專利名稱：氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法、氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉、氧化鋯珠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備耐磨損性、硬度、抑制粒溢出(粒C ff Λ)、強度及韌性的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法。此外，本發(fā)明涉及氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉、及由氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉得到的氧化鋯珠。
背景技術(shù)：
與金屬材料、塑料材料相比，陶瓷材料具有硬度、耐磨損性、耐熱性、耐腐蝕性等優(yōu)異的性能。然而，在汽車、飛機(jī)、宇宙飛船等機(jī)械部件；包含鉆頭、醫(yī)療手術(shù)刀的刀具；醫(yī)療用具；人工關(guān)節(jié)、人工牙齒之類的生物體材料部件等的廣泛領(lǐng)域中，陶瓷材料在嚴(yán)格的條件下被使用。在應(yīng)用到這些領(lǐng)域中的情況下，希望開發(fā)出高水平且兼具強度與韌性的良好平衡的陶瓷材料。作為這種陶瓷材料的有力候補之一，氧化鋯-氧化鋁系復(fù)合陶瓷材料受到關(guān)注。例如，提出了一種氧化鋯系復(fù)合陶瓷材料，其由用氧化鋯粒子形成的基質(zhì)相與分散于氧化鋯粒子的粒界及氧化鋯粒子內(nèi)的分散相所構(gòu)成(例如，參照特開平5-246760號公報)。該例中的基質(zhì)相是由含有5 30摩爾％的二氧化鈰的正方晶氧化鋯粒子形成的。此夕卜，分散相是由選自氧化鋁、碳化硅、氮化硅及碳化硼中的至少I種微粒形成的?；|(zhì)相的粒生長因該分散相的存在而受到抑制，因此可得到基質(zhì)相的微細(xì)組織，并且促進(jìn)正方晶氧化鋯的穩(wěn)定化，結(jié)果是實現(xiàn)破壞源的尺寸減少。此外，提出了一種高強度/高韌性氧化鋯系復(fù)合陶瓷材料，其包含由氧化鋯(ZrO2)粒子形成的第I相與由平均粒徑為2μπι以下的氧化鋁(Al2O3)粒子形成的第2相(例如，參照特開平8-268775號公報)。該例中的氧化鋯(ZrO2)粒子是由含有8 12摩爾％的二氧化鈰(CeO2)及O. 05 4摩爾％的二氧化鈦(TiO2)的平均粒徑為5 μ m以下的部分穩(wěn)定化氧化鋯(ZrO2)粒子形成的。氧化鋁的含量相對于該氧化鋯系復(fù)合陶瓷材料的總量為O. 5 50容量％。此外,氧化招粒子以分散率為2%或2%以上的方式分散于氧化錯粒子內(nèi)，所述分散率定義為分散于氧化鋯粒子內(nèi)的氧化鋁粒子數(shù)與分散于復(fù)合陶瓷材料中的全部氧化鋁粒子數(shù)之比。此外，為了得到該復(fù)合陶瓷材料，使用由用于生成含有上述范圍的二氧化鈰與二氧化鈦的部分穩(wěn)定化氧化鋯的第I成分與用于生成作為第2相的氧化鋁的第2成分調(diào)制而成的混合物。然后，將所得混合物成型成所需形狀而制作壓粉體，將該壓粉體在大氣中于常壓下進(jìn)行燒結(jié)，從而得到復(fù)合陶瓷材料。在該復(fù)合陶瓷材料中，將作為氧化鋯的穩(wěn)定化劑的二氧化鈰與二氧化鈦進(jìn)行并用，從而適度地促進(jìn)氧化鋯的粒生長，使氧化鋁粒子的一部分有效地分散在氧化鋯粒子內(nèi)，并且使從正方晶到單斜晶的應(yīng)力誘發(fā)相變的臨界應(yīng)力增大。
可是，在將復(fù)合陶瓷材料用作納米技術(shù)原材料時，為了使更微小粒徑的陶瓷材料分散在納米技術(shù)原材料中，對平均粒徑小于100 μ m的更加細(xì)小粒徑的陶瓷珠的需求急速提高(例如參照日本特許第2707528號公報)。
然而，在陶瓷材料中的氧化鋁粒子為具有單一粒度分布的原料時，若氧化鋁粒子的平均粒徑小，則用于完全燒結(jié)的燒結(jié)溫度變低，存在將氧化鋯粒子攝入氧化鋁粒子內(nèi)而得的粒子減少的傾向。而且，該復(fù)合化的減少有可能使陶瓷材料的機(jī)械強度與韌性的平衡惡化。另一方面，若氧化鋁粒子的平均粒徑大，則雖然存在將氧化鋯粒子攝入氧化鋁粒子內(nèi)而得的粒子，但是存在燒結(jié)溫度變高的傾向。而且，若燒結(jié)溫度高，則陶瓷材料(燒結(jié)體)的晶粒尺寸變大，因此存在易于發(fā)生邊緣部分的粒溢出這樣的問題。因此，若可提供通過調(diào)整氧化鋁粒子的粒徑而具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度及抑制邊緣部分的粒溢出的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料，則會加速陶瓷材料在上述廣泛范圍的用途中的實際應(yīng)用?？墒?，作為如上所述的陶瓷材料的珠的制法，可知轉(zhuǎn)動法、壓制法、液中造粒法等，但是轉(zhuǎn)動法、壓制法難以制造微小的珠。因此，作為具有更加微小的平均粒徑的珠的制造方法，提出了使用水等交聯(lián)液體的液中造粒法、將水與醇等液體進(jìn)行并用的液中造粒法。然 而，若利用以往的液中造粒法，則難以有選擇地控制粒徑。因此，期望可更加確實可靠地形成具有平均粒徑小于100 μ m這樣的微小平均粒徑的珠的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述點而作出的，其目的在于提供一種氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其通過調(diào)整氧化鋁粉末的粒徑，從而兼具與迄今為止同等或者同等以上的強度與韌性，并且具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度，抑制了邊緣部分的粒溢出。此外，本發(fā)明的目的在于提供可用于這種氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉、及與迄今為止相比粒徑小的氧化鋯珠。本發(fā)明所涉及的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法為如下氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法該復(fù)合陶瓷材料包含由平均粒徑為O. I Ιμπι的氧化鋯粒子形成的第I相與由平均粒徑為O. I O. 5 μ m的氧化鋁粒子形成的第2相，具有在氧化鋁粒子內(nèi)分散有氧化鋯粒子且在上述氧化鋯粒子內(nèi)分散有氧化鋁粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)。上述第I相包含10 12摩爾％的二氧化鈰作為穩(wěn)定化劑，并由90體積％或者90體積％以上的正方晶氧化鋯構(gòu)成。本發(fā)明的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法包括如下步驟提供平均粒徑為O. I μ m以上的α -氧化鋁粉末的步驟；提供平均粒徑為O. 01 O. I μ m的氧化鋁粉末的步驟；通過將上述α-氧化鋁粉末與上述Y-氧化鋁粉末以上述α-氧化鋁粉末上述Y-氧化鋁粉末以質(zhì)量比計為85 15 65 35的比例的方式進(jìn)行混合，從而提供用于生成上述第2相的上述氧化鋁粒子的第2粉末的步驟；提供用于生成上述第I相的上述氧化鋯粒子的第I粉末的步驟；將上述第I粉末與上述第2粉末混合的步驟；將上述第I粉末與上述第2粉末的混合物成型成所需的形狀而制作壓粉體的步驟；以及將上述壓粉體在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的步驟。在此，第I粉末包含氧化鋯粉末。根據(jù)該制造方法，通過使用平均粒徑不同的多種氧化鋁粉末作為構(gòu)成第2相的氧化鋁粒子的起始原料，從而燒結(jié)體中的粒徑變小，因此可以提供一種兼具與迄今為止同等或者同等以上的強度與韌性、并且具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度、抑制了邊緣部分的粒溢出的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料。
優(yōu)選地，在上述制造方法中，上述α-氧化鋁粉末的平均粒徑為O. 6μπι以下，上述Y-氧化鋁粉末是比表面積為IOm2P以上且小于IOOm2g-1的球形。優(yōu)選地，在上述制造方法中，將上述第I粉末與第2粉末的混合物在漿料化時粉碎混合成平均粒徑為O. 65 μ m以下。優(yōu)選地，在上述制造方法中，上述燒結(jié)溫度為1400 1450°C。優(yōu)選地，在上述制造方法中，上述第I相進(jìn)一步包含O. 02 I摩爾％的二氧化鈦。優(yōu)選地，上述第I相進(jìn)一步包含氧化鎂、氧化鈣、二氧化鈦、氧化釔中的至少一種。優(yōu)選地，將上述第I粉末與上述第2粉末混合成上述第2相在上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料中的含量為20 60體積％。 優(yōu)選地，上述氧化鋯粉末的比表面積為10 20m2g'本發(fā)明所涉及的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉是將含有二氧化鈰的氧化鋯粒子與氧化鋁粒子用粘合劑造粒而成的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉。上述氧化鋁粒子按照α-氧化鋁粉末Y -氧化鋁粉末以質(zhì)量比計為85 :15 65 35的比例含有平均粒徑為O. I μ m以上的α -氧化鋁粉末與平均粒徑為O. 01 O. I μ m的氧化鋁粉末。在本發(fā)明的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉中，氧化鋁粒子含有平均粒徑不同的多種氧化鋁粉末，從而可減小燒結(jié)體中的粒徑。因此，本發(fā)明可制造兼具與迄今為止同等或者同等以上的強度與韌性、并且具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度、抑制了邊緣部分的粒溢出的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料。優(yōu)選地，在上述復(fù)合造粒粉中，上述α -氧化鋁粉末的平均粒徑為O. 6 μ m以下，上述Y-氧化鋁粉末是比表面積為IOm2P以上且小于IOOm2g-1的球形。優(yōu)選地，氧化鋯珠是使上述復(fù)合造粒粉進(jìn)行燒結(jié)而成的。在該氧化鋯珠中，氧化鋁粒子含有平均粒徑不同的多種氧化鋁粉末作為起始原料，從而燒結(jié)體中的粒徑變小，因此，可得到兼具與迄今為止同等或者同等以上的強度與韌性、并且具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度、抑制了邊緣部分的粒溢出的氧化鋯珠，可得到對珠磨機(jī)粉碎等的介質(zhì)有用的粒徑小的氧化鋯珠。優(yōu)選地，上述氧化鋯珠的平均粒徑小于100 μ m且為10 μ m以上。優(yōu)選地，上述氧化鋯珠的圓形率為70%以上。優(yōu)選地，上述氧化鋯珠的壓縮強度為IOOOMPa以上。優(yōu)選地，上述氧化鋯珠的密度為5. Og/cm3以上。本發(fā)明的另一種制造方法為由上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉形成的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法。該氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料包含由含有二氧化鈰的氧化鋯粒子形成的第I相與由氧化鋁粒子形成的第2相，具有在氧化鋁粒子內(nèi)分散有氧化鋯粒子并且在上述氧化鋯粒子內(nèi)分散有氧化鋁粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)。該氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法包括如下步驟提供用于生成上述第I相的上述氧化鋯粒子的第I粉末的步驟；提供用于生成上述第2相的上述氧化鋁粒子的第2粉末的步驟；將上述第I粉末、上述第2粉末及粘合劑混合的步驟；將上述第I粉末、上述第2粉末及粘合劑的混合物造粒而制作上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉的步驟；以及將上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的步驟。在此，上述第I粉末包含氧化鋯粉末，在此，上述第2粉末包含α-氧化鋁粉末及Y-氧化鋁粉末。根據(jù)該制造方法，燒結(jié)體中的粒徑變小，可得到微細(xì)的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料。即，該制造方法與以往的液中造粒法相t匕，可確實可靠地得到粒徑特別小的氧化鋯珠。 優(yōu)選地，在上述制造方法中，將上述第I粉末與上述第2粉末的混合物在漿料化時粉碎混合成平均粒徑為O. 65 μ m以下。優(yōu)選地，在上述制造方法中，上述燒結(jié)溫度為1400 1450°C。


[圖I]為示出本發(fā)明中制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)的SEM照片。[圖2]為實施例I 3及比較例I的邊緣部分的SEM照片。[圖3A]為實施例6A的氧化鋯珠的SEM照片。 [圖3B]為實施例6A的氧化鋯珠的SEM照片。[圖4A]為實施例6B的氧化鋯珠的SEM照片。[圖4B]為實施例6B的氧化鋯珠的SEM照片。[圖5A]為比較例5的氧化鋯珠的SEM照片。[圖5B]為比較例5的氧化鋯珠的SEM照片。
具體實施例方式以下，說明用于實施本發(fā)明的方式。本發(fā)明中制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料用由氧化鋯粒子形成的第I相與由氧化鋁粒子形成的第2相所構(gòu)成，第I相含有二氧化鈰作為正方晶氧化鋯的穩(wěn)定化劑。第I相中的二氧化鈰的含量優(yōu)選相對于第I相的總量為10 12摩爾％的范圍內(nèi)，由此第I相由90體積％或者90體積％以上(上限為100體積％)的正方晶氧化鋯所構(gòu)成。例如，第I相優(yōu)選由90體積％或者90體積％以上的正方晶氧化鋯與余量的單斜晶氧化鋯所構(gòu)成。若二氧化鈰的含量小于10摩爾％，則單斜晶氧化鋯的量相對增加，有可能在復(fù)合陶瓷材料中產(chǎn)生裂紋。此外，若二氧化鈰的含量大于12摩爾％，則開始出現(xiàn)高溫穩(wěn)定相的立方晶氧化鋯，有可能無法充分地實現(xiàn)由從正方晶氧化鋯到單斜晶氧化鋯的應(yīng)力誘發(fā)相變所產(chǎn)生的強度及韌性的改善。進(jìn)而，第I相的氧化鋯粒子優(yōu)選具有O. I I μ m的平均粒徑。若平均粒徑大于
Iμ m，則有可能導(dǎo)致復(fù)合陶瓷材料的強度及耐磨損性的下降。另一方面，若平均粒徑小于O. I μ m，則有可能難以通過常壓燒結(jié)而得到具有充分密度的復(fù)合陶瓷材料。應(yīng)予說明，在本發(fā)明書中所說的“平均粒徑”，除非特別有其它明確記載，否則為用激光衍射式粒度分布測定機(jī)(例如，島津制作所制的激光衍射式粒度分布測定裝置(商品名SALD-2000))求出的50%平均粒徑。第I相除了二氧化鋪以外,還可含有氧化鎂、氧化|丐、二氧化鈦和/或氧化釔之類的其它穩(wěn)定化劑。為了進(jìn)一步改善復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械性質(zhì)，特別優(yōu)選相對于第I相的總量使用10 12摩爾％的二氧化鈰與O. 02 I摩爾％的二氧化鈦。在該情況下，適度地促進(jìn)第I相的粒生長，使第2相的微細(xì)氧化鋁粒子變得容易分散在第I相氧化鋯粒子內(nèi)。此夕卜，可提高發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)相轉(zhuǎn)換的臨界應(yīng)力。若二氧化鈦的添加量小于O. 02摩爾％，則有可能促進(jìn)第I相的粒生長的效果不充分。另一方面，若二氧化鈦的添加量超過I摩爾％，則容易發(fā)生第I相的異常粒生長，其結(jié)果是，有可能復(fù)合陶瓷材料的強度及耐磨損性下降。應(yīng)予說明，第I相可包含微量的雜質(zhì)。在這種情況下，優(yōu)選使雜質(zhì)的含量相對于第I相的總量為O. 5摩爾％以下。在本發(fā)明所制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料中，第2相的氧化鋁粒子優(yōu)選具有O. I O. 5 μ m的平均粒徑。若平均粒徑超過O. 5 μ m，則有可能無法使氧化鋁粒子以后述的4%以上的第I分散率分散在第I相氧化鋯粒子內(nèi)。另一方面，若平均粒徑小于O. I μ m，則有可能難以通過常壓燒結(jié)而得到具有充分密度的復(fù)合陶瓷材料。本發(fā)明所制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料優(yōu)選含有相對于其總量為20 60體積％的第2相。若第2相的含量小于20體積％，則有可能復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械強度及耐磨損性得不到充分改善。另一方面，若第2相的含量超過60體積％，則有可能產(chǎn)生顯著的強 度、韌性的下降。特別是，在氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料含有相對于其總量為25 40體積％、更優(yōu)選為25 35體積％的第2相時，可提供更高水平且取得了強度與韌性的平衡的復(fù)合陶瓷材料。本發(fā)明所制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料優(yōu)選具有交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)(相互t ^ ^ 'y卜構(gòu)造)。該交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)形成為在氧化鋯粒子內(nèi)分散有數(shù)十納米尺寸的微細(xì)氧化鋁粒子，并且在氧化鋁粒子內(nèi)分散有數(shù)十納米尺寸的微細(xì)氧化鋯粒子。該結(jié)構(gòu)是在第2相的含量為20 60體積％、優(yōu)選為25 40體積％這樣的條件下的結(jié)構(gòu)。微細(xì)氧化鋁粒子以優(yōu)選為2%或者2%以上、更優(yōu)選為4%或者4%以上的第I分散率分散于氧化鋯粒子內(nèi)。在此，所謂第I分散率為分散于氧化鋯粒子內(nèi)的氧化鋁粒子的數(shù)與分散于復(fù)合陶瓷材料中的全部氧化鋁粒子的數(shù)之比。此外，微細(xì)氧化鋯粒子以優(yōu)選為1%或者1%以上的第2分散率分散于氧化鋁粒子內(nèi)。在此，所謂第2分散率為分散于氧化鋁粒子內(nèi)的氧化鋯粒子的數(shù)與分散于復(fù)合陶瓷材料中的全部氧化鋯粒子的數(shù)之比。圖I中示出本發(fā)明所制造的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。應(yīng)予說明，第I及第2分散率(W1、W2)可通過實施燒結(jié)體的TEM觀察來求出，或者通過對將燒結(jié)體進(jìn)行研磨/熱處理而得的試樣實施SEM觀察來求出。即，計算視野內(nèi)存在的第2相的總粒子數(shù)(SI)、同視野內(nèi)存在的第I相的總粒子數(shù)(S2)、同視野內(nèi)的第I相的粒子內(nèi)存在的第2相的粒子數(shù)(nl)、同視野內(nèi)的第2相的粒子內(nèi)存在的第I相的粒子數(shù)(n2)。然后，將這些值代入下式中，可求出第I及第2分散率。Wl〔％〕= (nl/Sl) XlOOW2〔％〕= (n2/S2) XlOO通過形成該交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，可得到復(fù)合陶瓷材料的微?；M織。即，利用氧化鋁粒子(或者氧化鋯粒子)內(nèi)分散的微細(xì)氧化鋯(或者氧化鋁)粒子，例如，形成在晶粒內(nèi)堆集錯位而得的亞晶界。因此，可顯著改善復(fù)合陶瓷材料的強度及耐磨損性。特別是，在第2相的含量為25 40體積％的范圍內(nèi)時,形成在第2相的氧化招粒子內(nèi)均勻地分散有第I相的微細(xì)正方晶氧化錯粒子而成的ZTA (氧化錯增韌氧化招，zirconia toughened alumina)結(jié)構(gòu)，由此可顯著強化第2相。在以往的復(fù)合陶瓷材料中，具有均勻混合具有由數(shù)微米構(gòu)成的平均粒徑的氧化鋯粒子與氧化鋁粒子而成的組織。在該情況下，若氧化鋁的含量超過30體積％，則從正方晶氧化鋯到單斜晶氧化鋯的應(yīng)力誘發(fā)相轉(zhuǎn)換已經(jīng)不是改善復(fù)合陶瓷材料的韌性的重要機(jī)制，強度及韌性緩慢地減少。而且，若氧化鋁的含量超過50體積％，則這意味著復(fù)合陶瓷材料的基質(zhì)相由氧化鋁構(gòu)成，因此有可能產(chǎn)生復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械性質(zhì)的顯著劣化。與此相對，在根據(jù)本發(fā)明而得到的復(fù)合陶瓷材料中，具有上述交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。因此，即使氧化鋁含量超過50體積％，也形成微?；M織，利用分散于氧化鋁粒子(或者氧化鋯粒子)內(nèi)的極微細(xì)的氧化鋯粒子(或者氧化鋁粒子)而有效地強化晶粒。本發(fā)明通過該微?；M織的形成和晶粒的有效強化，可高水平地維持強度與韌性。S卩，認(rèn)為利用本發(fā)明而得到的復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械特性通過以下機(jī)制而得到改善。第2相的微細(xì)氧化鋁粒子的一部分分散于第I相的正方晶氧化鋯粒子內(nèi)，并且第I相的微細(xì)正方晶氧化鋯粒子的一部分分散在第2相的氧化鋁粒子內(nèi)。于是，由于氧化鋁與氧化鋯之間的熱膨脹系數(shù)差，因此在燒結(jié)后的冷卻過程中，在晶粒內(nèi)分散的各微細(xì)粒子的周圍局部地生成殘留應(yīng)力場。由于該殘留應(yīng)力場的影響而在各個晶粒內(nèi)變得容易發(fā)生錯位。 錯位彼此堆集，最終在晶粒、即氧化鋯粒子及氧化鋁粒子內(nèi)形成亞晶界。亞晶界具有帶來微?；M織而提高從正方晶氧化鋯到單斜晶氧化鋯的應(yīng)力誘發(fā)相變的臨界應(yīng)力的作用。作為結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明而得到的復(fù)合陶瓷材料發(fā)揮與優(yōu)異的耐磨損性與硬度同樣高的強度與韌性。在第I分散率及第2分散率分別小于2%及小于1%時，由亞晶界的形成等所產(chǎn)生的組織的微粒化不充分，因此有可能難以在氧化鋁含量高達(dá)30 40體積％的范圍下防止強度下降。特別是，若第I分散率為4%以上，則可實現(xiàn)更高水平且取得了平衡的強度及韌性。應(yīng)予說明，第I分散率及第2分散率的上限沒有特別限定，例如，第I分散率的上限為50%，第2分散率的上限為30%。在理論上，隨著第I分散率及第2分散率增加，期待復(fù)合陶瓷材料的機(jī)械特性的進(jìn)一步改善。利用本發(fā)明而得到的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料在維持以往的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的強度及韌性的同時，使氧化鋁含量增加，從而適合于所期待的要求優(yōu)異的耐磨損性的用途。例如，優(yōu)選將本發(fā)明的復(fù)合陶瓷材料用于在國際公開第02/11780號小冊子中公開的人工關(guān)節(jié)中。即，在利用聚乙烯與復(fù)合陶瓷材料之間的滑動接觸而提供人工關(guān) 節(jié)的關(guān)節(jié)部的情況下，可減少聚乙烯的磨損量。此外，在利用復(fù)合陶瓷材料彼此的滑動接觸而提供人工關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)部的情況下，可實現(xiàn)優(yōu)異的耐磨損性。如此，通過使用本發(fā)明的復(fù)合陶瓷材料，可獲得在苛刻的條件下可長期穩(wěn)定地提供流暢的關(guān)節(jié)運動的人工關(guān)節(jié)。接著，對于本發(fā)明的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。即，該制造方法包括調(diào)制第I粉末和第2粉末的工序，所述第I粉末用于生成(提供)由氧化鋯粒子形成的第I相，所述第2粉末用于生成(提供)由氧化鋁粒子形成的第2相。而且，包括將第I粉末與第2粉末混合成第2相在上述復(fù)合陶瓷材料中的含量為20 60體積％的工序；將得到的混合粉末成型成所需形狀的工序；以及將得到的壓粉體在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的工序?；蛘撸景l(fā)明的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法包括將第I粉末、第2粉末以及粘合劑混合的工序，所述第I粉末用于生成(提供)由氧化鋯粒子形成的第I相，所述第2粉末用于生成(提供)由氧化鋁粒子形成的第2相。而且，包括將得到的混合物進(jìn)行造粒而制作氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉的工序；以及將該造粒粉在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的工序。第I粉末優(yōu)選得到的復(fù)合陶瓷材料的第I相中的二氧化鈰含量為10 12摩爾％，并優(yōu)選調(diào)制成第I相由90體積％或者90體積％以上的正方晶氧化鋯構(gòu)成。此外，作為第I粉末，優(yōu)選使用使規(guī)定量的二氧化鈰與二氧化鈦固溶在氧化鋯中而得到的正方晶氧化鋯粉末。制作第I粉末的方法沒有特別限制，例如，推薦以下方法。S卩，將鈰鹽等含鈰化合物添加在鋯鹽的水溶液中。根據(jù)需要，可添加鈦鹽的水溶液、烷氧基鈦的有機(jī)溶液等的含鈦化合物。接著，將氨水等堿性水溶液加入到所得混合溶液中，進(jìn)行水解，得到沉淀物。將該沉淀物干燥，在大氣中進(jìn)行煅燒，利用濕式球磨機(jī)等進(jìn)行粉碎，可得到具有所需粒度分布的正方晶氧化鋯粉末。在使用上述正方晶氧化鋯粉末的情況下，該氧化鋯粉末優(yōu)選具有10 20111 -1的比表面積。在該情況下，可得到具有充分密度的壓粉體或造粒粉。這種壓粉體、造粒粉容易利用常壓燒結(jié)而進(jìn)行燒結(jié)。若比表面積小于IOm2g'則有可能在燒結(jié)后難以得到具有Ιμπι或者I μ m以下的平均粒徑的第I相。另一方面，若比表面積超過20!! '則體積密度顯著 下降，有可能難以操作第I粉末。作為結(jié)果，難以利用常壓燒結(jié)而得到具有充分密度的燒結(jié)體。第2粉末為第2相的氧化鋁粒子的起始原料，以第2粉末燒結(jié)后生成第2相的氧化鋁粒子的方式進(jìn)行調(diào)制。在本發(fā)明中，將平均粒徑為O. Ιμπι以上的α-氧化鋁粉末與平均粒徑為O. 01 O. I μ m的Y -氧化鋁粉末的混合物用作第2粉末。特別是，優(yōu)選使用平均粒徑為O. I O. 6 μ m的α -氧化鋁粉末與平均粒徑為O. 01 O. I μ m、比表面積為IOm2P以上且小于IOOm2g-1的球形Y-氧化鋁粉末的混合物。在該情況下，與使用比表面積為IOOm2g-1以上的體積大的針狀Y-氧化鋁的情況相比，具有如下優(yōu)點成型性提高，可容易將所得復(fù)合陶瓷材料的第2相的平均粒徑控制在O. I μ m O. 5 μ m的范圍內(nèi)。進(jìn)而，可得到提高了第I分散率及第2分散率的交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。此外，與使用比表面積小于IOm2g-1的Y -氧化鋁粉末的情況相比，可容易得到在燒結(jié)后具有O. 5 μ m或者O. 5 μ m以下的平均粒徑的第2相。若該比表面積小于IOm2g'則有可能難以得到在燒結(jié)后具有O. 5μπι或者O. 5 μ m以下的平均粒徑的第2相。調(diào)制第2粉末的方法并沒有特別限定，例如，可以使用激光燒蝕法、等離子體氣相法等干式法。或者，在將氨等的堿性水溶液加入到銨鹽的水溶液中進(jìn)行水解而得到沉淀物后，將該沉淀物干燥，在大氣中進(jìn)行煅燒，利用濕式球磨機(jī)等進(jìn)行粉碎，可得到具有所需粒度分布的第2粉末。此外，作為第2粉末，優(yōu)選使用比表面積為10 IOOm2g-1的球形Y -氧化鋁粉末與平均粒徑為O. 3μπι以下的α -氧化鋁粉末的混合物。與僅將上述Y -氧化鋁粉末用作第2粉末的情況相比，具有易于以高的第I分散率及第2分散率形成復(fù)合陶瓷材料的交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)這樣的優(yōu)點。第2粉末中的Y -氧化鋁粉末與α -氧化鋁粉末的混合比優(yōu)選α -氧化鋁粉末與Y-氧化鋁粉末的質(zhì)量比(α -氧化鋁粉末Y-氧化鋁粉末)為85 :15 65 35的比例。在Y-氧化鋁粉末相對于α-氧化鋁粉末的配合量比該范圍少的情況下，Y-氧化鋁粒子攝入氧化鋯粒子的比例減少，因此復(fù)合化效果有可能減少。另一方面，在Y-氧化鋁粉末相對于α-氧化鋁粉末的配合量比該范圍多的場合下，Y-氧化鋁自身的燒結(jié)性不高，因此有可能產(chǎn)生燒結(jié)性降低這樣的問題、由于為納米粒子而使?jié){料中的分散性下降這樣的問題。
第I粉末和第2粉末與分散介質(zhì)配合而調(diào)制漿料，在該漿料中，將第I粉末與第2粉末一邊粉碎一邊混合。更優(yōu)選地，在該漿料中添加粘合劑。即，將第I粉末、第2粉末及粘合劑在分散介質(zhì)中混合。在此，作為分散介質(zhì)，可使用水、乙醇及其混合介質(zhì)等，此外，可使用濕式球磨機(jī)等進(jìn)行粉碎混合。此外，作為粘合劑，可使用具有粘合劑特性的有機(jī)化合物等，具體而言，例如，可使用聚乙二醇、硬脂酸鹽、聚乙烯醇等。為了使第I粉末與第2粉末的結(jié)合性更好，優(yōu)選粘合劑的配合量相對于第I粉末與第2粉末的合計100質(zhì)量份為O. 5 10. O質(zhì)量份。優(yōu)選以漿料的粘度在28V為I. 5mPa · s以下的方式設(shè)定第I粉末、第2粉末及分散介質(zhì)的混合比，或者設(shè)定粉碎時間、方法(裝置，粉碎時的介質(zhì)的種類、量)等。若漿料的粘度變得比I. 5mPa · s大，則漿料中的第2粉末的分散性變低，燒結(jié)體中的氧化鋁粒子的分散性有可能下降，有可能無法使強度可靠性提高。應(yīng)予說明，漿料的粘度的下限可設(shè)為I. OmPa *s，但是并不限于此。此外，在利用噴霧干燥法干燥粒子時，還優(yōu)選在28°C下的漿料的粘度為100 IOOOmPa · S。此外，優(yōu)選利用漿料中的第I粉末與第2粉末的粉碎，粉碎混合成平均粒徑為
0.65μπι以下。由此，可消除粗大粒子，可得到均勻性高且更復(fù)合化的燒結(jié)體。即，粒徑變得越小，氧化鋯與氧化鋁粒子越均勻分散，對強度、密度的提高越有效。若漿料中的第I粉末與第2粉末的平均粒徑比O. 65 μ m大，則漿料中的第2粉末的分散性變低，燒結(jié)體中的氧化鋁粒子的分散性有可能下降，有可能無法提高強度可靠性。應(yīng)予說明，漿料中的第I粉末與第2粉末的平均粒徑的下限沒有特別設(shè)定，例如，可設(shè)為O. I μ m。由此，通過配合粒徑小的Y-氧化鋁并粉碎至粒徑變小，從而用于噴霧干燥時的漿料的粘度上升。因此，在噴霧干燥干燥時可得到內(nèi)部沒有空洞的正球形的造粒粉。此外，漿料的pH (氫離子指數(shù))優(yōu)選為9 10。此外，為了使?jié){料中的第I粉體與第2粉體的分散性提高，優(yōu)選配合分散劑。作為分散劑，可使用以聚丙烯酸銨等聚羧酸鹽為主要成分的分散劑。此外，分散劑優(yōu)選使用PH為8以上的分散劑。應(yīng)予說明，雖然可使用PH為11以下的分散劑，但并不限于此。此外，分散劑的配合量優(yōu)選相對于漿料中的粉體的總量(第I粉末與第2粉末的合計量)比O. 34質(zhì)量％多。若分散劑的配合量變成O. 34質(zhì)量％以下，則有可能無法提高粉體的分散性。雖然分散劑的配合量的上限未特別設(shè)定，但是由于若超過2質(zhì)量％，則成型性下降，燒結(jié)體的強度有可能降低，因此優(yōu)選為2質(zhì)量％以下。應(yīng)予說明，作為分散劑，可使用兼具粘合劑功能的成分。然后，從上述漿料中除去分散介質(zhì)并進(jìn)行干燥，從而可得到第I粉末與第2粉末的粉碎混合物?；蛘撸谏鲜鰸{料中用粘合劑將第I粉末與第2粉末進(jìn)行造粒，用噴霧干燥法等干燥法除去分散介質(zhì)并進(jìn)行干燥，從而可得到第I粉末與第2粉末被粘合劑粘結(jié)而成的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉。若添加粘合劑，則干燥后的粒子的保形性及造粒后的成型性得到提高，因此優(yōu)選。此外，噴霧干燥法由于干燥性優(yōu)異、可容易使粒子球狀化，因此優(yōu)選。也可篩分造粒粉的粒子尺寸。然后，優(yōu)選將第I粉末與第2粉末的粉碎混合物在含氧氣氛下、于800°C以上且比燒結(jié)溫度低的溫度進(jìn)行煅燒。進(jìn)而，優(yōu)選煅燒后，例如用濕式球磨機(jī)的方法進(jìn)行粉碎，將得到的煅燒粉末的壓粉體在含氧氣氛下于1400 1450°C的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)。通過采用煅燒工序，從而可得到具有充分密度的成型體，可穩(wěn)定地供給具有高強度與韌性的復(fù)合陶瓷材料。應(yīng)予說明，煅燒工序可根據(jù)需要進(jìn)行，若不需要也可以不進(jìn)行。在此，1400 1450°C為可進(jìn)行燒結(jié)的溫度，通過在該溫度下進(jìn)行燒結(jié)，從而可提高密度而得到完全致密體。燒結(jié)溫度比1400°C低時，未成為完全燒結(jié)，有可能產(chǎn)生強度、韌性值的下降等，在燒結(jié)溫度比1450°C高時，由于粒徑變大，因此有可能產(chǎn)生粒子溢出、彎曲強度的下降等。此外，在氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉的情況下，通過將氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉例如在含氧氣氛下于1400 1450°C的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)，從而可制造氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料。通過在該溫度下燒結(jié)，從而可提高燒結(jié)體的密度而得到完全致密體。此外，此時，可與上述同樣地煅燒氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉，或者以得到煅燒粉末的壓粉體的方式進(jìn)行操作。在此，若將氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉按照粒體的原樣直接進(jìn)行燒結(jié)，則可得到氧化錯珠。燒結(jié)工序后，可在含氧氣氛下實施熱等靜壓(HIP)處理。為了最大限度地獲得HIP處理的效果，燒結(jié)工序后的復(fù)合陶瓷材料的燒結(jié)體優(yōu)選具有95%以上的相對密度。燒結(jié)工序中的氧氣氛中的氧濃度沒有特別限制?？墒褂脷鍤獾榷栊詺怏w與氧氣的混合氣體。在該 情況下，氧濃度優(yōu)選相對于混合氣體總量為大概5體積％以上。對于上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉而言，由于成為正球狀的造粒粉，因此可緊密地填充在模具中，可使成型體的強度提高。此外，通過燒結(jié)造粒粉，可得到高硬度的正球狀氧化鋯珠。即，與以往的液中造粒法相比，可更確實可靠地由上述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉得到粒徑小的氧化鋯珠。此外，在Y-氧化鋁粉末的比表面積小于IOOm2g-1的情況下，與使用比表面積為IOOm2g-1以上的體積大的針狀Y-氧化鋁粉末的情況相比，成型性提高。此外，在該情況下，具有容易將復(fù)合陶瓷材料的第2相的平均粒徑控制在O. I μ m O. 5 μ m的范圍內(nèi)這樣的優(yōu)點。進(jìn)而，可得到提高了第I分散率及第2分散率的交叉納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。此外，在Y-氧化鋁粉末的比表面積為IOm2P以上的情況下，與使用比表面積小于IOm2P的Y -氧化鋁粉末的情況相比，可容易得到在燒結(jié)后具有O. 5 μ m或者O. 5 μ m以下的平均粒徑的第2相。本發(fā)明的氧化鋯珠為氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的具體方式中的一種，如上所述是使氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉進(jìn)行燒結(jié)而得到的。即，認(rèn)為造粒粉是珠的前體，造粒時的形狀直接成為珠形狀。而且，這樣得到的氧化鋯珠由于成為小粒徑且正球狀的氧化鋯珠，因此在用于珠磨機(jī)粉碎的介質(zhì)等時可進(jìn)行精細(xì)粉碎而變得有用。氧化鋯珠可通過篩分等分級手段進(jìn)行分級、整粒。由此，可得到粒徑整齊的氧化鋯珠。氧化鋯珠的平均粒徑優(yōu)選小于100 μ m且為10 μ m以上。這是由于，在將本發(fā)明的氧化鋯珠用于珠磨機(jī)的情況下，以將粉末微細(xì)化至納米尺寸的初級粒子為目的時，平均粒徑Φ小于100 μ m的微小珠是有效的。平均粒徑可通過如下方法進(jìn)行測定將樹脂含浸在粒子中后，將其切斷并研磨截面，利用SEM進(jìn)行觀察。作為SEM，例如可使用日本分光社制的掃描型電子顯微鏡。通過圖像處理軟件對利用SEM而得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可算出粒徑等。作為圖像處理軟件，例如，可使用Asahi-Kasei Engineering公司制的圖像處理軟件“A像< I”等。氧化鋯珠的圓形率優(yōu)選為80%以上，更優(yōu)選為90%以上。越是正球，則粉碎處理時氧化鋯的磨損、破碎的發(fā)生變得越少。圓形率的上限為100%。圓形率可通過圖像處理軟件對利用SEM而得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來算出。
氧化鋯珠的壓縮強度優(yōu)選為IOOOMPa以上。若壓縮強度高，則能以更高的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行珠磨機(jī)粉碎，可縮短處理速度。壓縮強度的測定例如可利用千分尺測量所得粒子的尺寸，利用Autograph (島津公司制)進(jìn)行。壓縮強度(MPa)可由下式算出。壓縮強度(MPa)=負(fù)載(kgf) /截面積(mm2)應(yīng)予說明，壓縮強度的上限沒有特別限制，例如可以是測定極限3000MPa。氧化鋯珠的密度優(yōu)選為5. Og/cm3以上。若密度高，則氣孔、裂紋等在內(nèi)部存在的可能性變低，強度的劣化、磨損的發(fā)生得到抑制。此外，若比重高時，粉碎時的碰撞能量變大，因此可提高珠磨機(jī)中的粉碎效率。密度可通過阿基米德法進(jìn)行測定。應(yīng)予說明，氧化鋯珠的密度的上限可為5. 8g/cm3。 實施例 以下，通過實施例來具體說明本發(fā)明。(實施例I 5及比較例I 4)作為用于提供由氧化鋯粒子形成的第I相的第I粉末，使用含有作為穩(wěn)定化劑的12摩爾％的二氧化鈰與O. 04摩爾％的二氧化鈦且比表面積為15m2g—1的正方晶氧化鋯粉末。作為用于提供由氧化鋁粒子形成的第2相的第2粉末，使用由氣相法(激光燒蝕法)制作的、比表面積為55!! -1且平均粒徑為O. 03 μ m的正球狀Y -氧化鋁粉末與平均粒徑為O. I μ m的α -氧化鋁粉末的混合物。將上述第I粉末與第2粉末混合，向該混合物100體積份中加入100體積份的水，調(diào)制漿料，在該漿料中將第I粉末與第2粉末混合粉碎。利用島津制作所株式會社制的SALD2000 (激光衍射式)，進(jìn)行所得漿料中的第I粉末與第2粉末的粒度分布測定，求出平均粒徑。接著，通過干燥漿料，得到第I粉末與第2粉末的混合粉末。將所得混合粉末在IOMPa的壓力下進(jìn)行單軸加壓成型，得到Φ 68mm的圓盤狀的成型體。進(jìn)而，將所得成型體在ISOMPa的壓力下進(jìn)行CIP (冷等靜壓)處理，得到壓粉體。然后，在大氣中在燒結(jié)溫度1400 1450°C且2小時的條件下將壓粉體進(jìn)行常壓燒結(jié)，從而得到氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的燒結(jié)體。對于所得燒結(jié)體，基于JIS R 1634，利用阿基米德法測定密度。此夕卜，為了評價燒結(jié)體的機(jī)械性質(zhì)，由燒結(jié)體制作具有4mmX3mmX40mm的形狀的試驗片，測定該試驗片的三點彎曲強度(依照J(rèn)IS R1601 :2008)。此外，對于“粒子溢出(粒溢出)”，在上述燒結(jié)體中制作45°的銳角部分，將該部分用掃描型電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察并評價。將各實施例與各比較例的SEM照片示于圖2中。而且，將有很多粒子溢出的照片評價為X，將存在部分粒子溢出的照片評價為〇，將幾乎沒有粒子溢出的照片評價為◎。將結(jié)果示于表I中。應(yīng)予說明，各個實施例I 5及比較例I 4得到的燒結(jié)體，相對密度為99%以上，利用X射線衍射，確認(rèn)各個燒結(jié)體的第I相由90體積％或者90體積％以上的正方晶氧化鋯與余量的單斜晶氧化鋯所形成。此外，利用掃描型電子顯微鏡(SEM)及透射型電子顯微鏡(TEM)觀察燒結(jié)體。從該觀察確認(rèn)，實施例I 5及比較例I 4的燒結(jié)體形成為在第I相的氧化鋯粒子內(nèi)分散有第2相的微細(xì)氧化鋁粒子、并且在第2相的氧化鋁粒子內(nèi)分散有
權(quán)利要求
1.一種氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料包含由平均粒徑為O. I I μ m的氧化鋯粒子形成的第I相與由平均粒徑為O. I .O.5 μ m的氧化鋁粒子形成的第2相，具有在氧化鋁粒子內(nèi)分散有氧化鋯粒子且在所述氧化鋯粒子內(nèi)分散有氧化鋁粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)， 所述第I相包含10 12摩爾％的ニ氧化鈰作為穩(wěn)定化劑，且由90體積％或者90體積％以上的正方晶氧化鋯構(gòu)成， 所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法包括以下步驟 -提供平均粒徑為O. I μ m以上的α -氧化鋁粉末的步驟； -提供平均粒徑為O. 01 O. I μ m的Y -氧化鋁粉末的步驟； -以所述α -氧化鋁粉末所述Y -氧化鋁粉末以質(zhì)量比計為85 15 65 35的比例的方式將所述α-氧化鋁粉末與所述Y-氧化鋁粉末混合，從而提供用于生成所述第2相的所述氧化鋁粒子的第2粉末的步驟； -提供用于生成所述第I相的所述氧化鋯粒子的第I粉末的步驟，在此所述第I粉末包含氧化鋯粉末； -將所述第I粉末與所述第2粉末混合的步驟； -將所述第I粉末與所述第2粉末的混合物成型成所需形狀而制作壓粉體的步驟； -將所述壓粉體在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述α-氧化鋁粉末的平均粒徑為O. 6 μ m以下， 所述Y-氧化鋁粉末是比表面積為IOm2g-1以上且小于IOOm2g-1的球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述第I粉末與所述第2粉末的混合物在漿料化時被粉碎混合成平均粒徑為O. 65 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述燒結(jié)溫度為1400 1450°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述第I相進(jìn)ー步包含O. 02 I摩爾％的ニ氧化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述第I相進(jìn)ー步包含氧化鎂、氧化鈣、ニ氧化鈦、氧化釔中的至少ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，將所述第I粉末與所述第2粉末混合成所述第2相在所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料中的含量為20 60體積％。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述氧化鋯粉末的比表面積為10 20!! '
9.ー種氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉，是將含有ニ氧化鈰的氧化鋯粒子與氧化鋁粒子用粘合劑造粒而成的，其中，所述氧化鋁粒子以下述比例含有平均粒徑為O. Ιμπι以上的α -氧化鋁粉末與平均粒徑為O. 01 O. I μ m的氧化鋁粉末，即所述α -氧化鋁粉末所述Y-氧化鋁粉末以質(zhì)量比計為85 15 65 35的比例。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉，其中，所述α-氧化鋁粉末的平均粒徑為O. 6 μ m以下，所述Y -氧化鋁粉末是比表面積為IOm2g-1以上且小于lOOn^g—1的球形。
11.ー種氧化鋯珠，其特征在于，是使權(quán)利要求9或10所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉進(jìn)行燒結(jié)而成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氧化鋯珠，平均粒徑小于IOOym且為ΙΟμπι以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的氧化鋯珠，圓形率為70%以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11 13中任ー項所述的氧化鋯珠，壓縮強度為IOOOMPa以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11 14中任ー項所述的氧化鋯珠，密度為5.Og/cm3以上。
16.一種氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料是由權(quán)利要求9或10所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉形成的， 所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料包含由含有ニ氧化鈰的氧化鋯粒子形成的第I相與由氧化鋁粒子形成的第2相，具有在氧化鋁粒子內(nèi)分散有氧化鋯粒子且在所述氧化鋯粒子內(nèi)分散有氧化鋁粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)， 所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法包括以下步驟 -提供用于生成所述第I相的所述氧化鋯粒子的第I粉末的步驟，在此所述第I粉末包含氧化鋯粉末； -提供用于生成所述第2相的所述氧化鋁粒子的第2粉末的步驟，在此所述第2粉末包含α-氧化鋁粉末及Y-氧化鋁粉末； -將所述第I粉末、所述第2粉末及粘合劑混合的步驟； -將所述第I粉末、所述第2粉末及粘合劑的混合物進(jìn)行造粒而制作所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉的步驟； -將所述氧化鋯-氧化鋁復(fù)合造粒粉在含氧氣氛下于規(guī)定的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒結(jié)的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述第I粉末與所述第2粉末的混合物在漿料化時被粉碎混合成平均粒徑為O. 65 μ m以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料的制造方法，其中，所述燒結(jié)溫度為1400 1450°C。
全文摘要
本發(fā)明制造一種具有優(yōu)異的耐磨損性與硬度且抑制邊緣部分的粒溢出的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料。本發(fā)明中的氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷材料具有在氧化鋁粒子內(nèi)分散有氧化鋯粒子且在氧化鋯粒子內(nèi)分散有氧化鋁粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)。第1相由包含二氧化鈰的氧化鋯粒子構(gòu)成，第2相由氧化鋁粒子構(gòu)成。作為用于生成上述第2相的氧化鋁粒子的氧化鋁粉末，將平均粒徑為0.1μm以上的α-氧化鋁粉末與平均粒徑為0.01～0.1μm的γ-氧化鋁粉末按照質(zhì)量比為8515～6535的比例進(jìn)行使用。
文檔編號C04B35/48GK102712542SQ20108005961
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者中西秀雄, 末廣康彥, 栗副直樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社