JP2000219568A - セラミックス物品 - Google Patents

セラミックス物品

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JP2000219568A
JP2000219568A JP11329935A JP32993599A JP2000219568A JP 2000219568 A JP2000219568 A JP 2000219568A JP 11329935 A JP11329935 A JP 11329935A JP 32993599 A JP32993599 A JP 32993599A JP 2000219568 A JP2000219568 A JP 2000219568A
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JP
Japan
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ceramics
infrared
infrared ray
glass
ceramic
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JP11329935A
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Inventor
Akihiko Sakamoto
明彦 坂本
Masanori Wada
正紀 和田
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可視光に対して不透明でありながら、容易
に、しかも効率よく内部構造の測定や検査が行える管状
又は棒状のセラミックス物品を提供する。 【解決手段】 可視光に対して不透明な管状又は棒状の
セラミックス物品において、空気中から入射する波長1
550nmの赤外線の厚さ1mmにおける透過率が45
%以上、好ましくは60%以上である赤外線透過セラミ
ックスからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、管状又は棒状のセ
ラミックス物品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックス材料は諸工業において幅広
く使用されている。特に微細な内孔を有する精密毛細管
をはじめとして、精密な形状の管状又は棒状のセラミッ
クス部品が、光学部品や電子部品、あるいはそれらの固
定部材、案内部材、整列部材、補強部材、被覆部材、接
続部材等として数多く製品化されている。このような精
密部品の製造においては、内孔寸法等の内部寸法を精度
良く測定することや、気泡やクラック等の内部欠陥を検
出することが重要な課題となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】可視光に対して透明な
材料の場合、光学的な測定機器を用いれば、内部寸法の
測定や欠陥の検出が容易に行える。しかしながら、一般
にセラミックス材料は可視光に対して不透明であるた
め、このような手段を用いることができない。
【0004】そのため、寸法精度の測定には各種精密ゲ
ージ類を使用せざるを得ず、ゲージの届かない内部の測
定が行えないことや、測定に手間がかかるといった問題
がある。また、内部欠陥の検出には超音波や放射線を用
いる方法等がしばしば行われるが、これらの方法はいず
れも測定装置が複雑であったり、検査の効率が低いとい
う問題がある。
【0005】本発明の目的は、可視光に対して不透明で
ありながら、容易に、しかも効率よく内部構造の測定や
検査が行える管状又は棒状のセラミックス物品を提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、セラミックス
の中には可視光に対して不透明であっても赤外線には透
明なものがあること、及びこのような赤外線透過セラミ
ックスを使用して作製した管状物や棒状物は、赤外線を
利用することによって容易に内部構造の測定や検査が行
えることを見いだし、本発明を提案するに至った。
【0007】即ち、本発明のセラミックス物品は、可視
光に対して不透明な管状又は棒状のセラミックス物品に
おいて、空気中から入射する波長1550nmの赤外線
の厚さ1mmにおける透過率が45%以上、好ましくは
60%以上である赤外線透過セラミックスからなること
を特徴とする。
【0008】なお本発明において、”可視光に対して不
透明”とは、可視光を用いて内部構造の測定や検査を行
うことが困難なものであり、具体的には可視域(380
〜760nm)における直進光の平均透過率が厚さ1m
mで50%以下であることを意味する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックス物品は、可
視光に対して不透明な赤外線透過セラミックスからな
る。赤外線透過率は、波長1550nmにおいて厚さ1
mmで45%以上である。ここで波長1550nmの赤
外線透過率に着目した理由を述べる。測定や検査に赤外
線を用いるには、赤外線レーザーの発光、受光部品が必
要となるが、現在入手可能なものの波長は790nm、
1310nm、1550nm等である。一般に波長が長
くなると測定の分解能が低くなるため、測定精度が低下
するが、セラミックス中を光線が透過するためには波長
は長い方が有利である。本発明者等の研究によれば、波
長1550nmの受発光部品を使用すれば、サブミクロ
ンの測定精度を確保しつつ測定に充分な透過光量を得易
いことが分かった。また1550nmの赤外線透過率が
厚さ1mmで45%以上あれば、この波長の赤外線を用
いて精度の良い測定や検査を行うことが可能である。
【0010】なお本発明の物品を測定又は検査する場
合、必ずしも1550nmの赤外線を使用する必要はな
い。つまり要求される測定又は検査の精度や、セラミッ
クスの赤外線透過特性等によっては、1550nmの赤
外線よりも他の波長の赤外線を使用する方が有利な場合
もあるためである。
【0011】また本発明のセラミックス物品は、155
0nmにおける反射率をR、反射係数と吸収係数の和を
μとしたとき、(1−R)2 ≧0.84、かつ、μ≦
0.7/mmの条件を満たすことが好ましい。その理由
を以下に示す。
【0012】透過率Tと肉厚Lとの関係は、T=Aex
p(−μL)の式で表される。なお定数Aは(1−R)
2 で置き換えられる。この式から明らかなように、材料
の肉厚Lが一定の時、透過率は定数A及びμによって決
まる。肉厚Lが1mmのときに透過率Tが45%以上と
なるようなAとμの組み合わせは無数にあるが、Aが
0.84より小さい場合、又はμが0.7/mmより大
きい場合、肉厚Lが大きい場合の透過率の減少が著し
い。このためこのような材料からなる物品は、1550
nmの赤外線で測定・検査できる範囲が肉厚の小さいも
のに限られてしまい、実用的でない。
【0013】なお、上記赤外線透過セラミックスは、具
体的には狭義のセラミックス(アルミナ、ジルコニア
等)に限られるものではなく、ガラス(乳白ガラス、着
色ガラス等)、ガラスセラミックス等を含む広義のセラ
ミックスからなる。これら材料の赤外線透過率の調節
は、種々の方法により行うことができる。例えば、狭義
のセラミックスやガラスセラミックスでは析出結晶の粒
径やマトリックス相との屈折率の差を、また乳白ガラス
では分相により生じる異種粒子の粒径や各相の屈折率の
差をそれぞれ制御すること等により赤外線透過率を調節
することができる。
【0014】各材料の製造方法を以下に述べる。
【0015】狭義のセラミックスの場合、例えばジルコ
ニアのように結晶系が正方晶系に属するものや、アルミ
ナのように六方晶系でも複屈折が小さな結晶を、ホット
プレス法等によって1300〜1800℃で成形し、気
泡をできるだけ少なくなるように焼結させればよい。
【0016】ガラスセラミックス材料の場合、例えば重
量%でSiO2 60〜75%、Al23 15〜28
%、Li2O 1.8〜5%、K2O 0〜10%、Ti
21.5〜5%、ZrO2 0〜4%を含有するガラス
を900〜1250℃の範囲で熱処理し結晶化させ、β
−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体等を析出させた
ものや、SiO2 50〜80%、Li2O 8〜13
%、P25 1〜4%、Al23 1〜11%、ZnO
0〜7%、K2O 0〜6%を含有するガラスを80
0〜1100℃で結晶化させ、珪酸リチウム、クオー
ツ、クリストバライト等を析出させたものが使用でき
る。これらのガラスセラミックスは、殆どの場合、結晶
相とガラス相が混在しているが、結晶相とマトリックス
相の屈折率差を小さくするために、ガラス中に金属元
素、半導体元素等を添加剤として加えておくことで赤外
線の透過率を向上させることができる。なお、ここでは
結晶相とガラス相の存在比を考慮する必要はない。
【0017】ガラス材料の場合、例えば重量%でSiO
2 60〜70%、Al23 3〜14%、B23
〜4%、BaO 1〜3%、ZnO 0〜5%、Na2
O10〜22%を含む分相乳白ガラスが使用できる。
【0018】なお何れの場合においても、良好な赤外線
透過特性を得るためには、析出結晶や異種粒子の粒径を
3μm以下にすることが好ましく、屈折率差もできるだ
け小さい方が好ましい。またガラスやガラスセラミック
スの場合、赤外域に吸収をもつ着色イオンの含有量を制
御することによって赤外線透過率を調整することも可能
である。
【0019】また本発明のセラミックス物品を電子部品
等の精密部品用途に使用する場合、赤外線透過セラミッ
クスとして、ジルコニア、アルミナ等を析出結晶とする
狭義のセラミックスや、β−石英固溶体、β−スポジュ
ウメン固溶体、珪酸リチウム等を析出結晶とするガラス
セラミックスを使用することが望ましい。これらは機械
的、熱的、化学的特性に優れており、精密部品用途に好
適な材料である。
【0020】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0021】表1は本発明の実施例(試料No.1〜
5)、表2は比較例(試料No.6、7)を示してい
る。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】まず、表に示した不透明なセラミックス材
料を用意し、直径2.5mm、長さ10mmの円柱状に
加工した後、超音波加工によって直径0.1mmの内孔
を形成して毛細管状試料を作成した。
【0025】なお試料No.1、2及び6の作製に用い
たセラミックス材料は、Li2 O−Al23 −SiO
2 系ガラスセラミックスであり、Li2 O−Al23
−SiO2 系ガラスを、それぞれ950℃で2時間、1
000℃で1時間、1200℃で2時間熱処理して結晶
化させたものである。試料No.3で用いたセラミック
ス材料は、Na2 O−Al23 −SiO2 系ガラスか
らなる乳白ガラスであり、原料を1550℃にて溶融
後、徐冷してガラスを分相させることによって異種粒子
を生成させたものである。試料No.4、5及び7で用
いたセラミックス材料は、アルミナセラミック及びジル
コニアセラミックであり、原料にバインダーを加えて混
練した後、ホットプレス法により焼結させて作製した。
【0026】また表中の赤外線透過率は、波長1550
nmのレーザー光を試料に照射し、直進光の透過光量を
測定することによって求めた。平均可視光透過率は、分
光光度計を用いて、試料に380〜760nmの可視光
を照射して直進光の透過光量を測定することにより求め
た。定数Aは、試料の屈折率を測定し、次式によって求
めた。ここでn1 は空気の屈折率、n2 は試料の屈折率
を示す。
【0027】 R={(n1 −n2 )/(n1 +n2 )}2 A=(1−R)2 定数μは、赤外透過率T、定数A、試料肉厚Lから、次
式によって求めた。
【0028】μ=ln(A/T)/L 析出結晶又は異種粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡を用
いて測定した。
【0029】次に、各試料について、赤外線による内孔
測定の可否を評価した。この評価は、まず1550nm
の赤外レーザービームを試料の直径方向に走査させ、各
試料の直径方向の位置に対する透過率分布を測定した。
次にこの透過率分布から、内径部分が明確に特定できる
もの(図1)を○、特定が困難なもの(図2)を×とし
た。
【0030】その結果、赤外線透過率の高いセラミック
ス材料を用いて作製した実施例の各試料は、赤外線によ
る内孔測定が可能であった。これに対して赤外線透過率
の低い材料からなる比較例の各試料は、内孔測定が不可
能であった。
【0031】これらの事実は、本発明のセラミックス物
品が、1550nmの赤外線による内部構造の測定、検
査が可能であることを示している。
【0032】
【発明の効果】上述のように、本発明のセラミックス物
品は、光学的な手法で内部寸法の測定や、気泡やクラッ
ク等の内部欠陥の検査が行える。このため、欠陥がな
く、しかも精密な寸法精度が要求される光学部品や電子
部品、あるいはそれらの固定部材、案内部材、整列部
材、補強部材、被覆部材、接続部材等の精密部品として
好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】内孔測定が可能な毛細管状試料の断面透過率分
布を示す説明図である。
【図2】内孔測定が不可能な毛細管状試料の断面透過率
分布を示す説明図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視光に対して不透明な管状又は棒状の
    セラミックス物品において、空気中から入射する波長1
    550nmの赤外線の厚さ1mmにおける透過率が45
    %以上である赤外線透過セラミックスからなることを特
    徴とするセラミックス物品。
  2. 【請求項2】 1550nmにおける反射率をR、反射
    係数と吸収係数の和をμとしたとき、(1−R)2
    0.84、かつ、μ≦0.7/mmの条件を満たす赤外
    線透過セラミックスからなることを特徴とする請求項1
    のセラミックス物品。
JP11329935A 1998-11-24 1999-11-19 セラミックス物品 Pending JP2000219568A (ja)

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JP10-332292 1998-11-24
JP33229298 1998-11-24
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025158741A1 (ja) * 2024-01-26 2025-07-31 Tdk株式会社 コイル部品及びその製造方法

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