透光性氧化鋯燒結(jié)體、其生產(chǎn)方法及其用途
【專利摘要】提供一種透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其對于制造具有高密度、高強度和透光感優(yōu)異的氧化鋯燒結(jié)體是必要的，而不進行任何特殊燒結(jié)如HIP燒結(jié)。一種通過常壓燒結(jié)獲得的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其特征在于，所述透光性氧化鋯燒結(jié)體包括氧化鋯，并且具有相對密度為99.8％以上和在1.0mm的厚度下測量的總透光率為35％以上，所述氧化鋯含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑且具有氧化鋁含量為0.2重量％以下。優(yōu)選在常壓下在大氣中燒結(jié)以下粉末：所述粉末含有0-0.2重量％的具有粒徑為0.01-0.5μm的氧化鋁，具有BET比表面積為5-16m2/g、平均粒徑為0.3-0.7μm、常壓燒結(jié)時的燒結(jié)收縮速率(Δρ/ΔT；g/cm3·℃)為0.0125-0.0160。
【專利說明】透光性氧化鋯燒結(jié)體、其生產(chǎn)方法及其用途
[0001] 本申請是申請日為2009年4月8日、申請?zhí)枮?00980112643. 2、發(fā)明名稱為"透 光性氧化鋯燒結(jié)體、其生產(chǎn)方法及其用途"的申請的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及氧化鋯燒結(jié)體，其通過常壓燒結(jié)來生產(chǎn)，具有高的燒結(jié)體密度和高強 度，且具有優(yōu)異的透光性。更具體地，本發(fā)明涉及用于牙科用途的氧化鋯燒結(jié)體，其適合于 用作牙科材料等用研磨述料（mill blank)或用作正畸托槽。

【背景技術】
[0003] 含有少量處于固溶體狀態(tài)的Y203作為穩(wěn)定劑的氧化鋯燒結(jié)體具有高強度和高韌 性，因此被廣泛用作用于機器結(jié)構(gòu)如切削工具、模具、噴嘴和軸承的材料，以及活體用材料 如牙科材料。在牙科材料的情況下，不僅需要機械性能即高強度和高韌性，而且從審美的觀 點，還需要光學性能即透光性和色調(diào)。
[0004] 氧化鋯單晶提供透光感，而含有約10摩爾％氧化釔的單晶氧化鋯（立方氧化鋯） (其被用作寶石等），通常具有其強度過低的問題。另一方面，已知常見氧化鋯燒結(jié)體（其 為多晶體）不提供透光感。已知缺乏透光性是由于存在于晶粒之間和晶粒內(nèi)的氣孔而引起 的光散射。因此，迄今已對以下技術進行研究：通過減少氣孔，即通過增加燒結(jié)體的密度來 賦予透光性至多晶氧化鋯燒結(jié)體。
[0005] 例如，專利文獻1公開了含有2摩爾％以上的Υ203和3-20摩爾％的Ti0 2的透光 性氧化鋯。然而，該透光性氧化鋯具有涉及強度的問題，這是因為為了賦予透光性，該氧化 鋯含有大量摻入的Ti0 2。
[0006] 專利文獻2公開了具有燒結(jié)體密度為99. 8%的氧化锫燒結(jié)體，其具有包括3摩 爾％的Y2〇3和0. 25重量％的A1203的組成，并具有透光性。已報道該燒結(jié)體具有相對于可 見光的總透光率為49% (厚度，0.5_)。然而，該燒結(jié)體是通過使用熱等靜壓成型（HIP)的 加壓燒結(jié)而獲得的燒結(jié)體，在通過常壓燒結(jié)而獲得的燒結(jié)體中不能獲得充分的透光性。
[0007] 現(xiàn)有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻 1 JP-A-62-91467
[0010] 專利文獻 2 JP-A-20-50247


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問是頁
[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鋯燒結(jié)體，其消除上述常規(guī)方法的缺陷，具有高 的燒結(jié)體密度和高強度并具有優(yōu)異的透光性。另一目的在于提供能夠通過常壓燒結(jié)制造此 類氧化鋯燒結(jié)體的簡易工序。
[0013] 用于解決問題的方案
[0014] 本發(fā)明人對氧化鋯粉末中氧化鋁狀態(tài)、各燒結(jié)體密度和燒結(jié)體的總透光率之間的 關系進行了詳細研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了通過常壓燒結(jié)獲得透光性氧化鋯燒結(jié)體，有必要不僅 提高氧化鋯粉末的燒結(jié)性，而且控制在特定溫度范圍內(nèi)氧化鋯的燒結(jié)速率。還已發(fā)現(xiàn)，通過 基于用作添加劑的氧化鋁的性質(zhì)來控制燒結(jié)速率，通過常壓燒結(jié)獲得透光性氧化鋯。此外， 已發(fā)現(xiàn)，還在不含有氧化鋁的含氧化釔的氧化鋯的情況下，借助于控制燒結(jié)速率，通過常壓 燒結(jié)獲得透光性氧化鋯。因此完成本發(fā)明。
[0015] 即，本發(fā)明的要旨在于以下1)至15)。
[0016] 1) 一種透光性氧化鋯燒結(jié)體，其特征在于，所述透光性氧化鋯燒結(jié)體包括氧化鋯， 并且具有相對密度為99. 8%以上和在1. 0mm的厚度下測量的總透光率為35%以上，所述氧 化鋯含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑且具有氧化鋁含量為0. 2重量％以下。
[0017] 2)根據(jù)上述1)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選具有氧化鋁含量為0. 1-0. 2重 量％。
[0018] 3)根據(jù)上述1)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選具有氧化鋁含量為低于0. 1重 量％。
[0019] 4)根據(jù)上述1)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選不含有氧化鋁（具有氧化鋁含 量為0重量％)。
[0020] 5)根據(jù)上述1)-4)任一項所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選具有結(jié)晶粒徑為 0. 20-0. 45 μ m。
[0021] 6)根據(jù)上述1) -5)任一項所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選在140°C的熱水中 浸漬24小時后具有單斜晶相率（monoclinic fraction)為30%以下。
[0022] 7)根據(jù)上述1)-6)任一項所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其優(yōu)選具有三點彎曲強度 為l，000MPa以上。
[0023] 8) -種透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其為以下粉末：所述粉末含有2-4摩爾％的 氧化釔作為穩(wěn)定劑，具有氧化鋁含量為〇. 2重量％以下，以及在常壓燒結(jié)（大氣中，300°C / 小時）時在70%至90%的相對密度范圍內(nèi)具有燒結(jié)收縮速率（Λ p/AT;g/cm3· °C)為 0. 0120以上至0. 0160以下。
[0024] 9)根據(jù)上述8)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其優(yōu)選為以下粉末：所述粉末 含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑，含有0. 1-0. 2重量％的氧化鋁，以及在常壓燒結(jié)（大 氣中，300°C /小時）時在70%至90%的相對密度范圍內(nèi)具有燒結(jié)收縮速率（Λ ρ/ΛΤ ;g/ cm3 · °C )為 0· 0125 以上至 0· 0160 以下。
[0025] 10)根據(jù)上述8)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其優(yōu)選為以下粉末：所述粉 末含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑，含有低于0. 1重量％的氧化鋁，以及在常壓燒結(jié) (大氣中，300°C/小時）時在70%至90%的相對密度范圍內(nèi)具有燒結(jié)收縮速率（Λ ρ/ΛΤ ; g/cm3 · °C )為 0· 0125 以上至 0· 0160 以下。
[0026] 11)根據(jù)上述8)所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其優(yōu)選為以下粉末：所述粉 末含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑，不含有氧化鋁（氧化鋁含量，0重量％ )，以及在 常壓燒結(jié)（大氣中，300°C/小時）時在70%至90%的相對密度范圍內(nèi)具有燒結(jié)收縮速率 (Λ ρ / Λ T ;g/cm3 · °C )為 0· 0120 以上至 0· 0135 以下。
[0027] 12) -種透光性氧化鋯燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，使上述8)-11)任一項所 述的氧化鋯粉末成型，然后在常壓下在1，350-1，450°C下燒結(jié)所得生坯。
[0028] 13) -種牙科材料，其包含根據(jù)上述1)-7)任一項所述的燒結(jié)體。
[0029] 14)根據(jù)上述13)的牙科材料，其優(yōu)選為假牙和/或假牙研磨坯料。
[0030] 15)根據(jù)上述13)的牙科材料，其優(yōu)選為正畸托槽。
[0031] 已知將微細氧化鋁（溶膠等）用于高密度氧化鋯燒結(jié)體。然而，為了改進燒結(jié)體 需要的性質(zhì)，已將此類氧化鋯燒結(jié)體限制至其中已經(jīng)以超過0. 2重量％的量添加微細氧化 鋁的那些氧化鋯燒結(jié)體。任何具有高含量的作為不同種類組分的氧化鋁的此類氧化鋯燒結(jié) 體，即使當燒結(jié)體具有高密度時，也均由于光的折射、散射等而不具有充分的透光性。本發(fā) 明提供具有氧化鋁含量為〇. 2重量％以下或者不含氧化鋁的燒結(jié)體，其具有燒結(jié)體需要的 優(yōu)異的基本性質(zhì)，進一步具有優(yōu)異的透光性。
[0032] 發(fā)明的效果
[0033] 本發(fā)明的透光性氧化鋯燒結(jié)體具有高密度、高強度和優(yōu)異的透光性，因此是優(yōu)異 的用于牙科用途的氧化鋯燒結(jié)體，具體地，是優(yōu)異的用作用于牙科材料等的研磨坯料或用 作正畸托槽的燒結(jié)體。本發(fā)明的透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末能夠通過常壓燒結(jié)來制造透光 性氧化鋯燒結(jié)體的粉末而不使用大規(guī)模加壓燒結(jié)設備例如HIP用加壓燒結(jié)設備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為示出含0. 1-0. 2重量％氧化鋁的氧化鋯的燒結(jié)收縮速率（Λ Ρ /ΛΤ ;g/ cm3 · °C )與燒結(jié)體相對密度之間的關系的圖示。
[0035] 圖2為示出大氣壓燒結(jié)（加熱速度，300°C /小時）氧化鋯粉末時所得熱收縮曲線 的實例（實施例7)的圖示。
[0036] 圖3為示出含低于0.1重量％氧化鋁的氧化鋯的燒結(jié)收縮速率（Λ p/AT;g/ cm3 · °C )與燒結(jié)體相對密度之間的關系的圖示。
[0037] 圖4為示出大氣壓燒結(jié)（加熱速度，300°C /小時）氧化鋯粉末時所得熱收縮曲線 的實例（實施例14)的圖示。
[0038] 圖5為示出不含氧化鋁的氧化鋯的燒結(jié)收縮速率（Λ p / △ T ;g/cm3 · °C )與燒結(jié) 體相對密度之間的關系的圖示。
[0039] 圖6為示出大氣壓燒結(jié)（加熱速度，300°C /小時）氧化鋯粉末時所得熱收縮曲線 的實例（實施例33)的圖示。
[0040] 圖7為示出含0-0. 2重量％氧化鋁的氧化鋯的燒結(jié)收縮速率（Λ ρ /ΛΤ ;g/ cm3 · °C )與燒結(jié)體相對密度之間的關系的圖示。

【具體實施方式】
[0041] 下面更詳細說明本發(fā)明。
[0042] 在本發(fā)明中，氧化鋯粉末的"平均粒徑"意指具有與對應于基于體積表示的粒徑分 布的累積曲線的中值（中值粒徑；對應于累積曲線的50%的粒徑）的顆粒相同體積的球的 直徑。該平均粒徑是基于激光衍射法用粒徑分布分析儀測量的值。
[0043] 術語"穩(wěn)定劑濃度"意指穩(wěn)定劑AZr02+穩(wěn)定劑）的比率以摩爾％計的值。
[0044] 術語"單斜晶相率（fm) "意指通過借助X射線粉末衍射（XRD)分析測定單斜晶相 的各（111)面和（11-1)面、四方晶相的（111)面和立方晶相的（111)面的衍射強度，并利 用以下數(shù)學表達式1算出的分數(shù)的值。
[0045] [數(shù)學表達式1]
[0046]

【權利要求】
1. 一種透光性氧化鋯燒結(jié)體，其特征在于，所述透光性氧化鋯燒結(jié)體包括氧化鋯，并且 具有通過下述方法求得的相對密度為99. 8%以上和在1. Omm的厚度下測量的總透光率為 35 %以上，所述氧化鋯含有2-4摩爾％的氧化釔作為穩(wěn)定劑且具有氧化鋁含量為低于0. 1 重量％， 所述相對密度為通過以下所得值： 根據(jù)阿基米德法測定實測密度P，利用以下等式（2)測定理論密度P0,并將這些密度 值換算為比率（ρ/ρ〇)Χ 100(%);在等式（2)中，氧化鋁的理論密度和含3摩爾％氧化釔 的氧化鋯的理論密度分別取為3. 987(g/cm3)和6. 0956(g/cm3); P 〇=1〇〇/[(X/3. 987) + (100-X)/6. 0956] (2) 其中，X為氧化鋁含量（重量％)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其具有結(jié)晶粒徑為0. 20-0. 45 μ m。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其在140°C的熱水中浸漬24小時 后具有單斜晶相率為30%以下。
4. 根據(jù)權利要求1至3任一項所述的透光性氧化鋯燒結(jié)體，其具有三點彎曲強度為 1，OOOMPa 以上。
5. -種透光性氧化鋯燒結(jié)體用粉末，其為以下粉末：所述粉末含有2-4摩爾％的氧化 釔作為穩(wěn)定劑，含有低于〇. 1重量％的氧化鋁，以及在大氣中在300°C /小時下常壓燒結(jié)時 在70%至90%的相對密度范圍內(nèi)具有燒結(jié)收縮速率（Λ ρ/ΛΤ ;g/cm3· °C)為0.0125以上 至0.0160以下。
6. -種透光性氧化鋯燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，使根據(jù)權利要求5所述的氧化 鋯粉末成型，然后在常壓下在1，350-1，450°C下燒結(jié)所得生坯。
7. -種牙科材料，其包含根據(jù)權利要求1至4任一項所述的燒結(jié)體。
8. 根據(jù)權利要求7所述的牙科材料，其為假牙和/或假牙研磨坯料。
9. 根據(jù)權利要求8所述的牙科材料，其為正畸托槽。
【文檔編號】C04B35/626GK104086174SQ201410232261
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2009年4月8日 優(yōu)先權日:2008年4月9日
【發(fā)明者】藤崎浩之, 河村清隆, 今井纮平 申請人:東曹株式會社