[發明專利]氧化鋯的加工方法

在審

• 申請號: 201580073644.6
• 申請日: 2015-08-10
• 公開（公告）號: CN107207374A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 米田修;近藤拓也;川嶋利幸;菅博文;佐藤仲弘;關根尊史;栗田隆史;砂原淳;元廣友美;日置辰視;東博純;大島繁樹;梶野勉;北川米喜;森芳孝;石井勝弘;花山良平;西村靖彥;三浦永祐
• 申請（專利權）人: 浜松光子學株式會社
• 主分類號: C04B41/91
• 分類號: C04B41/91;B23K26/354;C04B41/80
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦,尹明花

技術領域

本發明涉及氧化鋯的加工方法，特別是以10¹³～10¹⁵W/cm²的強度向氧化鋯照射具有10^－12秒至10^－15秒的脈沖寬度的激光的氧化鋯的加工方法。

背景技術

氧化鋯(ZrO2)的熔點高達2715℃，在2200℃之前也幾乎沒有蒸發，耐熱性、耐久性、硬度、化學穩定性優異。氧化鋯除了可以作為耐火材料應用之外，還可以作為利用其氧離子導電性的固體電解質應用。并且，隨著氧化鋯的機械特性、熱特性受到關注，也實現了作為高強度、高韌性的陶瓷的應用。

在非專利文獻1中，由于氧化鋯的彎曲強度和破損韌性遠遠優于大多數陶瓷，所以研究著在牙科中的應用。

在氧化鋯的切斷加工或穿孔加工中，一直以來進行著使用刀具或鉆頭等的機械加工、使用YAG或CO₂激光的熱能加工。

專利文獻1公開了如下內容：在利用現有的加工方法對由金屬材料和陶瓷材料構成的疊層體進行加工時，金屬材料在陶瓷的加工表面附著，無法獲得預期的特性，面對該問題，通過向由金屬材料和陶瓷材料構成的疊層部材的陶瓷材料側照射脈沖寬度為40～80納秒、每1次脈沖的峰值功率為0.1～10GW/cm2、波長為170～700nm的激光束，能夠以不使金屬材料在陶瓷的加工表面附著的方式對疊層部材進行加工。

專利文獻2中，為了以良好的形狀精度制造氧化鋯系陶瓷的帽頂蓋(cap coping，牙冠修復物的金屬框)，提出了向處于半燒結狀態或燒結狀態的氧化鋯系陶瓷的帽頂蓋照射波長在可見光區域或近紅外區域、峰值功率在16kW以上、脈沖寬度為16～30納秒的激光的方案。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利文獻特開平10－099980號公報

專利文獻2：日本專利文獻特開2011－083448號公報

非專利文獻

非專利文獻1：伴清治，用于實現全陶瓷修復的氧化鋯的材料特性，齒科學報Vol.107,No.6(2007),第670～684頁

發明內容

發明所要解決的技術問題

氧化鋯存在單斜晶、正方晶、立方晶三種晶系，對應于溫度發生轉變。在升溫至1170℃時，發生由單斜晶向正方晶的轉變，降溫到950℃時，發生由正方晶向單斜晶的轉變。另外，也有報告指出在因研磨或或噴砂等機械加工而負載大的機械能時，發生由正方晶向單斜晶的相變(馬氏體轉變)(非專利文獻1)。

單斜晶呈現正方晶發生歪斜的結構，具有比正方晶大的體積，在單斜晶與正方晶間的轉變中伴隨約4％的體積變化。在由正方晶轉變為單斜晶時，在其轉變量達到一定水平之前，由于其體積膨脹，產生表面壓縮應力，強度(雙軸彎曲強度)提高。但是，在轉變量過大時，出現裂痕，強度降低。

因此，在非專利文獻1中公開了，通過以約1000℃的溫度進行熱處理，使單斜晶恢復為正方晶。通過該工序，雖然單斜晶的量減少，但仍存在進一步改善(進一步接近0)的余地。

專利文獻1和專利文獻2中公開了，含氧化鋯的陶瓷的加工中使用脈沖寬度為納米級的激光，從而使陶瓷的表面狀態的變化和尺寸的變化少。但是，其中未對晶系的種類進行研究。本發明的發明人確認到在向氧化鋯照射脈沖寬度小于納米的300皮米的激光時，氧化鋯表面存在單斜晶。

本發明的課題在于提供一種不會生成單斜晶的氧化鋯的加工方法。

用于解決技術問題的手段

本發明提供以下的方式。

(1)一種氧化鋯的加工方法，其特征在于：包括以10¹³～10¹⁵W/cm²的強度向氧化鋯照射具有10^－12秒至10^－15秒的脈沖寬度的激光的工序。

(2)如(1)所述的方法，其特征在于：該照射對于氧化鋯表面所生成的單斜晶進行。

(3)如(1)所述的方法，其特征在于：還包括將其它的材料與該照射后的氧化鋯接合的工序。

(4)如(3)所述的方法，其特征在于：該氧化鋯與所接合的該材料的熱膨脹系數不同。

(5)如(1)所述的方法，其特征在于：該激光的波長約為810nm。

(6)如(1)所述的方法，其特征在于：該氧化鋯中固溶有Y、Ca、Mg、Ce的離子中的任一種或它們的組合。

發明的效果