JPS60255645A - 固有の熱膨張挙動を有するガラスセラミツクス - Google Patents
固有の熱膨張挙動を有するガラスセラミツクスInfo
- Publication number
- JPS60255645A JPS60255645A JP60109495A JP10949585A JPS60255645A JP S60255645 A JPS60255645 A JP S60255645A JP 60109495 A JP60109495 A JP 60109495A JP 10949585 A JP10949585 A JP 10949585A JP S60255645 A JPS60255645 A JP S60255645A
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- Japan
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- cooling
- glass
- thermal expansion
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- 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
- 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
- C03C10/0018—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 containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—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 containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、結晶化を調整することによって透明なh−石
英固溶体を含むガラスセラミックスに転換され、かつ次
の3要件を満足するガラスセラミックを基礎とするガラ
スの製造用組成物に関する。
英固溶体を含むガラスセラミックスに転換され、かつ次
の3要件を満足するガラスセラミックを基礎とするガラ
スの製造用組成物に関する。
1、−50℃と+100℃の温度範囲におけるΔ Q/
Ωの最大値と△N/flの最小値との差が大量lX10
−5またはそれ以下、すなわち1 (ΔΩ/Q)最大−
(八Ω/Ω)最小1≦1×10−5であり、 2.0℃と+50℃の温度範囲における線熱膨張係数、
αo15o1が絶対値で0.lX10−6/Kまたはそ
れ以下であり、上限は0.065x10’/Kが好まし
く、 3、適用可能な範囲の温度から異なる速度で冷却した後
、20°Cにおいて長さの可逆調整は、20℃における
相対長さの差として表わすときに0゜lX10−5また
はそれ以下であり、上限は0.14X10−5が好まし
い。
Ωの最大値と△N/flの最小値との差が大量lX10
−5またはそれ以下、すなわち1 (ΔΩ/Q)最大−
(八Ω/Ω)最小1≦1×10−5であり、 2.0℃と+50℃の温度範囲における線熱膨張係数、
αo15o1が絶対値で0.lX10−6/Kまたはそ
れ以下であり、上限は0.065x10’/Kが好まし
く、 3、適用可能な範囲の温度から異なる速度で冷却した後
、20°Cにおいて長さの可逆調整は、20℃における
相対長さの差として表わすときに0゜lX10−5また
はそれ以下であり、上限は0.14X10−5が好まし
い。
低膨張係数を有し、かつh−石英固溶体を結晶相として
含有する数多くの透明カラスセラミックスは関連文献か
ら知ることができる。さらに特殊な光学的な使用の、特
に反射望遠鏡用材料としてのガラスセラミックスは、−
50℃から+100℃の温度範囲における低熱膨張係数
が最も重要であるために1開発された。
含有する数多くの透明カラスセラミックスは関連文献か
ら知ることができる。さらに特殊な光学的な使用の、特
に反射望遠鏡用材料としてのガラスセラミックスは、−
50℃から+100℃の温度範囲における低熱膨張係数
が最も重要であるために1開発された。
(従来の技術)
例えば、そのような材料は西ドイツ特許第1゜496.
611号公報に記載されている。この特許明細書では、
0℃から300℃の温度範囲における線膨張係数、α
、によって膨張挙動が0/300 特徴づけられており、その値は一3≦α0/300≦3
X10−7/にである。実施例には+1.0IX10−
7/により小ざいα 値も記載されてい0/300 る。
611号公報に記載されている。この特許明細書では、
0℃から300℃の温度範囲における線膨張係数、α
、によって膨張挙動が0/300 特徴づけられており、その値は一3≦α0/300≦3
X10−7/にである。実施例には+1.0IX10−
7/により小ざいα 値も記載されてい0/300 る。
西ドイツ特許第1,902,432号公報には、加工容
易なガラスを溶融し、結晶化を調整することによって、
ガラスセラミック状態に転化し、低線熱膨張係数を有す
る透明なガラスセラミックスが生ずる条件が記載されて
いる。それによ・つて、−30’Cから+70℃の温度
範囲における線熱膨張係数が750℃≦T(温度)58
70℃およq4h(時間)≦t(時間)≦100h(時
間)の広い範囲のセラミック化においてO±0.15X
10°6/Kに調整可能な組成物を得ることができる。
易なガラスを溶融し、結晶化を調整することによって、
ガラスセラミック状態に転化し、低線熱膨張係数を有す
る透明なガラスセラミックスが生ずる条件が記載されて
いる。それによ・つて、−30’Cから+70℃の温度
範囲における線熱膨張係数が750℃≦T(温度)58
70℃およq4h(時間)≦t(時間)≦100h(時
間)の広い範囲のセラミック化においてO±0.15X
10°6/Kに調整可能な組成物を得ることができる。
この最後の条件は大型の鋳物で、非常に遅い昇温速度に
調節して得られる均質温度分布で1および同一のα−値
を達成するために重要である。
調節して得られる均質温度分布で1および同一のα−値
を達成するために重要である。
(発明が解決しようとする問題点)
先に述べた特許明細書で実施された光学的使用のガラス
セラミック材料の特色は、二定の長さに関する今日の要
求を満足しないことがしばしば起る。今日、与えられた
温度範囲において線熱膨張係数に1つの値を特定する代
わりに、長さおよび形状を一定とすることを特徴とする
前述の特許請求の範囲に規定される三基率に適合するこ
とが必要である。
セラミック材料の特色は、二定の長さに関する今日の要
求を満足しないことがしばしば起る。今日、与えられた
温度範囲において線熱膨張係数に1つの値を特定する代
わりに、長さおよび形状を一定とすることを特徴とする
前述の特許請求の範囲に規定される三基率に適合するこ
とが必要である。
商業上のガラスセラミックスであるセルヒツト(CER
VIT>およびゼロドウル(ZERODUR)を試験す
ると、両者はいずれも前述の要件を同時に満足しないこ
とが判るであろう。
VIT>およびゼロドウル(ZERODUR)を試験す
ると、両者はいずれも前述の要件を同時に満足しないこ
とが判るであろう。
ニス、エフ、ヤコプス(S、F、Jacobs) 、
エム、エイ、ツートン(H,A、Norton) 、ジ
ェイ、ダ7’)ユ、バーソルト、ザ・サード(J、W、
Berthold III)による[サーマル、イクス
パンションJ (Thermal Expansion
) 、 1973. 、エイ、アイ、ピー、コン7、
ブロクNo、17 (AIP Conf、 Proc、
NO,17)280〜193頁およびジエイ、ダブリ
ュ、バーソルト、ザ・サード(J、W、Berthol
dIII)、ニス、エフ、ヤコブス(S、F、Jaco
bs)によるアプライド、オプティカル 15(197
6)2344〜2347頁 (八pp、、Opt、 1
!コ、(1976)p、2344〜2347>の文献
にはセルヒツト(CERVIT)は要件1を満たさない
ことが記載されている。ニス、ジェイ、ペンネット(S
、J、Bennett )によるジャーナル、フィジッ
クス、イー、第10巻、1977.525〜530頁[
J、 Phys、 E、 vol、10 (1977)
、 p525〜530]には、ゼロドウル(7EROD
UR)は要件3を満たされないことが記載されている。
エム、エイ、ツートン(H,A、Norton) 、ジ
ェイ、ダ7’)ユ、バーソルト、ザ・サード(J、W、
Berthold III)による[サーマル、イクス
パンションJ (Thermal Expansion
) 、 1973. 、エイ、アイ、ピー、コン7、
ブロクNo、17 (AIP Conf、 Proc、
NO,17)280〜193頁およびジエイ、ダブリ
ュ、バーソルト、ザ・サード(J、W、Berthol
dIII)、ニス、エフ、ヤコブス(S、F、Jaco
bs)によるアプライド、オプティカル 15(197
6)2344〜2347頁 (八pp、、Opt、 1
!コ、(1976)p、2344〜2347>の文献
にはセルヒツト(CERVIT)は要件1を満たさない
ことが記載されている。ニス、ジェイ、ペンネット(S
、J、Bennett )によるジャーナル、フィジッ
クス、イー、第10巻、1977.525〜530頁[
J、 Phys、 E、 vol、10 (1977)
、 p525〜530]には、ゼロドウル(7EROD
UR)は要件3を満たされないことが記載されている。
(問題点を解決するための手段)
それ故に、本発明の目的は膨張係数に関する三要求を満
たすことによって、ガラスセラミック組成物および基礎
ガラス用のセラミック化条件を提供することである。そ
の上、1Q+4dpa−S粘度、以後vA値と称する、
に対応する温度を基礎ガラス(base glass)
の加工性を良くする目的で1300℃以下とすべき追加
の要求もある。
たすことによって、ガラスセラミック組成物および基礎
ガラス用のセラミック化条件を提供することである。そ
の上、1Q+4dpa−S粘度、以後vA値と称する、
に対応する温度を基礎ガラス(base glass)
の加工性を良くする目的で1300℃以下とすべき追加
の要求もある。
第一に、異なる速度における冷却後、室温において、相
対長さの差を決定するためにはさらに少しの詳細な事項
が必要である。試験材料の150℃から350℃の温度
における冷却速度は室温における棒の長さを調整するた
めに重要であることが判った。異なる速度で冷却後、室
温において相対長さの差を決定するために、長さ約10
0mm、直径約5mmの棒を350℃から20℃まで1
時間当り6℃でそのまま冷却し、そして350℃から2
0℃まで急速空冷してその長さを比較する。
対長さの差を決定するためにはさらに少しの詳細な事項
が必要である。試験材料の150℃から350℃の温度
における冷却速度は室温における棒の長さを調整するた
めに重要であることが判った。異なる速度で冷却後、室
温において相対長さの差を決定するために、長さ約10
0mm、直径約5mmの棒を350℃から20℃まで1
時間当り6℃でそのまま冷却し、そして350℃から2
0℃まで急速空冷してその長さを比較する。
新規ガラスは5i02.B203 、Al103 。
P205 、L +20.Na20.に20.M(JO
。
。
cao、Bad、zno、ZrO2,T!02゜As2
O3および5b203の組成から成る。P2O5,Tt
02およびZ r 02は核形成および結晶化の開始お
よび促進剤として強く作用する。
O3および5b203の組成から成る。P2O5,Tt
02およびZ r 02は核形成および結晶化の開始お
よび促進剤として強く作用する。
As2O3および/または5b203はガラス溶融品の
清澄剤として作用する。残りの成分は、その時の混合物
の割合によってセラミック化工程中における結晶相の析
出およびそれにより生ずるガラスセラミックの特色を決
定する。
清澄剤として作用する。残りの成分は、その時の混合物
の割合によってセラミック化工程中における結晶相の析
出およびそれにより生ずるガラスセラミックの特色を決
定する。
意外にも、上述の範囲の温度における異なる速度におけ
る冷却後、室温において充分ではないが長さの可逆調整
の問題は、MgO含有量に関係することが判った。すな
わち、MCl0含有量か少なくなればなる程、異なる速
度における冷却後、°室温における相対長さの差も小さ
くなる。上記要求を満足するガラスセラミックを基礎と
するガラス組成物は、全くあるいは少ししがMgoを含
まないことは明らかである。
る冷却後、室温において充分ではないが長さの可逆調整
の問題は、MgO含有量に関係することが判った。すな
わち、MCl0含有量か少なくなればなる程、異なる速
度における冷却後、°室温における相対長さの差も小さ
くなる。上記要求を満足するガラスセラミックを基礎と
するガラス組成物は、全くあるいは少ししがMgoを含
まないことは明らかである。
次の目的は一り0℃〜100’Cの温度範囲において相
対長さの変化Δ9/Ω、以後短かく6979曲線と称す
る、がほぼ直線に延びており、そのためにα。150が
ほぼ零である組成範囲を見い出すことである。さて、α
0150がほぼ零であるならば大部分の組成は非常に狭
い範囲、すなわち1710重量%そこそこで変化し、こ
れらの小さな変化はΔΩ/Q曲線のゆがみにほとんど影
響を与えないことが判った。
対長さの変化Δ9/Ω、以後短かく6979曲線と称す
る、がほぼ直線に延びており、そのためにα。150が
ほぼ零である組成範囲を見い出すことである。さて、α
0150がほぼ零であるならば大部分の組成は非常に狭
い範囲、すなわち1710重量%そこそこで変化し、こ
れらの小さな変化はΔΩ/Q曲線のゆがみにほとんど影
響を与えないことが判った。
本発明の組成は次の範囲内である、、
3 i Q2゛ 50.’O〜65.0重量%A+20
3 18.0〜27.0重量%B203 0 〜1.0
重量% P205 0 〜10’、O重量% L!20 2.5〜4.0重量% Na2O0〜 2.0重量% に20 0 〜2.0重量% MqOO〜 0.5重量% ZnO1,0〜 5.0重量% CaOO〜 4.0重量% BaO1,O〜 5.0重量% TiO20〜 5.0重量% ZrO20〜 3.0重量% A3203 0 〜1.5重量%。
3 18.0〜27.0重量%B203 0 〜1.0
重量% P205 0 〜10’、O重量% L!20 2.5〜4.0重量% Na2O0〜 2.0重量% に20 0 〜2.0重量% MqOO〜 0.5重量% ZnO1,0〜 5.0重量% CaOO〜 4.0重量% BaO1,O〜 5.0重量% TiO20〜 5.0重量% ZrO20〜 3.0重量% A3203 0 〜1.5重量%。
5b203は本発明で使用されるA32.03と同等で
ある。
ある。
(実施例)
さらに本発明を実施例によって詳細に説明する。
ガラスセラミックの竺性比較のために、次のセラミック
化工程を使用した。“すなわち、730 ℃まで1分間
に4℃の速度で昇温し、730℃で1時間保持し、さら
に850℃まで1分間に4℃の速度で昇温し、850℃
で1,5時間保持し、炉のスイッチを切って室温まで冷
却する。
化工程を使用した。“すなわち、730 ℃まで1分間
に4℃の速度で昇温し、730℃で1時間保持し、さら
に850℃まで1分間に4℃の速度で昇温し、850℃
で1,5時間保持し、炉のスイッチを切って室温まで冷
却する。
第1図には、組成の異なる3種類のガラスセラミックの
温度に関するΔQ/Q曲線、すなわちΔQ/Q変化を示
す。
温度に関するΔQ/Q曲線、すなわちΔQ/Q変化を示
す。
第1表には、本発明をさらに説明するため12種類のガ
ラスセラミックを基礎にするガラスの組成を示す。
ラスセラミックを基礎にするガラスの組成を示す。
第2表には、本発明にとって重要であるガラスおよびそ
れに対応するガラスセラミック品の特性をいくつか示す
。
れに対応するガラスセラミック品の特性をいくつか示す
。
(発明の効果)
VA値を示す行には、大部分の組成物はVA値が130
0℃以下であることが示されており、それにより加工性
の良好なガラスセラミックを基礎とするガラスを見い出
すという目標が達成された。
0℃以下であることが示されており、それにより加工性
の良好なガラスセラミックを基礎とするガラスを見い出
すという目標が達成された。
実施例4のVA値は1300℃よりも低い1235℃で
あり、そのガラスは溶融性およびさらに加工性が良い。
あり、そのガラスは溶融性およびさらに加工性が良い。
最初の4つの実施例は、すべてSiO2+AΩ203
+P205 =84.5重量%であるという条件を満足
する。個々の組成はかなり変化するが、((ΔΩ/Q>
最大=(ΔΩ/Ω)最小1≦1×10−5の要求を満足
する。すなわち、これらの実施例はさらに、α0150
の変化が他の成分、特にLI20.zno、caoおよ
びBaOを少し変更することによって補うことができる
ことを示す。
+P205 =84.5重量%であるという条件を満足
する。個々の組成はかなり変化するが、((ΔΩ/Q>
最大=(ΔΩ/Ω)最小1≦1×10−5の要求を満足
する。すなわち、これらの実施例はさらに、α0150
の変化が他の成分、特にLI20.zno、caoおよ
びBaOを少し変更することによって補うことができる
ことを示す。
実施例2,5および6は、SiO2含有量を一定に保っ
てP2O5に対してAO203を交換することによって
温度に関するΔΩ/Ω曲線のひずみを示す。P2O5に
対するAΩ203の交換によって、α0150値は変化
するが、他の成分の助けによってほぼ零に修正される。
てP2O5に対してAO203を交換することによって
温度に関するΔΩ/Ω曲線のひずみを示す。P2O5に
対するAΩ203の交換によって、α0150値は変化
するが、他の成分の助けによってほぼ零に修正される。
これらの3つの実施例のΔΩ/Q曲線の状態を第1図に
示す。
示す。
実施例2.7.8および9から膨張挙動に関する3条件
の要件を満足するガラスセラミックに関連するS i
02 +A O203+P205含有量が85.5およ
び86.5重量%の組成物を児い出すことができること
が明らかである。さらに、これらの実施例からS!02
+AΩ203 +P205含有量を84.5より小さく
、あるいは86゜5より大きくするとガラス組成を変更
しなければならないことが明らかである。
の要件を満足するガラスセラミックに関連するS i
02 +A O203+P205含有量が85.5およ
び86.5重量%の組成物を児い出すことができること
が明らかである。さらに、これらの実施例からS!02
+AΩ203 +P205含有量を84.5より小さく
、あるいは86゜5より大きくするとガラス組成を変更
しなければならないことが明らかである。
最後に、実施例10〜12の比較から、異なる速度にお
ける冷却後、室温における相対長さの差はMQO含有量
によって影響を受けることが判る。
ける冷却後、室温における相対長さの差はMQO含有量
によって影響を受けることが判る。
MCJO含有量が多くなるとこの値も順次増加する。
第1図はへΩ/Ω曲線を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 次の事項を特徴とするエッチ(h)−石英固溶体を含有
するガラスセラミックス、 (1)−50℃と+100℃の温度範囲において、ΔQ
/Ωの最大値とΔQ/Qの最小値との差に基礎を置いて
いる式、 1 (Δ(1/Q)最大−(ΔQ/Q)最小1の値がl
X10−5またはそれ以下であり、 (2)0℃と+50℃の温度範囲において線熱膨張係数
が絶対値で0.1X10−6/Kまたはそれ以下であり
、 C3)20℃における相対長さの差として表わすときに
、 [Ql (速度1で冷却後)− Ω2 (速度2で冷却後)]/G1゜ ΔQ=(1,1−112<Ql は0.lX10−5またはそれ以下の値であり、ここで
りは長さを示し、速度1は350℃から20℃に1時間
当り6℃で冷却することであり、速度2は350℃から
20℃に急速空冷して冷却することであり、それらを基
礎とするガラスは次の組成で表わされる、 SiO250,0〜65.0重量% Al2O318,0〜27.0重量% B203 0 〜1.0重量% P205 0 〜10.0重量% Li2O2,5〜 4.0重量% Na2O0〜 2.0重量% に20 0 〜2.0重量% Mg0 0 〜0.5重量% ZnO1,0〜 5.0重量% CaOO〜 4.0重量% Ba0 1.O〜 5.0重量% T ! 02 0 〜5.0重量% ZrO20〜 3.0重量% A3203 0 〜1.5重量%。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3419233 | 1984-05-23 | ||
| DE3419233.6 | 1984-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60255645A true JPS60255645A (ja) | 1985-12-17 |
| JPH0377137B2 JPH0377137B2 (ja) | 1991-12-09 |
Family
ID=6236671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109495A Granted JPS60255645A (ja) | 1984-05-23 | 1985-05-23 | 固有の熱膨張挙動を有するガラスセラミツクス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4851372A (ja) |
| JP (1) | JPS60255645A (ja) |
| FR (1) | FR2564823B1 (ja) |
| GB (1) | GB2159514B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015113280A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | ショット アクチエンゲゼルシャフトSchott AG | 低温適用のためのコンポーネント |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2516537B2 (ja) * | 1992-09-14 | 1996-07-24 | 株式会社オハラ | 低膨張透明結晶化ガラス |
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