JPH09301737A - 単斜晶セルシアン含有結晶化ガラス及びその製造に好適な組成のガラスと製造方法 - Google Patents
単斜晶セルシアン含有結晶化ガラス及びその製造に好適な組成のガラスと製造方法Info
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Abstract
ルシアンの結晶相が安定に析出するのに好適な組成を有
するガラスとその結晶化ガラス並びに製造方法の提供。 【解決手段】重量比でSrO:14〜45%、Al2 O
3 :10〜35%、SiO2 :37〜62%、MgO:
0.1〜10%から本質的になり、主結晶として単斜晶
セルシアンの結晶相を含有する結晶化ガラスとその製造
方法。
Description
種材料に使用できる、単斜晶セルシアンの結晶相を含有
する結晶化ガラス及び当該結晶化ガラスの製造に好適な
組成のガラスと製造方法に関する。
セルシアンは融点が1760℃と高く、かつ、単斜晶セ
ルシアンの結晶は熱膨張係数が30×10-7/℃以下と
小さいため、当該結晶を含む結晶化ガラスは、耐熱性の
高いセラミックス材料として期待されている。
組成のものは融点が高いために、熔融するには1800
℃以上の高温が必要である。この組成のガラスを熱処理
して結晶化させると、安定相にある六方晶セルシアンが
析出してしまう。六方晶セルシアンは熱膨張係数が約8
0×10-7/℃と大きく、さらに、300℃付近におい
て相転移による大きな体積変化が生じてしまう。
ために、様々な工夫が提案されている。BaOをSrO
に置換したSrO−Al2 O3 −2SiO2 組成のガラ
スを熱処理すると、相変態をおこさない単斜晶セルシア
ン(Monoclinic Celsian)の結晶相(以下、単斜晶セル
シアンとも略称する。コージェライト(Cordierite)に
ついても同様である。)が析出することが報告(Narott
am P. et al.,Kineticsof Hexacelsian-to-Celsian Pha
se Transformation in SrAl2Si2O8 ,J.Am.Ceram.Soc.,7
6(5)1321(1993) )されているが、ガラスの熔融に18
00℃以上の高温が必要であることには変わりがない。
O−BaO−Al2 O3 −SiO2系でネフェリン(N
a2 O・Al2 O3 ・2SiO2 )を主結晶とし同時に
相当量のセルシアンを含む結晶化ガラスが開示されてい
る。このガラスはアルカリ金属酸化物を含むため、熔融
が容易ではあるが、結晶化物の耐熱性が低下する。
でSiO2 :20〜40%、Al2O3 :20〜35
%、BaO:20〜35%、PbO:5〜15%、及び
/又はP2 O5 :2〜15%、TiO2 :7〜12%か
らなる結晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラ
スはセルシアンとともに、ルチル(TiO2 )結晶を含
み、かつ、結晶相以外の、PbOやP2 O5 などの成分
によるガラス相を含むため、耐熱性や低膨張性が不充分
である。
セルシアンを析出されるために、あらかじめ合成した単
斜晶セルシアンを種結晶として、熔融して作製したガラ
スフリットと混合した後に、結晶化させる方法が開示さ
れている。この方法は非常に手間がかかるとともに、種
結晶並びにガラスフリットを作製するためにはやはり高
い温度での熔融が必要になる。
解決すべくなされたものであり、通常のガラスの熔融条
件である1400〜1700℃で熔融でき、かつ、単斜
晶のセルシアンの結晶相が安定に析出するのに好適な組
成を有するガラスとその結晶化ガラス並びに製造方法を
提供することを目的とする。
基準とした重量比でSrO:14〜45%、Al2 O
3 :10〜35%、SiO2 :37〜62%、MgO:
0.1〜10%から本質的になることを特徴とするガラ
ス、2)SrO:14〜45%に代えて、SrO+Ba
O:14〜45%(ただしBaO/(SrO+BaO)
の重量比は0.5以下)である上記ガラス、3)これら
のガラスを結晶化してなる結晶化ガラスであって、主結
晶として、単斜晶セルシアン(MgO・SrO・Al2
O3 ・SiO2 )の結晶相、又は、単斜晶セルシアンと
コージェライト(2MgO・2Al2 O3 ・5SiO
2 )の結晶相、を含有する結晶化ガラス、を提供する。
れた原料を1400〜1700℃の温度で熔融してガラ
スを得る工程、得られたガラスから所望の形状の成形体
を得る工程、得られた成形体を900〜1500℃の温
度範囲で10分〜24時間の範囲内の時間で熱処理して
結晶化させる工程、を含むことを特徴とする上記結晶化
ガラスの製造方法をも提供する。
原料とは、1400〜1700℃の温度で熔融後に得ら
れるガラスが、酸化物を基準とした重量比でSrO:1
4〜45%、Al2 O3 :10〜35%、SiO2 :3
7〜62%、MgO:0.1〜10%から本質的になる
ように調合された原料を意味する。
出を抑制し、単斜晶セルシアンを析出させるために、B
aOに代えてSrOを主たる構成成分とし、しかも、ガ
ラスの熔融を容易にするために、少量のMgOを含むこ
とに特徴がある。
きく損なわないだけでなく、適切な結晶化処理を行うこ
とによって、SiO2 及びAl2 O3 と結合して低膨張
で耐熱性のあるコージェライト結晶を生成する。
有するので、本発明におけるMgOを含むガラス原料は
1400〜1700℃の通常のガラスの熔融条件下で熔
融でき、単斜晶セルシアン結晶及び/又はコージェライ
ト結晶が析出した、低膨張で耐熱性のある結晶化ガラス
が得られる。
定した理由を以下に述べる。SrOは14%未満でも4
5%超でも単斜晶のセルシアンが析出しなくなり、本発
明の目的とする結晶化ガラスが得られない。
シアンが析出しなくなり、代わりに、融点の低いSrA
l2 O4 などの結晶が析出するようになる。35%超で
は、ガラスの熔融温度が高くなり、1700℃以下の温
度での熔融が困難になる。
アンもコージェライト結晶も析出しにくくなり、62%
超では1700℃以下の温度での熔融が困難になる。
を熔融するためには必要な成分であるが、10%超では
単斜晶のセルシアンが主結晶ではなくなり、耐熱性が低
下し、熱膨張係数が大きくなる。0.1%未満ではガラ
スの熔融が困難になる。
の目的は達せられるが、BaO/(SrO+BaO)の
重量比が0.5超では、主結晶が単斜晶セルシアンでは
なくバリウムオオスミライトなどが析出するようになる
ため、耐熱性が低下し好ましくない。
外の他の金属酸化物を5%まで含むことができる。
合した原料を混合し白金坩堝に入れ、温度1600℃の
電気炉に入れて熔融後、得られたガラスメルトを水冷し
てガラスフレークを作製した。このガラスフレークをボ
ールミルで粉砕後、150メッシュの篩いを通して、ガ
ラス粉末を得た。
れ、毎分10℃で昇温し、1300℃に達した後にその
温度で4時間保持して結晶化処理を行った。しかる後に
室温まで炉冷して、結晶化ガラス試料を得た。
粉砕し、X線回折分析にて析出結晶(M:単斜晶セルシ
アン、C:コージェライト)を同定した。いくつかの試
料については、熱膨張係数(単位:10-7/℃)も測定
し、表1にこれらの測定結果も併記した。図1は、試料
5についての、結晶化後のX線回折チャートであり、単
斜晶セルシアンとコージェライト結晶とを含んでいるこ
とがわかる。
て各種材料に使用できる結晶化ガラスを提供できる。
〜1700℃の通常のガラスの熔融条件下で熔融でき
る。単斜晶セルシアンを含有する結晶化ガラスの製造に
好適な組成のガラスが得られる。
耐熱性を有する単斜晶セルシアンを含有する結晶化ガラ
スが得られる。
ンとともにコージェライトを含有することによって、結
晶化ガラスの熱膨張率がさらに小さくなり、高温用材料
としてより好ましい耐熱性の高い結晶化ガラスが得られ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】酸化物を基準とした重量比でSrO:14
〜45%、Al2 O3 :10〜35%、SiO2 :37
〜62%、MgO:0.1〜10%から本質的になるこ
とを特徴とするガラス。 - 【請求項2】酸化物を基準とした重量比でSrO+Ba
O:14〜45%、Al2 O3 :10〜35%、SiO
2 :37〜62%、MgO:0.1〜10%から本質的
になり、BaO/(SrO+BaO)の重量比は0.5
以下であることを特徴とするガラス。 - 【請求項3】主結晶として単斜晶セルシアンの結晶相を
含有する、請求項1又は2のガラスを結晶化してなる結
晶化ガラス。 - 【請求項4】主結晶として単斜晶セルシアン及びコージ
ェライトの結晶相を含有する、請求項1又は2のガラス
を結晶化してなる結晶化ガラス。 - 【請求項5】所望の組成になるように調合された原料を
1400〜1700℃の温度で熔融してガラスを得る工
程、得られたガラスから所望の形状の成形体を得る工
程、得られた成形体を900〜1500℃の温度範囲で
10分〜24時間の範囲内の時間で熱処理して結晶化さ
せる工程、を含むことを特徴とする、請求項3又は4の
結晶化ガラスの製造方法。
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1996
- 1996-05-14 JP JP11934596A patent/JP3916094B2/ja not_active Expired - Fee Related
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