着色透光性氧化锆烧结体及其用图_2

文档序号:8908655阅读:来源:国知局
过0. 50 μ m,则有时显著进行烧结体的水热劣化,烧结体破坏, 故不优选。
[0045] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体A中不存在异常生长的晶体颗粒(异常生长颗 粒),由粒径均匀的晶体颗粒构成烧结体。异常生长颗粒是指为平均粒径的5倍以上尺寸的 颗粒,主要由于稳定化剂的偏析而容易生成、颗粒的晶相为立方晶(Cubic)因此容易成为 低强度的原因。
[0046] 对于本发明的着色透光性氧化锆烧结体A,其晶相优选包含正方晶(Tetragonal), 优选为正方晶的单相。由此容易提高机械强度。本发明的着色透光性氧化锆烧结体A的3 点弯曲强度优选为1000 MPa以上。另外,优选为1200MPa以下。进一步优选强度为IlOOMPa 以上。
[0047] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体A优选在140°C的热水中浸渍24小时后的单斜 晶相的转移深度为15 μ m以下。若单斜晶相的转移深度超过15 μ m,则进行烧结体的水热劣 化,烧结体破坏。更优选单斜晶相的转移深度为IOym以下。此处,单斜晶相的转移深度是 将烧结体切断,对其截面用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察,从而可以观察晶体转移情 况。
[0048] 本发明的着色氧化锆烧结体A为了进行色调的微细的调节,也可以含有固溶在氧 化锆中的化合物。作为固溶在氧化锆中的化合物,例如可列举出:周期表3a族(3族)、5a 族(5族)、6a族(6族)、7a族(6族)、7a族(7族)、8族(8~10族)和3b族(13族)中 的任一种以上的氧化物(括号内为基于国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的表示方法)。
[0049] 另外,对于本发明的着色透光性氧化锆烧结体,其为一种着色透光性氧化锆烧结 体(以下,也称氧化锆烧结体B。),该氧化锆烧结体包含2~4mol %的氧化钇、以CoO换算计 不足0· Olwt%的氧化钴、以Fe2O3换算计为20ppm以上且不足2000ppm的氧化铁、0· 005wt% 以上且不足0. 2wt%的Al2O3、余量为氧化锆,JIS-Z8729规定的色彩参数的亮度I/为50~ 75、a*为-1~10、b*为0~30,相对密度为99. 80%以上,且试样厚度Imm的D65光源下 的总透光率为18 %以上且40 %以下。
[0050] 此处,钇、Fe203、Al20 3可以使用与氧化锆烧结体A同样的物质。氧化锆烧结体B的 钇、Fe2O3、和Al 2O3换算计的优选含量、以及烧结前使用的原料化合物与氧化锆烧结体A同 样。
[0051] 氧化锆烧结体B包含以CoO换算计不足0.0 lwt %的氧化钴,优选为0. 075wt %以 下。另外,优选为〇. 〇〇5wt%以上。
[0052] 对于氧化锆烧结体B包含的氧化钴,只要是在烧结后变为氧化钴的物质即可,作 为烧结前使用的钴化合物,没有特别的限定,例如可列举出:氯化钴、硝酸钴这样的可溶性 化合物、氧化钴这样的不溶性化合物。使用不溶性化合物时优选在氧化锆粉末的粉碎时添 加平均粒径为1 μπι以下的钴化合物进行分散混合。其理由为与铁化合物情况相同的理由。
[0053] 对于本发明的着色透光性氧化锆烧结体B,JIS-Z8729规定的色彩参数的亮度1/ 为50~75、&+为-1~10、1/为0~30。若亮度L'aM直、bM直处于该范围外,则难以得 到接近牙的色调。在美感的方面,优选的1/值为50~75、aM直为-1~7、P值为10~ 27〇
[0054] 另外,a+值和1/值的关系优选为以下的关系。
[0055] a* > 0. 0123b* 2-0. 0598b* -2. 9088
[0056] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体B的相对密度为99. 80 %以上,优选为99. 89% 以上,进一步优选为99. 95%以上。若相对密度不足99. 80%,则透光性容易变低,变为作为 牙科材料的美感差的氧化锆烧结体。
[0057] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体B具有在厚度1.0 mm时的总透光率为18%以上 且40%以下的透光性。对于具有浓的色调、亮度1/的值低的着色氧化锆烧结体,总透光率 的值低,本发明得到的高烧结体密度的着色氧化锆烧结体的透光感与亮度1/高、具有高烧 结体密度的氧化锆烧结体相比较,具有同等的透光感,具有与自然牙同等的美感。
[0058] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体B的晶体粒径进一步优选为0. 35~0. 50 μ m。 若晶体粒径不足0. 35 μ m,则晶粒之间存在大量微细的气孔,因此相对密度有时不能达到 99. 8%。另外,若晶体粒径超过0. 50 μ m,则有时显著进行烧结体的水热劣化,烧结体破坏, 故不优选。
[0059] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体B中不存在异常生长的晶体颗粒(异常生长颗 粒),由粒径均匀的晶体颗粒构成氧化锆烧结体。异常生长颗粒是指为平均粒径的5倍以上 尺寸的颗粒,主要由于稳定化剂的偏析而容易生成、颗粒的晶相为立方晶(Cubic)因此容 易成为低强度的原因。
[0060] 对于本发明的着色透光性氧化锆烧结体B,其晶相优选包含正方晶(Tetragonal), 优选为正方晶的单相。由此容易提高机械强度。本发明的着色透光性氧化锆烧结体B的3 点弯曲强度优选为1000 MPa以上。另外,优选为1200MPa以下。进一步优选强度为IlOOMPa 以上。
[0061] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体B在140°C的热水中浸渍24小时后的单斜晶相 的转移深度优选为15 μ m以下。若单斜晶相的转移深度超过15 μ m,则进行烧结体的水热劣 化,烧结体破坏。更优选单斜晶相的转移深度为IOym以下。此处,单斜晶相的转移深度是 将烧结体切断,对其截面用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察,从而可以观察晶体转移情 况。
[0062] 对于本发明的着色透光性氧化锆烧结体B,作为余量氧化锆的一部分可以含有 0. 02~0. 8mol %的Er2O3。作为该Er2O3,可以使用与氧化锆烧结体A同样的物质。
[0063] 本发明的着色氧化锆烧结体B为了进行色调的微细的调节,也可以含有固溶在氧 化锆中的化合物。作为固溶在氧化锆中的化合物,例如可列举出:周期表3a族(3族)、5a 族(5族)、6a族(6族)、7a族(6族)、7a族(7族)、8族(8~10族)和3b族(13族)中 的任一种以上的氧化物(括号内为基于国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的表示方法)。
[0064] 接着对本发明的着色透光性氧化锆烧结体A、B的制造法进行说明。
[0065] 在本发明的着色透光性氧化锆烧结体A、B的制造使用的氧化锆粉末的BET比表面 积优选处于10~15m 2/g的范围。若氧化错粉末的BET比表面积小于10m2/g,则有时成为在 低温下难以烧结的粉末,另外,若大于15m 2/g,则有时成为颗粒间的聚集力显著的粉末。尤 其,BET比表面积优选处于11~14m2/g的范围。
[0066] 氧化锆粉末的平均粒径优选处于0. 4~0. 7 μ m的范围内。若氧化锆粉末的平均 粒径小于0.4 μπι,则有时提高粉末的聚集性的微小颗粒增多而成为难以成形的物质,另一 方面,若大于0.7 μπι,则由于包含硬聚集颗粒的粗粒增多,因此变得难以成形、且由于粗粒 妨碍烧结的致密化,因此有时烧结性变差。优选的平均粒径为0.4~0.6 μ m。另外,氧化锆 粉末的最大粒径优选为2. 0 μm以下,进一步优选为1. 5 μm以下。
[0067] 氧化锆粉末在大气中、升温速度300°C /小时的常压烧结中的、从相对密度70%起 至90%为止的烧结收缩速度(Λ p/AT:g/cm3*°C)(以下,仅称"烧结收缩速度")优选 为0.012以上且0.016以下。烧结收缩速度是氧化锆粉末的烧结性的指标。若烧结收缩速 度处于该范围,则为烧结性优异的氧化锆粉末。需要说明的是,烧结收缩速度为相对密度在 70%以上的测定值。因此,烧结收缩速度不受成型体的密度的不均匀的影响。进一步,相对 密度从70%起至90%为止的烧结收缩速度,其速度是一定的。如此,烧结收缩速度为温度 与相对密度的一次函数,因此即使不使用特别的近似计算处理也能求出正确的烧结收缩速 度。
[0068] 氧化锆粉末例如可以将通过锆盐水溶液的水解得到的水合氧化锆溶胶进行干燥、 预烧结、粉碎得到,也可以向该锆盐水溶液加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物 后,进行水解直至反应率为98%以上,向得到的水合氧化锆溶胶中添加作为稳定化剂的原 料的钇、根据需要添加铒并进行干燥。
[0069] 作为水合氧化锆溶胶的制造使用的锆盐,可列举出氧氯化锆、硝酸锆、氯化锆、硫 酸错等,除此之外还可以使用氢氧化错与酸的混合物。作为加入到错盐水溶液的碱金属氢 氧化物和/或碱土金属氢氧化物,可列举出:锂、钠、钾、镁、钙等的氢氧化物。优选以水溶液 的形式添加上述氢氧化物。
[0070] 将上述得到的水合氧化锆溶胶的干燥粉在1000~1200°c的温度下进行预烧结可 以得到氧化锆粉末。若预烧结温度处于该范围外,则在本发明的下述粉碎条件得到的粉末 的聚集性显著增强,或者包含硬聚集颗粒的粗粒增多,浆料的平均粒径处于0. 4~0. 7 μπι 的范围外,有时难以得到氧化锆粉末。预烧结温度特别优选为1050~1150°C。
[0071] 接着,优选使用氧化锆珠将上述得到的预烧结粉湿式粉碎成平均粒径处于0. 4~ 0. 7 μπι的范围。在上述预烧结温度下预烧结的预烧结粉末进行粉碎至平均粒径为0. 4~ 0. 7 μπι,由此得到BET比表面积处于10~15m2/g的范围的氧化锆粉末。另外,此时的微晶 直径为25~40nm,预烧结后几乎100%的正方晶相的氧化锆粉末为单斜晶相30~50%的 氧化锆粉末。
[0072] 本发明的着色透光性氧化锆烧结体的制造使用铝时,作为原料化合物,可列举出: 氧化铝、水合氧化铝、氧化铝溶胶、氢氧化铝、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝等。与着色元素化合物 同样,优选使用不溶性的化合物。
[0073] 为了得到目标色调氧化锆烧结体,可以向用氧化钇和氧化铒进行稳定化的氧化锆 粉末中添加必要量的铁化合物、钴化合物作为着色剂,对得到的着色氧化锆粉末分别调节 并制造,也可以预先准备分别含有各种着色剂的多种氧化锆粉末,按照所期望的配方混合 多种着色氧化锆粉末,改变着色剂组成。
[0074] 例如,制造用3mol %的氧化钇进行稳定化的氧化锆粉末(粉末1)。另外,制造用 3. 2mol %的氧化铒进行稳定化的氧化锆粉末(粉末2)。进一步,分别制造向用3mol %的氧 化钇进行稳定化的氧化锆粉末中添加以Fe2O3换算计为1500ppm的铁化合物而成的粉末和 以CoO换算计为0. 05wt %的钴化合物而成的粉末(粉末3、4)。粉末1~4含有0. 005wt % 以上且不足0. 2wt %的氧化铝。混合这4种粉末直至均匀,将作为着色剂的Er203、Fe20 3、Co0 的含量配混成目标浓度,得到氧化锆烧结体,由此得到与对向用氧化钇和氧化铒进行稳定 化的氧化锆粉末中添加必要量的铁化合物、钴化合物作为着色剂的着色氧化锆粉末进行烧 结时同样色调的着色氧化锆烧结体。
[0075] 作为自然牙的色调样本的VITA公司的比色板"VITAPAN(注册商标)classical" 中的16色的色调样本,调节上述4种粉末的混合比例从而可以再现全部色调。
[0076] 此时,微调节4种粉末物性(例如BET比表面积),使作为烧结性的指标的烧结收 缩速度尽量一致,由此不使得到的烧结体的密度降低,得到高密度氧化锆烧结体,也不损害 透光性。
[0077] 氧化锆粉末优选使用喷雾造粒粉末颗粒,也可以使用包含有机粘结剂的喷雾造粒 粉末。
[0078] 将氧化锆粉末制成浆料进行喷雾干燥,由此形成成形体时的流动性高、烧结体中 不易产生气泡。优选颗粒的粒径为30~80 μ m、松装密度为1. 10~I. 40g/cm3。
[0079] 对颗粒使用粘结剂时,作为粘结剂,可列举出通常使用的聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁 醛、蜡、丙烯酸类等粘结剂,其中优选分子中具有羧基或其衍生物(例如,盐,尤其是铵盐 等)的丙烯酸类的物质。作为该丙烯酸类粘结剂,例如可列举出:聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、 丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸共聚物、以及其衍生物。粘结剂的含量相对于氧化锆粉末浆料中 的氧化错粉末优选为0. 5~10重量%,特别优选为1~5重量%。
[0080] 为了得到本发明的着色透光性氧化锆烧结体A、B,将该
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