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公開番号2025165914
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2025071030
出願日2025-04-23
発明の名称焼結体
出願人東ソー株式会社
代理人
主分類C04B 35/488 20060101AFI20251028BHJP(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】厚み0.5mm以下の薄型形状においても高い耐衝撃性を有し、なおかつ、下地となる部材が透けない高い遮光性を有するジルコニア焼結体を提供する。
【解決手段】安定化元素、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア焼結体であって、正方晶ジルコニアの(111)面に帰属されるXRDのピークから算出される結晶子径が25nm以上100nm以下であるジルコニア焼結体。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
安定化元素、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア焼結体であって、正方晶ジルコニアの（１１１）面に帰属されるＸＲＤのピークから算出される結晶子径が２５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるジルコニア焼結体。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
安定化元素がカルシウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、ガドリニウム、エルビウム及びイッテルビウムの群より選ばれる１以上を含み、安定化剤の含有量が２．０ｍｏｌ％以上５．５ｍｏｌ％以下である請求項１に記載のジルコニア焼結体。
【請求項３】
ニオブの含有量が０．１質量％以上３．０質量％以下である請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項４】
マンガンの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下である請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項５】
アルミナの含有量が０質量％超３０質量％以下である請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項６】
正方晶ジルコニアの（４００）面に帰属されるピークトップの２θからの、正方晶ジルコニアの（００４）面に帰属されるピークトップの２θの差が１．５５°以上である請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項７】
明度Ｌ
＊
が４０以上６５以下である請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項８】
厚み０．５ｍｍにおける全光線透過率が０．１％以下である、請求項１又は２に記載のジルコニア焼結体。
【請求項９】
安定化元素、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア粉末であって、前記安定化元素の含有量が２．０ｍｏｌ％以上５．５ｍｏｌ％以下であり、ニオブの含有量が０．１質量％以上３．０質量％以下であり、マンガンの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、アルミナの含有量が０質量％超３０質量％以下であり、なおかつ、粉末の累積粒度分布における１０％粒子径が０．１５μｍ以上０．５μｍ以下、かつ、９０％粒子径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であるジルコニア粉末。
【請求項１０】
ＢＥＴ比表面積が８．０ｍ
２
／ｇ以上１２ｍ
２
／ｇ以下である請求項９に記載のジルコニア粉末。
（【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】
本開示は、焼結体に関し、特に、耐衝撃性及び遮光性を有し、主としてジルコニアからなる焼結体に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ジルコニアをマトリックスとする焼結体（ジルコニア焼結体）は、高強度及び高靭性であるほか、高い審美性を有する。そのため、時計、携帯電子機器などの外装部材をはじめとした装飾用途への展開が検討されている。特に、ジルコニア焼結体をスマートフォンやスマートウォッチ等のモバイル端末やウェアラブル端末に使用する場合、軽量化のため薄型形状とすることが要求される。そのため、薄型形状においても割れが生じない高強度及び耐衝撃性が求められている。
【０００３】
薄型形状で耐衝撃性を有する材料として、ジルコニア焼結体を合成樹脂や繊維強化プラスチックなどと積層することにより複合した複合材料（積層材料）が提案されている。例えば、特許文献１ではジルコニアマトリックスと高分子材料を複合した複合プレートが報告されている。該複合プレートは厚みが１ｍｍ未満であり、かつ、該複合プレートに２０ｇの鋼球を落とした際にプレートに亀裂が生じ破壊された際の高さが４０ｃｍ以上と、高い耐衝撃性を示すことが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－５４７８０号公報
特開２０２０－１８００４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の複合プレートはジルコニアをマトリックスとするセラミックス部材と樹脂材料等を積層させて製造する必要があるため製造プロセスが複雑化してしまう。そのため、ジルコニア焼結体のみで薄型形状でも高い耐衝撃性を有する材料が求められる。また、ジルコニア焼結体のみで薄型の外装部材を作製する場合、ジルコニアの透光性によって、下地となる部材が外装部材の上から透けて視認され、意匠性を損なう。特許文献２では、歯科用ジルコニア焼結体の透光性を調節するために、遮光材としてアルミナやチタニアを含有させることが開示されている。しかしながら、このようなジルコニア焼結体は、厚み０．５ｍｍ以下の形状（薄型形状）とすると下地が透けるものであった。さらに、アルミナは低靱性であるため、アルミナの含有量の増加に伴い、ジルコニア焼結体の破壊靱性値が低くなり、その結果、耐衝撃性が低下してしまう。
【０００６】
本開示は、厚み０．５ｍｍ以下の薄型形状においても高い耐衝撃性を有し、なおかつ、下地となる部材が透けない遮光性を有するジルコニア焼結体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は特許請求の範囲のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
［１］安定化元素、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア焼結体であって、正方晶ジルコニアの（１１１）面に帰属されるＸＲＤのピークから算出される結晶子径が２５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるジルコニア焼結体。
［２］前記安定化元素がカルシウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、ガドリニウム、エルビウム及びイッテルビウムの群より選ばれる１以上を含み、安定化元素の含有量が２．０ｍｏｌ％以上５．５ｍｏｌ％以下である［１］に記載のジルコニア焼結体。
［３］ニオブの含有量が０．１質量％以上３．０質量％以下である［１］又は［２］に記載のジルコニア焼結体。
［４］マンガンの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下である［１］乃至［３］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体。
［５］アルミナの含有量が０質量％超３０質量％以下である［１］乃至［４］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体。
［６］正方晶ジルコニアの（４００）面に帰属されるピークトップの２θからの、正方晶ジルコニアの（００４）面に帰属されるピークトップの２θの差が１．５５°以上である［１］乃至［５］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体。
［７］明度Ｌ
＊
が４０以上６５以下である［１］乃至［６］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体。
［８］厚み０．５ｍｍにおける全光線透過率が０．１％以下である、［１］乃至［７］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体。
［９］安定化元素、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア粉末であって、前記安定化元素の含有量が２．０ｍｏｌ％以上５．５ｍｏｌ％以下であり、ニオブの含有量が０．１質量％以上３．０質量％以下であり、マンガンの含有量が０．５質量％以上２．０質量％以下であり、アルミナの含有量が０質量％超３０質量％以下であり、なおかつ、粉末の累積粒度分布における１０％粒子径が０．１５μｍ以上０．５μｍ以下、かつ、９０％粒子径が０．５μｍ以上１．５μｍ以下であるジルコニア粉末。
［１０］ＢＥＴ比表面積が８．０ｍ
２
／ｇ以上１２ｍ
２
／ｇ以下である［９］に記載のジルコニア粉末。
［１１］［１］乃至［８］のいずれかひとつに記載のジルコニア焼結体を含む部材。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
落球試験装置の模式図
落球試験用サンプルの模式図
落球試験の様子を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態の一例を示して説明する。本開示には、本明細書で開示した各構成及びパラメータの任意の組合せを含むものとし、また、本明細書で開示した値の上限及び下限の任意の組合せの範囲も本開示に含まれるものとする。
（焼結体）
本実施形態は、安定化元素を含有するジルコニア、ニオブ、マンガン及びアルミナを含むジルコニア焼結体であって、正方晶ジルコニアの（１１１）面に帰属されるＸＲＤのピークから算出される結晶子径が２５以上１００ｎｍ以下であるジルコニア焼結体（以下、「本実施形態の焼結体」ともいう。）、である。さらに、本実施形態の焼結体は、ニオブ、マンガン及びアルミニウムを含み、正方晶ジルコニアの（１１１）面に帰属されるＸＲＤのピークから算出される結晶子径が２５以上１００ｎｍ以下である、安定化元素含有ジルコニア焼結体、である。従来知られているジルコニア焼結体への添加元素において、ニオブ、マンガン及びアルミナの組合せを含む添加成分を含有し、なおかつ、このような構成を満たすことにより、高い耐衝撃性を有した上で、下地材が透けない遮蔽性を有するジルコニア焼結体となる。
【００１０】
本実施形態の焼結体は、安定化元素を含有するジルコニアを含む焼結体であり、安定化元素を含有するジルコニアを主相とする焼結体、更には焼結体を構成する成分において、ジルコニアが占める割合（特に、質量割合）が最も多い焼結体であり、いわゆるジルコニア焼結体、である。安定化元素は、ジルコニアを安定化する機能を有する元素であり、本実施形態の焼結体が含有する安定化元素は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、セリウム（Ｃｅ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の群より選ばれる１以上、カルシウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、ガドリニウム、エルビウム及びイッテルビウムの群より選ばれる１以上、イットリウム、ランタン、ネオジム、ガドリニウム及びエルビウムの群より選ばれる１以上、イットリウム、ランタン、及びネオジムより選ばれる１以上、イットリウム及びネオジムの群より選ばれる１以上、イットリウム及びランタンの群より選ばれる１以上、イットリウム及びエルビウムの群より選ばれる１以上、又は、イットリウムであることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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