JPH046659B2 - - Google Patents
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- JPH046659B2 JPH046659B2 JP13956384A JP13956384A JPH046659B2 JP H046659 B2 JPH046659 B2 JP H046659B2 JP 13956384 A JP13956384 A JP 13956384A JP 13956384 A JP13956384 A JP 13956384A JP H046659 B2 JPH046659 B2 JP H046659B2
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Classifications
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- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
-
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
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- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、主に工業用材料として用いられる結
晶化ガラスおよびその製造方法に関するものであ
る。 一般に精密部品や絶縁材料等の工業用材料とし
て用いられる結晶化ガラスは、ガラスを均一溶解
後、プレス、ブローイング、キヤステイング、あ
るいはロール製板等のガラス成形方法により所望
の形状に成形した後、結晶化が進行する温度域で
熱処理してガラスマトリツクス中に結晶が分散し
た構造とする。従来の結晶化ガラスは、この結晶
化工程でガラスが収縮を伴うため、寸法制度が悪
かつたり、又結晶化後切削、研磨等の加工を行う
とカケやクラツクが発生して、大幅な強度低下を
きたし、精密部品や後加工を必要とする部品への
適用が困難であつた。 本発明は、上記の欠点を解消すると同時に、工
業用材料として種々の優れた特性を有する結晶化
ガラスおよびそれを容易に製造する方法を提供す
るものである。 本発明の結晶化ガラスは、重量百分率で少なく
とも90％以上がSiO241〜56％、CaO26〜50％、
P2O51〜８％、MgO1〜18.5％からなる組成を有
し、多数の緻密な結晶がガラス中に分散した構造
を有することを特徴としている。 また本発明の結晶化ガラス製造方法は、上記組
成の200メツシユ以下の粒度のガラス粉末を成形
後、予め所望の形状にプレス成形した緻密な予備
成形体を作製した後、ガラス粉末結晶温度域で加
熱し、次いで結晶析出温度域で加熱処理すること
を特徴とする。 こうして製造された結晶化ガラス製品は、空隙
のない緻密な構造を有する上、結晶が角粉末粒子
の内部で形成、成長すると共に粉末粒子の表面か
らも内部に向つて成長するため、結晶が複雑にか
らみあつた結晶構造となる。この結果、強度が高
く、しかも切削、研磨、切断等の加工を受けても
カケやクラツクが発生せず、強度低下をきたすこ
となく機械的加工性の良い結晶化ガラスが得られ
ることになる。 本発明に結晶化ガラスにおける緻密な結晶と
は、ウオラストナイト及びジオプサイトの針状結
晶であり、両者は複雑にからみあつた構造とな
り、結晶化ガラスの機械的強度を高める作用を有
する。さらにその他にも少量であるが、非常に微
細なアパタイト結晶が上記針状結晶の表面や間隙
をうめるような形態で析出する。これら３結晶の
相互作用によつて機械的強度がより高く、切削や
研磨工程でのカケやチツピングのない機械加工性
の良好な結晶化ガラスが得られる。 本発明の結晶化ガラスの組成範囲を上記のよう
に限定したのは次の理由による。 SiO2が41％より少ない場合は、ガラスの化学
耐久性、機械的強度が低くなる。56％より多い場
合は、ガラスの溶融が困難となると同時に、析出
結晶粒子が大きくなり、機械的強度が低くなり、
機械加工性も悪くなる。P2O5が１％より少ない
場合は、析出結晶粒子が大きく、針状結晶のみと
なり、機械加工性が悪くなる。８％より多い場合
は、ガラスを化学耐久性が低くなる。 CaOが26％より少ない場合は、結晶化度が低く
なり、機械的強度が低く、機械加工性が悪くな
る。50％より多い場合は、失透性が高くなり、ガ
ラス化が困難となる。 MgOが１％より少ない場合は、溶融ガラスの
粘度が高く、均一溶解が困難となる。18.5％より
多い場合は、結晶化速度が遅くなり、結晶化度、
機械的強度が低く、機械加工性が悪くなる。 更に、上記組成以外にも10％より少ない量の
BaO、SrO、ZnO、B2O3、Al2O3、TiO2、ZrO2、
Nb2O3、Ta2O5、CaF2のいずれか１種又は２種
以上を含有することが可能である。ただし、これ
らの添加成分の合計が10％より多い場合には、析
出結晶の結晶量や種類が変化したり、機械的強度
や機械加工性が低下したりして好ましくない。 なお、Li2O、Na2O、K2Oのようなアルカリ成
分は化学的安定性の上で好ましくないのでアルカ
リ成分は含有させないものとする。 本発明の結晶化ガラスの製造方法においては、
均一に溶融したガラスをボールミルのような粉砕
機で200メツシユ以下の粉末にし、それを所定の
形状にプレス成形した後、ガラス粉末焼結温度域
で加熱、次いで結晶析出温度域で加熱処理するこ
とを特徴とする。前者の加熱処理は、気孔率が小
さく、機械的強度の大きい結晶化ガラスを得るた
め、また後者の加熱処理は、ガラスから多数の緻
密なウオラストナイト、ジオプサイト結晶を析出
させるために重要である。 ガラスを200メツシユ以下の粒度の粉末にする
ことは、加熱処理により、気孔が少なく、しか
も、ウオラストナイト、ジオプサイト結晶が微粒
子で均一に析出した結晶化ガラスを得るために重
要な条件である。溶融ガラスを粉末にせず、直接
所定の形状のガラスに成形し、これを加熱処理し
た場合には、ウオラストナイト結晶がガラス表面
からのみ析出し、内部に亀裂の生じた機械的強度
の低い結晶化ガラスしか得られない。 尚、ガラス粉末焼結温度域とは、熱収縮開始温
度から同終結温度までの温度域があり、ガラス粉
末成形体を一定速度で加熱し、その間の熱収縮を
測定することにより求められる。また結晶折出温
度域とは、結晶析出による発熱開始温度から同終
結温度までの湿度域であり、ガラス粉末を一定速
度で加熱し、その間の示差熱分析を行うことによ
つて求められる。 下記表１に本発明のガラスの実施例を示す。
晶化ガラスおよびその製造方法に関するものであ
る。 一般に精密部品や絶縁材料等の工業用材料とし
て用いられる結晶化ガラスは、ガラスを均一溶解
後、プレス、ブローイング、キヤステイング、あ
るいはロール製板等のガラス成形方法により所望
の形状に成形した後、結晶化が進行する温度域で
熱処理してガラスマトリツクス中に結晶が分散し
た構造とする。従来の結晶化ガラスは、この結晶
化工程でガラスが収縮を伴うため、寸法制度が悪
かつたり、又結晶化後切削、研磨等の加工を行う
とカケやクラツクが発生して、大幅な強度低下を
きたし、精密部品や後加工を必要とする部品への
適用が困難であつた。 本発明は、上記の欠点を解消すると同時に、工
業用材料として種々の優れた特性を有する結晶化
ガラスおよびそれを容易に製造する方法を提供す
るものである。 本発明の結晶化ガラスは、重量百分率で少なく
とも90％以上がSiO241〜56％、CaO26〜50％、
P2O51〜８％、MgO1〜18.5％からなる組成を有
し、多数の緻密な結晶がガラス中に分散した構造
を有することを特徴としている。 また本発明の結晶化ガラス製造方法は、上記組
成の200メツシユ以下の粒度のガラス粉末を成形
後、予め所望の形状にプレス成形した緻密な予備
成形体を作製した後、ガラス粉末結晶温度域で加
熱し、次いで結晶析出温度域で加熱処理すること
を特徴とする。 こうして製造された結晶化ガラス製品は、空隙
のない緻密な構造を有する上、結晶が角粉末粒子
の内部で形成、成長すると共に粉末粒子の表面か
らも内部に向つて成長するため、結晶が複雑にか
らみあつた結晶構造となる。この結果、強度が高
く、しかも切削、研磨、切断等の加工を受けても
カケやクラツクが発生せず、強度低下をきたすこ
となく機械的加工性の良い結晶化ガラスが得られ
ることになる。 本発明に結晶化ガラスにおける緻密な結晶と
は、ウオラストナイト及びジオプサイトの針状結
晶であり、両者は複雑にからみあつた構造とな
り、結晶化ガラスの機械的強度を高める作用を有
する。さらにその他にも少量であるが、非常に微
細なアパタイト結晶が上記針状結晶の表面や間隙
をうめるような形態で析出する。これら３結晶の
相互作用によつて機械的強度がより高く、切削や
研磨工程でのカケやチツピングのない機械加工性
の良好な結晶化ガラスが得られる。 本発明の結晶化ガラスの組成範囲を上記のよう
に限定したのは次の理由による。 SiO2が41％より少ない場合は、ガラスの化学
耐久性、機械的強度が低くなる。56％より多い場
合は、ガラスの溶融が困難となると同時に、析出
結晶粒子が大きくなり、機械的強度が低くなり、
機械加工性も悪くなる。P2O5が１％より少ない
場合は、析出結晶粒子が大きく、針状結晶のみと
なり、機械加工性が悪くなる。８％より多い場合
は、ガラスを化学耐久性が低くなる。 CaOが26％より少ない場合は、結晶化度が低く
なり、機械的強度が低く、機械加工性が悪くな
る。50％より多い場合は、失透性が高くなり、ガ
ラス化が困難となる。 MgOが１％より少ない場合は、溶融ガラスの
粘度が高く、均一溶解が困難となる。18.5％より
多い場合は、結晶化速度が遅くなり、結晶化度、
機械的強度が低く、機械加工性が悪くなる。 更に、上記組成以外にも10％より少ない量の
BaO、SrO、ZnO、B2O3、Al2O3、TiO2、ZrO2、
Nb2O3、Ta2O5、CaF2のいずれか１種又は２種
以上を含有することが可能である。ただし、これ
らの添加成分の合計が10％より多い場合には、析
出結晶の結晶量や種類が変化したり、機械的強度
や機械加工性が低下したりして好ましくない。 なお、Li2O、Na2O、K2Oのようなアルカリ成
分は化学的安定性の上で好ましくないのでアルカ
リ成分は含有させないものとする。 本発明の結晶化ガラスの製造方法においては、
均一に溶融したガラスをボールミルのような粉砕
機で200メツシユ以下の粉末にし、それを所定の
形状にプレス成形した後、ガラス粉末焼結温度域
で加熱、次いで結晶析出温度域で加熱処理するこ
とを特徴とする。前者の加熱処理は、気孔率が小
さく、機械的強度の大きい結晶化ガラスを得るた
め、また後者の加熱処理は、ガラスから多数の緻
密なウオラストナイト、ジオプサイト結晶を析出
させるために重要である。 ガラスを200メツシユ以下の粒度の粉末にする
ことは、加熱処理により、気孔が少なく、しか
も、ウオラストナイト、ジオプサイト結晶が微粒
子で均一に析出した結晶化ガラスを得るために重
要な条件である。溶融ガラスを粉末にせず、直接
所定の形状のガラスに成形し、これを加熱処理し
た場合には、ウオラストナイト結晶がガラス表面
からのみ析出し、内部に亀裂の生じた機械的強度
の低い結晶化ガラスしか得られない。 尚、ガラス粉末焼結温度域とは、熱収縮開始温
度から同終結温度までの温度域があり、ガラス粉
末成形体を一定速度で加熱し、その間の熱収縮を
測定することにより求められる。また結晶折出温
度域とは、結晶析出による発熱開始温度から同終
結温度までの湿度域であり、ガラス粉末を一定速
度で加熱し、その間の示差熱分析を行うことによ
つて求められる。 下記表１に本発明のガラスの実施例を示す。
【表】
【表】
上記表１の実施例のガラス試料は、次のように
調製した。実施例のガラス組成になるように調合
した原料バツチを白金るつぼに入れ、電気炉中で
1400〜1500℃で４時間溶融する。次に、溶融ガラ
スを水冷ローラーの間に流してリボン状ガラスと
した後、粉砕して200メツシユ以下の流度の粉末
とする。これらの粉末を所定の形に静水圧プレス
成形した後、電気炉中で室温から1050℃まで30〜
60℃／hrの速度で加熱し、1050℃で２〜10時間保
持して焼結、結晶化させ、室温まで30〜120℃／
hrで冷却させる。
調製した。実施例のガラス組成になるように調合
した原料バツチを白金るつぼに入れ、電気炉中で
1400〜1500℃で４時間溶融する。次に、溶融ガラ
スを水冷ローラーの間に流してリボン状ガラスと
した後、粉砕して200メツシユ以下の流度の粉末
とする。これらの粉末を所定の形に静水圧プレス
成形した後、電気炉中で室温から1050℃まで30〜
60℃／hrの速度で加熱し、1050℃で２〜10時間保
持して焼結、結晶化させ、室温まで30〜120℃／
hrで冷却させる。
【表】
【表】
上記表２は、表１のNo.２の結晶化ガラスの物理
特性を従来の機械加工性が良いガラスセラミツク
と比較したものである。No.２の結晶化ガラスは、
ガラスセラミツクと比較して強度が倍以上とな
り、体積抵抗も３〜５桁高く、非常に優れた電気
絶縁性を示している。 本発明の結晶化ガラスは、以上のように工業用
材料として良好な機械強度、機械加工性、優れた
電気絶縁性及び優秀な誘電特性を示すため、これ
らの特性が要求される分野に有用である。 さらに本発明における結晶化ガラスは、少量で
あるが、結晶化ガラスと骨との間に化学結合を生
じさせると共に、生体親和性を良好にするアパタ
イト結晶も析出するため、人工骨及び歯科材料と
して使用することも可能である。
特性を従来の機械加工性が良いガラスセラミツク
と比較したものである。No.２の結晶化ガラスは、
ガラスセラミツクと比較して強度が倍以上とな
り、体積抵抗も３〜５桁高く、非常に優れた電気
絶縁性を示している。 本発明の結晶化ガラスは、以上のように工業用
材料として良好な機械強度、機械加工性、優れた
電気絶縁性及び優秀な誘電特性を示すため、これ
らの特性が要求される分野に有用である。 さらに本発明における結晶化ガラスは、少量で
あるが、結晶化ガラスと骨との間に化学結合を生
じさせると共に、生体親和性を良好にするアパタ
イト結晶も析出するため、人工骨及び歯科材料と
して使用することも可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量百分率で少なくとも90％以上がSiO241
〜56％、CaO26〜50％、P2O51〜８％、MgO1〜
18.5％からなり、不純物10％以下よりなる組成を
有し、多数の緻密な結晶がガラス中に分散した構
造を有することを特徴とする結晶化ガラス。 ２ BaO、SrO、ZnO、B2O3、Al2O3、TiO2、
ZrO2、Nb2O3、Ta2O5、CaF2の何れか１種又は
２種以上を10重量％以下含有する特許請求の範囲
第１項記載の結晶化ガラス。 ３ 重量百分率で少なくとも90％以上がSiO241
〜56％、CaO26〜50％、P2O51〜８％、MgO1〜
18.5％からなる組成の200メツシユ以下の粒度の
ガラス粉末を成形後、ガラス粉末焼結温度域で加
熱し、次いで結晶析出温度域で加熱処理すること
を特徴とする結晶化ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13956384A JPS6117442A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 結晶化ガラスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13956384A JPS6117442A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 結晶化ガラスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117442A JPS6117442A (ja) | 1986-01-25 |
| JPH046659B2 true JPH046659B2 (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15248175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13956384A Granted JPS6117442A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 結晶化ガラスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117442A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272540A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 無アルカリ生体用結晶化ガラスとその製造方法 |
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-
1984
- 1984-07-04 JP JP13956384A patent/JPS6117442A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6117442A (ja) | 1986-01-25 |
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