JPH0570174A - 結晶化ガラス及びその製造方法 - Google Patents
結晶化ガラス及びその製造方法Info
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- JPH0570174A JPH0570174A JP3258349A JP25834991A JPH0570174A JP H0570174 A JPH0570174 A JP H0570174A JP 3258349 A JP3258349 A JP 3258349A JP 25834991 A JP25834991 A JP 25834991A JP H0570174 A JPH0570174 A JP H0570174A
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Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 石英ガラスの熱膨張係数に近似した熱膨張係
数を有しながら、２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲
げ強度を有しており、光ファイバーの補強部品に要求さ
れる特性を全て満足する結晶化ガラス及びその製造方法
を提供する。 【構成】 Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス相
中に、β−石英固溶体結晶が２０〜７０体積％析出し、
且つ、表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンが、それよ
りもイオン半径の大きいイオンによって置換されてな
り、３０〜３８０℃における熱膨張係数が−３〜１０×
１０-7／℃、曲げ強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上で
ある。
数を有しながら、２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲
げ強度を有しており、光ファイバーの補強部品に要求さ
れる特性を全て満足する結晶化ガラス及びその製造方法
を提供する。 【構成】 Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス相
中に、β−石英固溶体結晶が２０〜７０体積％析出し、
且つ、表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンが、それよ
りもイオン半径の大きいイオンによって置換されてな
り、３０〜３８０℃における熱膨張係数が−３〜１０×
１０-7／℃、曲げ強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶化ガラスとその製
造方法に関し、より具体的には、石英光ファイバーを融
着して接続する際に、接続部分を補強するための補強部
品として好適な結晶化ガラスとその製造方法に関するも
のである。
造方法に関し、より具体的には、石英光ファイバーを融
着して接続する際に、接続部分を補強するための補強部
品として好適な結晶化ガラスとその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】石英光ファイバーを永久接続する方法の
一つとして、それらの端部の露出部を融着する方法があ
り、その場合、接続部分の信頼性を高める目的でそれを
補強するための補強部品が用いられる。
一つとして、それらの端部の露出部を融着する方法があ
り、その場合、接続部分の信頼性を高める目的でそれを
補強するための補強部品が用いられる。
【０００３】この光ファイバーの補強部品材料には、外
力によって接続部分の信頼性が損なわれないように、Ｊ
ＩＳ Ｒ １６０１（１９８１）に規定される試験方法
において２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を
有すること、光ファイバーに大きな熱応力が発生しない
ように、石英ガラスの熱膨張係数（５．９×１０-7／
℃）に近似した−３〜１０×１０-7／℃の熱膨張係数を
有すること、マンホール内や海底で使用された時、地下
水や海水又はその他の外部環境によって劣化しないよう
に優れた耐腐食性を有すること等の特性が要求され、従
来よりその材料としては、金属、セラミック、石英ガラ
ス及び結晶化ガラスが使用されているが、いずれも上記
特性を全て満足するものではない。
力によって接続部分の信頼性が損なわれないように、Ｊ
ＩＳ Ｒ １６０１（１９８１）に規定される試験方法
において２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を
有すること、光ファイバーに大きな熱応力が発生しない
ように、石英ガラスの熱膨張係数（５．９×１０-7／
℃）に近似した−３〜１０×１０-7／℃の熱膨張係数を
有すること、マンホール内や海底で使用された時、地下
水や海水又はその他の外部環境によって劣化しないよう
に優れた耐腐食性を有すること等の特性が要求され、従
来よりその材料としては、金属、セラミック、石英ガラ
ス及び結晶化ガラスが使用されているが、いずれも上記
特性を全て満足するものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち金属は、曲げ
強度は高いが、熱膨張係数が高すぎ、且つ、腐食性があ
るという欠点を有し、セラミックは、曲げ強度が高く、
耐腐食性を有するが、熱膨張係数が高すぎるという欠点
を有する。また石英ガラスは、熱膨張係数、耐腐食性に
ついては、いずれも良好であるが、曲げ強度が低すぎ、
さらに結晶化ガラスは、耐腐食性を有し、熱膨張係数も
石英ガラスのそれに近似するものも存在するが、やはり
曲げ強度が低すぎるという欠点を有している。
強度は高いが、熱膨張係数が高すぎ、且つ、腐食性があ
るという欠点を有し、セラミックは、曲げ強度が高く、
耐腐食性を有するが、熱膨張係数が高すぎるという欠点
を有する。また石英ガラスは、熱膨張係数、耐腐食性に
ついては、いずれも良好であるが、曲げ強度が低すぎ、
さらに結晶化ガラスは、耐腐食性を有し、熱膨張係数も
石英ガラスのそれに近似するものも存在するが、やはり
曲げ強度が低すぎるという欠点を有している。
【０００５】ところで結晶化ガラスについては、それを
イオン交換することによって強化することが各種提案さ
れており、例えば特公昭４７−４９２９９号公報には、
結晶化ガラスの結晶相中のアルカリイオンを、より大き
なイオン半径のイオンと置換することによって強化する
方法が開示されている。しかしながらこの方法では、イ
オン交換に用いる溶融塩を高温にする必要があるため、
作業性が悪く、また設備の劣化が激しいという問題があ
る。さらに結晶化度が低い材料では、ガラス相にクラッ
クが入って、逆に強度が低下しやすいという問題もあ
る。
イオン交換することによって強化することが各種提案さ
れており、例えば特公昭４７−４９２９９号公報には、
結晶化ガラスの結晶相中のアルカリイオンを、より大き
なイオン半径のイオンと置換することによって強化する
方法が開示されている。しかしながらこの方法では、イ
オン交換に用いる溶融塩を高温にする必要があるため、
作業性が悪く、また設備の劣化が激しいという問題があ
る。さらに結晶化度が低い材料では、ガラス相にクラッ
クが入って、逆に強度が低下しやすいという問題もあ
る。
【０００６】本発明の目的は、石英ガラスの熱膨張係数
に近似した熱膨張係数を有しながら、２５００ｋｇｆ／
ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有しており、光ファイバー
の補強部品に要求される特性を全て満足する結晶化ガラ
ス及びその製造方法を提供することである。
に近似した熱膨張係数を有しながら、２５００ｋｇｆ／
ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有しており、光ファイバー
の補強部品に要求される特性を全て満足する結晶化ガラ
ス及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の結晶化ガラス
は、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス相中に、
β−石英固溶体結晶が２０〜７０体積％析出し、且つ、
表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンが、それよりもイ
オン半径の大きいイオンによって置換されてなり、３０
〜３８０℃における熱膨張係数が−３〜１０×１０-7／
℃、曲げ強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であること
を特徴とする。
は、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス相中に、
β−石英固溶体結晶が２０〜７０体積％析出し、且つ、
表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンが、それよりもイ
オン半径の大きいイオンによって置換されてなり、３０
〜３８０℃における熱膨張係数が−３〜１０×１０-7／
℃、曲げ強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であること
を特徴とする。
【０００８】また本発明の結晶化ガラスの製造方法は、
Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスを、その結晶
核生成速度が極大となる温度以外の温度域で一次熱処理
した後、さらに結晶成長速度の極大となる温度以外の温
度域で二次熱処理することによって、ガラス相中にβ−
石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出した結晶化ガラ
スを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬｉ+ イオンより
もイオン半径の大きいイオンを含み、且つ、６００℃以
下の温度の溶融塩中に浸漬することによって、表層のガ
ラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよりもイオン半径
の大きいイオンと置換することを特徴とする。
Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスを、その結晶
核生成速度が極大となる温度以外の温度域で一次熱処理
した後、さらに結晶成長速度の極大となる温度以外の温
度域で二次熱処理することによって、ガラス相中にβ−
石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出した結晶化ガラ
スを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬｉ+ イオンより
もイオン半径の大きいイオンを含み、且つ、６００℃以
下の温度の溶融塩中に浸漬することによって、表層のガ
ラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよりもイオン半径
の大きいイオンと置換することを特徴とする。
【０００９】さらに本発明の結晶化ガラスの他の製造方
法は、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスを、そ
の結晶核生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温
度の間の温度域で熱処理することによって、ガラス相中
にβ−石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出した結晶
化ガラスを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬｉ+ イオ
ンよりもイオン半径の大きいイオンを含み、且つ、６０
０℃以下の温度の溶融塩中に浸漬することによって、表
層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよりもイオ
ン半径の大きいイオンと置換することを特徴とする。
法は、Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスを、そ
の結晶核生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温
度の間の温度域で熱処理することによって、ガラス相中
にβ−石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出した結晶
化ガラスを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬｉ+ イオ
ンよりもイオン半径の大きいイオンを含み、且つ、６０
０℃以下の温度の溶融塩中に浸漬することによって、表
層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよりもイオ
ン半径の大きいイオンと置換することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明において、ガラス相中におけるβ−石英
固溶体結晶の析出割合、結晶化度を２０〜７０体積％に
した理由は、以下に述べるとおりである。
固溶体結晶の析出割合、結晶化度を２０〜７０体積％に
した理由は、以下に述べるとおりである。
【００１１】すなわち結晶化度が７０体積％以上になる
と、イオン交換の対象であるガラス層が少なくなりす
ぎ、所望の曲げ強度を得ることができなくなると共に、
負の熱膨張係数を有する結晶相が優勢になりすぎるた
め、３０〜３８０℃における熱膨張係数が−３×１０-7
／℃以下となる。一方、結晶化度が２０体積％以下にな
ると、正の熱膨張係数を有するガラス相が優勢になりす
ぎるため、熱膨張係数が１０×１０-7／℃以上となる。
と、イオン交換の対象であるガラス層が少なくなりす
ぎ、所望の曲げ強度を得ることができなくなると共に、
負の熱膨張係数を有する結晶相が優勢になりすぎるた
め、３０〜３８０℃における熱膨張係数が−３×１０-7
／℃以下となる。一方、結晶化度が２０体積％以下にな
ると、正の熱膨張係数を有するガラス相が優勢になりす
ぎるため、熱膨張係数が１０×１０-7／℃以上となる。
【００１２】また本発明においては、結晶核生成速度が
極大となる温度以外の温度域で一次熱処理した後、結晶
成長速度が極大となる温度以外の温度域で二次熱処理す
るため、あるいは結晶核生成速度と結晶成長速度の各々
の極大となる温度の間の温度で一度だけ熱処理するた
め、核の生成がゆっくりと行われ、任意の数の結晶核を
生成させた後、結晶の成長もゆっくりと行われ、任意の
大きさの結晶を析出させることができる。その結果、結
晶化度を２０〜７０体積％の所望の値に制御することが
可能となる。つまり結晶核生成速度又は結晶成長速度が
極大となる温度で熱処理すると、結晶化速度が速すぎ、
結晶化度を所望の値に制御できなくなるため好ましくな
い。
極大となる温度以外の温度域で一次熱処理した後、結晶
成長速度が極大となる温度以外の温度域で二次熱処理す
るため、あるいは結晶核生成速度と結晶成長速度の各々
の極大となる温度の間の温度で一度だけ熱処理するた
め、核の生成がゆっくりと行われ、任意の数の結晶核を
生成させた後、結晶の成長もゆっくりと行われ、任意の
大きさの結晶を析出させることができる。その結果、結
晶化度を２０〜７０体積％の所望の値に制御することが
可能となる。つまり結晶核生成速度又は結晶成長速度が
極大となる温度で熱処理すると、結晶化速度が速すぎ、
結晶化度を所望の値に制御できなくなるため好ましくな
い。
【００１３】尚、具体的な一次熱処理の条件としては、
結晶核生成速度が極大となる温度から２０℃以上離れた
温度で、０．２５〜４時間が適しており、また二次熱処
理の条件としては、結晶成長速度が極大となる温度から
２０℃以上離れた温度で０．２５〜４時間が適してい
る。さらに一度の熱処理で結晶化を行う場合は、結晶核
生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温度の中間
温度から２０℃以内の温度で、１〜１０時間が適してい
る。
結晶核生成速度が極大となる温度から２０℃以上離れた
温度で、０．２５〜４時間が適しており、また二次熱処
理の条件としては、結晶成長速度が極大となる温度から
２０℃以上離れた温度で０．２５〜４時間が適してい
る。さらに一度の熱処理で結晶化を行う場合は、結晶核
生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温度の中間
温度から２０℃以内の温度で、１〜１０時間が適してい
る。
【００１４】さらに本発明において、イオン交換を６０
０℃以下の溶融塩を用いて行うのは、６００℃以上の高
温でイオン交換すると、装置の劣化が早く、作業性が悪
いと共に、ガラス相の表面にイオンが入りすぎてクラッ
クが生じ易くなるからである。またイオン交換を行うた
めの溶融塩としては、ＫＮＯ3 やＮａＮＯ3 が使用可能
であるが、短時間で高強度のものを得るためには、ＫＮ
Ｏ3 を使用するのが好ましく、これらの溶融塩の中に結
晶化ガラスを１〜２０時間浸漬することによって、結晶
化ガラスのガラス相の深さ数十ミクロンにまで強化層が
形成される。
０℃以下の溶融塩を用いて行うのは、６００℃以上の高
温でイオン交換すると、装置の劣化が早く、作業性が悪
いと共に、ガラス相の表面にイオンが入りすぎてクラッ
クが生じ易くなるからである。またイオン交換を行うた
めの溶融塩としては、ＫＮＯ3 やＮａＮＯ3 が使用可能
であるが、短時間で高強度のものを得るためには、ＫＮ
Ｏ3 を使用するのが好ましく、これらの溶融塩の中に結
晶化ガラスを１〜２０時間浸漬することによって、結晶
化ガラスのガラス相の深さ数十ミクロンにまで強化層が
形成される。
【００１５】溶融塩について、より具体的に述べると、
ＫＮＯ3 を使用する場合は、６００℃以下でイオン交換
を行うことができるが、作業性、設備の劣化を考慮する
と、５５０℃以下で行うことが好ましい。またＮａＮＯ
3 を使用する場合は、５００℃以下でイオン交換を行う
ことができるが、やはり作業性を考慮すると、４５０℃
以下で行うことが好ましい。
ＫＮＯ3 を使用する場合は、６００℃以下でイオン交換
を行うことができるが、作業性、設備の劣化を考慮する
と、５５０℃以下で行うことが好ましい。またＮａＮＯ
3 を使用する場合は、５００℃以下でイオン交換を行う
ことができるが、やはり作業性を考慮すると、４５０℃
以下で行うことが好ましい。
【００１６】尚、本発明において使用するＬｉ2 Ｏ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスとしては、重量百分率で、
Ｌｉ2 Ｏ ３〜５％、Ａｌ2 Ｏ3 ２０〜３５％、Ｓｉ
Ｏ2５５〜７０％、ＴｉＯ2 １〜３％、ＺｒＯ2 １
〜４％、Ｐ2 Ｏ5 １〜５％、Ｎａ2 Ｏ ０〜４％、Ｋ
2 Ｏ ０〜４％、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ ０．５〜４％の組
成を有するガラスが好適である。すなわちこのガラス
は、核形成材として、ＴｉＯ2 とＺｒＯ2 の両方を含有
するため、結晶核生成速度や結晶成長速度の調整を容易
に行うことが可能である。
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスとしては、重量百分率で、
Ｌｉ2 Ｏ ３〜５％、Ａｌ2 Ｏ3 ２０〜３５％、Ｓｉ
Ｏ2５５〜７０％、ＴｉＯ2 １〜３％、ＺｒＯ2 １
〜４％、Ｐ2 Ｏ5 １〜５％、Ｎａ2 Ｏ ０〜４％、Ｋ
2 Ｏ ０〜４％、Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ ０．５〜４％の組
成を有するガラスが好適である。すなわちこのガラス
は、核形成材として、ＴｉＯ2 とＺｒＯ2 の両方を含有
するため、結晶核生成速度や結晶成長速度の調整を容易
に行うことが可能である。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
【００１８】重量百分率で、ＳｉＯ2 ６６％、Ａｌ2 Ｏ
3 ２３％、Ｌｉ2 Ｏ ４％、ＴｉＯ 2 ２％、ＺｒＯ2 ３
％、Ｐ2 Ｏ5 １％、Ｎａ2 Ｏ ０．５％、Ｋ2 Ｏ ０．
５％の組成になるように原料を調合し、白金ルツボにお
いて１５８０℃で１６時間溶融した後、厚さ６ｍｍの板
状に成形し、次いで３×４×５０ｍｍの角柱に成形し
た。
3 ２３％、Ｌｉ2 Ｏ ４％、ＴｉＯ 2 ２％、ＺｒＯ2 ３
％、Ｐ2 Ｏ5 １％、Ｎａ2 Ｏ ０．５％、Ｋ2 Ｏ ０．
５％の組成になるように原料を調合し、白金ルツボにお
いて１５８０℃で１６時間溶融した後、厚さ６ｍｍの板
状に成形し、次いで３×４×５０ｍｍの角柱に成形し
た。
【００１９】尚、このガラスの結晶核生成速度が極大と
なる温度は、７５０℃であり、結晶成長速度が極大とな
る温度は、８４０℃である。
なる温度は、７５０℃であり、結晶成長速度が極大とな
る温度は、８４０℃である。
【００２０】次にこのガラス成形体を表１に示すよう
に、各種の条件で熱処理して結晶化させ、その結晶化度
と熱膨張係数を測定し、さらに各種の条件でイオン交換
して、その曲げ強度をＪＩＳ Ｒ １６０１（１９８
１）に従って測定した。
に、各種の条件で熱処理して結晶化させ、その結晶化度
と熱膨張係数を測定し、さらに各種の条件でイオン交換
して、その曲げ強度をＪＩＳ Ｒ １６０１（１９８
１）に従って測定した。
【００２１】
【表１】
【００２２】実施例であるＮｏ．１〜６の各試料は、結
晶核生成速度が極大となる温度以外の温度域で一次熱処
理を行い、さらに結晶成長速度が極大となる温度以外の
温度域で二次熱処理を行い、またＮｏ．７の試料は、結
晶核生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温度の
間の温度域で一度だけ熱処理を行った後、各試料の結晶
化度と熱膨張係数を測定し、次いで４００〜５００℃で
３〜６時間イオン交換した後、曲げ強度を測定したもの
である。
晶核生成速度が極大となる温度以外の温度域で一次熱処
理を行い、さらに結晶成長速度が極大となる温度以外の
温度域で二次熱処理を行い、またＮｏ．７の試料は、結
晶核生成速度と結晶成長速度の各々の極大となる温度の
間の温度域で一度だけ熱処理を行った後、各試料の結晶
化度と熱膨張係数を測定し、次いで４００〜５００℃で
３〜６時間イオン交換した後、曲げ強度を測定したもの
である。
【００２３】一方、比較例であるＮｏ．８の試料は、結
晶核生成速度が極大となる温度、すなわち７５０℃で一
次熱処理を行い、さらに結晶成長速度が極大となる温
度、すなわち８４０℃で二次熱処理を行った後、結晶化
度と熱膨張係数を測定し、次いで５５０℃で６時間イオ
ン交換した後、曲げ強度を測定したものである。さらに
Ｎｏ．９の試料は、Ｎｏ．１の試料と同様の条件で熱処
理を行った後、結晶化度と熱膨張係数を測定し、次いで
Ｋ2 ＳＯ4 を４８重量％、ＫＣｌを５２重量％含有する
溶融塩を用いて、７２０℃で５時間イオン交換した後、
曲げ強度を測定したものである。
晶核生成速度が極大となる温度、すなわち７５０℃で一
次熱処理を行い、さらに結晶成長速度が極大となる温
度、すなわち８４０℃で二次熱処理を行った後、結晶化
度と熱膨張係数を測定し、次いで５５０℃で６時間イオ
ン交換した後、曲げ強度を測定したものである。さらに
Ｎｏ．９の試料は、Ｎｏ．１の試料と同様の条件で熱処
理を行った後、結晶化度と熱膨張係数を測定し、次いで
Ｋ2 ＳＯ4 を４８重量％、ＫＣｌを５２重量％含有する
溶融塩を用いて、７２０℃で５時間イオン交換した後、
曲げ強度を測定したものである。
【００２４】表１から明らかなようにＮｏ．１〜７の各
試料は、結晶化度が３５〜６０％であり、−１．０〜
６．５×１０-7／℃の良好な熱膨張係数と３０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有していた。
試料は、結晶化度が３５〜６０％であり、−１．０〜
６．５×１０-7／℃の良好な熱膨張係数と３０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有していた。
【００２５】それに対し、Ｎｏ．８の試料は、、熱膨張
係数が−６．０×１０-7／℃と低すぎ、また曲げ強度も
１５００ｋｇｆ／ｃｍ2 と低かった。さらにＮｏ．９の
試料は、熱膨張係数は、６．５×１０-7／℃であった
が、曲げ強度が１１００ｋｇｆ／ｃｍ2 と低かった。
係数が−６．０×１０-7／℃と低すぎ、また曲げ強度も
１５００ｋｇｆ／ｃｍ2 と低かった。さらにＮｏ．９の
試料は、熱膨張係数は、６．５×１０-7／℃であった
が、曲げ強度が１１００ｋｇｆ／ｃｍ2 と低かった。
【００２６】表２は、Ｎｏ．１の試料とＮｏ．９の試料
のイオン交換が、結晶化ガラス中のどの部位で行われた
のかを調べた結果を示すものである。
のイオン交換が、結晶化ガラス中のどの部位で行われた
のかを調べた結果を示すものである。
【００２７】表２から明らかなようにＮｏ．１の試料
は、イオン交換前後で結晶単位格子の体積がほとんど変
化しておらず、従って結晶相中には、Ｋ+イオンが入り
込んでおらず、イオン交換反応がガラス相中のみで起こ
っていることが理解される。
は、イオン交換前後で結晶単位格子の体積がほとんど変
化しておらず、従って結晶相中には、Ｋ+イオンが入り
込んでおらず、イオン交換反応がガラス相中のみで起こ
っていることが理解される。
【００２８】一方、Ｎｏ．９の試料は、結晶単位格子の
体積がイオン交換後に増大しており、従って結晶相中に
Ｋ+ イオンが入り込んだ事が明らかである。またＮｏ．
９の試料の曲げ強度が１１００Ｋｇｆ／ｃｍ と低いの
は、イオン交換温度が７２０℃と高いため、ガラス相中
にも大量のＫ+ が入り込み、ガラス相の構造を破壊し、
クラックが入ったためであると考えられる。
体積がイオン交換後に増大しており、従って結晶相中に
Ｋ+ イオンが入り込んだ事が明らかである。またＮｏ．
９の試料の曲げ強度が１１００Ｋｇｆ／ｃｍ と低いの
は、イオン交換温度が７２０℃と高いため、ガラス相中
にも大量のＫ+ が入り込み、ガラス相の構造を破壊し、
クラックが入ったためであると考えられる。
【００２９】尚、上記の結晶化度は、Ｘ線回折法によっ
て測定し、熱膨張係数は、ディラトメーターによって測
定したものである。さらに曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １
６０１（１９８１）に規定されている方法に従って測定
した。
て測定し、熱膨張係数は、ディラトメーターによって測
定したものである。さらに曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １
６０１（１９８１）に規定されている方法に従って測定
した。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明の結晶化ガラスは、
２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有し、熱
膨張係数が−３〜１０×１０-7／℃と、石英ガラスのそ
れに近似し、しかも耐腐食性に優れているため、光ファ
イバーの補強部品として好適であり、また本発明の製造
方法によると、それを作業性良く、且つ、設備の激しい
劣化を招くことなく製造することが可能である。
２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の高い曲げ強度を有し、熱
膨張係数が−３〜１０×１０-7／℃と、石英ガラスのそ
れに近似し、しかも耐腐食性に優れているため、光ファ
イバーの補強部品として好適であり、また本発明の製造
方法によると、それを作業性良く、且つ、設備の激しい
劣化を招くことなく製造することが可能である。
【表２】
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラ
ス相中に、β−石英固溶体結晶が２０〜７０体積％析出
し、且つ、表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンが、そ
れよりもイオン半径の大きいイオンによって置換されて
なり、３０〜３８０℃における熱膨張係数が−３〜１０
×１０-7／℃、曲げ強度が２５００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上
であることを特徴とする結晶化ガラス。 - 【請求項２】 Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラ
スを、その結晶核生成速度が極大となる温度以外の温度
域で一次熱処理した後、さらに結晶成長速度が極大とな
る温度以外の温度域で二次熱処理することによって、ガ
ラス相中にβ−石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出
した結晶化ガラスを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬ
ｉ+ イオンよりもイオン半径の大きいイオンを含み、且
つ、６００℃以下の温度の溶融塩中に浸漬することによ
って、表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよ
りもイオン半径の大きいイオンと置換することを特徴と
する結晶化ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 Ｌｉ2 Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラ
スを、その結晶核生成速度と結晶成長速度の各々の極大
となる温度の間の温度域で熱処理することによって、ガ
ラス相中にβ−石英固溶体結晶を２０〜７０体積％析出
した結晶化ガラスを作製し、次いで該結晶化ガラスをＬ
ｉ+ イオンよりもイオン半径の大きいイオンを含み、且
つ、６００℃以下の温度の溶融塩中に浸漬することによ
って、表層のガラス相中のみのＬｉ+ イオンを、それよ
りもイオン半径の大きいイオンと置換することを特徴と
する結晶化ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258349A JPH0737335B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 結晶化ガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258349A JPH0737335B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 結晶化ガラス及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0570174A true JPH0570174A (ja) | 1993-03-23 |
| JPH0737335B2 JPH0737335B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=17319007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3258349A Expired - Lifetime JPH0737335B2 (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 結晶化ガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737335B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1991
- 1991-09-10 JP JP3258349A patent/JPH0737335B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US11667563B2 (en) | 2013-08-30 | 2023-06-06 | Corning Incorporated | Ion exchangeable glass, glass ceramics and methods for making the same |
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|---|---|
| JPH0737335B2 (ja) | 1995-04-26 |
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