高緻密性・高均質性・高強度のイットリア安定化ジルコニア焼結体およびその製造方法

2021/01/11 03:38 By Tech Manage

Advantages

  • フラッシュ焼結を実用的に改良した製造方法により、高緻密性・高均質性・高強度イットリア安定化ジルコニア焼結体を実現。生体材料などに最適
  • 本製造方法は他の焼結体にも応用可能

Background and Technology

 セラミックの焼結体は一般に原料粉末を圧紛・成型し高温下で焼結することで作製する。焼結温度は1200℃~1500℃、焼結時間は数時間程度である。焼結体の密度を向上させるために、外部から圧力をかける方法(ホットプレス法やHIP法など)が考案されているが、大掛かりな設備が必要でありコスト面では不利である。
 最近、セラミック圧紛体に電界を印加することで、従来よりも低温かつ短時間で焼結を終了できるフラッシュ焼結法が開発された(米国コロラド大学Rishi Rajらの研究グループ)。この焼結法の特徴は、電界を印加しながらセラミック圧紛体を昇温していくと、ある温度で急峻に試料電流が上昇し(フラッシュ現象)、焼結工程が瞬時に終了することである。電界を増加させると、焼結温度が低下し、より低温で焼結体が得られる。一方、最終焼結体密度をより高くするためにはフラッシュ温度が高いほうが有利と考えられるが、フラッシュ現象にはある一定以上の電界の強さが必要であること、電界が一定であればフラッシュ温度は自動的に決まってしまうことから、従来のフラッシュ焼結法ではこのフラッシュ温度は制御できず、より緻密な焼結体を得ることはできなかった。また電界を与える装置や電極等の構成は未定で実用的ではなかった。
 本発明は、フラッシュ焼結の条件を適切に制御することにより、短時間・低温度でこれまでにない高緻密性・高均質性・高強度のイットリア安定化ジルコニア焼結体を得るものであり、実用的な装置や電極の構成を検討したものである。また、本発明はイットリア安定化ジルコニア焼結体以外のセラミック焼結体にも適用することができる。
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