透光性氧化锆烧结体、其生产方法及其用途[0001] 本申请是申请日为2009年4月8日、申请号为200980112643. 2、发明名称为"透 光性氧化锆烧结体、其生产方法及其用途"的申请的分案申请。 [0003] 含有少量处于固溶体状态的Y203作为稳定剂的氧化锆烧结体具有高强度和高韧 性，因此被广泛用作用于机器结构如切削工具、模具、喷嘴和轴承的材料，以及活体用材料 如牙科材料。在牙科材料的情况下，不仅需要机械性能即高强度和高韧性，而且从审美的观 点，还需要光学性能即透光性和色调。 [0004] 氧化锆单晶提供透光感，而含有约10摩尔％氧化钇的单晶氧化锆（立方氧化锆） (其被用作宝石等），通常具有其强度过低的问题。另一方面，已知常见氧化锆烧结体（其 为多晶体）不提供透光感。已知缺乏透光性是由于存在于晶粒之间和晶粒内的气孔而引起 的光散射。因此，迄今已对以下技术进行研究：通过减少气孔，即通过增加烧结体的密度来 赋予透光性至多晶氧化锆烧结体。 [0005] 例如，专利文献1公开了含有2摩尔％以上的Υ203和3-20摩尔％的Ti0 2的透光 性氧化锆。然而，该透光性氧化锆具有涉及强度的问题，这是因为为了赋予透光性，该氧化 锆含有大量掺入的Ti0 2。 [0006] 专利文献2公开了具有烧结体密度为99. 8%的氧化锫烧结体，其具有包括3摩 尔％的Y2〇3和0. 25重量％的A1203的组成，并具有透光性。已报道该烧结体具有相对于可 见光的总透光率为49% (厚度，0.5_)。然而，该烧结体是通过使用热等静压成型（HIP)的 加压烧结而获得的烧结体，在通过常压烧结而获得的烧结体中不能获得充分的透光性。 [0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献 1 JP-A-62-91467
[0010] 专利文献 2 JP-A-20-50247



[0011] 发明要解决的问是页
[0012] 本发明的目的在于提供一种氧化锆烧结体，其消除上述常规方法的缺陷，具有高 的烧结体密度和高强度并具有优异的透光性。另一目的在于提供能够通过常压烧结制造此 类氧化锆烧结体的简易工序。
[0013] 用于解决问题的方案
[0014] 本发明人对氧化锆粉末中氧化铝状态、各烧结体密度和烧结体的总透光率之间的 关系进行了详细研究。结果发现，为了通过常压烧结获得透光性氧化锆烧结体，有必要不仅 提高氧化锆粉末的烧结性，而且控制在特定温度范围内氧化锆的烧结速率。还已发现，通过 基于用作添加剂的氧化铝的性质来控制烧结速率，通过常压烧结获得透光性氧化锆。此外， 已发现，还在不含有氧化铝的含氧化钇的氧化锆的情况下，借助于控制烧结速率，通过常压 烧结获得透光性氧化锆。因此完成本发明。
[0015] 即，本发明的要旨在于以下1)至15)。
[0016] 1) 一种透光性氧化锆烧结体，其特征在于，所述透光性氧化锆烧结体包括氧化锆， 并且具有相对密度为99. 8%以上和在1. 0mm的厚度下测量的总透光率为35%以上，所述氧 化锆含有2-4摩尔％的氧化钇作为稳定剂且具有氧化铝含量为0. 2重量％以下。
[0017] 2)根据上述1)所述的透光性氧化锆烧结体，其优选具有氧化铝含量为0. 1-0. 2重 量％。
[0018] 3)根据上述1)所述的透光性氧化锆烧结体，其优选具有氧化铝含量为低于0. 1重 量％。
[0019] 4)根据上述1)所述的透光性氧化锆烧结体，其优选不含有氧化铝（具有氧化铝含 量为0重量％)。
[0020] 5)根据上述1)-4)任一项所述的透光性氧化锆烧结体，其优选具有结晶粒径为 0. 20-0. 45 μ m。
[0021] 6)根据上述1) -5)任一项所述的透光性氧化锆烧结体，其优选在140°C的热水中 浸渍24小时后具有单斜晶相率（monoclinic fraction)为30%以下。
[0022] 7)根据上述1)-6)任一项所述的透光性氧化锆烧结体，其优选具有三点弯曲强度 为l，000MPa以上。
[0023] 8) -种透光性氧化锆烧结体用粉末，其为以下粉末：所述粉末含有2-4摩尔％的 氧化钇作为稳定剂，具有氧化铝含量为〇. 2重量％以下，以及在常压烧结（大气中，300°C / 小时）时在70%至90%的相对密度范围内具有烧结收缩速率（Λ p/AT;g/cm3· °C)为 0. 0120以上至0. 0160以下。
[0024] 9)根据上述8)所述的透光性氧化锆烧结体用粉末，其优选为以下粉末：所述粉末 含有2-4摩尔％的氧化钇作为稳定剂，含有0. 1-0. 2重量％的氧化铝，以及在常压烧结（大 气中，300°C /小时）时在70%至90%的相对密度范围内具有烧结收缩速率（Λ ρ/ΛΤ ;g/ cm3 · °C )为 0· 0125 以上至 0· 0160 以下。
[0025] 10)根据上述8)所述的透光性氧化锆烧结体用粉末，其优选为以下粉末：所述粉 末含有2-4摩尔％的氧化钇作为稳定剂，含有低于0. 1重量％的氧化铝，以及在常压烧结 (大气中，300°C/小时）时在70%至90%的相对密度范围内具有烧结收缩速率（Λ ρ/ΛΤ ; g/cm3 · °C )为 0· 0125 以上至 0· 0160 以下。
[0026] 11)根据上述8)所述的透光性氧化锆烧结体用粉末，其优选为以下粉末：所述粉 末含有2-4摩尔％的氧化钇作为稳定剂，不含有氧化铝（氧化铝含量，0重量％ )，以及在 常压烧结（大气中，300°C/小时）时在70%至90%的相对密度范围内具有烧结收缩速率 (Λ ρ / Λ T ;g/cm3 · °C )为 0· 0120 以上至 0· 0135 以下。
[0027] 12) -种透光性氧化锆烧结体的制造方法，其特征在于，使上述8)-11)任一项所 述的氧化锆粉末成型，然后在常压下在1，350-1，450°C下烧结所得生坯。
[0028] 13) -种牙科材料，其包含根据上述1)-7)任一项所述的烧结体。
[0029] 14)根据上述13)的牙科材料，其优选为假牙和/或假牙研磨坯料。
[0030] 15)根据上述13)的牙科材料，其优选为正畸托槽。
[0031] 已知将微细氧化铝（溶胶等）用于高密度氧化锆烧结体。然而，为了改进烧结体 需要的性质，已将此类氧化锆烧结体限制至其中已经以超过0. 2重量％的量添加微细氧化 铝的那些氧化锆烧结体。任何具有高含量的作为不同种类组分的氧化铝的此类氧化锆烧结 体，即使当烧结体具有高密度时，也均由于光的折射、散射等而不具有充分的透光性。本发 明提供具有氧化铝含量为〇. 2重量％以下或者不含氧化铝的烧结体，其具有烧结体需要的 优异的基本性质，进一步具有优异的透光性。
[0032] 发明的效果
[0033] 本发明的透光性氧化锆烧结体具有高密度、高强度和优异的透光性，因此是优异 的用于牙科用途的氧化锆烧结体，具体地，是优异的用作用于牙科材料等的研磨坯料或用 作正畸托槽的烧结体。本发明的透光性氧化锆烧结体用粉末能够通过常压烧结来制造透光 性氧化锆烧结体的粉末而不使用大规模加压烧结设备例如HIP用加压烧结设备。




[0034] 图1为示出含0. 1-0. 2重量％氧化铝的氧化锆的烧结收缩速率（Λ Ρ /ΛΤ ;g/ cm3 · °C )与烧结体相对密度之间的关系的图示。
[0035] 图2为示出大气压烧结（加热速度，300°C /小时）氧化锆粉末时所得热收缩曲线 的实例（实施例7)的图示。
[0036] 图3为示出含低于0.1重量％氧化铝的氧化锆的烧结收缩速率（Λ p/AT;g/ cm3 · °C )与烧结体相对密度之间的关系的图示。
[0037] 图4为示出大气压烧结（加热速度，300°C /小时）氧化锆粉末时所得热收缩曲线 的实例（实施例14)的图示。
[0038] 图5为示出不含氧化铝的氧化锆的烧结收缩速率（Λ p / △ T ;g/cm3 · °C )与烧结 体相对密度之间的关系的图示。
[0039] 图6为示出大气压烧结（加热速度，300°C /小时）氧化锆粉末时所得热收缩曲线 的实例（实施例33)的图示。
[0040] 图7为示出含0-0. 2重量％氧化铝的氧化锆的烧结收缩速率（Λ ρ /ΛΤ ;g/ cm3 · °C )与烧结体相对密度之间的关系的图示。


[0041] 下面更详细说明本发明。
[0042] 在本发明中，氧化锆粉末的"平均粒径"意指具有与对应于基于体积表示的粒径分 布的累积曲线的中值（中值粒径；对应于累积曲线的50%的粒径）的颗粒相同体积的球的 直径。该平均粒径是基于激光衍射法用粒径分布分析仪测量的值。
[0043] 术语"稳定剂浓度"意指稳定剂AZr02+稳定剂）的比率以摩尔％计的值。
[0044] 术语"单斜晶相率（fm) "意指通过借助X射线粉末衍射（XRD)分析测定单斜晶相 的各（111)面和（11-1)面、四方晶相的（111)面和立方晶相的（111)面的衍射强度，并利 用以下数学表达式1算出的分数的值。
[0045] [数学表达式1]
[0046]