Question

ジルコニアって何?

Answer

ジルコニアは、Zirconium(原子番号:40)の安定酸化物である二酸化ジルコウム(ZnO2)の総称です。

 

Zirconiumは金属、Zirconiaは「セラミック」、その中でも「ファインセラミック」の一つとされ、天然で採取されるジルコン砂(Zircon sand)から湿式で精製され、加熱により粉末になります。

 

純粋なジルコニアは常態で白色の個体、融点が約2715℃、沸点が4300℃と高く、白色顔料、耐火物、高温接着剤に応用されており、種々の元素と固溶することで相変位を安定化させ、性質を変えることができます。このような特性を活かし、宝飾品、光ファイバー用コネクタ、酸素センサー、排ガス浄化触媒、人工関節骨頭にも応用されています。

 

ジルコニアには3つの結晶系が存在し(単斜晶、正方晶、立方晶)、温度により転移します。また、応力によっても変態を起こします。

 

純粋なジルコニアは室温では単斜晶系が最も安定します。Y(イットリウム)、Ca(カルシウム)、Mg(マグネシウム)、Ce(セリウム)などのイオンを固溶することで、常温で安定した正方晶、立方晶になり、温度の変化による破壊を抑制でき安定、または準安定となります。(例:立方晶ならキュービック・ジルコニア)

 

固溶量を少なくすると正方晶が常温で安定します。この状態のものをPSZ(Partially Stabilized Zirconia)と呼びます。PSZの中でも、Yが3mol%(5.4w%)、またはCeが10~12mol%のときは、常温で正方晶を100%にすることができます。TZP(Tetragonal Zirconia Polycrystal)は正方晶多結晶体と呼ばれます。

 

※参考書籍
 「日本臨床歯科CADCAM学会誌 Vol.6 No.1 2017.3」
 一般社団法人 日本臨床歯科CADCAM学会

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