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Y2O3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I公开了含有2摩尔％以上的Y2O3和3-20摩尔％的TiO2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TiO2。[0006]专利文献2公开了具有烧结体密度为99.8%的氧化错烧结体,其具有包括3摩尔％的Y2O3和0.25重量％的Al2O3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，0.5mm)。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I JP-A-62-91467
[0010]专利文献2 JP-A-20-50247


[0011]发明要解决的问题
[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]gp，本发明的要旨在于以下I)至15)。
[0016]I) 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I)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I)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I)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O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I) -5)任一项所述的透光性氧化锆烧结体，其优选在140°C的热水中浸溃24小时后具有单斜晶相率(monoclinic fraction)为30%以下。
[0022]7)根据上述I)-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I, OOOMPa以上。
[0023]8) 一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0.2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 ρ/ΔΤ ；g/cm3.V)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/ΔΤ ；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/ΔΤ ；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，O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(Δ ρ/ΔΤ ；g/cm3.°C )为 0.0120 以上至 0.0135 以下。
[0027]12) 一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) 一种牙科材料，其包含根据上述I)-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0.2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 P / AT ；g/cm3.V )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.V )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 / Λ T ；g/cm3.V )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 P / AT ；g/cm3.V )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/(ZrO2+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(ll-ι)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I算出的分数的值。
[0045][数学表达式I]