JPS6238295B2

JPS6238295B2 -

Info

Publication number: JPS6238295B2
Application number: JP18049582A
Authority: JP
Inventors: Sukeo Makishima; Tatsuya Nagata; Kojiro Shimodaira
Original assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Current assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1987-08-17
Also published as: JPS5969440A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は希土類酸化物、特にEu₂O₃、
Tb₂O_7/2、Er₂O₃またはYb₂O₃と、酸化ジルコニ
ウム（ZrO₂）または、酸化チタニウム（TiO₂）を
含有する新規な組成からなり、1550℃以下で溶融
し得るアルミノけい酸塩ガラスに関する。シリカ（SiO₂）とアルミナ（Al₂O₃）からなるア
ルミノけい酸塩ガラスは、耐熱性が高く、機械的
性質も良好であり、また耐食性、耐風化性の優れ
たガラスである。しかし、この系のガラスを得る
ためには非常に高温を必要とする。一般の炭化け
い素発熱体を使用する電気炉では1550℃程度の温
度までが限度であるために、この系のガラスは一
般の電気炉による溶融法では製造することができ
ない欠点がある。一般にアルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物を
添加すると、溶融温度が低下し、1550℃程度の温
度で、一般の炭化けい素発熱体を使用した電気炉
を使用してガラスを製造することが可能となる。
しかし、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化物を
含有させると、耐熱性、機械的性質、耐食性及び
耐風化性の諸性質を低下させる問題点が生ずる。本発明は前記の問題点のないアルミノけい酸塩
ガラスで、アルミノけい酸塩ガラスの特性を変え
ないで、しかも1550℃程度の温度で溶融して製造
し得られ、かつアルカリ酸化物、アルカリ土類酸
化物を含有しないアルミノけい酸塩ガラスを提供
するにある。本発明者らは先に、アルミノけい酸塩系に、
Y₂O₃またはLa₂O₃を添加したある組成範囲のもの
は、1550℃程度の一般の電気炉を使用してガラス
を製造し得られること、そして、そのガラスは、
アルミノけい酸塩ガラスよりも機械的性質が優れ
ていることを明らかにした。（米国窯業協会誌第
61巻第247〜249頁（1978年））。また同じ希土類酸
化物であるEu₂O₃、Tb₂O_7/2、Er₂O₃および
Yb₂O₃の単独または２種以上の混合物を特定量含
有させると、アルカリ酸化物、アルカリ土類酸化
物を含有させないで1550℃の温度で溶融する前記
の欠点の無いアルミノけい酸塩ガラスが得られる
ことを究明し得た。（特願昭56―156499号）本発明者らは更に研究の結果、Eu₂O₃、
Tb₂O_7/2、Er₂O₃およびYb₂O₃と共にZrO₂あるい
はTiO₂の特定量を含有させると溶融温度を高く
すること無く、耐代学性、耐風化性、機械的性質
および耐熱性を高められ得ることを知見し得た。
例えば、ZrO₂またはTiO₂を希土類アルミノけい
酸塩ガラスに含有させることにより、表―１に示
した様に機械的強度、化学的耐久性を向上させる
ことができる。

【表】この知見に基いて本発明を完成した。本発明のアルミノけい酸塩ガラスの組成は
Eu₂O₃、Tb₂O_7/2、Er₂O₃およびYb₂O₃から選ば
れた単独または２種以上の混合物0.5〜27モル
％、（ただし、Er₂O₃は25モル％を超えると溶融
できなくなり、又Yb₂O₃は20モル％を超えると溶
融できなくなるので超えてはいけない。）、ZrO₂2
〜８モル％またはTiO₂3〜18モル％、SiO₂30〜65
モル％、およびAl₂O₃20〜35モル％からなる。前記各組成の含有範囲外では1550℃の溶融温度
でガラスは得難い。すなわち、Eu₂O₃が0.5モル
％より少ないと、Eu₂O₃の性質が充分に発揮され
ず1550℃の温度では溶融できなくなり、27モル％
を越えると結晶化してしまう。Tb₂O_7/2、につ
いても同様である。Er₂O₃は0.5モル％より少ない
とEr₂O₃の性質が充分に発揮されず1550℃の温度
で溶融できなくなり、25モル％を超えると結晶化
してしまう。またYb₂O₃は0.5モル％より少ない
と、Yb₂O₃の性質が充分に発揮されず1550℃の温
度で溶融できなくなり、20モル％を超えると結晶
化してしまう。SiO₂が30モル％より少ないか、
あるいは65モル％を超えると1550℃ではガラス化
し難い。またAl₂O₃が20モル％より少ないか、あ
るいは35％モル％を超えると溶融温度が高くな
り、1550℃ではガラスし難い。ZrO₂は耐代学
性、耐風化性、耐熱性、および機械的性質を高め
る作用をするものであり、例えばガラスを使用す
る際、冷却液体を使用して冷却する必要がある場
合、耐食性を高め、長期使する上で有効である。
その量は、２〜８モル％の範囲であることが必要
であり、２モル％より少ないとZrO₂の特性を充
分に発揮することができず、８モル％を超えると
結晶化してしまいガラスが得られない。TiO₂
は、耐代学性、耐食性、耐風化性、耐熱性、機械
的性質を高める作用をするものであるが、３モル
％より少ないと、TiO₂の特性を充分に発揮する
ことができず18モル％を超えると結晶化してしま
いガラスが得られない。前記組成の他に、必要に応じて、Y₂O₃、La₂O₃
の単独またはその混合物を29モル％以下、Sc₂O₃
を15モル％以下を含有させても良い。またTiO₂
とZrO₂とを併せた量が23モル％以下になる様に
ZrO₂とTiO₂を併用しても良い。Y₂O₃、La₂O₃
は、Eu₂O₃、Tb₂O_7/2、Er₂O₃、Yb₂O₃が少量で
ある場合にガラス化を助ける作用をするが、その
量が29モル％を超えると結晶化してしまいガラス
が得られないので加える場合には、29モル％以下
であることが必要である。Sc₂O₃は耐化学性、耐
風化性、耐食性、機械的性質を高める作用をする
ものであるが、15モル％を超えると結晶化してし
まいガラスが得られないので加える場合には、15
モル％以下であることが必要である。TiO₂と
ZrO₂を併用した場合、ともに耐化学性、耐風化
性、耐食性、耐熱性、機械的性質を高める効果を
発揮するが、その合計量が23モル％を超えると結
晶化してしまい1550℃ではガラスが得られないの
で加える場合には、TiO₂とZrO₂の合計量を23モ
ル％以下にする必要がある。これらのアルミノけい酸塩ガラスの中で、
Eu₂O₃、Er₂O₃を含むものは耐熱性、耐風化性、
耐食性の高強度の可視域ルミネツセンスガラスと
して、Tb₂O_7/2、を含むものは耐熱性、耐風化
性の高強度で大きな負のベルデ定数（分・cm^-1・
Qe^-1）を有する光磁性ガラスとして、Yb₂O₃を含
むものは、耐熱性、耐風化性の高強度で正のベル
デ定数を有する光磁性ガラスまたは赤外線ルミネ
ツセンスガラスとして利用するに適したものであ
る。以上のように本発明のアルミノけい酸塩ガラス
は、アルミノけい酸塩ガラスの特性をそのまま保
有しながら、普通の電気炉を使用して容易にガラ
スを製造し得られる優れた効果を有するものであ
る。実施例１精製された光学用酸洗い珪砂45.0モル％、
Al₂O₃25.0モル％、Tb₂O_7/225.0モル％、ZrO₂5.0
モル％を混合し、この混合物を白金るつぼに入
れ、電気炉中で約1550℃で３時間溶融しその後ア
ルミニウム板上に流し出し放冷して無色透明な泡
の無いガラスが得られた。得られたガラスは、
850℃でも変形せずビツカース硬度は870Kgｆ／mm²
であり、又粉末法^*による耐アルカリ性は、95℃
の2N―NaOH水溶液中での10日間の重量減少が、
5.0重量％であつた。＊表―１に記載実施例２精製された光学用酸洗い珪砂44.0モル％、
Al₂O₃28.0モル％、Eu₂O₃10.0モル％、Yb₂O₃10.0
モル％、ZrO₂8.0モル％を混合し、該混合物を実
施例１と同様にして、カツ色の透明で泡の無いガ
ラスが得られた。得られたガラスは850℃でも変
形せず、ビツカース硬度は、880Kgｆ／mm²であつ
た。又、粉末法による耐アルカリ性は、95℃の
2N―NaOH水溶液中での10日間の重量減少が4.1
重量％であつた。実施例３精製された光学用酸洗い珪砂32.0モル％、
Al₂O₃28.0モル％、Tb₂O_7/225.0モル％、
TiO₂15.0モル％を混合し、該混合物を実施例１
と同様にして緑色の透明で泡の無いガラスが得ら
れた。得られたガラスは850℃でも変形せず、ビ
ツカース硬度は900Kgｆ／mm²であつた。又、粉末
法による耐アルカリ性は95℃の2N―NaOH水溶液
中での10日間の重量減少量が、1.0重量％であつ
た。実施例４精製された光学用酸洗い珪砂40.0モル％、
Al₂O₃25.0モル％、Tb₂O_7/220.0モル％、
Er₂O₃5.0モル％、TiO₂10.0モル％混合し、該混
合物を実施例１と同様にして緑色の透明で泡の無
いガラスが得られた。得られたガラスは850℃で
も変形せず、ビツカース硬度は880Kgｆ／mm²であ
つた。又、粉末法による耐アルカリ性は、95℃の
2N―NaOH水溶液中での10日間の重量減少量は、
2.8重量％であつた。実施例５精製された光学用酸洗い珪砂30.0モル％、
Al₂O₃25.0モル％、Tb₂O_7/225.0モル％、
TiO₂15.0モル％、ZrO₂5.0モル％を混合し、該混
合物を実施例１と同様にして緑色の透明で泡の無
いガラスが得られた。得られたガラスは850℃で
も変形せず、ビツカース硬度は925Kgｆ／mm²であ
つた。又、粉末法による耐アルカリ性は、95℃の
2N―NaOH水溶液中での10日間の重量減少量が、
0.6重量％であつた。実施例６精製された光学用酸洗い珪砂36.0モル％、
Al₂O₃30.0モル％、Y₂O₃11.0モル％、Sc₂O₃11.0モ
ル％、TiO₂5.0モル％、ZrO₂3.0モル％、
Yb₂O₃4.0モル％を混合し、該混合物を実施例１
と同様にして緑色の透明で泡の無いガラスが得ら
れた。得られたガラスは850℃でも変形しなかつ
た。粉末法による耐アルカリ性は95℃の2N―
NaOH水溶液中での10日間の重量減少量が、1.5
重量％であつた。実施例７精製された光学用酸洗い珪砂44.0モル％、
Al₂O₃5.0モル％、La₂O₃5.0モル％、TiO₂5.0モル
％、ZrO₂2.0モル％を混合し、該混合物を実施例
１と同様にして緑色の透明で泡の無いガラスが得
られた。得られたガラスは850℃でも変形しなか
つた。粉末法による耐アルカリ性は、95℃の2N
―NaOH水溶液中での10日間の重量が、1.8重量
％であつた。

Claims

【特許請求の範囲】１ Eu₂O₃、Tb₂O_7/2、Er₂O₃、Yb₂O₃から選ば
れた単独または２種以上の混合物0.5〜27モル％
（ただし、Er₂O₃は25モル％を超えてはならな
い。また、Yb₂O₃は20モル％を超えてはならな
い。）、ZrO₂2〜８モル％およびまたはTiO₂3〜18
モル％（ただし、両者の合計量が23モル％を超え
てはならない。）、SiO₂30〜65モル％、および
Al₂O₃20〜35モル％の組成からなる希土類酸化物
含有アルミノけい酸塩ガラス。２特許請求の範囲第１項記載のアルミノけい酸
塩の組成以外にY₂O₃およびまたはLa₂O₃29モル％
以下、Sc₂O₃15モル％以下、ZrO₂8モル％以下含
有させたものからなる特許請求の範囲第１項記載
の希土類酸化物含有アルミノけい酸塩ガラス。