利用することができる。さらに、相転移による寸法変化も小さくなるので、本発明のジルコニア焼結体は、高精度が要求される製品に利用することができる。   Thereby, the zirconia sintered compact of this invention can be utilized for the product for which high reliability and long life are requested | required. Furthermore, since the dimensional change due to the phase transition is also reduced, the zirconia sintered body of the present invention can be used for products that require high accuracy.

本発明においては、焼成面に立方晶を多く存在させるために別途安定化剤を表面に塗布する必要もなく、安価な添加物を添加して単に焼成するだけでよいので、製造コストが増大することもない。   In the present invention, it is not necessary to separately apply a stabilizer to the surface in order to make many cubic crystals exist on the fired surface, and it is only necessary to add an inexpensive additive and fire, so that the manufacturing cost increases. There is nothing.

本発明のジルコニア焼結体は焼成面を加工して正方晶の面を露出させても、再度焼成することにより、再焼成面(露出面)近傍に再度立方晶を形成することができる。これにより、焼結体を所望の形状に加工することにより、主たる結晶系が正方晶である面が露出することになっても、再焼成によって立方晶を含有する層で再度被覆することができ、水熱劣化の進行が抑制された製品を作製することができる。   The zirconia sintered body of the present invention can form a cubic crystal again in the vicinity of the refired surface (exposed surface) by firing again even if the fired surface is processed to expose the tetragonal surface. As a result, by processing the sintered body into a desired shape, even if a surface whose main crystal system is tetragonal is exposed, it can be coated again with a layer containing cubic crystals by refiring. A product in which the progress of hydrothermal degradation is suppressed can be produced.

以上より、本発明によれば、製造コストを増大させることなく、低低温劣化性、高強度、及び高破壊靭性のジルコニア焼結体を得ることができる。しかもこれは複雑形状の場合も含めて形状の如何によらず達成される。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a zirconia sintered body having low-temperature deterioration property, high strength, and high fracture toughness without increasing the manufacturing cost. Moreover, this can be achieved regardless of the shape including the case of a complicated shape.

本発明においては、強化繊維として機能する針状結晶ないし柱状結晶を有するジルコニア焼結体を得ることができる。これにより、低温(例えば1500℃以下)で焼結しても、ジルコニア焼結体の強度を高めることができる。   In the present invention, a zirconia sintered body having needle-like crystals or columnar crystals that function as reinforcing fibers can be obtained. Thereby, even if it sinters at low temperature (for example, 1500 degrees C or less), the intensity | strength of a zirconia sintered compact can be raised.

本発明のジルコニア焼結体は、無色性及び半透明性を有しており、歯科補綴材等の透明性が要求される製品にも利用することができる。   The zirconia sintered body of the present invention has colorlessness and translucency, and can be used for products that require transparency such as dental prosthetic materials.

実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% of bismuth in Example 4, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern inside the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% of bismuth in Example 4, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the re-baking surface of the zirconia sintered compact of the bismuth addition rate 0.2% in Example 4, and the boron oxide addition rate 0.1%. 実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of tin 0.2% and the addition rate of boron oxide 0.1% in Example 8. 実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern inside the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% in Example 8, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the rebaking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of tin 0.2% in Example 8, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of germanium in Example 7, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern inside the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% of germanium in Example 7, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the re-baking surface of the zirconia sintered compact in which the addition rate of germanium in Example 7 and the addition rate of boron oxide are 0.1%. 実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% of sulfur in Example 10, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern inside the zirconia sintered compact of the addition rate of 0.2% in Example 10, and the addition rate of boron oxide 0.1%. 実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the re-baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of sulfur 0.2% and the addition rate of boron oxide 0.1% in Example 10. FIG. 比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the baking surface of the zirconia sintered compact of the addition rate 0% of the comparative example 1 and the addition rate 0% of a boron oxide. 比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern inside the zirconia sintered compact of the addition rate 0% of the comparative example 1 and the addition rate of boron oxide 0%. 比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターン。The X-ray-diffraction pattern of the re-fired surface of the zirconia sintered compact of the addition rate of 0% and the addition rate of boron oxide of 0% in the comparative example 1. 実施例1〜4における酸化ホウ素の添加率に対して単斜晶のピーク比をプロットしたグラフ。The graph which plotted the peak ratio of the monoclinic crystal with respect to the addition rate of the boron oxide in Examples 1-4. 実施例6〜9における酸化ホウ素の添加率に対して単斜晶のピーク比をプロットしたグラフ。The graph which plotted the peak ratio of the monoclinic crystal with respect to the addition rate of the boron oxide in Examples 6-9. 実施例11〜13における酸化ホウ素の添加率に対して単斜晶のピーク比をプロットしたグラフ。The graph which plotted the peak ratio of the monoclinic crystal with respect to the addition rate of the boron oxide in Examples 11-13. 実施例15〜17における酸化ホウ素の添加率に対して単斜晶のピーク比をプロットしたグラフ。The graph which plotted the peak ratio of the monoclinic crystal with respect to the addition rate of the boron oxide in Examples 15-17.

特願2009−192287、特願2010−44967及び特願2010−185586の特許請求の範囲、明細書、図面及び要約書に記載の内容は、本書に繰り込み記載されているものとする。   The contents of claims, specifications, drawings, and abstracts of Japanese Patent Application Nos. 2009-192287, 2010-44967, and 2010-185586 are incorporated herein by reference.

本発明の第1実施形態に係るジルコニア焼結体について説明する。本発明のジルコニア焼結体は、部分安定化ジルコニア結晶粒子が主として焼結された焼結体であり、部分安定化ジルコニアをマトリックス相として有する。部分安定化ジルコニア結晶粒子における安定化剤としては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化セリウム等の酸化物の酸化物が挙げられる。安定化剤は、ジルコニア粒子が部分安定化できるような量を添加すると好ましい。例えば、安定化剤として酸化イットリウムを使用する場合、酸化イットリウムの含有率は、ジルコニア焼結体全体において、部分安定化酸化ジルコニウムに対して好ましくは2mol%〜5mol%(約3質量%〜9質量%)添加することができる。ジルコニア焼結体中の安定化剤の含有率は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)発光分光分析によって測定することができる。   The zirconia sintered body according to the first embodiment of the present invention will be described. The zirconia sintered body of the present invention is a sintered body in which partially stabilized zirconia crystal particles are mainly sintered, and has partially stabilized zirconia as a matrix phase. Examples of the stabilizer in the partially stabilized zirconia crystal particles include oxides of oxides such as calcium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, and cerium oxide. The stabilizer is preferably added in such an amount that the zirconia particles can be partially stabilized. For example, when yttrium oxide is used as the stabilizer, the content of yttrium oxide is preferably 2 mol% to 5 mol% (about 3 mass% to 9 mass%) with respect to the partially stabilized zirconium oxide in the entire zirconia sintered body. %) Can be added. The content of the stabilizer in the zirconia sintered body can be measured, for example, by inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy.

安定化剤は、ジルコニア焼結体の焼成面においては、焼成面を完全安定化できるような含有率で存在し、ジルコニア焼結体の内部(焼成面以外の領域)においては、焼結体を部分安定化するような含有率で存在している。すなわち、ジルコニア焼結体には、ジルコニア焼結体の焼成面から内部に向かって安定化剤の含有率が減衰している領域があると考えられる。この領域は、2次イオン質量分析法(SIMS;Secondary ion mass spectrometry)によれば、例えば、焼成面から4μm〜8μmの領域であると考えられる。また、X線光電子分光法(XPS;X-ray Photoelectron Spectroscopy)によれば、例えば、焼成面から少なくとも5nmまでの領域においては、安定化剤は5mol%以上の含有率であり、より好ましくは8mol%以上であると考えられる。また、例えば、ジルコニア焼結体の焼成面から深さ100μmより内部における安定化剤の含有率は、2mol%〜5mol%未満であると好ましく、より好ましくは4mol%以下であると考えられる。ジルコニア焼結体の焼成面において安定化剤の含有率を高くする方法としては、焼成前の成形体の外部から付加するのではなく、原料中に含有される安定化剤の一部が焼成時に焼成面方向に移動すると好ましい。   The stabilizer is present on the fired surface of the zirconia sintered body in such a content that the fired surface can be completely stabilized, and within the zirconia sintered body (region other than the fired surface) It exists in such a content rate that it is partially stabilized. That is, it is considered that the zirconia sintered body has a region where the content of the stabilizer is attenuated from the fired surface of the zirconia sintered body toward the inside. This region is considered to be, for example, a region of 4 μm to 8 μm from the fired surface according to secondary ion mass spectrometry (SIMS). Further, according to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), for example, in the region from the fired surface to at least 5 nm, the stabilizer has a content of 5 mol% or more, more preferably 8 mol. % Or more. Further, for example, the content of the stabilizer in the interior from the depth of 100 μm from the fired surface of the zirconia sintered body is preferably 2 mol% to less than 5 mol%, and more preferably 4 mol% or less. As a method of increasing the content of the stabilizer on the fired surface of the zirconia sintered body, it is not added from the outside of the molded body before firing, but a part of the stabilizer contained in the raw material is fired during firing. It is preferable to move in the firing surface direction.

以下の説明において、単に「ジルコニア」と称するものは、部分安定化ジルコニアを意味するものとする。   In the following description, what is simply referred to as “zirconia” shall mean partially stabilized zirconia.

本発明のジルコニア焼結体におけるジルコニア結晶粒子の結晶型は、主として正方晶である。本発明のジルコニア焼結体は、低温劣化加速試験(水熱試験)未処理状態のX線回折パターンにおいて、単斜晶は実質的には検出されないと好ましい。本発明のジルコニア焼結体(水熱試験未処理状態)に単斜晶が含まれるとしても、X線回折パターンにおいて、2θが30°付近の正方晶由来の[111]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する、2θが28°付近の単斜晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比(すなわち、「2θが28°付近の単斜晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」/「2θが30°付近の正方晶由来の[111]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」である;以下「単斜晶のピーク比」という)は、0.2以下であると好ましく、0〜0.1であるとより好ましい。   The crystal form of the zirconia crystal particles in the zirconia sintered body of the present invention is mainly tetragonal. In the zirconia sintered body of the present invention, it is preferable that the monoclinic crystal is not substantially detected in the X-ray diffraction pattern in the untreated state at the low temperature deterioration acceleration test (hydrothermal test). Even if monoclinic crystals are contained in the zirconia sintered body of the present invention (untreated hydrothermal test state), in the X-ray diffraction pattern, a [111] peak derived from a tetragonal crystal with 2θ of around 30 ° is generated. The ratio of the height of the peak existing near the position where the [11-1] peak derived from the monoclinic crystal whose 2θ is around 28 ° to the height of the existing peak (ie, “monoclinic when 2θ is around 28 °) The height of the peak existing near the position where the [11-1] peak derived from the crystal occurs / the height of the peak existing near the position where the [111] peak derived from the tetragonal crystal with 2θ of around 30 ° occurs. Is; hereinafter referred to as “monoclinic peak ratio”) is preferably 0.2 or less, more preferably 0 to 0.1.

本発明のジルコニア焼結体の焼成面(ないしその近傍)は、ジルコニア焼結体内部よりも立方晶を多く含有している。例えば、焼成面におけるX線回折パターンを測定すると立方晶が観測されるが、焼成面を少なくとも深さ100μm研削した面におけるX線回折パターンを測定すると、立方晶は実質的には観測されない。   The fired surface (or the vicinity thereof) of the zirconia sintered body of the present invention contains more cubic crystals than the inside of the zirconia sintered body. For example, when an X-ray diffraction pattern on the fired surface is measured, cubic crystals are observed, but when an X-ray diffraction pattern is measured on a surface obtained by grinding the fired surface to a depth of at least 100 μm, substantially no cubic crystals are observed.

本発明のジルコニア焼結体の焼成面についてX線回折パターンを測定し、正方晶由来のピークの高さと立方晶由来のピークの高さとを比較した場合に、2θが35.3°付近の正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する、2θが35.2°付近の立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比(すなわち、「2θが35.2°付近の立方晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」/「2θが35.3°付近の正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」である;以下「立方晶のピーク比」という)は、0.4以上、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、さらに好ましくは3以上、さらに好ましくは5以上である。   When the X-ray diffraction pattern was measured on the fired surface of the zirconia sintered body of the present invention and the height of the peak derived from the tetragonal crystal was compared with the height of the peak derived from the cubic crystal, 2θ was a square around 35.3 °. Ratio of the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from a cubic crystal having a 2θ of around 35.2 ° to the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the crystal occurs ( That is, “the height of a peak existing near a position where a [11-1] peak derived from a cubic crystal with 2θ of around 35.2 ° occurs” / “[200] derived from a tetragonal crystal with 2θ of around 35.3 °”. The height of the peak near the position where the peak occurs; hereinafter referred to as “cubic peak ratio”) is 0.4 or more, preferably 1 or more, more preferably 2 or more, more preferably 3 or more, More preferably 5 or more The

本発明のジルコニア焼結体の焼成面から深さ100μm以上の領域においては、正方晶を多く含有しており、実質的には正方晶であると好ましい。本発明のジルコニア焼結体の焼成面を深さ100μm以上研削し、露出面についてX線回折パターンを測定し、正方晶由来のピークの高さと立方晶由来のピークの高さとを比較した場合、立方晶のピーク比は、0.3以下であると好ましく、0.1以下であるとより好ましく、0.05以下であるとより好ましく、実質的には立方晶が検出されないと好ましい。焼結体内部において立方晶を多く含有すると、曲げ強度及び破壊靭性が低下すると考えられるからである。なお、本発明における「研削」には研磨も含まれる。   The region having a depth of 100 μm or more from the fired surface of the zirconia sintered body of the present invention contains a large amount of tetragonal crystals, and is preferably substantially tetragonal. When the sintered surface of the zirconia sintered body of the present invention is ground at a depth of 100 μm or more, the X-ray diffraction pattern is measured on the exposed surface, and the peak height derived from the tetragonal crystal is compared with the peak height derived from the cubic crystal, The peak ratio of the cubic crystal is preferably 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, more preferably 0.05 or less, and it is preferable that substantially no cubic crystal is detected. It is because it is thought that bending strength and fracture toughness will fall when many cubic crystals are contained in a sintered compact. The “grinding” in the present invention includes polishing.

本発明のジルコニア焼結体の焼成面近傍に立方晶が多く含有することは薄膜X線回折法を用いて確認することができる。焼成面から深さ約8μmまでの領域(X線の入射角が0°〜11°までの領域)において、正方晶由来のピークの高さと立方晶由来のピークの高さとを比較した場合に、2θが71.0°付近の正方晶由来の[211]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する、2θが70.5°付近の立方晶由来の[311]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比(すなわち、「2θが70.5°付近の立方晶由来の[311]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」/「2θが71.0°付近の正方晶由来の[211]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さ」である;以下「焼成面表層のピーク比」という)は、1以上であると好ましく、2以上であるとより好ましく、3以上であるとさらに好ましく、5以上であるとさらに好ましい。   It can be confirmed using a thin film X-ray diffraction method that many cubic crystals are contained in the vicinity of the fired surface of the zirconia sintered body of the present invention. In the region from the fired surface to a depth of about 8 μm (region where the incident angle of X-ray is 0 ° to 11 °), the peak height derived from the tetragonal crystal is compared with the peak height derived from the cubic crystal. Near the position at which a [311] peak derived from a cubic crystal with 2θ of about 70.5 ° occurs relative to the height of the peak existing near the position at which a [211] peak derived from a tetragonal crystal with 2θ of about 71.0 ° is generated. The ratio of the heights of the existing peaks (ie, “the height of the peak existing near the position where the [311] peak derived from the cubic where 2θ is around 70.5 ° occurs” / “2θ is around 71.0 ° The height of the peak existing near the position where the [211] peak derived from the tetragonal crystal occurs ”; hereinafter referred to as“ peak ratio of the fired surface layer ”is preferably 1 or more, more preferably 2 or more. More preferably, it is 3 or more. More preferably, it is above.

本発明のジルコニア焼結体は、ジルコニア焼結体の焼成面(焼結後の露出面)又は表面を研削して主たる結晶系が正方晶である面を露出させたとしても、そのジルコニア焼結体(研削面を露出させた焼結体)を再焼成すると、焼結時と同様にして、安定化剤の塗布等の別段の処理を施すことなく、研削後再焼成前よりも多くの立方晶が再焼成面近傍に形成されることが判明した。このことは驚くべきことであり、予測を超える事象である。例えば、本発明のジルコニア焼結体の焼成面又は露出面を研削して、X線回折パターンにおいて正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下、より好ましくは0.1以下、さらに好ましくは0.05以下である面を露出させ、再焼成した場合、再焼成面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.4以上、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、さらに好ましくは3以上、さらに好ましくは5以上である。   Even if the zirconia sintered body of the present invention grinds the sintered surface (exposed surface after sintering) or the surface of the zirconia sintered body to expose a surface whose main crystal system is a tetragonal crystal, the zirconia sintered body When the body (sintered body with the ground surface exposed) is refired, it is more cubic than after regrinding before grinding without applying other treatments such as the application of a stabilizer in the same way as during sintering. It was found that crystals were formed near the refired surface. This is a surprising and unexpected event. For example, the fired surface or the exposed surface of the zirconia sintered body of the present invention is ground, and the X-ray diffraction pattern is derived from a cubic crystal with respect to the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the tetragonal crystal is generated. 200] When a surface having a peak height ratio near the position where the peak occurs is 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, and even more preferably 0.05 or less is exposed and refired, In the X-ray diffraction pattern on the fired surface, the ratio of the height of the peak existing near the position where the cubic [200] peak occurs to the height of the peak existing near the position where the tetragonal [200] peak occurs Is 0.4 or more, preferably 1 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 3 or more, and still more preferably 5 or more.

再焼成後の内部においては、主たる結晶系は正方晶となっている。すなわち、再焼成面からの深さが100μm以上の領域におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比は、0.3以下、より好ましくは0.1以下、さらに好ましくは0.05以下である。   In the interior after refiring, the main crystal system is tetragonal. That is, in the X-ray diffraction pattern in the region where the depth from the refired surface is 100 μm or more, there is a [200] peak derived from a cubic crystal with respect to the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from a tetragonal crystal occurs. The ratio of the heights of the peaks existing in the vicinity of the generated position is 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, and still more preferably 0.05 or less.

再焼成温度は、焼結温度と同様であると好ましく、1350℃以上1500℃以下であると好ましい。なお、本発明でいう「再焼成」にはHIP処理も含まれる。   The refiring temperature is preferably the same as the sintering temperature, and is preferably 1350 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. Note that “re-firing” in the present invention includes HIP treatment.

本発明のジルコニア焼結体によれば、焼結体を所望の形状に切削又は研削加工して、正方晶が主となる面が露出することになったとしても、再焼成することによって、表層に立方晶を含有させ、水熱劣化の進行が抑制された製品を得ることができる。   According to the zirconia sintered body of the present invention, the sintered body is cut or ground into a desired shape, and even if a surface mainly composed of tetragonal crystals is exposed, the surface layer is obtained by re-firing. A product in which the cubic crystal is contained and the progress of hydrothermal deterioration is suppressed can be obtained.

本発明のジルコニア焼結体は、ホウ素(B)を含有する。ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して、3×10−4質量%以上であると好ましく、3×10−2質量%以上であるとより好ましい。また、ホウ素(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の合計質量に対して、0.3質量%以下であると好ましい。ホウ素を含有させることにより、焼結温度を低下させながらも、相転移の進行を抑制することができる。 The zirconia sintered body of the present invention contains boron (B). The content of boron (element) in the zirconia sintered body is preferably 3 × 10 −4 mass% or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, and more preferably 3 × 10 −2 mass% or more. preferable. Moreover, it is preferable that the content rate of boron (element) is 0.3 mass% or less with respect to the total mass of a zirconia sintered compact. By containing boron, it is possible to suppress the progress of the phase transition while lowering the sintering temperature.

本発明の第1実施形態に係るジルコニア焼結体は、ビスマス(Bi)を含有する。ジルコニア焼結体中におけるビスマス(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましく、0.05質量%以上であるとより好ましく、0.1質量%以上であるとさらに好ましい。ビスマス(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の合計質量に対して1質量%以下であると好ましい。   The zirconia sintered body according to the first embodiment of the present invention contains bismuth (Bi). The content of bismuth (element) in the zirconia sintered body is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, based on the mass of the zirconia sintered body, More preferably, it is at least mass%. The content of bismuth (element) is preferably 1% by mass or less with respect to the total mass of the zirconia sintered body.

特に、ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるビスマス(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であると好ましい。ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるビスマス(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましい。   In particular, when the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of bismuth (element) in the zirconia sintered body is: It is preferable that it is 0.05 mass% or more with respect to the mass of a zirconia sintered compact. When the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of bismuth (element) in the zirconia sintered body is It is preferable that it is 0.001 mass% or more with respect to the mass of a bonded body.

本発明の第1実施形態に係るジルコニア焼結体においては、ホウ素とビスマスを組み合わせて添加することにより、ジルコニア焼結体の焼成面に立方晶系を含む層を形成することができる。これにより、高い耐水熱劣化性を有するジルコニア焼結体にすることができる。   In the zirconia sintered body according to the first embodiment of the present invention, a layer containing a cubic system can be formed on the fired surface of the zirconia sintered body by adding boron and bismuth in combination. Thereby, it can be set as the zirconia sintered compact which has high hydrothermal deterioration resistance.

本発明のジルコニア焼結体は、リン(P)元素をさらに含有してもよい。この場合、本発明のジルコニア焼結体におけるリンの含有率は、相転移抑制効果の観点から、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.001質量%以上であると好ましく、0.05質量%以上であるとより好ましく、0.1質量%以上であるとさらに好ましい。また、本発明のジルコニア焼結体におけるリンの含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して、1質量%以下であると好ましく、0.6質量%以下であるとより好ましく、0.5質量%以下であるとさらに好ましい。   The zirconia sintered body of the present invention may further contain a phosphorus (P) element. In this case, the phosphorus content in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition, and 0.05 mass. % Or more, more preferably 0.1% by mass or more. The phosphorus content in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or less, based on the mass of the zirconia sintered body, More preferably, it is at most mass%.

本発明のジルコニア焼結体は、酸化アルミニウム(好ましくはα−アルミナ)を含有すると好ましい。酸化アルミニウムを含有させると、焼結助剤として焼成を促進させ、かつ、低温劣化の進行を抑制することができる。本発明のジルコニア焼結体における酸化アルミニウムの含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して、0質量%以上であると好ましく、0.2質量%以上であるとより好ましく、4質量%以上であるとさらに好ましい。本発明のジルコニア焼結体における酸化アルミニウムの含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して、25質量%以下であると好ましく、20質量%以下であるとより好ましく、10質量%以下であるとさらに好ましい。また、本発明のジルコニア焼結体は、酸化アルミニウムを含有せずとも、低温劣化を抑制することができる。   The zirconia sintered body of the present invention preferably contains aluminum oxide (preferably α-alumina). When aluminum oxide is contained, firing can be promoted as a sintering aid, and progress of low-temperature deterioration can be suppressed. The content of aluminum oxide in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 0% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body. Is more preferable. The content of aluminum oxide in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less with respect to the mass of the zirconia sintered body. And more preferred. Moreover, the zirconia sintered body of the present invention can suppress the low temperature deterioration without containing aluminum oxide.

本発明のジルコニア焼結体中に存在する酸化アルミニウム(好ましくはα−アルミナ)の少なくとも一部は、柱状結晶ないし針状結晶(ウィスカ)(以下「柱状結晶」と表記する。)であると好ましい。柱状結晶は、例えば、ホウ素存在下で1375℃〜1500℃で焼成して生成することができる。柱状結晶の存在は、例えば、走査型電子顕微鏡によって確認することができる。電子顕微鏡により二次元的に観察した場合、柱状結晶の長さは例えば1μm〜5μmに見える。柱状結晶がα‐アルミナであることは、X線回折パターンにより同定することができる。   At least a part of the aluminum oxide (preferably α-alumina) present in the zirconia sintered body of the present invention is preferably a columnar crystal or a needle crystal (whisker) (hereinafter referred to as “columnar crystal”). . The columnar crystal can be produced, for example, by firing at 1375 ° C. to 1500 ° C. in the presence of boron. The presence of the columnar crystal can be confirmed by, for example, a scanning electron microscope. When observed two-dimensionally with an electron microscope, the length of the columnar crystal appears to be 1 μm to 5 μm, for example. Whether the columnar crystal is α-alumina can be identified by an X-ray diffraction pattern.

柱状結晶のアスペクト比は、2以上であり、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上である。この柱状結晶は、ジルコニア焼結体の焼結用組成物中に存在するアスペクト比が約1(少なくとも2未満、外観球状)の酸化アルミニウムの結晶が、ジルコニア粒子の焼結時(好ましくは焼結温度1375℃〜1500℃)に柱状ないし針状に成長したものであると考えられる。酸化アルミニウムが柱状結晶となることにより、強化繊維の如く機能し、ジルコニア焼結体の強度及び破壊靭性を高めることができる。特に、焼結温度が1375℃〜1450℃であるとき、酸化アルミニウム結晶のアスペクト比をより大きくすることができる。なお、添加物の配合によっては、酸化アルミニウムの結晶は球状となる場合もあるが、球状になったとしてもジルコニア焼結体の強度及び破壊靭性が低下することはない。   The aspect ratio of the columnar crystal is 2 or more, preferably 5 or more, more preferably 10 or more. This columnar crystal is an aluminum oxide crystal having an aspect ratio of about 1 (less than 2 and spherical in appearance) present in the composition for sintering a zirconia sintered body when the zirconia particles are sintered (preferably sintered). It is considered that the crystal has grown in a columnar shape or a needle shape at a temperature of 1375 ° C to 1500 ° C. When aluminum oxide becomes columnar crystals, it functions like a reinforcing fiber, and the strength and fracture toughness of the zirconia sintered body can be increased. In particular, when the sintering temperature is 1375 ° C. to 1450 ° C., the aspect ratio of the aluminum oxide crystal can be further increased. Depending on the blending of the additive, the aluminum oxide crystals may be spherical, but even if they become spherical, the strength and fracture toughness of the zirconia sintered body are not reduced.

焼結時における酸化アルミニウムの結晶形の変化は、ホウ素無添加時には観測されないので、ホウ素の添加によって発現されると考察される。通常、酸化アルミニウムの柱状ないし針状結晶は市販されておらず、柱状結晶を原料として添加することはできない。仮に、柱状結晶が入手できたとしても、ジルコニア結晶粒子は球状であるので、混合物作成時にジルコニア粒子(球状)と酸化アルミニウム粒子(柱状)とを混合しても均一に混合することができず、柱状の酸化アルミニウム粒子が均一に分散した焼結体を作製することは困難である。しかし、本発明によれば、組成物にホウ素を添加することにより、球状の酸化アルミニウムを焼結時に柱状の酸化アルミニウムに容易に変化させることができる。   Since the change in the crystal form of aluminum oxide during sintering is not observed when no boron is added, it is considered that the change is caused by the addition of boron. Normally, columnar or needle crystals of aluminum oxide are not commercially available, and columnar crystals cannot be added as a raw material. Even if columnar crystals can be obtained, since the zirconia crystal particles are spherical, even if zirconia particles (spherical) and aluminum oxide particles (columnar) are mixed at the time of preparing the mixture, they cannot be mixed uniformly. It is difficult to produce a sintered body in which columnar aluminum oxide particles are uniformly dispersed. However, according to the present invention, spherical aluminum oxide can be easily changed to columnar aluminum oxide during sintering by adding boron to the composition.

ジルコニア焼結体は、酸化アルミニウムに加えて、又は酸化アルミニウムに代えて、Al成分を含有する無機複合物(例えばスピネル、ムライト等)を含有してもよい。この無機複合物を含有させることにより、耐摩耗性及び熱安定性を高めることができる。 The zirconia sintered body may contain an inorganic composite (eg, spinel, mullite) containing an Al 2 O 3 component in addition to or in place of aluminum oxide. By containing this inorganic composite, the wear resistance and the thermal stability can be improved.

本発明のジルコニア焼結体は、さらに二酸化ケイ素を含有すると好ましい。リン元素と二酸化ケイ素とをジルコニア焼結体に含有させると、リン元素のみを含有させるときより、相転移抑制効果をさらに高めることができる。本発明のジルコニア焼結体における二酸化ケイ素の含有率は、相転移抑制効果の観点から、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.03質量%以上であると好ましく、0.05質量%以上であるとより好ましく、0.1質量%以上であるとさらに好ましい。本発明のジルコニア焼結体における二酸化ケイ素の含有率は、相転移抑制効果の観点から、ジルコニア焼結体の質量に対して、3質量%以下であると好ましく、1質量%以下であるとより好ましく、0.8質量%以下であるとさらに好ましい。   The zirconia sintered body of the present invention preferably further contains silicon dioxide. When the phosphorus element and silicon dioxide are contained in the zirconia sintered body, the effect of suppressing the phase transition can be further enhanced as compared with the case where only the phosphorus element is contained. The content of silicon dioxide in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 0.03% by mass or more, and 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. More preferably, it is more preferably 0.1% by mass or more. The content of silicon dioxide in the zirconia sintered body of the present invention is preferably 3% by mass or less and more preferably 1% by mass or less with respect to the mass of the zirconia sintered body from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. Preferably, it is further more preferable in it being 0.8 mass% or less.

SIMSによれば、焼成面近傍、特に立方晶の含有率が高い領域(安定化剤の含有率が高い領域)においては、二酸化ケイ素の含有率は、焼結体内部に比べて低くなっている。例えば、二酸化ケイ素の含有率は、焼成面から深さ4μmまでの領域においては低く、少なくとも焼成面からの深さ4μm〜6μmの領域において増加傾向にあると考えられる。   According to SIMS, in the vicinity of the fired surface, particularly in a region where the content of cubic crystals is high (region where the content of the stabilizer is high), the content of silicon dioxide is lower than in the sintered body. . For example, it is considered that the content of silicon dioxide is low in the region from the fired surface to a depth of 4 μm and tends to increase at least in the region of 4 μm to 6 μm in depth from the fired surface.

本発明のジルコニア焼結体は、原料粉末を焼結させる際の焼成により、上述のように、その焼成面においては、安定化剤の含有率は高くなると共に、立方晶の存在比率も高くなる。本発明のジルコニア焼結体においては、焼成面を研削して立方晶を多く含有する層(安定化剤の含有率が高い層)を除去して、正方晶を多く含有する層を露出させた後に再焼成しても、その再焼成面において、上述のように、安定化剤の含有率を高くすることができると共に、立方晶の存在比率も高くすることができる。したがって、本発明においては、ジルコニア焼結体を所望の形状に加工した後に再焼成することによって、水熱劣化の速度を低下させたジルコニア焼結体を得ることができる。すなわち、精密な加工寸法精度を併せて有するジルコニア焼結体を得ることができる。   As described above, the zirconia sintered body of the present invention has a higher content of stabilizer and a higher abundance ratio of cubic crystals on the fired surface, as described above, by firing when the raw material powder is sintered. . In the zirconia sintered body of the present invention, the layer containing a large amount of cubic crystals (the layer containing a high content of the stabilizer) was removed by grinding the fired surface to expose the layer containing a large amount of tetragonal crystals. Even if it is refired later, on the refired surface, the content of the stabilizer can be increased and the abundance ratio of cubic crystals can be increased as described above. Therefore, in this invention, the zirconia sintered compact which reduced the speed | rate of the hydrothermal deterioration can be obtained by processing again a zirconia sintered compact after making it into a desired shape. That is, it is possible to obtain a zirconia sintered body having both precise processing dimensional accuracy.

本発明のジルコニア焼結体において、焼成により安定化剤が焼成面に移動するのは、ビスマス等及びホウ素の効果であると考えられる。ホウ素のみの添加、ビスマス等のみの添加であってもこの効果は得られるが、ホウ素とビスマス等の両方を添加したほうがその効果は高くなり、相乗効果が得られる。   In the zirconia sintered body of the present invention, it is considered that the stabilizer moves to the fired surface by firing due to the effects of bismuth and the like and boron. This effect can be obtained even when only boron is added or only bismuth or the like is added. However, when both boron and bismuth are added, the effect becomes higher and a synergistic effect is obtained.

本発明の好ましいジルコニア焼結体は、低温劣化の加速試験である水熱処理試験(低温劣化加速試験)を施しても正方晶から単斜晶への相転移を抑制することができる。特に、1450℃以上で焼成した焼結体について相転移抑制効果が顕著である。例えば、180℃、1MPaで5時間の水熱処理を本発明のジルコニア焼結体に施した場合、水熱処理後のジルコニア焼結体の表面におけるX線回折パターンにおいて、単斜晶のピーク比は、好ましくは1以下であり、より好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.1以下であり、さらに好ましくは0.05以下であり、さらに好ましくは0.01以下である。   The preferred zirconia sintered body of the present invention can suppress the phase transition from tetragonal to monoclinic even when subjected to a hydrothermal treatment test (low temperature degradation acceleration test) which is an accelerated test of low temperature degradation. In particular, the effect of suppressing the phase transition is remarkable for the sintered body fired at 1450 ° C. or higher. For example, when hydrothermal treatment at 180 ° C. and 1 MPa for 5 hours is performed on the zirconia sintered body of the present invention, the monoclinic peak ratio in the X-ray diffraction pattern on the surface of the zirconia sintered body after hydrothermal treatment is: Preferably it is 1 or less, More preferably, it is 0.5 or less, More preferably, it is 0.1 or less, More preferably, it is 0.05 or less, More preferably, it is 0.01 or less.

また、本発明のジルコニア焼結体に対して、180℃、1MPaで24時間の水熱処理を施した場合、水熱処理後のジルコニア焼結体の表面におけるX線回折パターンにおいて、単斜晶のピーク比は、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1.5以下であり、さらに好ましくは1以下であり、さらに好ましくは0.5以下である。   In addition, when hydrothermal treatment was performed at 180 ° C. and 1 MPa for 24 hours on the zirconia sintered body of the present invention, the monoclinic peak in the X-ray diffraction pattern on the surface of the zirconia sintered body after hydrothermal treatment was obtained. The ratio is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.5 or less, still more preferably 1 or less, and further preferably 0.5 or less.

本発明の好ましいジルコニア焼結体は、水熱処理試験を施してもその寸法変化は小さく、高い寸法精度を維持することができる。本発明のジルコニア焼結体に対して、180℃、1MPaで24時間の水熱処理を施した場合、JISR1601に準拠して作製された水熱処理後のジルコニア焼結体の試験片の幅の膨張率は、未水熱処理の試験片の幅に対して、好ましくは0.6%以下であり、より好ましくは0.5%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下であり、さらに好ましくは0.1%以下であり、さらに好ましくは0.05%以下である。   The preferred zirconia sintered body of the present invention has a small dimensional change even when subjected to a hydrothermal treatment test, and can maintain high dimensional accuracy. When the zirconia sintered body of the present invention is subjected to hydrothermal treatment at 180 ° C. and 1 MPa for 24 hours, the coefficient of expansion of the width of the test piece of the zirconia sintered body after hydrothermal treatment produced according to JIS R1601 Is preferably 0.6% or less, more preferably 0.5% or less, still more preferably 0.3% or less, and further preferably 0% or less with respect to the width of the test piece subjected to non-hydrothermal treatment. .1% or less, and more preferably 0.05% or less.

ホウ素元素、リン元素及び二酸化ケイ素の添加の効果及び利点については、特願2009−192287及び特願2010−185586の特許請求の範囲、明細書及び図面にも記載されているので、これを援用することにより、本書におけるさらなる説明は省略する。   The effects and advantages of adding boron element, phosphorus element and silicon dioxide are also described in the claims, specifications and drawings of Japanese Patent Application Nos. 2009-192287 and 2010-185586, which are incorporated herein by reference. Therefore, further explanation in this document is omitted.

安定化剤は、ジルコニア焼結体において、全体的に、不均一に存在してあってもよい。安定化剤を不均一分布させることにより、破壊靭性値を高めることができる。好ましい安定化剤の不均一の程度は、例えば、安定化剤の濃度の標準偏差によって表すことができる。ジルコニア焼結体の試料表面における安定化剤の濃度を質量%で表示した場合に、例えば、計50,000点以上の部分における安定化剤濃度の標準偏差が0.8以上、より好ましくは1以上、さらに好ましくは1.5以上であると好ましい。また、安定化剤濃度の標準偏差は2以下であると好ましい。安定化剤濃度の標準偏差を0.8以上にすると、ジルコニア焼結体の破壊靭性値を高めることができる。安定化剤濃度の標準偏差が2より大きくなると、不安定性が高くなりすぎてしまう。   The stabilizer may be present non-uniformly as a whole in the zirconia sintered body. The fracture toughness value can be increased by unevenly distributing the stabilizer. The preferred degree of heterogeneity of the stabilizer can be represented, for example, by the standard deviation of the stabilizer concentration. When the concentration of the stabilizer on the sample surface of the zirconia sintered body is expressed in mass%, for example, the standard deviation of the stabilizer concentration in a portion of a total of 50,000 points or more is 0.8 or more, more preferably 1 As described above, more preferably 1.5 or more. The standard deviation of the stabilizer concentration is preferably 2 or less. When the standard deviation of the stabilizer concentration is 0.8 or more, the fracture toughness value of the zirconia sintered body can be increased. If the standard deviation of the stabilizer concentration is greater than 2, the instability becomes too high.

当該標準偏差は、ジルコニア焼結体の試料表面10μm×10μmの領域の50,000点以上の濃度から算出すると好ましい。例えば、安定化剤濃度の標準偏差の測定方法としては、例えば、ジルコニア焼結体の試料表面において、10μm×10μmの正方形状の領域を縦256マス、横256マスの格子状に区分けし、各マス(計65536マス)における安定化剤の濃度を測定し、その標準偏差を求める。   The standard deviation is preferably calculated from the concentration of 50,000 points or more in the region of 10 μm × 10 μm of the sample surface of the zirconia sintered body. For example, as a method for measuring the standard deviation of the stabilizer concentration, for example, on the sample surface of the zirconia sintered body, a square region of 10 μm × 10 μm is divided into a grid of 256 cells in the vertical direction and 256 cells in the horizontal direction. The concentration of the stabilizer in the mass (total 65536 mass) is measured, and the standard deviation is obtained.

ジルコニア焼結体の試料表面における安定化剤の濃度の測定方法としては、例えば、電界放出型電子プローブマイクロアナライザ(FE−EPMA;Field Effect Electron Probe Micro Analyzer)等を用いて試料表面における安定化剤の濃度を測定することができる。試料表面濃度によらなくとも、ジルコニア焼結体の一部を採取して濃度を測定する方法であってもよい。   As a method for measuring the concentration of the stabilizer on the sample surface of the zirconia sintered body, for example, a stabilizer on the sample surface using a field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA) or the like is used. Concentration can be measured. A method of collecting a part of the zirconia sintered body and measuring the concentration without depending on the sample surface concentration may be used.

ジルコニア焼結体における安定化剤濃度、標準偏差、その測定方法等に係る事項は、ジルコニア焼結体の仮焼体であっても同様であり、ここでの説明は省略する。   The matters relating to the stabilizer concentration, standard deviation, measurement method, and the like in the zirconia sintered body are the same even in the case of the calcined body of the zirconia sintered body, and the description thereof is omitted here.

本発明のジルコニア焼結体における相転移抑制効果は、ジルコニア焼結体中の粒径の影響を受けない。したがって、用途に応じて適宜好適な粒径を選択することができる。   The effect of suppressing the phase transition in the zirconia sintered body of the present invention is not affected by the particle size in the zirconia sintered body. Therefore, a suitable particle size can be selected appropriately according to the application.

本発明のジルコニア焼結体は、好ましくは、半透明性を有していると共に、無着色である。これにより、本発明にジルコニア焼結体は、顔料等を添加することにより用途に応じてその外観を調整することができる。例えば、本発明のジルコニア焼結体は、補綴材等の歯科用材料として好適に使用することができる。また、ジルコニア焼結体は、マット感がなく、未焼結のように見えない外観を有すると好ましい。   The zirconia sintered body of the present invention preferably has translucency and is not colored. Thereby, the external appearance of the zirconia sintered compact can be adjusted according to a use by adding a pigment etc. to this invention. For example, the zirconia sintered body of the present invention can be suitably used as a dental material such as a prosthetic material. Moreover, it is preferable that the zirconia sintered body does not have a matte feeling and has an appearance that does not look unsintered.

本発明のジルコニア焼結体において、その内部におけるジルコニア結晶粒子の1次粒子の平均粒径は、0.1μm〜5μmとすることができる。1次粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)写真より無作為に抽出した1次粒子100個の長軸と短軸の平均値として算出した。また、焼成面から深さ5μmまでの領域においては、SEM写真を見る限り、ジルコニア結晶粒子の輪郭は明確になっておらず、溶融したような状態となっている。なお、本発明の全開示において、各数値範囲は、明記のない場合にも、その中間に属する任意の中間値をも含むものとし、記載の便宜上、かかる中間値の表示は省略する。   In the zirconia sintered body of the present invention, the average particle diameter of the primary particles of the zirconia crystal particles in the inside thereof can be 0.1 μm to 5 μm. The average particle size of the primary particles was calculated as the average value of the major axis and the minor axis of 100 primary particles randomly extracted from a scanning electron microscope (SEM) photograph. Further, in the region from the fired surface to a depth of 5 μm, as seen from the SEM photograph, the outline of the zirconia crystal particles is not clear and is in a molten state. Note that, in the entire disclosure of the present invention, each numerical range includes any intermediate value belonging to the middle even when not specified, and the display of the intermediate value is omitted for convenience of description.

次に、本発明に第2実施形態に係るジルコニア焼結体について説明する。   Next, a zirconia sintered body according to the second embodiment of the present invention will be described.

本発明の第1実施形態に係るジルコニアはビスマスを含有しているが、本発明の第2実施形態に係るジルコニア焼結体は、ビスマスの代わりにスズ(Sn)を含有する。スズの含有以外の形態は、第1実施形態と同様である。ジルコニア焼結体中におけるスズ(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましく、0.05質量%以上であるとより好ましく、0.1質量%以上であるとさらに好ましい。スズ(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して1質量%以下であると好ましい。   The zirconia according to the first embodiment of the present invention contains bismuth, but the zirconia sintered body according to the second embodiment of the present invention contains tin (Sn) instead of bismuth. The forms other than containing tin are the same as those in the first embodiment. The content of tin (element) in the zirconia sintered body is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, More preferably, it is at least mass%. The content of tin (element) is preferably 1% by mass or less with respect to the mass of the zirconia sintered body.

特に、ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるスズ(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であると好ましい。ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるスズ(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましい。   In particular, when the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of tin (element) in the zirconia sintered body is: It is preferable that it is 0.05 mass% or more with respect to the mass of a zirconia sintered compact. When the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of tin (element) in the zirconia sintered body is It is preferable that it is 0.001 mass% or more with respect to the mass of a bonded body.

本発明の第2実施形態に係るジルコニア焼結体においては、ホウ素とスズを組み合わせて添加することにより、ジルコニア焼結体の焼成面に立方晶系を含む層を形成することができる。これにより、高い耐水熱劣化性を有するジルコニア焼結体にすることができる。   In the zirconia sintered body according to the second embodiment of the present invention, a layer containing a cubic system can be formed on the fired surface of the zirconia sintered body by adding boron and tin in combination. Thereby, it can be set as the zirconia sintered compact which has high hydrothermal deterioration resistance.

次に、本発明に第3実施形態に係るジルコニア焼結体について説明する。   Next, a zirconia sintered body according to the third embodiment of the present invention will be described.

本発明の第1実施形態に係るジルコニアはビスマスを含有しているが、本発明の第3実施形態に係るジルコニア焼結体は、ビスマスの代わりにゲルマニウム(Ge)を含有する。ゲルマニウムの含有以外の形態は、第1実施形態と同様である。ジルコニア焼結体中におけるゲルマニウム(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましく、0.1質量%以上であるとより好ましく、0.2質量%以上であるとさらに好ましい。ゲルマニウム(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して1質量%以下であると好ましい。   The zirconia according to the first embodiment of the present invention contains bismuth, but the zirconia sintered body according to the third embodiment of the present invention contains germanium (Ge) instead of bismuth. Forms other than the germanium content are the same as in the first embodiment. The content of germanium (element) in the zirconia sintered body is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, and 0.2 More preferably, it is at least mass%. The content of germanium (element) is preferably 1% by mass or less with respect to the mass of the zirconia sintered body.

特に、ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるゲルマニウム(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.2質量%以上であると好ましい。ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中におけるゲルマニウム(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましい。   In particular, when the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of germanium (element) in the zirconia sintered body is: It is preferable that it is 0.2 mass% or more with respect to the mass of a zirconia sintered compact. When the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of germanium (element) in the zirconia sintered body is It is preferable that it is 0.001 mass% or more with respect to the mass of a bonded body.

本発明の第3実施形態に係るジルコニア焼結体においては、ホウ素とゲルマニウムを組み合わせて添加することにより、ジルコニア焼結体の焼成面に立方晶系を含む層を形成することができる。これにより、高い耐水熱劣化性を有するジルコニア焼結体にすることができる。   In the zirconia sintered body according to the third embodiment of the present invention, a layer containing a cubic system can be formed on the fired surface of the zirconia sintered body by adding boron and germanium in combination. Thereby, it can be set as the zirconia sintered compact which has high hydrothermal deterioration resistance.

次に、本発明に第4実施形態に係るジルコニア焼結体について説明する。   Next, a zirconia sintered body according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

本発明の第1実施形態に係るジルコニアはビスマスを含有しているが、本発明の第4実施形態に係るジルコニア焼結体は、ビスマスの代わりに硫黄(S)を含有する。硫黄の含有以外の形態は、第1実施形態と同様である。ジルコニア焼結体中における硫黄(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましい。硫黄(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して1質量%以下であると好ましく、0.2質量%以下であるとより好ましく、0.1質量%以下であるとさらに好ましい。   The zirconia according to the first embodiment of the present invention contains bismuth, but the zirconia sintered body according to the fourth embodiment of the present invention contains sulfur (S) instead of bismuth. The forms other than the sulfur content are the same as in the first embodiment. The content of sulfur (element) in the zirconia sintered body is preferably 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body. The content of sulfur (element) is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less with respect to the mass of the zirconia sintered body. .

特に、ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中における硫黄(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.1質量%以上であると好ましい。ジルコニア焼結体中におけるホウ素(元素)の含有率がジルコニア焼結体の質量に対して0.05質量%以上であるとき、ジルコニア焼結体中における硫黄(元素)の含有率は、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%以上であると好ましい。   In particular, when the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.001% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of sulfur (element) in the zirconia sintered body is: It is preferable that it is 0.1 mass% or more with respect to the mass of a zirconia sintered compact. When the content of boron (element) in the zirconia sintered body is 0.05% by mass or more with respect to the mass of the zirconia sintered body, the content of sulfur (element) in the zirconia sintered body is It is preferable that it is 0.001 mass% or more with respect to the mass of a bonded body.

本発明の第4実施形態に係るジルコニア焼結体においては、ホウ素と硫黄を組み合わせて添加することにより、ジルコニア焼結体の焼成面に立方晶系を含む層を形成することができる。これにより、高い耐水熱劣化性を有するジルコニア焼結体にすることができる。   In the zirconia sintered body according to the fourth embodiment of the present invention, a layer containing a cubic system can be formed on the fired surface of the zirconia sintered body by adding boron and sulfur in combination. Thereby, it can be set as the zirconia sintered compact which has high hydrothermal deterioration resistance.

次に、本発明に第5実施形態に係るジルコニア焼結体について説明する。   Next, a zirconia sintered body according to the fifth embodiment of the present invention will be described.

第1〜第4実施形態においては、ビスマス、スズ、ゲルマニウム及び硫黄を択一的に含有するジルコニア焼結体について説明したが、本発明の第5実施形態に係るジルコニア焼結体は、ビスマス、スズ、ゲルマニウム及び硫黄のうち2以上の元素を含有する。これ以外の形態については上記説明と同様であり、ここでの説明は省略する。   In 1st-4th embodiment, although the zirconia sintered compact which contains bismuth, tin, germanium, and sulfur alternatively was demonstrated, the zirconia sintered compact which concerns on 5th Embodiment of this invention is bismuth, Contains two or more elements of tin, germanium and sulfur. Other aspects are the same as described above, and the description thereof is omitted here.

第1〜第5実施形態に係るジルコニア焼結体中におけるホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の各含有率は、ジルコニア焼結体の組成分析によって測定することができる。ジルコニア焼結体中のホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の各含有率は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)発光分光分析によって測定することができる。また、ジルコニア焼結体の焼結用組成物作製時に添加したホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の各添加率(すなわち焼成前の各含有率)と、ジルコニア焼結体中におけるホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の各含有率(すなわち焼成後の含有率)とを実質的に同視できる場合には、部分安定化ジルコニア及び酸化アルミニウムの合計質量に対する各添加率をジルコニア焼結体中におけるホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の各含有率とみなしてもよい。   Each content rate of boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide, and silicon dioxide in the zirconia sintered body according to the first to fifth embodiments can be measured by composition analysis of the zirconia sintered body. it can. Each content of boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide, and silicon dioxide in the zirconia sintered body can be measured by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy. . In addition, each addition rate of boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide, and silicon dioxide (that is, each content before firing) added during the preparation of the zirconia sintered composition, and zirconia firing If the contents of boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide and silicon dioxide (ie, the content after firing) in the aggregate can be substantially equated, partially stabilized zirconia and oxidation You may consider each addition rate with respect to the total mass of aluminum as each content rate of boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide, and silicon dioxide in a zirconia sintered compact.

ホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素は、ジルコニア結晶粒子中に包含されていてもよいし、結晶粒界中に存在していてもよい。すなわち、ジルコニア結晶粒子作製時にホウ素、ビスマス、スズ、ゲルマニウム、硫黄、リン、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素を添加してもよいし、ジルコニア結晶粒子とホウ素とを混合して所定の形状に成形してもよい。   Boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide and silicon dioxide may be included in the zirconia crystal particles or may exist in the crystal grain boundaries. That is, boron, bismuth, tin, germanium, sulfur, phosphorus, aluminum oxide, and silicon dioxide may be added at the time of preparing zirconia crystal particles, or zirconia crystal particles and boron may be mixed and formed into a predetermined shape. Good.

次に、本発明のジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体について説明する。ジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体は、本発明のジルコニア焼結体の前駆体(中間製品)となるものである。すなわち、本発明のジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体は、上述の性状のうち少なくとも1つを有するジルコニア焼結体を得ることができるものである。焼結用組成物には、粉体、粉体を溶媒に添加した流体、及び粉体を所定の形状に成形した成形体も含まれる。   Next, the sintering composition and calcined body of the zirconia sintered body of the present invention will be described. The composition for sinter of a zirconia sintered body and a calcined body serve as a precursor (intermediate product) of the zirconia sintered body of the present invention. That is, the zirconia sintered body composition and calcined body of the present invention can obtain a zirconia sintered body having at least one of the above properties. The composition for sintering includes a powder, a fluid obtained by adding the powder to a solvent, and a molded body obtained by molding the powder into a predetermined shape.

なお、第1〜第5実施形態に係るジルコニア焼結体について、各実施形態に係るジルコニア焼結体を製造するための焼結用組成物及び仮焼体は、含有成分が異なる以外は同じ形態を有するので、以下においてはまとめて説明する。   In addition, about the zirconia sintered compact which concerns on 1st-5th embodiment, the composition for sintering for manufacturing the zirconia sintered compact which concerns on each embodiment, and a calcined body are the same forms except a different component Therefore, the following will be described collectively.

第1実施形態に係るジルコニア焼結体の焼結用組成物は、部分安定化ジルコニア結晶粒子と、ビスマス単体又はビスマス含有化合物と、ホウ素含有化合物と、を含有する。同様にして、ジルコニア焼結体組成物は、第2実施形態の場合、スズ単体又はスズ含有化合物を含有し、第3実施形態の場合、ゲルマニウム単体又はゲルマニウム含有化合物を含有し、そして、第4実施形態の場合、硫黄単体又は硫黄含有化合物を含有する。   The composition for sintering a zirconia sintered body according to the first embodiment contains partially stabilized zirconia crystal particles, a bismuth simple substance or a bismuth-containing compound, and a boron-containing compound. Similarly, in the case of the second embodiment, the zirconia sintered body composition contains tin alone or a tin-containing compound, and in the case of the third embodiment, contains a germanium simple substance or a germanium-containing compound. In the case of the embodiment, it contains sulfur alone or a sulfur-containing compound.

部分安定化ジルコニア結晶粒子における安定化剤としては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化セリウム等の酸化物の酸化物が挙げられる。安定化剤は、ジルコニア粒子が部分安定化できるような量を添加すると好ましい。例えば、安定化剤として酸化イットリウムを使用する場合、酸化イットリウムの含有率は、部分安定化酸化ジルコニウムに対して好ましくは2mol%〜5mol%(約3質量%〜9質量%)添加することができる。ジルコニア焼結体中の安定化剤の含有率は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)発光分光分析によって測定することができる。   Examples of the stabilizer in the partially stabilized zirconia crystal particles include oxides of oxides such as calcium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, and cerium oxide. The stabilizer is preferably added in such an amount that the zirconia particles can be partially stabilized. For example, when yttrium oxide is used as a stabilizer, the content of yttrium oxide is preferably 2 mol% to 5 mol% (about 3 mass% to 9 mass%) with respect to the partially stabilized zirconium oxide. . The content of the stabilizer in the zirconia sintered body can be measured, for example, by inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy.

焼結用組成物(未焼成物)において、安定化剤は、例えば成形体の内部に比べて外表面(露出面)に高濃度に存在しているわけではない。焼結体の外表面(焼成面)になる部分と、焼結体の内部になる部分とにおいて、安定化剤の含有率は同等である。   In the composition for sintering (unfired product), for example, the stabilizer is not present at a higher concentration on the outer surface (exposed surface) than in the molded body. The content of the stabilizer is the same in the portion that becomes the outer surface (fired surface) of the sintered body and the portion that becomes the inside of the sintered body.

ホウ素含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−5mol以上であると好ましく、8×10−3mol以上であるとより好ましい。また、ホウ素(元素)の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、少なくとも4×10−2mol以下であると好ましい。 The boron-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles or may exist between the zirconia crystal particles. The content of boron (element) in the sintering composition is preferably 4 × 10 −5 mol or more, more preferably 8 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. Further, the content of boron (element) is preferably at least 4 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide.

ホウ素含有化合物としては、例えば、酸化ホウ素(B)、窒化ホウ素(BN)、炭化ホウ素(BC)、ホウ酸(HBO、HBO、H)、本発明において安定化剤及び添加剤として添加可能な元素(例えばZr,Al,Si,Y,P,Bi,Sn,Ge,S等)とホウ素の化合物等を使用することができる。 Examples of the boron-containing compound include boron oxide (B 2 O 3 ), boron nitride (BN), boron carbide (B 4 C), boric acid (H 3 BO 3 , HBO 2 , H 2 B 4 O 7 ), In the present invention, elements that can be added as stabilizers and additives (for example, Zr, Al, Si, Y, P, Bi, Sn, Ge, S, etc.) and boron compounds can be used.

ビスマス単体又はビスマス含有化合物を含有する場合、ビスマス単体又はビスマス含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。ジルコニア結晶粒子は、造粒されていてもよい。焼結用組成物におけるビスマスの含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、6×10−6mol以上であると好ましく、3×10−4mol以上であるとより好ましく、6×10−4mol以上であるとさらに好ましい。また、焼結用組成物におけるビスマスの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−3mol以下であると好ましい。なお、ビスマス含有化合物1分子中に2以上のビスマスを含有する場合、ビスマスの含有率は、ビスマス含有化合物の分子数ではなく、ビスマスの原子数を基準にして算出する。 When the bismuth simple substance or the bismuth-containing compound is contained, the bismuth simple substance or the bismuth-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles or may exist between the zirconia crystal particles. The zirconia crystal particles may be granulated. The content of bismuth in the sintering composition is preferably 6 × 10 −6 mol or more and more preferably 3 × 10 −4 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. Preferably, it is more preferably 6 × 10 −4 mol or more. Further, the content of bismuth in the sintering composition is preferably 7 × 10 −3 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. When two or more bismuth is contained in one molecule of the bismuth-containing compound, the bismuth content is calculated based on the number of bismuth atoms, not the number of molecules of the bismuth-containing compound.

特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、ビスマスの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して3×10−4mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、ビスマスの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して6×10−6mol以上であると好ましい。 In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of bismuth, 3 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 4 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the content of bismuth is 6 × 10 −6 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable.

ビスマス含有化合物としては、例えば、酸化ビスマス(Bi)、酢酸ビスマス(BiC)、塩基性炭酸ビスマス((BiO)CO)、炭酸酸化ビスマス(Bi(CO)O)、塩化ビスマス(BiCl)、硝酸水酸化ビスマス(4BiNO(OH)・BiO(OH))、硝酸ビスマス5水和物(Bi(NO・5HO)、リン酸ビスマス(BiPO)、硫酸ビスマス(Bi(SO)、硫化ビスマス(Bi)等を使用することができる。 Examples of the bismuth-containing compound include bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), bismuth acetate (BiC 6 H 9 O 6 ), basic bismuth carbonate ((BiO) 2 CO 3 ), and bismuth carbonate oxide (Bi 2 (CO 3). ) O 2 ), bismuth chloride (BiCl 3 ), bismuth nitrate nitrate (4BiNO 3 (OH) 2 .BiO (OH)), bismuth nitrate pentahydrate (Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O), phosphorus Bismuth acid (BiPO 4 ), bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4 ) 3 ), bismuth sulfide (Bi 2 S 3 ), and the like can be used.

スズ単体又はスズ含有化合物を含有する場合、スズ単体又はスズ含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。ジルコニア結晶粒子は、造粒されていてもよい。焼結用組成物におけるスズの含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、1×10−5mol以上であると好ましく、5×10−4mol以上であるとより好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましい。また、焼結用組成物におけるスズの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、2×10−2mol以下であると好ましい。なお、スズ含有化合物1分子中に2以上のスズを含有する場合、スズの含有率は、スズ含有化合物の分子数ではなく、スズの原子数を基準にして算出する。 When containing a tin simple substance or a tin-containing compound, the tin simple substance or the tin-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles, or may be present between the zirconia crystal particles. The zirconia crystal particles may be granulated. The content of tin in the sintering composition is preferably 1 × 10 −5 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, and more preferably 5 × 10 −4 mol or more, from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. Preferably, it is more preferably 1 × 10 −3 mol or more. Further, the content of tin in the composition for sintering is preferably 2 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. When two or more tins are contained in one molecule of the tin-containing compound, the tin content is calculated based on the number of tin atoms, not the number of molecules of the tin-containing compound.

特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、スズの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して5×10−4mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、スズの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して1×10−5mol以上であると好ましい。 In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of tin, 5 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 4 mol or more. When the content of boron (element) in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the content of tin is 1 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable.

スズ含有化合物としては、例えば、酸化スズ(SnO、SnO)、塩化スズ(SnCl)、二リン酸スズ(Sn)、リン化スズ(PSn)、硫酸スズ(SnSO)等を使用することができる。 Examples of the tin-containing compound include tin oxide (SnO, SnO 2 ), tin chloride (SnCl 2 ), tin diphosphate (Sn 2 P 2 O 7 ), tin phosphide (P 2 Sn 3 ), tin sulfate ( SnSO 4 ) or the like can be used.

ゲルマニウム単体又はゲルマニウム含有化合物を含有する場合、ゲルマニウム単体又はゲルマニウム含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。ジルコニア結晶粒子は、造粒されていてもよい。焼結用組成物におけるゲルマニウムの含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、1×10−5mol以上であると好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましく、3×10−3mol以上であるとより好ましい。また、焼結用組成物におけるゲルマニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、2×10−2mol以下であると好ましい。なお、ゲルマニウム含有化合物1分子中に2以上のゲルマニウムを含有する場合、ゲルマニウムの含有率は、ゲルマニウム含有化合物の分子数ではなく、ゲルマニウムの原子数を基準にして算出する。 When containing a germanium simple substance or a germanium-containing compound, the germanium simple substance or the germanium-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles, or may be present between the zirconia crystal particles. The zirconia crystal particles may be granulated. The germanium content in the sintering composition is preferably 1 × 10 −5 mol or more, and more preferably 1 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. Preferably, it is more preferably 3 × 10 −3 mol or more. Further, the germanium content in the sintering composition is preferably 2 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. In addition, when two or more germanium is contained in one molecule of the germanium-containing compound, the germanium content is calculated based on the number of germanium atoms, not the number of molecules of the germanium-containing compound.

特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、ゲルマニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して3×10−3mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、ゲルマニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して1×10−5mol以上であると好ましい。 In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of germanium, 3 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 3 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the germanium content is 1 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable.

ゲルマニウム含有化合物としては、例えば、酸化ゲルマニウム(GeO、GeO)、塩化ゲルマニウム(GeCl)、硫化ゲルマニウム(GeS)等を使用することができる。 As the germanium-containing compound, for example, germanium oxide (GeO, GeO 2 ), germanium chloride (GeCl 4 ), germanium sulfide (GeS), or the like can be used.

硫黄単体又は硫黄含有化合物を含有する場合、硫黄単体又は硫黄含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。ジルコニア結晶粒子は、造粒されていてもよい。焼結用組成物における硫黄の含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−5mol以上であると好ましい。また、焼結用組成物における硫黄の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、5×10−2mol以下であると好ましく、9×10−3mol以下であるとより好ましく、5×10−3mol以下であるとより好ましい。なお、硫黄含有化合物1分子中に2以上の硫黄を含有する場合、硫黄の含有率は、硫黄含有化合物の分子数ではなく、硫黄の原子数を基準にして算出する。 When containing a sulfur simple substance or a sulfur-containing compound, the sulfur simple substance or the sulfur-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles, or may be present between the zirconia crystal particles. The zirconia crystal particles may be granulated. The sulfur content in the composition for sintering is preferably 4 × 10 −5 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition. The content of sulfur in the sintering compositions for zirconium oxide 1 mol, preferably is not more than 5 × 10 -2 mol, more preferably is not more than 9 × 10 -3 mol, 5 × 10 - More preferably, it is 3 mol or less. In addition, when 2 or more sulfur is contained in 1 molecule of sulfur-containing compounds, the sulfur content is calculated based on the number of sulfur atoms, not the number of molecules of the sulfur-containing compound.

特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、硫黄の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−3mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、硫黄の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であると好ましい。 In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of sulfur is 4 with respect to the zirconium oxide 1 mol × 10 - It is preferable that it is 3 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the sulfur content is 4 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable.

硫黄含有化合物としては、例えば、硫酸(HSO)、硫酸アンモニウム((NHSO)、硫酸アルミニウム(Al(SO)等を使用することができる。 As the sulfur-containing compound, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 ), ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), or the like can be used.

本発明の焼結用組成物は、酸化アルミニウム(好ましくはα−アルミナ)をさらに含有すると好ましい。酸化アルミニウムは、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。焼結用組成物における酸化アルミニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、2×10−3mol以上であると好ましく、5×10−2mol以上であるとより好ましい。また、焼結用組成物における酸化アルミニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、0.5mol以下であると好ましく、0.3mol以下であるとより好ましく、0.2mol以下であるとより好ましい。 The composition for sintering of the present invention preferably further contains aluminum oxide (preferably α-alumina). Aluminum oxide may be contained in the zirconia crystal particles or may exist between the zirconia crystal particles. The content of aluminum oxide in the sintering composition is preferably 2 × 10 −3 mol or more, and more preferably 5 × 10 −2 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. The content of aluminum oxide in the sintering composition is preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.3 mol or less, and more preferably 0.2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. .

焼結用組成物中に存在する酸化アルミニウムのアスペクト比は、二次元的観察において2未満である。焼結用組成物中に存在する酸化アルミニウムのうち少なくとも一部は、部分安定化ジルコニアの焼結時に柱状ないし針状(例えば、アスペクト比5以上、より好ましくは10以上)となる。   The aspect ratio of aluminum oxide present in the sintering composition is less than 2 in two-dimensional observation. At least a portion of the aluminum oxide present in the sintering composition becomes columnar or needle-like (for example, an aspect ratio of 5 or more, more preferably 10 or more) when the partially stabilized zirconia is sintered.

焼結用組成物は、酸化アルミニウムに加えて、又は酸化アルミニウムに代えて、Al成分を含有する無機複合物(例えばスピネル、ムライト等)を含有してもよい。 The composition for sintering may contain an inorganic composite (eg, spinel, mullite) containing an Al 2 O 3 component in addition to or in place of aluminum oxide.

本発明の焼結用組成物は、さらに二酸化ケイ素を含有すると好ましい。二酸化ケイ素は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。リン元素と二酸化ケイ素とを焼結用組成物に含有させると、リン元素のみを含有させるときより、ジルコニア焼結体の低温劣化に対する相転移抑制効果をさらに高めることができる。本発明の成形前焼結体における二酸化ケイ素の含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−4mol以上であると好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましく、2×10−3mol以上であるとさらに好ましい。本発明の成形前焼結体における二酸化ケイ素の含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−2mol以下であると好ましく、3×10−2mol以下であるとより好ましく、2×10−2mol以下であるとさらに好ましい。 The sintering composition of the present invention preferably further contains silicon dioxide. Silicon dioxide may be contained in the zirconia crystal particles or may exist between the zirconia crystal particles. When the phosphorous element and silicon dioxide are contained in the sintering composition, the effect of suppressing the phase transition against low temperature deterioration of the zirconia sintered body can be further enhanced as compared with the case where only the phosphorous element is contained. The content of silicon dioxide in the pre-molded sintered body of the present invention is preferably 7 × 10 −4 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition, and 1 × 10 −3 mol or more. More preferably, it is more preferably 2 × 10 −3 mol or more. The content of silicon dioxide in the pre-molded sintered body of the present invention is preferably 7 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition, and 3 × 10 −2 mol or less. More preferably, it is more preferably 2 × 10 −2 mol or less.

焼結用組成物は、二酸化ケイ素に加えて、又は二酸化ケイ素に代えて、焼成により二酸化ケイ素となる物質(例えば、(CO)Si、Si、Si)を含有してもよい。また、焼結用組成物は、SiO成分を含有する無機複合物(例えばムライト)を含有してもよい。 The composition for sintering contains a substance (for example, (C 2 H 5 O) 4 Si, Si 3 N 4 , Si) that becomes silicon dioxide by firing in addition to or in place of silicon dioxide. May be. The compositions for sintering may contain inorganic composite containing SiO 2 component (e.g., mullite).

焼結用組成物は、さらにリンを含有してもよい。リン元素単体又はリン元素含有化合物は、ジルコニア結晶粒子中に含有されていてもよいし、ジルコニア結晶粒子間に存在していてもよい。ジルコニア結晶粒子は、造粒されていてもよい。焼結用組成物におけるリン元素の含有率は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−4mol〜5×10−2molであると好ましく、4×10−3mol質量%〜3×10−2molであるとより好ましく、8×10−3mol〜2×10−2molであるとさらに好ましい。なお、リン元素含有化合物1分子中に2以上のリン元素を含有する場合、リン元素の含有率は、リン元素含有化合物の分子数ではなく、リン元素の原子数を基準にして算出する。 The composition for sintering may further contain phosphorus. The phosphorus element simple substance or the phosphorus element-containing compound may be contained in the zirconia crystal particles, or may exist between the zirconia crystal particles. The zirconia crystal particles may be granulated. The content of elemental phosphorus in the sintering composition, in terms of phase transition suppression effect for zirconium oxide 1 mol, when is 4 × 10 -4 mol~5 × 10 -2 mol Preferably, 4 × 10 - More preferably, it is 3 mol% by mass to 3 × 10 −2 mol, and further preferably 8 × 10 −3 mol to 2 × 10 −2 mol. When two or more phosphorus elements are contained in one molecule of the phosphorus element-containing compound, the phosphorus element content is calculated based on the number of atoms of the phosphorus element, not the number of molecules of the phosphorus element-containing compound.

リン含有化合物としては、例えば、リン酸(HPO)、リン酸アルミニウム(AlPO)、リン酸マグネシウム(Mg(PO)、リン酸カルシウム(Ca(PO)、リン酸水素マグネシウム(MgHPO)、リン酸二水素マグネシウム(Mg(HPO)、リン酸水素カルシウム(CaHPO)、リン酸二水素アンモニウム((NH)HPO)等を挙げることができる。 Examples of the phosphorus-containing compound include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), aluminum phosphate (AlPO 4 ), magnesium phosphate (Mg 3 (PO 4 ) 2 ), calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), phosphorus Magnesium hydrogen oxyhydrogen (MgHPO 4 ), magnesium dihydrogen phosphate (Mg (H 2 PO 4 ) 2 ), calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate ((NH 4 ) H 2 PO 4 ), etc. Can be mentioned.

ジルコニア結晶粒子の粒径は、特に限定されず、所望の焼結体を得るのに好適な粒径を選択することができる。   The particle size of the zirconia crystal particles is not particularly limited, and a particle size suitable for obtaining a desired sintered body can be selected.

焼結用組成物は、粉末状であってもよいし、ペースト状ないしウェット組成物でもよい(すなわち、溶媒中にあってもよいし、溶媒を含んでいてもよい)。また、焼結用組成物は、バインダ等の添加物を含有するものであってもよい。   The sintering composition may be in the form of a powder, or may be a paste or a wet composition (that is, it may be in a solvent or may contain a solvent). Moreover, the composition for sintering may contain additives, such as a binder.

本発明の焼結用組成物は、成形体である場合、いずれの成形方法によって成形されたものでもよく、例えばプレス成形、射出成形、光造形法によって成形されたものとすることができ、多段階的な成形を施したものでもよい。例えば、本発明の焼結用組成物をプレス成形した後に、さらにCIP(Cold Isostatic Pressing;冷間静水等方圧プレス)処理を施したものでもよい。   When the composition for sintering of the present invention is a molded body, it may be molded by any molding method, and may be molded by, for example, press molding, injection molding, or stereolithography. It may be one that has been formed in stages. For example, a CIP (Cold Isostatic Pressing) process may be performed after the sintering composition of the present invention is press-molded.

本発明の焼結用組成物は、安定化剤を含有する又は含有しない低安定化ジルコニア粒子と、低安定化ジルコニア粒子よりも安定化剤を多く含有する高安定化ジルコニア粒子と、を含有してもよい。すなわち、安定化剤の含有率(又は濃度)が異なる複数のジルコニア粒子を混合してもよい。低安定化ジルコニア粒子における安定化剤の含有率は、酸化ジルコニウムと安定化剤の合計mol数に対して0mol%以上2mol%未満であると好ましい。高安定化ジルコニア粒子における安定化剤の含有率は、酸化ジルコニウムと安定化剤の合計mol数に対して2mol%以上8mol%未満であると好ましい。高安定化ジルコニア粒子の安定化剤の含有率は、低安定化ジルコニア粒子の安定化剤の含有率よりも0.5mol%〜7mol%高いと好ましく、1mol%〜7mol%高いとより好ましく、1.5mol%〜7mol%高いとさらに好ましい。例えば、低安定化ジルコニア粒子の安定化剤の含有率を1mol%とすることができ、高安定化ジルコニア粒子の安定化剤の含有率を3mol%とすることができる。低安定化ジルコニア粒子と高安定化ジルコニア粒子の混合比率については、低安定化ジルコニア粒子と高安定化ジルコニア粒子の合計質量に対して、低安定化ジルコニア粒子の含有率が5質量%〜40質量%であると好ましく、10質量%〜30質量%であるとより好ましく、15質量%〜25質量%であるとより好ましい。これにより、破壊靱性を高めることができるような安定化剤濃度の標準偏差が得られる。   The sintering composition of the present invention contains low-stabilized zirconia particles containing or not containing a stabilizer, and highly-stabilized zirconia particles containing more stabilizer than the low-stabilized zirconia particles. May be. That is, a plurality of zirconia particles having different stabilizer contents (or concentrations) may be mixed. The content of the stabilizer in the low-stabilized zirconia particles is preferably 0 mol% or more and less than 2 mol% with respect to the total number of moles of zirconium oxide and the stabilizer. The content of the stabilizer in the highly stabilized zirconia particles is preferably 2 mol% or more and less than 8 mol% with respect to the total number of moles of zirconium oxide and the stabilizer. The stabilizer content of the highly stabilized zirconia particles is preferably 0.5 mol% to 7 mol% higher than the stabilizer content of the low stabilized zirconia particles, more preferably 1 mol% to 7 mol% higher. More preferably, it is higher by 5 mol% to 7 mol%. For example, the stabilizer content of the low-stabilized zirconia particles can be 1 mol%, and the stabilizer content of the highly-stabilized zirconia particles can be 3 mol%. Regarding the mixing ratio of the low-stabilized zirconia particles and the highly-stabilized zirconia particles, the content of the low-stabilized zirconia particles is 5% by mass to 40% by mass with respect to the total mass of the low-stabilized zirconia particles and the high-stabilized zirconia particles. %, More preferably 10% by mass to 30% by mass, and even more preferably 15% by mass to 25% by mass. This provides a standard deviation in stabilizer concentration that can increase fracture toughness.

なお、本発明においては、「高安定化」と「低安定化」と2種類のジルコニア粒子を混合しているが、安定化剤含有率が異なる3種以上のジルコニア粒子を混合してもよい。この場合には、各ジルコニア粒子の安定化剤含有率及び配合比を適宜調節することにより安定化剤濃度の標準偏差を調節するようにする。   In the present invention, “highly stabilized” and “lowly stabilized” and two types of zirconia particles are mixed, but three or more types of zirconia particles having different stabilizer contents may be mixed. . In this case, the standard deviation of the stabilizer concentration is adjusted by appropriately adjusting the stabilizer content and the mixing ratio of each zirconia particle.

本発明の焼結用組成物は、1350℃〜1550℃で焼成することにより本発明のジルコニア焼結体となる。また、焼結用組成物中に存在する酸化アルミニウムは、ジルコニア粒子の焼結時に、柱状ないし針状結晶(好ましくはアスペクト比2以上、より好ましくは5以上、さらに好ましくは10以上)となる。   The sintering composition of the present invention becomes the zirconia sintered body of the present invention by firing at 1350 ° C to 1550 ° C. The aluminum oxide present in the sintering composition becomes columnar or needle-like crystals (preferably an aspect ratio of 2 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 10 or more) when the zirconia particles are sintered.

本発明の焼結用組成物は、800℃〜1200℃で焼成することにより本発明のジルコニア焼結体の仮焼体となる。   The sintering composition of the present invention becomes a calcined body of the zirconia sintered body of the present invention by firing at 800 ° C. to 1200 ° C.

本発明の仮焼体は、ジルコニア粒子が焼結するに至らない温度で本発明の焼結用組成物を焼成したもの、又は本発明の焼結用組成物のジルコニア粒子を一部もしくは部分的に焼結させたものである。本発明の仮焼体におけるホウ素含有率、ビスマス含有率、スズ含有率、ゲルマニウム含有率、硫黄含有率、リン含有率、酸化アルミニウム含有率及び二酸化ケイ素含有率は、本発明の焼結用組成物の場合と同様であり、ここでの説明は省略する。   The calcined body of the present invention is obtained by firing the sintering composition of the present invention at a temperature at which the zirconia particles do not sinter, or part or part of the zirconia particles of the sintering composition of the present invention. Sintered into The boron content, bismuth content, tin content, germanium content, sulfur content, phosphorus content, aluminum oxide content and silicon dioxide content in the calcined product of the present invention are the sintering composition of the present invention. This is the same as in the case of, and the explanation here is omitted.

本発明の仮焼体は、本発明の焼結用組成物を800℃〜1200℃で焼成することによって得られる。仮焼体の試料表面において、安定化剤は、全体的に、不均一に存在すると好ましい。   The calcined body of the present invention can be obtained by firing the sintering composition of the present invention at 800 ° C to 1200 ° C. On the sample surface of the calcined body, the stabilizer is preferably present in a non-uniform manner as a whole.

本発明の仮焼体は、1350℃〜1600℃で焼成することにより、本発明のジルコニア焼結体となる。   The calcined body of the present invention becomes the zirconia sintered body of the present invention by firing at 1350 ° C. to 1600 ° C.

次に、本発明のジルコニア焼結体、並びにジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体の製造方法について説明する。   Next, the zirconia sintered body of the present invention, the composition for sintering the zirconia sintered body, and the method for producing the calcined body will be described.

以下においては、一形態として、部分安定化ジルコニア結晶粒子中に所望量のホウ素等が含有されていない場合の製造方法について説明する。   In the following, as one embodiment, a manufacturing method in the case where the desired amount of boron or the like is not contained in the partially stabilized zirconia crystal particles will be described.

第1に、部分安定化ジルコニア結晶粒子を準備する。安定化剤の種類及び濃度は適宜選択することができる。また、安定化剤の濃度分布を不均一にするため、高安定化ジルコニア結晶粒子と低安定化ジルコニア結晶粒子を用いてもよい。ジルコニア結晶粒子の粒径及び粒径分布は、適宜好適なものを選択する。   First, partially stabilized zirconia crystal particles are prepared. The kind and concentration of the stabilizer can be appropriately selected. Moreover, in order to make the concentration distribution of the stabilizer non-uniform, highly stabilized zirconia crystal particles and low stabilized zirconia crystal particles may be used. As the particle size and particle size distribution of the zirconia crystal particles, suitable ones are appropriately selected.

ジルコニア結晶粒子への安定化剤の添加方法としては、加水分解法、中和共沈法、アルコキシド法、固相法等を使用することができる。例えば、固相法によって得たY固溶ZrOを使用して焼結体を作製すると、破壊靭性を高くすることができる。特に、固相法を用いて、リンを添加したジルコニア焼結体を作製すると、その相乗効果により、より破壊靭性の高いジルコニア焼結体を得ることができる。 As a method for adding the stabilizer to the zirconia crystal particles, a hydrolysis method, a neutralization coprecipitation method, an alkoxide method, a solid phase method, or the like can be used. For example, when a sintered body is produced using Y 2 O 3 solid solution ZrO 2 obtained by a solid phase method, fracture toughness can be increased. In particular, when a zirconia sintered body to which phosphorus is added is produced using a solid phase method, a zirconia sintered body having higher fracture toughness can be obtained due to the synergistic effect.

第2に、ジルコニア結晶粒子と、ビスマス含有化合物又はビスマス単体等と、ホウ素含有化合物と、を混合して、本発明の焼結用組成物を作製する。   Second, zirconia crystal particles, a bismuth-containing compound or a bismuth simple substance, and a boron-containing compound are mixed to produce the sintering composition of the present invention.

ホウ素(元素)の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−5mol以上であると好ましく、8×10−3mol以上であるとより好ましい。また、ホウ素(元素)の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して、少なくとも4×10−2mol以下であると好ましい。ホウ素元素含有化合物1分子中に2以上のホウ素元素を含有する場合、ホウ素元素含有化合物の分子数ではなく、ホウ素元素の原子数を基準にして計算する。 The addition amount of boron (element) is preferably 4 × 10 −5 mol or more, and more preferably 8 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. Further, the content of boron (element) is preferably at least 4 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. When two or more boron elements are contained in one molecule of the boron element-containing compound, the calculation is performed based on the number of atoms of the boron element, not the number of molecules of the boron element-containing compound.

ホウ素含有化合物としては、例えば、酸化ホウ素(B)、窒化ホウ素(BN)、炭化ホウ素(BC)、ホウ酸(HBO、HBO、H)、本発明において安定化剤及び添加剤として添加可能な元素(例えばZr,Al,Si,Y,P,Bi,Sn,Ge,S等)とホウ素の化合物等を使用することができる。 Examples of the boron-containing compound include boron oxide (B 2 O 3 ), boron nitride (BN), boron carbide (B 4 C), boric acid (H 3 BO 3 , HBO 2 , H 2 B 4 O 7 ), In the present invention, elements that can be added as stabilizers and additives (for example, Zr, Al, Si, Y, P, Bi, Sn, Ge, S, etc.) and boron compounds can be used.

ビスマスを添加する場合、ビスマス元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、6×10−6mol以上であると好ましく、3×10−4mol以上であるとより好ましく、6×10−4mol以上であるとさらに好ましい。。また、ビスマス元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−3mol以下であると好ましい。特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、ビスマスの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して3×10−4mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、ビスマスの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して6×10−6mol以上であると好ましい。ビスマス含有化合物1分子中に2以上のビスマスを含有する場合、ビスマス含有化合物の分子数ではなく、ビスマスの原子数を基準にして計算する。 When adding bismuth, the addition amount of the bismuth element is preferably 6 × 10 −6 mol or more, more preferably 3 × 10 −4 mol or more, and 6 × 10 −4 mol per 1 mol of zirconium oxide. More preferably, it is at least mol. . Moreover, it is preferable that the addition amount of a bismuth element is 7 * 10 < -3 > mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of bismuth, 3 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 4 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the content of bismuth is 6 × 10 −6 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable. When two or more bismuth is contained in one molecule of the bismuth-containing compound, the calculation is based on the number of atoms of bismuth, not the number of molecules of the bismuth-containing compound.

ビスマス含有化合物としては、例えば、酸化ビスマス(Bi)、酢酸ビスマス(BiC)、塩基性炭酸ビスマス((BiO)CO)、炭酸酸化ビスマス(Bi(CO)O)、塩化ビスマス(BiCl)、硝酸水酸化ビスマス(4BiNO(OH)・BiO(OH))、硝酸ビスマス5水和物(Bi(NO・5HO)、リン酸ビスマス(BiPO)、硫酸ビスマス(Bi(SO)、硫化ビスマス(Bi)等を使用することができる。 Examples of the bismuth-containing compound include bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), bismuth acetate (BiC 6 H 9 O 6 ), basic bismuth carbonate ((BiO) 2 CO 3 ), and bismuth carbonate oxide (Bi 2 (CO 3). ) O 2 ), bismuth chloride (BiCl 3 ), bismuth nitrate nitrate (4BiNO 3 (OH) 2 .BiO (OH)), bismuth nitrate pentahydrate (Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O), phosphorus Bismuth acid (BiPO 4 ), bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4 ) 3 ), bismuth sulfide (Bi 2 S 3 ), and the like can be used.

スズを添加する場合、スズ元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、1×10−5mol以上であると好ましく、5×10−4mol以上であるとより好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましい。また、スズ元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、2×10−2mol以下であると好ましい。特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、スズの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して5×10−4mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、スズの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して1×10−5mol以上であると好ましい。スズ含有化合物1分子中に2以上のスズを含有する場合、スズ含有化合物の分子数ではなく、スズの原子数を基準にして計算する。 When adding tin, the addition amount of tin element is preferably 1 × 10 −5 mol or more, more preferably 5 × 10 −4 mol or more, with respect to 1 mol of zirconium oxide, and 1 × 10 −3 mol. More preferably, it is at least mol. The amount of tin element added is preferably 2 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of tin, 5 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 4 mol or more. When the content of boron (element) in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the content of tin is 1 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable. When two or more tins are contained in one molecule of the tin-containing compound, the calculation is performed based on the number of tin atoms, not the number of molecules of the tin-containing compound.

スズ含有化合物としては、例えば、酸化スズ(SnO、SnO)、塩化スズ(SnCl)、二リン酸スズ(Sn)、リン化スズ(PSn)、硫酸スズ(SnSO)等を使用することができる。 Examples of the tin-containing compound include tin oxide (SnO, SnO 2 ), tin chloride (SnCl 2 ), tin diphosphate (Sn 2 P 2 O 7 ), tin phosphide (P 2 Sn 3 ), tin sulfate ( SnSO 4 ) or the like can be used.

ゲルマニウムを添加する場合、ゲルマニウム元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、1×10−5mol以上であると好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましく、3×10−3mol以上であるとより好ましい。また、ゲルマニウム元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、2×10−2mol以下であると好ましい。特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、ゲルマニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して3×10−3mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、ゲルマニウムの含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して1×10−5mol以上であると好ましい。ゲルマニウム含有化合物1分子中に2以上のゲルマニウムを含有する場合、ゲルマニウム含有化合物の分子数ではなく、ゲルマニウムの原子数を基準にして計算する。 When adding germanium, the addition amount of germanium element is preferably 1 × 10 −5 mol or more, more preferably 1 × 10 −3 mol or more, with respect to 1 mol of zirconium oxide, and 3 × 10 −3. More preferably, it is at least mol. Moreover, it is preferable that the addition amount of a germanium element is 2 * 10 <-2 > mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxides. In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of germanium, 3 × 10 relative to zirconium oxide 1 mol - It is preferable that it is 3 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the germanium content is 1 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable. When two or more germanium is contained in one molecule of the germanium-containing compound, the calculation is performed based on the number of germanium atoms, not the number of molecules of the germanium-containing compound.

ゲルマニウム含有化合物としては、例えば、酸化ゲルマニウム(GeO、GeO)、塩化ゲルマニウム(GeCl)、硫化ゲルマニウム(GeS)等を使用することができる。 As the germanium-containing compound, for example, germanium oxide (GeO, GeO 2 ), germanium chloride (GeCl 4 ), germanium sulfide (GeS), or the like can be used.

硫黄を添加する場合、硫黄元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−5mol以上であると好ましい。また、硫黄元素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、5×10−2mol以下であると好ましく、9×10−3mol以下であるとより好ましく、5×10−3mol以下であるとより好ましい。特に、焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であるとき、硫黄の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−3mol以上であると好ましい。焼結用組成物におけるホウ素(元素)の含有率が、酸化ジルコニウム1molに対して2×10−3mol以上であるとき、硫黄の含有率は、酸化ジルコニウム1molに対して4×10−5mol以上であると好ましい。硫黄含有化合物1分子中に2以上の硫黄を含有する場合、硫黄含有化合物の分子数ではなく、硫黄の原子数を基準にして計算する。 When sulfur is added, the amount of sulfur element added is preferably 4 × 10 −5 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. Moreover, the addition amount of sulfur element is preferably 5 × 10 −2 mol or less, more preferably 9 × 10 −3 mol or less, and more preferably 5 × 10 −3 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. And more preferred. In particular, the content of boron (element) in the sintering composition, when it is 4 × 10 -5 mol or more relative to the zirconium oxide 1 mol, the content of sulfur is 4 with respect to the zirconium oxide 1 mol × 10 - It is preferable that it is 3 mol or more. When the boron (element) content in the sintering composition is 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide, the sulfur content is 4 × 10 −5 mol with respect to 1 mol of zirconium oxide. The above is preferable. When 2 or more sulfur is contained in one molecule of the sulfur-containing compound, the calculation is based on the number of sulfur atoms, not the number of molecules of the sulfur-containing compound.

硫黄含有化合物としては、例えば、硫酸(HSO)、硫酸アンモニウム((NHSO)、硫酸アルミニウム(Al(SO)等を使用することができる。 As the sulfur-containing compound, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 ), ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), or the like can be used.

ビスマス含有化合物、スズ含有化合物、ゲルマニウム含有化合物、及び硫黄含有化合物は、無機化合物と有機化合物のいずれであってもよい。無機化合物を使用する場合、例えば、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、硫酸等を使用することができる。   The bismuth-containing compound, tin-containing compound, germanium-containing compound, and sulfur-containing compound may be either an inorganic compound or an organic compound. When an inorganic compound is used, for example, bismuth oxide, tin oxide, germanium oxide, sulfuric acid, or the like can be used.

本発明のジルコニア焼結体を、歯科用補綴材のように人体に使用する場合には、ビスマス含有化合物、スズ含有化合物、ゲルマニウム含有化合物、及び硫黄含有化合物は、人体に対して悪影響が小さいものであると好ましく、人体に対して無害であるとより好ましい。   When the zirconia sintered body of the present invention is used in a human body like a dental prosthetic material, the bismuth-containing compound, tin-containing compound, germanium-containing compound, and sulfur-containing compound have a small adverse effect on the human body. Preferably, it is more harmless to the human body.

焼結用組成物には、さらに酸化アルミニウム(好ましくはα−アルミナ)を添加すると好ましい。酸化アルミニウムの添加量は、2×10−3mol以上であると好ましく、5×10−2mol以上であるとより好ましい。また、酸化アルミニウムの添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、0.5mol以下であると好ましく、0.3mol以下であるとより好ましく、0.2mol以下であるとより好ましい。 It is preferable to add aluminum oxide (preferably α-alumina) to the sintering composition. The amount of aluminum oxide added is preferably 2 × 10 −3 mol or more, and more preferably 5 × 10 −2 mol or more. The amount of aluminum oxide added is preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.3 mol or less, and more preferably 0.2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide.

焼結用組成物には、さらに二酸化ケイ素を添加すると好ましい。二酸化ケイ素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−4mol以上であると好ましく、1×10−3mol以上であるとより好ましく、2×10−3mol以上であるとさらに好ましい。また、二酸化ケイ素の添加量は、酸化ジルコニウム1molに対して、7×10−2mol以下であると好ましく、3×10−2mol以下であるとより好ましく、2×10−2mol以下であるとさらに好ましい。二酸化ケイ素に加えて、又は二酸化ケイ素の代わりに、焼成により二酸化ケイ素となる物質(例えば、(CO)Si、Si、Si)を用いてもよい。また、SiO成分を含有する無機複合物(例えばムライト)を用いてもよい。 It is preferable to further add silicon dioxide to the sintering composition. The addition amount of silicon dioxide is preferably 7 × 10 −4 mol or more, more preferably 1 × 10 −3 mol or more, and further preferably 2 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. preferable. The addition amount of silicon dioxide is preferably 7 × 10 −2 mol or less, more preferably 3 × 10 −2 mol or less, and more preferably 2 × 10 −2 mol or less with respect to 1 mol of zirconium oxide. And more preferred. In addition to silicon dioxide or in place of silicon dioxide, a substance that becomes silicon dioxide upon firing (for example, (C 2 H 5 O) 4 Si, Si 3 N 4 , Si) may be used. The inorganic composite containing SiO 2 component (e.g., mullite) may be used.

焼結用組成物には、さらにリンを添加してもよい。リン元素の添加量は酸化ジルコニウム1molに対して、4×10−5mol以上であると好ましく、4×10−3mol質量%以上であるとより好ましく、9×10−3mol以上であるとさらに好ましい。また、リンの添加量は、相転移抑制効果の観点から、酸化ジルコニウム1molに対して、5×10−2mol以下であると好ましく、4×10−2mol以下であるとより好ましく、3×10−2mol以下であるとさらに好ましい。リン元素含有化合物1分子中に2以上のリン元素を含有する場合、リン元素含有化合物の分子数ではなく、リン元素の原子数を基準にして計算する。 You may add phosphorus further to the composition for sintering. The addition amount of the phosphorus element is preferably 4 × 10 −5 mol or more, more preferably 4 × 10 −3 mol% or more, and 9 × 10 −3 mol or more with respect to 1 mol of zirconium oxide. Further preferred. Further, the amount of phosphorus added is preferably 5 × 10 −2 mol or less, more preferably 4 × 10 −2 mol or less, with respect to 1 mol of zirconium oxide, from the viewpoint of the effect of suppressing the phase transition, and more preferably 3 × 10 −2 mol or less. More preferably, it is 10 −2 mol or less. When two or more phosphorus elements are contained in one molecule of the phosphorus element-containing compound, the calculation is performed based on the number of atoms of the phosphorus element, not the number of molecules of the phosphorus element-containing compound.

リン元素含有化合物は、無機化合物と有機化合物のいずれであってもよい。無機化合物を使用する場合、例えば、リン酸類やリン酸塩類を使用することができる。この場合、例えば、リン酸(HPO)、リン酸アルミニウム(AlPO)、リン酸マグネシウム(Mg(PO)、リン酸カルシウム(Ca(PO)、リン酸水素マグネシウム(MgHPO)、リン酸二水素マグネシウム(Mg(HPO)、リン酸水素カルシウム(CaHPO)、リン酸二水素アンモニウム((NH)HPO)等を使用することができる。また、有機化合物を使用する場合、例えば、ホスフィンオキサイド類を使用することができる。 The phosphorus element-containing compound may be either an inorganic compound or an organic compound. When an inorganic compound is used, for example, phosphoric acids and phosphates can be used. In this case, for example, phosphoric acid (H 3 PO 4 ), aluminum phosphate (AlPO 4 ), magnesium phosphate (Mg 3 (PO 4 ) 2 ), calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), magnesium hydrogen phosphate (MgHPO 4 ), magnesium dihydrogen phosphate (Mg (H 2 PO 4 ) 2 ), calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate ((NH 4 ) H 2 PO 4 ), etc. Can do. Moreover, when using an organic compound, phosphine oxides can be used, for example.

ジルコニア結晶粒子の粒径は、適宜好適なものを選択する。   As the particle diameter of the zirconia crystal particles, a suitable one is appropriately selected.

焼結用組成物には、バインダを添加してもよい。バインダの添加の有無は、焼結体の製造目的に応じて適宜選択することができる。バインダを使用する場合、例えばアクリル系バインダを使用することができる。   A binder may be added to the sintering composition. The presence or absence of the addition of the binder can be appropriately selected according to the purpose of manufacturing the sintered body. When using a binder, for example, an acrylic binder can be used.

混合方法は、乾式混合と湿式混合のいずれであってもよい。湿式混合の場合、溶媒として、例えば、水、アルコール等を使用することができる。また、混合は、手動混合でも良いし、機械混合でもよい。混合前のジルコニア結晶粒子が2次粒子を形成している場合には、2次粒子をできる限り解砕して混合すると好ましい。   The mixing method may be either dry mixing or wet mixing. In the case of wet mixing, for example, water, alcohol or the like can be used as a solvent. Further, the mixing may be manual mixing or mechanical mixing. When the zirconia crystal particles before mixing form secondary particles, it is preferable to pulverize and mix the secondary particles as much as possible.

第3に、焼結用組成物を所望の形状に加圧成形する。加圧成形方法は、適宜好適な方法を選択することができる。加圧圧力は、例えば20MPa以上とすることができる。加圧成形後、焼結用組成物に、例えば150MPa以上の圧力で、CIP(Cold Isostatic Pressing;冷間静水等方圧プレス)をさらに施してもよい。   Third, the sintering composition is pressure-molded into a desired shape. As the pressure molding method, a suitable method can be appropriately selected. The pressurizing pressure can be set to 20 MPa or more, for example. After the pressure molding, CIP (Cold Isostatic Pressing) may be further applied to the sintering composition at a pressure of 150 MPa or more, for example.

加圧成形前に、焼結用組成物は、ジルコニア粒子を顆粒に造粒したものにしてもよい。また、混合時に溶媒を使用した場合には、加圧成形前や予備成形前にまず溶媒を除去する。溶媒は、例えば、顆粒に造粒する際にスプレードライヤーによって除去してもよいし、オーブン乾燥で除去してもよい。   Prior to pressure molding, the sintering composition may be made by granulating zirconia particles into granules. When a solvent is used during mixing, the solvent is first removed before pressure molding or pre-molding. For example, the solvent may be removed by a spray drier when granulated into granules, or may be removed by oven drying.

焼結用組成物は、加圧成形後、研削や研削等により、所望の形状に加工することもできる。   The composition for sintering can also be processed into a desired shape by grinding, grinding, or the like after pressure molding.

第4に、焼結前に、焼結用組成物を仮焼して仮焼体を作製してもよい。この場合、仮焼条件は、例えば、仮焼温度800℃〜1200℃で、その保持時間を1時間〜3時間とすることができる。   Fourth, before sintering, the sintering composition may be calcined to produce a calcined body. In this case, the calcination conditions are, for example, a calcination temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. and a holding time of 1 hour to 3 hours.

仮焼体は、仮焼後、研削や研削等により、所望の形状に加工することもできる。   The calcined body can be processed into a desired shape by calcining or grinding after calcining.

第5に、焼結用組成物又は仮焼体を焼成して、ジルコニア粒子を焼結させて、ジルコニア焼結体を作製する。焼成温度は、1350℃以上にすると好ましい。リン元素を含有する場合、焼成温度は、1350℃以上であると好ましい。焼成温度が低いと、焼成面における立方晶系の形成が不十分であり、低温劣化の抑制効果が十分に得られない。また、焼成温度をより高くしたほうが低温劣化における相転移抑制効果を高めることができる。例えば、好ましくは1400℃より高く、より好ましくは1425℃より焼成温度を高くして焼成した本発明のジルコニア焼結体は、水熱処理による単斜晶への相転移を効率的に抑制することができる。これは、焼成により安定化剤が表層へ移動し、表層の一部が立方晶化するためであると考えられる。   Fifth, the sintering composition or calcined body is fired to sinter the zirconia particles to produce a zirconia sintered body. The firing temperature is preferably 1350 ° C. or higher. When phosphorus element is contained, the firing temperature is preferably 1350 ° C. or higher. When the firing temperature is low, the cubic system is not sufficiently formed on the fired surface, and the effect of suppressing the low temperature deterioration cannot be sufficiently obtained. Moreover, the higher the firing temperature, the higher the effect of suppressing phase transition in low temperature degradation. For example, the zirconia sintered body of the present invention, which is preferably fired at a firing temperature higher than 1400 ° C., more preferably higher than 1425 ° C., can effectively suppress the phase transition to monoclinic crystal by hydrothermal treatment. it can. This is considered to be because the stabilizer moves to the surface layer by firing, and a part of the surface layer becomes cubic.

焼成は、大気圧空気雰囲気下で実施することができる。   Firing can be carried out in an atmospheric air atmosphere.

第6に、ジルコニア焼結体は、緻密性を高めるために、さらにHIP処理を施してもよい。   Sixth, the zirconia sintered body may be further subjected to HIP treatment in order to improve the denseness.

第7に、ジルコニア焼結体を所望の形状に加工した後に、1350℃以上で再焼成してもよい。これにより、再焼成面に再度立方晶系を含有させることができる。   Seventh, the zirconia sintered body may be refired at 1350 ° C. or higher after being processed into a desired shape. Thereby, the re-fired surface can contain the cubic system again.

ジルコニア焼結体の製造方法についての上記説明においては、ジルコニア結晶粒子中に所望量のリン元素、ホウ素元素、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素が含有されていない場合について説明したが、これらのうち少なくとも一方がジルコニア結晶粒子中に元々包含されていてもよいし、所望量の一部がジルコニア結晶粒子中に包含されていてもよい。その場合は、ジルコニア結晶粒子中のリン元素含有化合物、ホウ素、酸化アルミニウム及び二酸化ケイ素の含有量を考慮して、それぞれの添加量を調整するようにする。例えば、ジルコニア結晶粒子中に所望量の二酸化ケイ素が含有されている場合には、焼結用組成物作製時にはリン元素含有化合物のみを添加すればよい。また、ジルコニア結晶粒子中に所望量の一部の二酸化ケイ素が含有されている場合には、焼結用組成物作製時にはリン元素含有化合物と共に、所望量残部の二酸化ケイ素を添加すればよい。それ以外は、上記方法と同様である。   In the above description of the method for producing a zirconia sintered body, the case where a desired amount of phosphorus element, boron element, aluminum oxide and silicon dioxide is not contained in the zirconia crystal particles has been described. The zirconia crystal particles may be originally included in the zirconia crystal particles, or a part of a desired amount may be included in the zirconia crystal particles. In that case, the addition amount of each element is adjusted in consideration of the contents of the phosphorus element-containing compound, boron, aluminum oxide and silicon dioxide in the zirconia crystal particles. For example, when a desired amount of silicon dioxide is contained in the zirconia crystal particles, it is sufficient to add only the phosphorus element-containing compound when preparing the sintering composition. Further, when a desired amount of silicon dioxide is contained in the zirconia crystal particles, a desired amount of the remaining silicon dioxide may be added together with the phosphorus element-containing compound when the composition for sintering is prepared. The rest is the same as the above method.

[実施例1〜18]
第1〜第4実施形態について各要素の添加率が異なるジルコニア焼結体を作製し、各ジルコニア焼結体の焼成面(焼結後の露出面)、内部(焼成面を研削した後の露出面)及び再焼成面(焼成面を研削した後に再焼成した後の露出面)のX線回折パターンを測定すると共に、焼成面における立方晶のピーク比を算出した。また、各ジルコニア焼結体について、低温劣化の加速試験である水熱処理を実施し、水熱処理後のジルコニア焼結体中の単斜晶のピーク比を算出した。
[Examples 1 to 18]
About the 1st-4th embodiment, the addition rate of each element differs, producing the zirconia sintered compact, the firing surface (exposed surface after sintering) of each zirconia sintered body, the inside (exposed after grinding a sintered surface) Surface) and refired surface (exposed surface after refired after grinding the fired surface) and the peak ratio of cubic crystals on the fired surface was calculated. Each zirconia sintered body was subjected to hydrothermal treatment, which is an accelerated test for low temperature deterioration, and the peak ratio of monoclinic crystals in the zirconia sintered body after hydrothermal treatment was calculated.

[ジルコニア焼結体の製造]
各実施例における原料の配合比率を表1〜表6に示す。原料として使用したジルコニア結晶粉末は、結晶粒子中に安定化剤として酸化イットリウム(イットリア)を所定濃度含有する部分安定化正方晶ジルコニア粉末(株式会社ノリタケカンパニーリミテド社製)である。部分安定化ジルコニア結晶粒子中のイットリア濃度は3mol%であり(表1において「3YZrO」と示す)、安定化剤含有率が異なる数種の部分安定化ジルコニア結晶粉末は使用しなかった。表1において、「Al」とは酸化アルミニウムを意味する。原料として使用した酸化アルミニウムは、アスペクト比が約1のα−アルミナである。「B 」とは酸化ホウ素を意味し、「SiO」とは二酸化ケイ素を意味し、「Binder」とは、成形性を向上させるために添加した有機結合剤(例えばアクリル系バインダ)を意味する。「X」とは、ビスマス、スズ、ゲルマニウム及び硫黄のうちのいずれかを意味し、表2〜表5の「X」と対応する。ホウ素を添加するためのホウ素含有化合物としては酸化ホウ素を用いた。ビスマスを添加するためのビスマス含有化合物としては酸化ビスマスを用いた。スズを添加するためのスズ含有化合物としては酸化スズを用いた。ゲルマニウムを添加するためのゲルマニウム含有化合物としては酸化ゲルマニウムを用いた。硫黄を添加するための硫黄含有化合物としては硫酸を用いた。また、比較例1として、ホウ素は添加してあるが、「X」が0である、すなわちビスマス等は添加していないジルコニア焼結体も作製し、実施例と同様の測定を実施した。なお、「ビスマス等」とは、ビスマス、スズ、ゲルマニウム及び硫黄を意味する。
[Manufacture of zirconia sintered body]
Tables 1 to 6 show the mixing ratio of the raw materials in each example. The zirconia crystal powder used as a raw material is a partially stabilized tetragonal zirconia powder (manufactured by Noritake Company Limited) having a predetermined concentration of yttrium oxide (yttria) as a stabilizer in the crystal particles. The yttria concentration in the partially stabilized zirconia crystal particles was 3 mol% (shown as “3YZrO 2 ” in Table 1), and several partially stabilized zirconia crystal powders having different stabilizer contents were not used. In Table 1, “Al 2 O 3 ” means aluminum oxide. The aluminum oxide used as a raw material is α-alumina having an aspect ratio of about 1. “B 2 O 3 ” means boron oxide, “SiO 2 ” means silicon dioxide, and “Binder” means an organic binder added to improve moldability (for example, acrylic binder) Means. “X” means any one of bismuth, tin, germanium, and sulfur, and corresponds to “X” in Tables 2 to 5. Boron oxide was used as a boron-containing compound for adding boron. Bismuth oxide was used as a bismuth-containing compound for adding bismuth. Tin oxide was used as a tin-containing compound for adding tin. Germanium oxide was used as a germanium-containing compound for adding germanium. Sulfuric acid was used as the sulfur-containing compound for adding sulfur. Further, as Comparative Example 1, a zirconia sintered body in which boron was added but “X” was 0, that is, bismuth or the like was not added was also produced, and the same measurement as in Example was performed. “Bismuth and the like” means bismuth, tin, germanium, and sulfur.

表1における各数値について説明する。「ベース」欄にある数値は、焼結用組成物における部分安定化ジルコニア及び酸化アルミニウムの合計質量に対する部分安定化ジルコニア及び酸化アルミニウムそれぞれの含有率(質量%)である。「添加率」欄にある数値は、焼結用組成物における部分安定化ジルコニア及び酸化アルミニウムの合計質量(ベース)に対する添加率を示す。「X」の添加率(A)及び「B 」の添加率(B)は、それぞれ表2〜5に示してある。例えば、表2に示す実施例3においては、焼結用組成物において、ベースは、3YZrO92.6質量%及び酸化アルミニウム7.4質量%(計100質量%)を含有する。「X」としてビスマスが添加されており、酸化ビスマスは、ビスマス元素の質量がベースの合計質量(100質量%)の0.1%(表2に示す「A」の値)に相当するように添加されている。酸化ホウ素は、酸化ホウ素の質量がベースの合計質量(100質量%)の0%〜0.3%(表2に示す「B」の値)に相当するように添加されている。二酸化ケイ素及びバインダについても同様である。 Each numerical value in Table 1 will be described. The numerical value in the “base” column is the content (% by mass) of each of the partially stabilized zirconia and aluminum oxide with respect to the total mass of the partially stabilized zirconia and aluminum oxide in the sintering composition. The numerical value in the “addition rate” column indicates the addition rate with respect to the total mass (base) of partially stabilized zirconia and aluminum oxide in the sintering composition. The addition rate (A) of “X” and the addition rate (B) of “B 2 O 3 ” are shown in Tables 2 to 5, respectively. For example, in Example 3 shown in Table 2, in the composition for sintering, the base contains 92.6% by mass of 3YZrO 2 and 7.4% by mass of aluminum oxide (100% by mass in total). Bismuth is added as “X”, and the mass of bismuth oxide corresponds to 0.1% (value of “A” shown in Table 2) of the total mass (100 mass%) of the base. It has been added. Boron oxide is added so that the mass of boron oxide corresponds to 0% to 0.3% (value of “B” shown in Table 2) of the total mass (100 mass%) of the base. The same applies to silicon dioxide and binder.

ジルコニア焼結体の製造方法について説明する。まず、部分安定化ジルコニア結晶粒子を解砕すると共に、表1〜6に示す配合で各原料を添加して水中混合することにより焼結用組成物を作製した。   The manufacturing method of a zirconia sintered compact is demonstrated. First, the partially stabilized zirconia crystal particles were crushed, and the raw materials were added in the formulations shown in Tables 1 to 6 and mixed in water to prepare a sintering composition.

次に、スプレードライヤーによって溶媒を除去すると共にジルコニア粒子を顆粒に造粒した。次に、30MPaのプレスにより焼結用組成物を成形して、直径19mm、厚さ2mmの形状とした。次に、各焼結用組成物を1450℃で1.5時間焼成して、ジルコニア焼結体を作製した。本実施例においては、焼結用組成物にHIP(Hot Isostatic Pressing;熱間静水等方圧プレス)処理を施していないが、施す場合には、例えば、1400℃、170MPaでHIP処理を施し、緻密化させることができる。   Next, the solvent was removed by a spray dryer and zirconia particles were granulated into granules. Next, the composition for sintering was shape | molded with the 30-MPa press, and it was set as the shape of diameter 19mm and thickness 2mm. Next, each composition for sintering was fired at 1450 ° C. for 1.5 hours to produce a zirconia sintered body. In this example, the composition for sintering was not subjected to HIP (Hot Isostatic Pressing) treatment, but when applied, for example, the HIP treatment was performed at 1400 ° C. and 170 MPa, It can be densified.

[焼成面のX線回折パターン測定及び立方晶のピーク比の算出]
本発明のジルコニア焼結体の結晶構造を確認するため、焼成面(焼結後の露出面)のX線回折パターン(XRD)を測定すると共に、立方晶のピーク比を算出した。X線回折パターンは、Cu−target、50kV、50mAでRINT−TTRIII(株式会社リガク製)を用いて測定した。図1に、表2の実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンを示す。図4に、表3の実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンを示す。図7に、表4の実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンを示す。図10に、表5の実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンを示す。図13に、表6の比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンを示す。また、表2〜6に、各ジルコニア焼結体の立方晶のピーク比を示す。表2〜5において「∞」は、正方晶系のピークが非常に小さく、正方晶系の存在を実質的には確認できず、立方晶系しか確認できなかったことを意味する。
[Measurement of X-ray diffraction pattern of fired surface and calculation of peak ratio of cubic crystal]
In order to confirm the crystal structure of the zirconia sintered body of the present invention, the X-ray diffraction pattern (XRD) of the fired surface (exposed surface after sintering) was measured, and the peak ratio of cubic crystals was calculated. The X-ray diffraction pattern was measured using RINT-TTRIII (manufactured by Rigaku Corporation) at Cu-target, 50 kV, 50 mA. FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of a fired surface of a zirconia sintered body having a bismuth addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 4 of Table 2. FIG. 4 shows an X-ray diffraction pattern of a fired surface of a zirconia sintered body having an addition rate of tin of 0.2% and an addition rate of boron oxide of 0.1% in Example 8 of Table 3. FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern of a fired surface of a zirconia sintered body having a germanium addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 7 of Table 4. FIG. 10 shows an X-ray diffraction pattern of a fired surface of a zirconia sintered body having a sulfur addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 10 of Table 5. FIG. 13 shows an X-ray diffraction pattern of a fired surface of a zirconia sintered body having an X addition rate of 0% and a boron oxide addition rate of 0% in Comparative Example 1 of Table 6. Moreover, the peak ratio of the cubic crystal of each zirconia sintered compact is shown in Tables 2-6. In Tables 2 to 5, “∞” means that the tetragonal peak is very small and the existence of the tetragonal system could not be substantially confirmed, and only the cubic system could be confirmed.

図13に示す、リン及びホウ素を添加していないジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンにおいては、2θが約34.5°〜35.5°にかけて2つの大きなピークが存在するが、この2つのピークはいずれも正方晶由来のピークである。立方晶由来のピークは、2つのピークの間にわずかに確認されるに過ぎない。   In the X-ray diffraction pattern of the sintered surface of the zirconia sintered body to which phosphorus and boron are not added as shown in FIG. 13, there are two large peaks when 2θ ranges from about 34.5 ° to 35.5 °. These two peaks are both tetragonal peaks. A cubic peak is only slightly observed between the two peaks.

一方、図1,4,7,10に示す本発明のジルコニア焼結体の焼成面のX線回折パターンにおいては、3つのピークが確認された。左側のピークは正方晶由来の[002]ピークであり、右側のピークは正方晶由来の[200]ピークであるが、約35°にある真ん中のピークは立方晶由来の[200]ピークである。すなわち、本発明のジルコニア焼結体の焼成面においては、立方晶が形成されていることが分かる。   On the other hand, in the X-ray diffraction pattern of the fired surface of the zirconia sintered body of the present invention shown in FIGS. The left peak is a tetragonal [002] peak and the right peak is a tetragonal [200] peak, while the middle peak at about 35 ° is a cubic [200] peak. . That is, it can be seen that cubic crystals are formed on the fired surface of the zirconia sintered body of the present invention.

表2〜5に示すように、ビスマス等を添加したジルコニア焼結体においては、いずれもその添加率が0.001%〜1%の範囲で立方晶系の存在が確認された。ビスマス等の添加率を一定にして0%〜0.3%の範囲で酸化ホウ素の添加率を増加させていくと立方晶のピーク比が高まる、すなわち、焼成面における立方晶の存在比率が高まっている。特に、酸化ホウ素の添加率が0.05%以上であれば確実に立方晶系の存在を確認することができた。また、表6に示す比較例と比較すると、ビスマス等の添加により、本発明のジルコニア焼結体にはより多くの立方晶系が形成されていることが分かる。   As shown in Tables 2 to 5, in any zirconia sintered body to which bismuth or the like was added, the presence of a cubic system was confirmed when the addition ratio was in the range of 0.001% to 1%. When the addition rate of bismuth or the like is kept constant and the addition rate of boron oxide is increased in the range of 0% to 0.3%, the peak ratio of cubic crystals increases, that is, the existence ratio of cubic crystals on the fired surface increases. ing. In particular, if the boron oxide addition rate was 0.05% or more, the presence of a cubic system could be reliably confirmed. Further, when compared with the comparative examples shown in Table 6, it can be seen that more cubic systems are formed in the zirconia sintered body of the present invention by the addition of bismuth or the like.

[内部のX線回折パターン測定]
焼成面を研削して露出した内部のX線回折パターンを測定した。焼成面の研削は、#400のダイヤモンド砥石で研削した後、さらに#2000のダイヤモンドペーストで研磨して、焼成面を少なくとも深さ100μm以上研削した(なお、数値はJIS規格上のものである)。図2に、表2の実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターンを示す。図5に、表3の実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターンを示す。図8に、表4の実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターンを示す。図11に、表5の実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターンを示す。図14に、表6の比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の内部のX線回折パターンを示す。
[Internal X-ray diffraction pattern measurement]
The internal X-ray diffraction pattern exposed by grinding the fired surface was measured. Grinding of the fired surface was performed by grinding with a # 400 diamond grindstone and then polishing with # 2000 diamond paste to grind the fired surface to a depth of at least 100 μm (note that the numerical values are in accordance with JIS standards) . FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern inside the zirconia sintered body having a bismuth addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 4 of Table 2. FIG. 5 shows an X-ray diffraction pattern inside a zirconia sintered body having an addition rate of tin of 0.2% and an addition rate of boron oxide of 0.1% in Example 8 of Table 3. FIG. 8 shows an X-ray diffraction pattern inside a zirconia sintered body having a germanium addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 7 of Table 4. FIG. 11 shows an X-ray diffraction pattern inside a zirconia sintered body having a sulfur addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 10 of Table 5. FIG. 14 shows an X-ray diffraction pattern inside a zirconia sintered body having a 0% addition rate of X and a 0% addition rate of boron oxide in Comparative Example 1 in Table 6.

いずれの内部のX線回折パターンにおいても、立方晶系は実質的には観測されなかった。すなわち、焼結体の内部の主たる結晶形は正方晶であった。これより、本発明のジルコニア焼結体において、立方晶系は焼成面近傍に存在していることが分かる。   In any of the internal X-ray diffraction patterns, substantially no cubic system was observed. That is, the main crystal form inside the sintered body was tetragonal. This shows that the cubic system exists in the vicinity of the fired surface in the zirconia sintered body of the present invention.

このことは、本発明と類似の組成のジルコニア焼結体に関する特願2010−185586においても観測されている。特願2010−185586によれば、薄膜X線回折パターンの測定結果から、立方晶系は、焼成面から深さ15μmまでの領域に多く存在し、特に焼成面から5μmまでの領域により多く存在していることが分かった。これより、本発明のジルコニア焼結体についても、立方晶系の分布は同様であると推測される。   This is also observed in Japanese Patent Application No. 2010-185586 relating to a zirconia sintered body having a composition similar to that of the present invention. According to Japanese Patent Application No. 2010-185586, from the measurement result of the thin film X-ray diffraction pattern, there are many cubic systems in the region from the fired surface to a depth of 15 μm, particularly in the region from the fired surface to 5 μm. I found out. From this, it is presumed that the cubic distribution is the same for the zirconia sintered body of the present invention.

立方晶系が焼成面に形成される理由は、特願2010−185586によれば、2次イオン質量分析法(SIMS;Secondary ion mass spectrometry)及びX線光電子分光法(XPS;X-ray Photoelectron Spectroscopy)の測定結果より、安定化剤であるイットリアが焼成時に表面へ移動し、表面のイットリア濃度が高濃度となり、表面のみが完全安定化、すなわち立方晶化したものと考えられる。   According to Japanese Patent Application No. 2010-185586, the reason why the cubic system is formed on the fired surface is secondary ion mass spectrometry (SIMS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). From the measurement results of (2), it is considered that yttria as a stabilizer moves to the surface during firing, the yttria concentration on the surface becomes high, and only the surface is completely stabilized, that is, cubic.

[再焼成面のX線回折パターン測定]
焼成面を研削して内部を露出させたジルコニア焼結体を再焼成して、その再焼成面におけるX線回折パターンを測定した。研削した焼結体の再焼成は、1450℃1.5時間で行った。なお、再焼成時に、研削した焼結体の表面に安定化剤を塗布するような処理等は施していない。図3に、表2の実施例4におけるビスマスの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターンを示す。図6に、表3の実施例8におけるスズの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターンを示す。図9に、表4の実施例7におけるゲルマニウムの添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターンを示す。図12に、表5の実施例10における硫黄の添加率0.2%、酸化ホウ素の添加率0.1%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターンを示す。図15に、表6の比較例1におけるXの添加率0%、酸化ホウ素の添加率0%のジルコニア焼結体の再焼成面のX線回折パターンを示す。
[Measurement of X-ray diffraction pattern of refired surface]
The sintered zirconia sintered body with the fired surface ground and exposed inside was refired, and the X-ray diffraction pattern on the refired surface was measured. The ground sintered body was refired at 1450 ° C. for 1.5 hours. In addition, the process etc. which apply | coat a stabilizer to the surface of the ground sintered compact are not given at the time of rebaking. FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern of a refired surface of a zirconia sintered body having a bismuth addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 4 of Table 2. FIG. 6 shows an X-ray diffraction pattern of a refired surface of a zirconia sintered body having a tin addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 8 of Table 3. FIG. 9 shows an X-ray diffraction pattern of a refired surface of a zirconia sintered body having a germanium addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 7 of Table 4. FIG. 12 shows an X-ray diffraction pattern of a refired surface of a zirconia sintered body having a sulfur addition rate of 0.2% and a boron oxide addition rate of 0.1% in Example 10 of Table 5. FIG. 15 shows an X-ray diffraction pattern of a refired surface of a zirconia sintered body having a 0% addition rate of X and a 0% addition rate of boron oxide in Comparative Example 1 in Table 6.

図2,5,8,11に示すように、焼成面を研削した、すなわち内部が露出した再焼成前の焼結体においては立方晶系のピークは確認されていなかったにもかかわらず、再焼成することによって再度立方晶系のピークが確認された。一方、図15に示すように、ビスマス等及びホウ素が添加されていないジルコニア焼結体においては再焼成しても立方晶系のピークは確認されなかった。これより、本発明のジルコニア焼結体においては、焼成面を研削して、主たる結晶系が正方晶である面を露出させても、これを再焼成することにより、安定化剤を塗布する等の別段の処理をすること無く、立方晶系を多く含有する層で焼結体を再度被覆することができる。これは、ビスマス等及びホウ素が添加されていることによって、焼結体中に含有される安定化剤の一部が露出面へ移動する現象が生じるためであると考察される。したがって、本発明のジルコニア焼結体は、所望の形状に加工した後に再焼成することによって、高い耐水熱劣化性を有する製品を製造することができる。   As shown in FIGS. 2, 5, 8, and 11, the sintered body whose ground surface was ground, that is, the sintered body before refiring in which the inside was exposed, was not reconfirmed even though a cubic peak was not confirmed. A cubic peak was confirmed again by firing. On the other hand, as shown in FIG. 15, in the zirconia sintered body to which bismuth or the like and boron were not added, a cubic peak was not confirmed even after refiring. From this, in the zirconia sintered body of the present invention, even if the fired surface is ground and the surface where the main crystal system is a tetragonal system is exposed, the stabilizer is applied by refiring the surface, etc. The sintered body can be coated again with a layer containing a large amount of the cubic system without any other treatment. This is considered to be due to the phenomenon that a part of the stabilizer contained in the sintered body moves to the exposed surface due to the addition of bismuth or the like and boron. Therefore, the zirconia sintered body of the present invention can produce a product having high hydrothermal deterioration resistance by being fired after being processed into a desired shape.

[水熱処理]
次に、各実施例のジルコニア焼結体について、低温劣化の加速試験である水熱処理を施した。試験方法は、温度、圧力及び処理時間以外はISO13356に準拠する。まず、耐熱耐圧容器(オートクレーブ)中に、加熱加圧用の純水を入れると共に、水に浸からないように耐熱耐圧容器に試料をセットする。次に、耐熱耐圧容器の蓋をボルトで固定した後、耐熱耐圧容器内を180℃に加熱し、耐熱耐圧容器内の圧力を約1.0MPa(10気圧)とした。各試験体をこの状態で耐熱耐圧容器中に5時間保持した。
[Hydrothermal treatment]
Next, the zirconia sintered body of each example was subjected to hydrothermal treatment, which is an accelerated test for low temperature deterioration. The test method conforms to ISO13356 except for temperature, pressure and processing time. First, pure water for heating and pressurization is put in a heat and pressure resistant container (autoclave), and a sample is set in the heat and pressure resistant container so as not to be immersed in water. Next, after the lid of the heat and pressure resistant container was fixed with a bolt, the inside of the heat and pressure resistant container was heated to 180 ° C., and the pressure in the heat and pressure resistant container was set to about 1.0 MPa (10 atm). Each specimen was held in this state in a heat and pressure resistant container for 5 hours.

[X線回折線測定]
次に、水熱処理後の各実施例の試料における単斜晶のピーク比を確認するため、水熱処理後の各試料表面のX線回折パターンを測定した。X線回折パターンは、Cu−target、50kV、50mAでRINT−TTRIII(株式会社リガク製)を用いて測定した。表2〜6に、各ジルコニア焼結体の単斜晶のピーク比を示す。表2〜6に示す単斜晶のピーク比は、2θが30°付近の正方晶由来の[111]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する、2θが28°付近の単斜晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比を100倍した数値である。
[X-ray diffraction measurement]
Next, in order to confirm the monoclinic peak ratio in the sample of each example after hydrothermal treatment, the X-ray diffraction pattern of the surface of each sample after hydrothermal treatment was measured. The X-ray diffraction pattern was measured using RINT-TTRIII (manufactured by Rigaku Corporation) at Cu-target, 50 kV, 50 mA. Tables 2 to 6 show the peak ratios of monoclinic crystals of the respective zirconia sintered bodies. The monoclinic peak ratios shown in Tables 2 to 6 are monoclinic with 2θ of around 28 ° relative to the height of the peak existing near the position where the [111] peak derived from tetragonal crystal with 2θ of around 30 ° occurs. It is a numerical value obtained by multiplying the ratio of the height of peaks existing near the position where the derived [11-1] peak occurs by 100.

ピーク比の測定は、X線回折パターンの解析ソフトであるJade 6(株式会社リガク提供)を用いて、すべての回折パターンをスムージングした後に行った。バックグランド処理においては、バックグランド点しきい値のσを10.0に設定した。本発明の実施例においてピーク比を求める場合には同様の条件で行った。   The peak ratio was measured after smoothing all the diffraction patterns using Jade 6 (provided by Rigaku Corporation), which is an X-ray diffraction pattern analysis software. In the background process, the background point threshold σ was set to 10.0. In the examples of the present invention, the peak ratio was obtained under the same conditions.

立方晶のピーク比の変化に対する水熱処理後の単斜晶のピーク比の変化を見ると、いずれのジルコニア焼結体においても、立方晶のピーク比が高くなるにつれて、単斜晶のピーク比が低くなる傾向にある。すなわち、焼成面における立方晶の存在比率が高まるにつれて耐水熱劣化が向上していることになる。特に、立方晶のピーク比×100が100以上になると、単斜晶のピーク比が非常に小さくなる傾向がある。これより、焼成面における立方晶の含有率を高めることによって、水熱劣化の進行を抑制できることが分かった。すなわち、本発明にジルコニア焼結体は、高い耐水熱劣化性を有していることが分かる。   Looking at the change in the peak ratio of the monoclinic crystal after hydrothermal treatment relative to the change in the peak ratio of the cubic crystal, the peak ratio of the monoclinic crystal increases as the cubic peak ratio increases in any zirconia sintered body. It tends to be lower. That is, the hydrothermal deterioration is improved as the cubic crystal existing ratio on the fired surface increases. In particular, when the cubic peak ratio × 100 is 100 or more, the monoclinic peak ratio tends to be very small. From this, it was found that the progress of hydrothermal deterioration can be suppressed by increasing the content of cubic crystals on the fired surface. That is, it can be seen that the zirconia sintered body according to the present invention has high hydrothermal deterioration resistance.

図16〜図19に、酸化ホウ素の添加率に対して単斜晶のピーク比をプロットしたグラフを示す。図16は、ビスマスを添加したときのグラフである。図17は、スズを添加したときのグラフである。図18は、ゲルマニウムを添加したときのグラフである。図19は、硫黄を添加したときのグラフである。   16 to 19 show graphs in which the peak ratio of monoclinic crystals is plotted against the addition rate of boron oxide. FIG. 16 is a graph when bismuth is added. FIG. 17 is a graph when tin is added. FIG. 18 is a graph when germanium is added. FIG. 19 is a graph when sulfur is added.

表1〜5を見ると、ビスマス等のみを添加した場合(すなわちホウ素の添加率が0の場合)、立方晶の形成や相転移の抑制について大きな効果は見られなかった。しかし、ビスマス等とホウ素とを組み合わせて添加すると、図16〜図19に示すように、ホウ素のみを添加した(すなわちビスマス等の添加率が0である)比較例1に比べて、単斜晶のピーク比を低くできていることが分かる。すなわち、ビスマス等とホウ素を組み合わせると、その相乗効果により、焼成面近傍における立方晶の形成が促進され、これにより水熱処理による相転移を抑制する効果を高めることができることが判明した。   As can be seen from Tables 1 to 5, when only bismuth or the like was added (that is, when the boron addition rate was 0), there was no significant effect on the formation of cubic crystals and the suppression of phase transition. However, when bismuth or the like and boron are added in combination, as shown in FIGS. 16 to 19, as compared with Comparative Example 1 in which only boron is added (that is, the addition rate of bismuth or the like is 0), monoclinic crystal. It can be seen that the peak ratio of can be lowered. That is, it has been found that when bismuth or the like is combined with boron, the synergistic effect promotes the formation of cubic crystals in the vicinity of the fired surface, thereby enhancing the effect of suppressing phase transition due to hydrothermal treatment.

なお、図19を見ると、硫黄を添加した実施例15〜17においては、硫黄の添加率が高くなるにつれて単斜晶の生成が多くなっている。これより、硫黄については、添加率を0.001%よりもさらに低くすることによって、より高い効果が得られる可能性がある。   In addition, when FIG. 19 is seen, in Examples 15-17 which added sulfur, the production | generation of the monoclinic crystal | crystallization increased as the addition rate of sulfur increased. From this, about sulfur, a higher effect may be acquired by making an addition rate still lower than 0.001%.

また、本実施例においては、酸化アルミニウムを添加していないが、本書において援用する特願2009−192287及び特願2010−185586においては酸化アルミニウムを添加しても立方晶の形成及び相転移の抑制を実現できており、本発明においても、酸化アルミニウムを添加できるものと考えられる。   In this embodiment, aluminum oxide is not added. However, in Japanese Patent Application Nos. 2009-192287 and 2010-185586, which are incorporated in this document, the formation of cubic crystals and the suppression of phase transition can be achieved even when aluminum oxide is added. In the present invention, it is considered that aluminum oxide can be added.

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[実施例19−26]
焼結用組成物作製時に添加したホウ素がジルコニア焼結体中にどの程度残存しているかを調べるため、ジルコニア焼結体におけるホウ素の含有率を測定した。含有率測定は、ホウ素の添加率が異なる試料についてそれぞれ実施した。測定は、各試料を溶解させた後、ICP発光分光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製;型番SPS3500)を用いて行った。また、測定は試料の前処理から2回行った。ホウ素の測定結果の平均値を表7に示す。なお、表7における「添加率」は、焼結用組成物における部分安定化ジルコニアと酸化アルミニウムの合計質量に対する添加率を示す。「含有率」は、ジルコニア焼結体中における含有率(2回の測定値の平均値)を示す。ジルコニア焼結体は、ほぼ部分安定化ジルコニア及び酸化アルミニウムで構成されているので、「添加率」と「含有率」は比較対照可能である。「残存率」は、「添加率」に対する「含有率」の割合である。
[Examples 19-26]
In order to investigate how much boron added during the preparation of the sintering composition remains in the zirconia sintered body, the boron content in the zirconia sintered body was measured. The content measurement was performed for samples with different boron addition rates. The measurement was performed using an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by SII Nanotechnology, Inc .; model number SPS3500) after dissolving each sample. The measurement was performed twice from the sample pretreatment. Table 7 shows the average value of the measurement results of boron. The “addition rate” in Table 7 indicates the addition rate with respect to the total mass of partially stabilized zirconia and aluminum oxide in the sintering composition. “Content ratio” indicates a content ratio (average value of two measured values) in the zirconia sintered body. Since the zirconia sintered body is substantially composed of partially stabilized zirconia and aluminum oxide, the “addition ratio” and the “content ratio” can be compared and contrasted. The “residual rate” is a ratio of the “content rate” to the “addition rate”.

Figure 0005481316
Figure 0005481316

焼結条件においては、ホウ素は焼損しやすい傾向にある。特に、添加率が低くなるほど残存率が低く、焼損しやすいと考えられる。ホウ素は、最終的に焼損したとしても、焼成時における安定化剤の表層への移動、すなわち表層における立方晶系の形成に寄与しているものと考えられる。なお、焼結条件(例えば、最高温度、焼成カーブ、焼成雰囲気)によってはリン及びホウ素の残存率をより高くできる可能性はある。   Under sintering conditions, boron tends to burn out easily. In particular, it is considered that the lower the addition rate, the lower the residual rate and the easier the burning. Even if boron eventually burns out, it is considered that it contributes to the movement of the stabilizer to the surface layer during firing, that is, the formation of a cubic system in the surface layer. Depending on the sintering conditions (for example, maximum temperature, firing curve, firing atmosphere), there is a possibility that the residual ratio of phosphorus and boron can be made higher.

なお、上述において、酸化ジルコニウム(分子量123.22)1molに対するリン元素のmol数を算出する際には、安定化剤(例えば酸化イットリウム)及びその他の化合物の存在を考慮して、安定化剤を3mol%含有する部分安定化ジルコニア粉末中の酸化ジルコニウム含有率は、一律(他の要素の含有率に関わらず)94.5質量%としている。   In the above description, when calculating the number of moles of phosphorus element with respect to 1 mol of zirconium oxide (molecular weight 123.22), the stabilizer is used in consideration of the presence of a stabilizer (for example, yttrium oxide) and other compounds. The zirconium oxide content in the partially stabilized zirconia powder contained in 3 mol% is 94.5% by mass (regardless of the content of other elements).

上述において、「〜」で表記された範囲のうち、上限及び下限を示す数値は、その範囲に含まれる。   In the above description, numerical values indicating the upper limit and the lower limit in the range represented by “to” are included in the range.

本発明のジルコニア焼結体、並びにジルコニア焼結体の焼結用組成物及び仮焼体は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。   Although the zirconia sintered body of the present invention, the composition for sintering the zirconia sintered body, and the calcined body have been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. It goes without saying that various modifications, changes and improvements can be included in the above embodiments within the scope and based on the basic technical idea of the present invention. Further, various combinations, substitutions, or selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention.

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。   Further problems, objects, and developments of the present invention will become apparent from the entire disclosure of the present invention including the claims.

本発明のジルコニア焼結体は、高強度、高靭性、長寿命、高信頼性、小寸法変化、無着色性・半透明性等の利点により、補綴材等の歯科用材料、フェルールやスリーブ等の光ファイバ用接続部品、各種工具(例えば、粉砕ボール、研削具)、各種部品(例えば、ネジ、ボルト・ナット)、各種センサ、エレクトロニクス用部品、装飾品(例えば、時計のバンド)等の種々の用途に利用することができる。   The zirconia sintered body of the present invention has advantages such as high strength, high toughness, long life, high reliability, small dimensional change, non-coloring property / translucency, etc., dental materials such as prosthetic materials, ferrules, sleeves, etc. Connection parts for optical fibers, various tools (for example, grinding balls, grinding tools), various parts (for example, screws, bolts and nuts), various sensors, electronic parts, ornaments (for example, watch bands) It can be used for

Claims (14)

部分安定化ジルコニアをマトリックス相として有し、
ホウ素(B)元素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、3×10−4質量%〜3×10−1質量%含有し、
ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素をさらに含有し、
ビスマス元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜1質量%含有し、
スズ元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜1質量%含有し
硫黄元素を含有する場合、ジルコニア焼結体の質量に対して0.001質量%〜0.1質量%含有することを特徴とするジルコニア焼結体。
Having partially stabilized zirconia as the matrix phase;
Boron (B) element is contained 3 × 10 −4 mass% to 3 × 10 −1 mass% with respect to the mass of the zirconia sintered body,
Bismuth (Bi) elements, tin (Sn) element further comprises at least one element of beauty sulfur (S) element,
When it contains a bismuth element, it contains 0.001% by mass to 1% by mass with respect to the mass of the zirconia sintered body,
When containing tin element, it contains 0.001 mass%-1 mass% with respect to the mass of a zirconia sintered compact ,
A zirconia sintered body comprising 0.001% by mass to 0.1 % by mass with respect to the mass of the zirconia sintered body when elemental sulfur is contained.
リン(P)元素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.005質量%〜1質量%さらに含有することを特徴とする請求項1に記載のジルコニア焼結体。   The zirconia sintered body according to claim 1, further comprising 0.005 mass% to 1 mass% of phosphorus (P) element with respect to the mass of the zirconia sintered body. 酸化アルミニウムを、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.2質量%〜25質量%さらに含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のジルコニア焼結体。   The zirconia sintered body according to claim 1 or 2, further comprising 0.2% by mass to 25% by mass of aluminum oxide based on the mass of the zirconia sintered body. 二酸化ケイ素を、ジルコニア焼結体の質量に対して、0.03質量%〜3質量%さらに含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。   The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 3, further comprising 0.03 to 3% by mass of silicon dioxide with respect to the mass of the zirconia sintered body. 焼成面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.4以上であり、
焼成面からの深さが100μm以上の領域におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。
In the X-ray diffraction pattern on the fired surface, the ratio of the height of the peak existing near the position where the cubic [200] peak occurs to the height of the peak existing near the position where the tetragonal [200] peak occurs Is 0.4 or more,
In the X-ray diffraction pattern in the region where the depth from the fired surface is 100 μm or more, near the position where the cubic [200] peak occurs relative to the height of the peak existing near the position where the tetragonal [200] peak occurs The ratio of the heights of the peaks existing in the zirconia is 0.3 or less, the zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 4.
焼成面又は露出面を切削して、X線回折パターンにおいて正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下である面を露出させた後に再焼成した場合、
再焼成面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.4以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。
When the fired surface or the exposed surface is cut, the [200] peak derived from a cubic crystal is present in the vicinity of the position where the [200] peak derived from a tetragonal crystal is generated in the X-ray diffraction pattern. When the surface having a peak height ratio of 0.3 or less is exposed and then refired,
In the X-ray diffraction pattern on the refired surface, the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the cubic crystal is higher than the height of the peak existing near the position where the [200] peak derived from the tetragonal crystal is generated. Ratio is 0.4 or more, The zirconia sintered compact as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
前記再焼成面からの深さが100μm以上の領域におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する立方晶由来の[200]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が0.3以下であることを特徴とする請求項6に記載のジルコニア焼結体。   In an X-ray diffraction pattern in a region where the depth from the refired surface is 100 μm or more, a [200] peak derived from a cubic crystal is generated with respect to the height of the peak existing near the position where a [200] peak derived from a tetragonal crystal is generated. The zirconia sintered body according to claim 6, wherein a ratio of heights of peaks existing in the vicinity of the position is 0.3 or less. ジルコニア焼結体を180℃、1MPaの条件で低温劣化加速試験を5時間施した場合に、
前記低温劣化加速試験後のジルコニア焼結体の表面におけるX線回折パターンにおいて、正方晶由来の[111]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さに対する単斜晶由来の[11−1]ピークが生ずる位置付近に存在するピークの高さの比が1以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。
When the zirconia sintered body is subjected to a low temperature deterioration acceleration test at 180 ° C. and 1 MPa for 5 hours,
In the X-ray diffraction pattern on the surface of the zirconia sintered body after the accelerated low temperature degradation test, [11-1] derived from monoclinic crystals with respect to the height of the peak existing near the position where the [111] peak derived from tetragonal crystals occurs. The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 7, wherein a ratio of heights of peaks existing near positions where peaks occur is 1 or less.
1350℃〜1550℃で焼結されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体。   The zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 8, which is sintered at 1350 ° C to 1550 ° C. 部分安定化ジルコニア粒子を含有し、
ホウ素(B)元素を、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10−2mol含有し、
ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素を含有し、
ビスマス元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して6×10−6mol〜7×10−3mol含有し、
スズ元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して1×10−5mol〜2×10−2mol含有し
硫黄元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10 mol含有することを特徴とするジルコニア焼結体の焼結用組成物。
Containing partially stabilized zirconia particles,
Boron (B) element is contained 4 × 10 −5 mol to 5 × 10 −2 mol with respect to 1 mol of zirconium (IV) oxide,
Bismuth (Bi) elements, tin (Sn) element contains at least one element of beauty sulfur (S) element,
When it contains a bismuth element, it contains 6 × 10 −6 mol to 7 × 10 −3 mol per 1 mol of zirconium (IV) oxide,
When tin element is contained, 1 × 10 −5 mol to 2 × 10 −2 mol are contained per 1 mol of zirconium (IV) oxide ,
When containing elemental sulfur, zirconium oxide (IV) 4 × respect 1mol 10 -5 mol~5 × 10 - 3 mol sintered composition of the zirconia sintered body characterized by containing.
1350℃〜1650℃で焼結することにより請求項1〜9のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体が得られることを特徴とするジルコニア焼結体の焼結用組成物。   A composition for sintering a zirconia sintered body, wherein the zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 9 is obtained by sintering at 1350 ° C to 1650 ° C. 安定化剤を含有するジルコニアを含有し、
ホウ素(B)元素を、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10−2mol含有し、
ビスマス(Bi)元素、スズ(Sn)元素、及び硫黄(S)元素のうち少なくとも1つの元素を含有し、
ビスマス元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して6×10−6mol〜7×10−3mol含有し、
スズ元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して1×10−5mol〜2×10−2mol含有し
硫黄元素を含有する場合、酸化ジルコニウム(IV)1molに対して4×10−5mol〜5×10 mol含有することを特徴とするジルコニア焼結体の仮焼体。
Containing zirconia containing a stabilizer,
Boron (B) element is contained 4 × 10 −5 mol to 5 × 10 −2 mol with respect to 1 mol of zirconium (IV) oxide,
Bismuth (Bi) elements, tin (Sn) element contains at least one element of beauty sulfur (S) element,
When it contains a bismuth element, it contains 6 × 10 −6 mol to 7 × 10 −3 mol per 1 mol of zirconium (IV) oxide,
When tin element is contained, 1 × 10 −5 mol to 2 × 10 −2 mol are contained per 1 mol of zirconium (IV) oxide ,
When containing elemental sulfur, 4 × 10 -5 mol~5 × 10 relative to zirconium oxide (IV) 1 mol - calcined body of zirconia sintered body, characterized by 3 mol containing.
1350℃〜1550℃で焼結することにより請求項1〜9のいずれか一項に記載のジルコニア焼結体となるジルコニア焼結体の仮焼体。   A calcined body of a zirconia sintered body that becomes a zirconia sintered body according to any one of claims 1 to 9 by sintering at 1350 ° C to 1550 ° C. 請求項10又は11に記載の焼結用組成物を800℃〜1200℃で仮焼して形成されることを特徴とするジルコニア焼結体の仮焼体。   A calcined zirconia sintered body, which is formed by calcining the sintering composition according to claim 10 or 11 at 800 ° C to 1200 ° C.
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