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公開番号2025038052
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2024217148,2024524946
出願日2024-12-12,2023-06-01
発明の名称黒色ジルコニア複合焼結体及びその製造方法
出願人クラレノリタケデンタル株式会社
代理人弁理士法人青藍国際特許事務所
主分類C04B 35/488 20060101AFI20250311BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】本発明は、焼結体の状態で機械加工性に優れ、かつ黒色を呈するジルコニア複合焼結体を提供する。
【解決手段】本発明は、ZrO₂と、HfO₂と、ジルコニアの相転移を抑制可能な安定化剤と、Nb₂O₅及び/又はTa₂O₅とを含み、ZrO₂、HfO₂、前記安定化剤、Nb₂O₅、及びTa₂O₅の合計100mol%において、ZrO₂及びHfO₂の合計含有率が、78～97.5mol%であり、前記安定化剤の含有率が1～12mol%であり、Nb₂O₅及びTa₂O₅の合計含有率が1～9mol%であり、さらにキャッピング剤由来の元素又はイオンを含む、黒色ジルコニア複合焼結体を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ＺｒＯ
2
と、ＨｆＯ
2
と、ジルコニアの相転移を抑制可能な安定化剤と、Ｎｂ
2
Ｏ
5
及び／又はＴａ
2
Ｏ
5
とを含み、
ＺｒＯ
2
、ＨｆＯ
2
、前記安定化剤、Ｎｂ
2
Ｏ
5
、及びＴａ
2
Ｏ
5
の合計１００ｍｏｌ％において、
ＺｒＯ
2
及びＨｆＯ
2
の合計含有率が、７８～９７．５ｍｏｌ％であり、
前記安定化剤の含有率が１～１２ｍｏｌ％であり、
Ｎｂ
2
Ｏ
5
及びＴａ
2
Ｏ
5
の合計含有率が１～９ｍｏｌ％であり、
さらにキャッピング剤由来の元素又はイオンを含む、黒色ジルコニア複合焼結体。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記キャッピング剤由来の元素又はイオンの含有率が、ＺｒＯ
2
、ＨｆＯ
2
、前記安定化剤、Ｎｂ
2
Ｏ
5
、及びＴａ
2
Ｏ
5
の合計１００ｍｏｌ％に対して、０ｍｏｌ％超５ｍｏｌ％以下である、請求項１に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項３】
直径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの試料を用いてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系の白背景で測色したａ＊、ｂ＊から算出される彩度Ｃ＊が１０以下である、請求項１又は２に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項４】
直径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの試料を用いてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系の白背景で測色した値が、Ｌ＊≦６０、｜ａ＊｜≦３、かつ｜ｂ＊｜≦３である、請求項１又は２に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項５】
前記キャッピング剤由来の元素又はイオンが、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ａｔ、Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、及びＦからなる群より選択される少なくとも１つの元素又はそのイオンを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項６】
前記安定化剤の含有率をＡｍｏｌ％とし、Ｎｂ
2
Ｏ
5
及びＴａ
2
Ｏ
5
の合計含有率をＢｍｏｌ％とするとき、
Ａ／Ｂが０．９以上３以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項７】
前記安定化剤が、Ｙ
2
Ｏ
3
及び／又はＣｅＯ
2
を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項８】
さらにジルコニア強化剤を含み、前記ジルコニア強化剤の含有率が、ＺｒＯ
2
と、ＨｆＯ
2
と、前記安定化剤と、Ｎｂ
2
Ｏ
5
及びＴａ
2
Ｏ
5
との合計１００質量％に対して、０質量％超５．０質量％以下である、請求項１～７のいずれか１項に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項９】
前記ジルコニア強化剤が、ＴｉＯ
2
及び／又はＡｌ
2
Ｏ
3
を含む、請求項８に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
【請求項１０】
前記ジルコニア強化剤がＴｉＯ
2
を含み、ＴｉＯ
2
の含有率が０．６～３．７質量％である、請求項９に記載の黒色ジルコニア複合焼結体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色ジルコニア複合焼結体及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、強度に優れ、かつ、焼結体の状態で加工性に優れる黒色ジルコニア複合焼結体及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
５Ｇ等の通信技術の革新によって、通信に用いられる電波が高周波数帯にシフトしてきている。５Ｇ対応スマートフォンの裏板には、主に金属が使用されているが、高周波数帯の電波の送受信機に対して、金属は不適切であるため、プラスチック、ガラス、セラミックスが使用される。
【０００３】
その中でも、黒色は高級感を与える等、意匠性が高いため、黒色セラミックスが使用されることがあった。
また、意匠性の高いセラミックスとして、ジルコニアを採用したいというニーズがあった。しかしながら、ジルコニアは、焼結体の状態では難加工性の材料である。そのため、ジルコニア焼結体をスマートフォンの部分的な材料として使用すると、焼結体の難加工性に起因して、加工のコストが高額となってしまっていた。
【０００４】
このような状況下、スマートフォンの筐体色として黒色は必須であるため、ジルコニアを含有しつつ、主成分としないことで、黒色系快削性セラミックスが開発されていた（例えば、特許文献１）。
【０００５】
一方、意匠性に優れる点から、加工性には著しく劣るものの、黒色ジルコニア焼結体も開発されていた（例えば、特許文献２、３）。
【０００６】
また、ジルコニア焼結体について、黒色ではなく、歯科分野ではあるものの、加工性が改良された加工性ジルコニア焼結体も開発されていた（例えば、特許文献４）。例えば、特許文献４には、７９．８～９２ｍｏｌ％のＺｒＯ
2
及び４．５～１０．２ｍｏｌ％のＹ
2
Ｏ
3
と、３．５～７．５ｍｏｌ％のＮｂ
2
Ｏ
5
又は５．５～１０．０ｍｏｌ％のＴａ
2
Ｏ
5
と、を含む正方晶ジルコニア複合粉末と、前記ジルコニア複合粉末に対する質量比が０質量％超２．５質量％以下であるＴｉＯ
2
ナノ粉末とを含むように形成された焼結体である加工性ジルコニア及びその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００１－３５４４８０号公報
特開２００６－３４２０３６号公報
特開２０１７－７７９７６号公報
特開２０１５－１２７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、ジルコニアは、還元焼成による黒色顔料として使用されている。しかしながら、ジルコニアの含有率が高くなると、快削性が低下するため、ジルコニアの配合割合は低いものであった。
【０００９】
特許文献２では、黒色に深みがあるジルコニア焼結体が提案されている。また、特許文献３では、ジルコニア焼結体を得る際の焼結によって、色調が変化するという問題に対応した黒色ジルコニア焼結体も提案されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２及び３は、いずれも加工性に劣るという課題を解決できていなかった。
（【００１１】以降は省略されています）

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