JPH07330372A

JPH07330372A - 低融点ガラス

Info

Publication number: JPH07330372A
Application number: JP13048794A
Authority: JP
Inventors: Nobuya Kuriyama; 延也栗山; Shigeki Morimoto; 繁樹森本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミックや金属の接着・封止、特に磁気ヘ
ッドの接着・封止に優れた特性を有する低融点ガラス、
あるいは光学ガラス、音響光学ガラス、赤外透過性ガラ
ス等にも採用できる低融点ガラスを提供する。【構成】酸化物成分組成で、TeO₂ 15〜90wt％、B₂O₃
3〜50wt％、Zn0 3〜55wt％、Al₂O₃ 0〜10wt％であ
り、上記酸素分の一部をフッ素で置換し、該フッ素をガ
ラス100 wt％中に0.4 〜5 wt％導入せしめた低融点ガラ
ス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低融点ガラスにかかり、
光学ガラス、音響光学ガラス、赤外透過性ガラス等とし
て、更に金属やセラミックの接着や封止用、特に磁気ヘ
ッドの接着・封止用ガラスとして好適な低融点ガラスに
関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】例えば金属やセラミックの接
着や封止にPbO 系の低融点ガラスが広く利用されてお
り、一例として PbO−B₂O₃系をベースとして、 PbO−B₂
O₃−SiO₂系、PbO −B₂O₃−ZnO 系、 PbO−B₂O₃−SiO₂−
Al₂O₃ 系等のガラスはよく知られるところである。しか
しPbO 成分を含むため、加熱加工作業環境を悪化し、ま
た水と接触するとPbを溶出して公害問題を誘起するこ
と、硬度が不充分であること、耐水、耐薬品性に劣るこ
と、被接着材料とも反応し易いこと等問題点が少なくな
い。

【０００３】またTeO₂を含むガラスにおいて、特開昭62
−288135号には必須成分としてTeO₂およびBaO を、選択
必須成分としてK₂O 、Rb₂O、Cs₂Oの一種以上から、かつ
ZnO、PbO の一種以上から選択される成分を含有し、任
意成分としてハロゲン化物を含む音響光学素子用、各種
光学用ガラスが開示されている。更に特公昭52−28454
号には、必須成分としてTeO₂およびZnO を、選択必須成
分としてNa₂O、Li₂Oから選択される成分を含む音響光学
素子用ガラスが開示されている。加えて特開昭47−7336
号には、必須成分としてTeO₂、La₂O₃ 、Ta₂O₅、GeO
₂を、任意成分としてB₂O₃、ZnF₂、Al₂O₃ 、K₂O を含む
高屈折率、高透明性光学ガラスが開示されている。

【０００４】これら開示のTeO₂系組成は本発明の組成と
著しく相違する。またこれらに開示されるアルカリ分の
存在は耐水性、耐薬品性を阻害する等本発明においては
含有すべきものではない。同様に開示されるPbO 成分の
存在は前記したように公害問題を誘発するため含有すべ
きものではない。

【０００５】本発明における低融点ガラスは低い熱処理
温度でガラス製造できるものであり、特にセラミックや
金属の接着・封止に有効に利用される。その場合、熱膨
張率が被接着材料のそれとよく適合していること、作業
温度が適合していること、耐水、耐薬品性に優れるこ
と、被接着材料との相互反応がないこと、機械的強度が
高いこと等が要求され、更に磁気ヘッド封着分野におい
ては、熱膨張率の磁性材料との適合性、磁性材料との非
反応性、磁気絶縁性、透視性、硬度等も重要なファクタ
ーであるが、本発明はそれらファクターを満足する新た
な低融点ガラスを提供するものであり、勿論光学ガラ
ス、赤外透過性ガラス等としても適用できるものであ
る。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明は低融点ガラス
に関し、酸化物成分組成で、 TeO₂ 15〜90wt％ B₂O₃ 3〜50wt％ Zn0 3〜55wt％ Al₂O₃ 0〜10wt％であり、上記酸素分の一部をフッ素で置換し、該フッ素
をガラス100 wt％中に0.4 〜5 wt％導入せしめたことか
ら構成される。

【０００７】本発明においては、光学ガラス、赤外透過
性ガラス等としても好適であるが、接着・封止用ガラス
として優れた特性を有する。すなわち、適宜成分組成を
選択することにより熱膨張率を 60 ×10^-7／℃オーダー
から150 ×10^-7／℃オーダーのものが得られるので、金
属、セラミック、特に磁気ヘッド材料の熱膨張率に応じ
適宜採用でき、屈伏点も300 〜500 ℃台であるので 500
〜600 ℃程度で変質しないような金属、セラミック等の
被接着材料を接着・封止でき、耐水性においても優れ、
硬度も高く、また、磁気ヘッドの接着・封止においても
磁性材料との相互反応がなく、磁気的絶縁性に優れる
等、各種金属、セラミック等の接着は勿論、特に磁気ヘ
ッド封着用に適応した諸特性を備えるものである。

【０００８】本成分系において、TeO₂は15wt％〜90wt％
の範囲においてガラス形成が良好で安定しており、90wt
％を越えるとガラス形成を不安定にし、ガラスの硬度を
低下させ、15wt％未満であってもガラス形成を困難とす
る等不具合が生ずる。好適には19〜86wt％の範囲とする
ものである。

【０００９】B₂O₃も同様に 3wt％〜50wt％の範囲におい
てガラス形成が良好で安定しており、50wt％を越えると
ガラス形成が不安定となり、ガラスの耐久・耐候性を悪
化させ、他方 3wt％未満であってもガラス形成を不安定
にする。好適には 4〜42wt％の範囲とするものである。

【００１０】ZnO は前記TeO₂−B₂O₃系に 3wt％〜55wt％
の範囲で導入するものであり、これによりTeO₂−B₂O₃系
のガラス化領域を拡大するとともに、ガラスの耐水性を
向上し、硬度を増大する等の作用を有するが、 3wt％未
満ではそれら作用が効果的でなく、55wt％を越えるとガ
ラス形成を困難とし、失透を生じ易くなる。好適には4
〜49wt％の範囲とするものである。

【００１１】F(フッ素) はガラスの粘性、屈伏点、転移
点を下げ、ガラス溶融を容易にする上で必須とするもの
で、そのためにはガラス100 wt％中に0.4 wt％以上含有
せしめることが必要である。なお、 5wt％を越えるとガ
ラスの安定性が低下し、高温時のF の揮散も顕著となる
等不都合な点が生ずる。好適には0.4 〜 3wt％の範囲と
するのが望ましい。F の導入手段は特定しないが、特に
ZnF₂等のフッ化物のかたちで原料中に含有せしめればよ
い。

【００１２】Al₂O₃ は適宜導入するもので、TeO₂−B₂O₃
系では、多分に相互の分相によるものと推察される透明
度が低い領域があるが、Al₂O₃ の若干の導入でそれを解
消することができる。但しAl₂O₃ の多量の導入は粘性、
屈伏点、転移点を増大する等本発明を阻害する危惧があ
るので、10wt％以下程度に留めるべきである。

【００１３】なお、更にガラスの硬度、耐水性等を向上
するために例えばSiO₂、TiO₂、SrO、BaO 、Bi₂O₃等
を、ガラスの安定性を向上するためにV₂O₅等を、溶融性
の改善のためにMgO 、CaO 等を、あるいは熱膨張率を調
整するために上記したような成分を若干量導入すること
ができる。但しPbO 等有害な成分は実質的に含まない。

【００１４】原料の溶融は上記成分を含む酸化物原料、
フッ化物原料、あるいは水酸化物原料、炭酸塩等の化合
物原料を所定組成に沿って調合し、例えばアルミナ系炉
材または白金−金(5％) 系炉材を用いた加熱炉、あるい
は坩堝内で1000℃〜1200℃程度の温度で溶融するように
すればよい。炉内雰囲気の特別な調整は必要としない
が、雰囲気を循環する等の適宜設計工夫もできる。

【００１５】

【実施例】以下実施例を例示して本発明を詳述する。〔試料調製〕TeO₂源として二酸化テルル、B₂O₃源として
ほう酸、ZnO 源として亜鉛華、F 源並びに前記亜鉛華に
併用するZnO 源としてフッ化亜鉛 (４水塩) 、Al₂O₃源
として水酸化アルミニウム (Al₂O₃ はアルミナ坩堝から
の混入もある) を使用し、各原料を所望割合で混合し、
アルミナ坩堝に充填後、坩堝に蓋をし、予め1050℃ない
し1200℃の適宜温度に加熱保持した電気炉内にセットし
20〜30分間溶融した。得られた溶融物をいったんカーボ
ンプレート上に流し出し、さらにこれを電気炉内で徐冷
して試料を得た。前記各試料のカチオン成分を公知の湿
式法および蛍光Ｘ線法で分析し、酸化物組成 (全体100
wt％) に換算した。またガラス中の F分について湿式分
析し、ガラス中のwt％含有率で表示した。結果を表１に
示す。

【００１６】〔物性測定〕各試料を、シリカガラスを標
準物質とする示差熱膨張計により、昇温速度 5℃／min
の条件で熱膨張を測定し、30〜300 ℃の平均熱膨張率、
ガラス転移点、屈伏点を求めた。またビッカース微小硬
度計により硬度を測定し、95℃の蒸留水に20時間浸漬し
て重量減少率 (耐水性) を求めた。

【００１７】結果を表１に併せて示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】〔結果〕表１中実施例１〜18は本発明組成
範囲のもの、比較例1 〜5 は組成範囲を外れたものを示
す。

【００２０】表示から明らかなとおり、本発明のものは
熱膨張率が 60 〜150 ×10^-7／℃程度と、広い範囲で被
接着金属、セラミックと適合でき、屈伏点も300 ℃ない
し500 ℃台、従って作業温度も500 〜600 ℃程度と低く
設定できるので多くの金属、セラミックの接着・封止用
に採用でき、耐水性 (重量減少率) も0.4 ％以下、殊に
0.1 ％以下のものが得られる等非常に優れ、水へのPb溶
出も皆無と公害が生ずる恐れもなく、ビッカース硬度が
300 〜400 と比較的高い硬度を有する等接着・封止用ガ
ラス、特に磁気ヘッド封着用ガラスとして好適である。

【００２１】なお、比較例はいずれもガラス化し得ず、
失透が顕著でクリアーなガラスが得られないことが明白
である。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、熱膨張率が60ないし15
0 ×10^-7／℃程度と、広い範囲で被接着金属、セラミッ
クと適合でき、屈伏点も300 ℃ないし500 ℃台、従って
作業温度も500 〜600 ℃程度と低く設定できるので多く
の金属、セラミックの接着・封止用に採用でき、耐水性
に優れ、公害問題の恐れもなく、ビッカース硬度が300
ないし400 と比較的高い硬度を有する等接着・封止用ガ
ラス、特に磁気ヘッド封着用ガラスとして好適であり、
あるいは光学ガラス、音響光学ガラス、赤外透過性ガラ
ス等としても採用できるという効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物成分組成で、TeO₂ 15〜90wt％ B₂O₃ 3〜50wt％ Zn0 3〜55wt％ Al₂O₃ 0〜10wt％であり、上記酸素分の一部をフッ素で置換し、該フッ素
をガラス100 wt％中に0.4 〜5 wt％導入せしめたことを
特徴とする低融点ガラス。