CN1250474C - 微晶玻璃及反射镜用基体 - Google Patents
微晶玻璃及反射镜用基体 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1250474C CN1250474C CNB021273715A CN02127371A CN1250474C CN 1250474 C CN1250474 C CN 1250474C CN B021273715 A CNB021273715 A CN B021273715A CN 02127371 A CN02127371 A CN 02127371A CN 1250474 C CN1250474 C CN 1250474C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- devitrified glass
- glass
- matrix
- weight
- content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0808—Mirrors having a single reflecting layer
-
- 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
- C03C10/0036—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 a divalent metal oxide as main constituents
-
- 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
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/06—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals
-
- 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
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
- F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
- F21V7/28—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
提供一种最适于作为构成反射镜用基体的构成材料的微晶玻璃,其特征在于,它是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O为修饰成分,作为该修饰成分的Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围,实质上是仅由钡长石的结晶相构成的。
Description
技术领域
本发明涉及微晶玻璃(玻璃陶瓷)及以该微晶玻璃为构成材料的反射镜用基体。
背景技术
微晶玻璃耐热性优异,因此作为构成暴露在高温的用途上所使用的各种机器部件的材料是有用的。作为暴露在高温的用途上所使用的机器部件的代表例,有安装光源灯从而与光源灯一起形成照明机器的反射镜,对于该反射镜,由于遭受光源灯的发热而被高温化,所以要求高的耐热性。因此,对于构成该反射镜的基体当然要求高的耐热性。以往的基体一般以耐热性优异的派莱克斯(注册商标)级玻璃为构成材料而形成。
近年,对于照明装置和放映机等,存在使用的光源灯进行高亮度化的倾向,构成采用高亮度光源灯的照明机器的反射镜要求更高的耐热性。
为了适应这种要求,特公开7-92527号公报提出:采用以β-锂辉石固溶体或β-锂霞石固溶体为主要构成成分的微晶玻璃构成反射镜的基体。这样的微晶玻璃作为低膨胀微晶玻璃而被知晓,由于耐热性优异,所以可构成高耐热性的反射镜。
另外,采用其他微晶玻璃构成基体的例子在美国专利第5786286号说明书中被提出。该说明书所揭示的基体与这种形式的反射镜的基体不同,是不会暴露在高热下的基体,采用以六钡长石(hexacelsian)为主结晶相的结晶化度约50%的微晶玻璃构成,热膨胀系数α(×10-7/℃)为78~88,是极高的。
对于这些基体,构成其微晶玻璃的玻璃原料是具有高熔点的,在成形基体时,必须在1500℃以上的高温度下熔融玻璃原料。另外,基体的成形可采用冲压成形、辊压成形、浇铸成形、吹塑成形等成形方法。但在这些成形方法中,由于将玻璃原料熔融至1500℃以上而进行成形,所以使用的成形模的模面氧化,早期地产生表面粗糙,缩短了成形模的寿命。
尤其是当成形模的模面产生表面粗糙时,不能得到基体的表面所要求的设定的面粗糙度。在这种状态下,为了使所成形的基体的表面保持为所设定的面粗糙度,起因于其模面的表面粗糙,必须早期地更换成形模,为更换而准备的多个成形模的费用和更换成型模的更换作业的费用大幅度地增加。
本申请发明人在早先申请的日本专利申请2000-299507号申请中提出:采用以与由β-锂辉石固溶体或β-锂霞石固溶体构成的微晶玻璃不同的成分为主要构成成分,具有与该微晶玻璃同等的耐热性的微晶玻璃构成反射镜的基体的耐热性优异的反射镜。
该反射镜是在由微晶玻璃构成的基体的表面蒸镀薄的反射膜的反射镜,是基体以SiO2、Al2O3、BaO为主要构成成分,同时将以TiO2为结晶核成分的钡长石(セルジア ン;celsian)作为主结晶相的微晶玻璃,热膨胀系数α(×10-7/℃)在30~45的范围。该反射镜可消除起因于构成反射镜的基体的成形的上述诸问题,是耐热性优异的反射镜。
本发明人等对以将SiO2、Al2O3、BaO、TiO2作为主要构成成分的钡长石为主结晶相的微晶玻璃进一步研究的结果,获得如下知识:特定修饰成分Li2O大大的关系到该微晶玻璃的结晶的生成,根据玻璃中的Li2O的含有量不同,六钡长石的结晶全无或极少,得到结晶相实质上仅由钡长石构成的微晶玻璃。
本发明是基于上述知识的发明,其目的在于,提供作为构成耐热性、机械强度、光学特性优异的机器部件的材料是极其有用的玻璃质材料,并且提供可构成以该玻璃质材料为构成材料的高品质的反射镜的基体。
发明内容
本发明涉及微晶玻璃,与本发明有关的第1种微晶玻璃的特征在于,它是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分,同时以Li2O为修饰成分,其中SiO2含量为35~55重量%,Al2O3含量为7~25重量%,BaO含量为18~38重量%,TiO2含量为8~15重量%,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围。
又,与本发明有关的第2种微晶玻璃,其特征在于,它是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O和K2O为修饰成分,其中SiO2含量为35~55重量%,Al2O3含量为7~25重量%,BaO含量为18~38重量%,TiO2含量为8~15重量%,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围、K2O的含量在1.5重量%以下的范围。
在与本发明有关的这些微晶玻璃中,可形成含有作为修饰成分的选自Na2O、P2O5、B2O3、Sb2O3、ZnO、Bi2O3中的1种或多种成分的构成。
又,本发明涉及反射镜用基体,与本发明有关的反射镜用基体的特征在于,它是在表面蒸镀薄膜状反射膜从而形成反射镜的基体,采用上述的与本发明有关的第1种微晶玻璃或第2种微晶玻璃构成。
对于与本发明有关的反射镜用基体,将作为该基体的构成材料的微晶玻璃的热膨胀系数α(×10-7/℃)设定在30~45的范围为好,另外,将微晶玻璃的晶体粒子的粒径设定在0.1~1μm的范围为好。
另外,与本发明有关的反射镜用基体的特征在于,弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,并且,弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围。
对于与本发明有关的反射镜基体,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上,透过构成该基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上。
又,与本发明有关的反射镜用基体的特征在于,弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围,并且,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上,透过构成该基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上。
又,与本发明有关的反射镜用基体的特征在于,具有上述各特性的厚度为3~6mm,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为850nm以上,对于该反射镜用基体而言,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为1000nm以上为好。
为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O为修饰成分,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围。
另外,与本发明有关的微晶玻璃,对于其第2种微晶玻璃,是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O和K2O为修饰成分,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围,K2O的含量在1.5重量%以下的范围。
在与本发明有关的第1种微晶玻璃中,作为修饰成分而必不可缺的Li2O以微量的范围而起作用,提高玻璃的熔解性(熔性),促进钡长石晶体的析出,并且增大钡长石晶体的生长速度。因此,该微晶玻璃的玻璃原料中,这些主要构成成分和修饰成分协同作用得到1450℃以下这一比上述以往的微晶玻璃的玻璃原料的熔点(1500℃以上)显著地低的熔点的同时,根据最低限800℃这一低的结晶化温度,构成实质上仅由钡长石结晶相构成的微晶玻璃。另外,在与本发明有关的第2种微晶玻璃中,与Li2O一起作为修饰成分而附加的K2O以微量的范围起辅助Li2O的功能的作用。
因此,与本发明有关的这些微晶玻璃,作为构成耐热性、机械强度、光学特性优异的机器部件的材料是极其有用的玻璃质材料,作为构成这些各种机器部件的材料是适合的。该微晶玻璃,例如作为构成以玻璃质材料为构成材料的反射镜用基体的材料是最佳的。
另外,在成形以该微晶玻璃为构成材料的机器部件的场合,可将其玻璃原料的熔融温度设定为比以往的玻璃原料的熔融温度(1500℃以上)显著地低的温度(1450℃以下)。因此,在成形该机器部件时,可抑制使用的成形模的模面起因于高温加热的氧化,能防止模面的早期的表面粗糙,据此,能够提高成形模的寿命。另外,通过提高成型模的寿命,成型模的更换频率降低,可大幅度减少为更换而准备的成型模的数量,能够大幅度地减少准备成型模所需要的费用和更换作业的费用。
又,对应于为可抑制成形模的模面表面粗糙而对作为成形对象的机器部件所要求的表面面粗糙度而设定的成形模的模面面粗糙度能够长期维持,在能够容易地进行所要求的表面面粗糙度的机器部件的成形的同时,能够长期地以稳定的状态成形适宜的面粗糙度的机器部件,这是所具有的优点。
与本发明有关的这些微晶玻璃,作为构成表面蒸镀薄膜状的反射膜,从而形成反射镜的基体(反射镜用基体)的材料是最佳的,可将构成反射镜用基体的微晶玻璃的热膨胀系数α(×10-7/℃)设定在30~45的范围,将其晶体粒子的粒径设定在0.1~1μm的范围。具有这些特性的反射镜用基体,机械特性、热特性、光学特性更优异,以该反射镜用基体为构成材料的反射镜作为与高亮度化、发热显著的高功能化的光源灯对应的反射镜是最佳的,使反射镜的长期的使用成为可能。
对于与本发明有关的微晶玻璃,通过选定玻璃原料组成和控制结晶化温度等,能够构成弯曲强度、弹性模量、光透过性等特性不同的各种特性的微晶玻璃。从具有这些特性的微晶玻璃中选择作为反射镜用基体极其优异的晶化玻璃,可构成具有以下所示的特性的高品质的反射镜用基体。
即,作为反射镜用基体,能够构成弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,并且,弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围的、机械特性和热特性优异的耐久性高的反射镜用基体。
另外,作为反射镜用基体,可构成透过构成基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上,又,透过构成基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上的、光学特性优异的反射镜用基体。
又,作为反射镜用基体,可构成具有以上所有特性的反射镜用基体,即:弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,并且,弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围,透过构成基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上,且,透过构成基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上的、机械特性、热特性及光学特性优异的反射镜用基体。
综合以上的各反射镜用基体的构成思想,最优选的反射镜用基体是具有上述所有特性的厚度为3~6mm的基体,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为850nm以上,优选透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为1000nm以上。该反射镜用基体机械特性、热特性及光学特性更优异。
附图说明
图1是表示在1500℃下熔融玻璃原料时的各玻璃原料的成分比例和熔解性及结晶性的图。
图2是表示在图1中的第1环绕区和第2环绕区的玻璃原料的成分比例是否良好的研究结果。
图3是表示玻璃成形体中的构成成分K2O为0.5重量%以下的情况下的构成成分Li2O的含量、结晶化温度和结晶相这三者的关系的曲线图。
图4是表示玻璃成形体中的构成成分Li2O的含量为一定(0.4重量%)的情况下的构成成分K2O的含量、结晶化温度和结晶相这三者的关系的曲线图。
图5是由微晶玻璃构成的一成形体的内侧表面的电子显微镜照片的复印图。
图6是该成形体在使结晶化温度不同的情况下的内侧表面的电子显微镜照片的复印图。
图7是该成形体在进一步使结晶化温度不同的情况下的内侧表面的电子显微镜照片的复印图。
图8是由不同组成成分的微晶玻璃构成的另一成形体的内侧表面的电子显微镜照片的复印图。
图9是由不同组成成分的微晶玻璃构成的另一成形体的内侧表面的电子显微镜照片的不同倍率的照片的复印图。
图10是表示由微晶玻璃构成的一成形体的透过的光的最短波长和成形体厚度的关系的曲线图。
图11是表示由微晶玻璃构成的一成形体的透过的光的波长和透过率的关系的曲线图。
图12是表示由微晶玻璃构成的一成形体的透过的光的波长和透过率的关系的曲线图。
具体实施方式
与本发明有关的微晶玻璃,具有耐热性、机构强度、光学特性优异的特性,作为构成要求这些特性的机器部件的材料是极其有用的玻璃质材料。
另外,与本发明有关的反射镜用基体是以与本发明有关的微晶玻璃为构成材料,具有耐热性、机械强度、光学特性优异的特性,作为构成要求这些特性的反射镜的基体是极其有用的。
与本发明有关的第1种微晶玻璃是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O为修饰成分,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围。
又,与本发明有关的第2种微晶玻璃是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O和K2O为修饰成分,该修饰成分Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围,K2O的含量在1.5重量%以下的范围。
本发明人等在研究安装光源灯构成照明机器的反射镜的特性时,着眼于为了构成优异特性的反射镜而必须反射镜用基体耐热性、机械强度、光学特性等各种特性优异,构成反射镜用基体的构成材料耐热性、机械强度、光学特性等特性优异的情况,在本发明中,关于构成反射镜用基体的最佳的构成材料进行了研讨。
本发明人等认识到作为反射镜用基体的构成材料,微晶玻璃是最佳的,在这一认识的基础上,着眼于构成以钡长石为结晶相的微晶玻璃的SiO2-Al2O3-BaO系玻璃,尝试着对玻璃的构成成分、结晶相以及热膨胀系数α的关系进行各种研究的实验。
图1示出了本实验的结果,是表示各玻璃的构成成分的成分比例和熔解性及结晶性的图。该图是将以SiO2、Al2O3、BaO为主要构成成分(100重量%)、以TiO2为结晶核成分(14重量%:外添加)的玻璃原料在1500℃下熔融的情况的结果,着眼于玻璃原料的1500℃的熔融过程,在1450℃~1500℃的范围的熔融状态下,作为特殊的区域,确认了第1区(1)、第2区(2)、第3区(3)、第4区(4)、第5区(5)、第6区(6)及第7区(7)这7个区域。
这些区域中,第1区(1)是玻璃原料在1450℃的熔解性稍差,但可望得到结晶性和耐热性良好的结果的区域。第2区(2)是玻璃原料的熔解性良好的区域。第3区(3)是玻璃原料的熔解性良好,但玻璃原料在熔解的同时产生飞散的区域。第4区(4)是玻璃原料的熔解性良好,但在成形时即产生结晶化的区域。第5区(5)是玻璃原料的熔解性良好,但在成形后缓冷时产生结晶化的区域。第6区(6)是玻璃原料在1450℃的熔解性有难点的区域。第7区(7)是玻璃原料的熔解性有难点,在1450℃玻璃原料不熔解的区域。
在这些区中,对能预测出良好结果的第1区(1)和第2区(2)的成分比例的玻璃原料进行进一步详细研究的结果,得到图2所示的图的结果。图2是对图1的第1区(1)及第2区(2)中的玻璃的构成成分的成分比例是否良好进行研讨的结果。该结果判明,第2区(2)的区域的成分比例的玻璃原料在1450℃的熔解性良好,但在成形后的结晶化处理(加热处理)中,在900℃的加热处理时成形物(相当于基体的成形物)软化变形,厚度的中央区未充分地结晶化。
另外判明,第1区(1)的区域的成分比例的玻璃原料其在1450℃的熔解性有一些难点,但在1500℃的熔解性没有大的问题,在第1区(1)的区域,结晶性及耐热性良好。在第1区(1)的区域的SiO2、Al2O3、BaO的各成分的比例,在将各成分的合计量记为100重量%时,SiO2在50~55重量%、Al2O3在15~20重量%、BaO在30~35重量%的范围。
本发明人等从上述实验结果出发,着眼于SiO2-Al2O3-BaO系玻璃,使以SiO2、Al2O3、BaO及TiO2为基本组成的玻璃原料的熔点降低,以及对以该玻璃原料为成形材料的成形体的结晶性和结晶后的耐热性进一步研究的结果,确认了如下的各种优点。
即,如果以上述基本组成的成分为主要构成成分,且至少以Li2O为修饰成分,则能够构成熔点比1500℃显著地低的1450℃以下的熔点的玻璃原料。另外,以这种低熔点的玻璃原料为成形材料的成形体,通过加热处理,可变换成以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,能够构成热膨胀系数α(×10-7/℃)在30~45的范围的耐热性高的成形体。又,该玻璃成形体通过控制加热温度,换言之,通过控制结晶化温度,能够构成机械特性和光学特性更优异的成形体。
作为修饰成分的Li2O为微量的范围,起的作用是提高玻璃的熔解性,促进钡长石晶体的析出,且增大钡长石晶体的生长速度。这时的Li2O的含量若不足0.05重量%,则熔解性恶化,当Li2O的含量超过1.0重量%时,成形时的失透性(光学特性)恶化。
又,如果以上述的基本组成的成分为主要构成成分,且至少以Li2O和K2O为修饰成分,则除了Li2O的上述功能以外,作为修饰成分的K2O还以微量的范围起到辅助Li2O的功能的作用。这时的K2O的含量在1.5重量%以下为好。K2O的含量多时,除了钡长石晶体以外,也助长了六钡长石晶体的析出,耐热性和机械强度恶化,所以K2O的含量为1.5重量%以下的尽量少的范围,在0.0~1.0重量%的范围为优选。
具有这样的成分组成的玻璃原料,能够构成熔点比1500℃显著低的1450℃以下的熔点的玻璃原料。又,以这样的低熔点的玻璃原料为成形材料的玻璃成形体,通过加热处理能变换成结晶相实质上仅由钡长石构成的微晶玻璃,可构成热膨胀系数α(×10-7/℃)在30~45的范围的耐热性高的成形体。又,可形成玻璃成形体中的微晶玻璃的晶体粒子的粒径为0.1~1μm的极微粒子的晶体粒子,能够显著地提高玻璃成形体的反射特性。
在与本发明有关的微晶玻璃中,与玻璃原料的组成的选定一起,例如在800~900℃的范围适当控制结晶化温度,据此能够构成使弯曲强度、弹性模量、透过性等特性不同的各种特性的微晶玻璃。从具有这些特性的微晶玻璃中选择作为反射镜用基体极为优异的微晶玻璃,能够构成高品质的反射镜用基体。再者,在具有这样的成分组成的玻璃原料中,除了可添加作为修饰成分的Li2O、K2O以外,还可追加从Na2O、B2O3、Sb2O3、ZnO及Bi2O3中选择的1种或多种成分。
这样的特殊成分组成的玻璃原料,与使用了通常的玻璃原料的玻璃的成形一样,在熔融状态下供给到成形模,采用冲压成形、辊压成形、浇铸成形、吹塑成形等成形手段,成形为与基体相同的形状的玻璃成形体。玻璃成形体在成形时的玻璃原料的熔融温度从玻璃原料的熔点的关系考虑可设定在1450℃以下。
该玻璃原料的熔融温度可抑制在玻璃成形体成形工序中的成形模的模面氧化助长,能够大幅度地抑制成形模模面的表面粗糙。因此,能够长期维持适合玻璃成形体所要求的表面粗糙度的成形模模面的面粗糙度,能够将所成形的玻璃成形体的表面面粗糙度形成为玻璃成形体所要求的面粗糙度、例如的反射镜用基体所要求的面粗糙度、0.03μm以下的面粗糙度。其中,面粗糙度意味着JIS B0601的“中心线平均粗糙度Ra”。
反射镜用基体是通过将熔融上述组成成分的玻璃原料而成形的玻璃成形体进行热处理,使构成玻璃成形体的玻璃结晶化而形成的。玻璃成形体的结晶化处理在加热炉中进行,一般地,以100℃~300℃/小时升温速度升温至玻璃的变形温度以下的温度、例如600℃~750℃,在该温度下热处理1~3小时,接着,升温至800℃~1100℃,在该温度范围下热处理1~3小时。后者的热处理是主要的结晶化处理,将主要的结晶化处理的温度称为结晶化温度。
通过这样的热处理,对于构成玻璃成形体的玻璃而言,在其内部生成微细、均匀的晶体,变换成以钡长石为主结晶相,六钡长石结晶相全无或近于全无的、实质上仅由钡长石结晶相构成的微晶玻璃,玻璃成形体变换成实质上仅由钡长石结晶相构成的基体。通过适当设定玻璃成形体中的Li2O或Li2O和K2O的含量、以及要赋予的热处理温度(结晶化温度),可变换成不存在六钡长石结晶相的仅由钡长石构成的微晶玻璃。
在该基体(反射镜用基体)上,用通常的手段在其表面蒸镀薄膜多层的反射膜,形成为反射镜。所形成的反射镜在以高的反射率反射散射光的同时,透过红外线,此时,微晶玻璃的晶体结构使要透过的红外线散射,抑制配设在反射镜背面一侧的部件的温度上升。
与本发明有关的反射镜用基体,实质上采用以钡长石为结晶相的微晶玻璃构成,热膨胀系数α(×10-7/℃)在30~45这一低的范围,具有高的耐热性,因此,反射镜是耐热冲击性优异、可在高的温度下使用的优异的反射镜。另外,可在晶体粒子为0.1~1.0μm这一微小的晶体粒子下形成构成该基体的微晶玻璃,能更加提高反射率。
作为得到的高品质的第1种反射镜用基体,可举出弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,并且弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围的机械特性和热特性优异的耐久性高的反射镜用基体。
又,作为得到的高品质的第2种反射镜用基体,可举出透过构成基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1μm的微晶玻璃而言为800nm以上,且透过构成基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上的光学特性优异的反射镜用基体。
又,作为得到的高品质的第3种反射镜用基体,可举出弯曲强度在室温下为125~155MPa,在300℃下为145~175Mpa,在600℃下为180~220MPa的范围,并且弹性模量在室温下为80~85GPa,在300℃下为70~75GPa,在600℃下为35~40GPa的范围,透过构成基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度0.1μm的微晶玻璃而言为800nm以上,且透过构成基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上的机械特性、热特性及光学特性优异的反射镜用基体。
反射镜用基体的最佳形态是具有上述弯曲强度和弹性模量的厚度为3~6mm的基体,透过构成基体的微晶玻璃的光的最短波长为850nm,优选1000nm。对于与本发明有关的反射镜用基体,通过玻璃原料的选定和结晶化温度的控制,能够容易地构成该形态的反射镜用基体。
再者,作为构成反射镜用基体的玻璃原料,可选择熔点在1450℃以下的原料。在这种情况下,可将成形玻璃成形体时的玻璃原料的熔融温度设定在1450℃以下这一比通常的玻璃原料的熔融温度1500℃显著低的温度。
因此,在成形该基体时使用的成形模的模面不会遭受1500℃以上的高温,可抑制对成形模模面的起因于高温加热的氧化的助长,能够抑制模面的表面粗糙。据此,成型模的寿命提高,能够大幅度地减少准备多个成形模而花费的费用和成形模的更换作业的费用。而且,由于可抑制成形模模面的表面粗糙,所以能够长期地维持对应于该基体所要求的表面面粗糙度(0.03μm以下)而设定的成形模模面的面粗糙度,具有能长期地成形面粗糙度为0.03μm以下的基体的优点。
关于构成该基体的微晶玻璃的组成成分,SiO2、Al2O3、BaO、TiO2形成微晶玻璃的基本结构,SiO2在35~55重量%、Al2O3在7~25重量%、BaO在18~38重量%、TiO2在8~15重量%的范围为好,同时,作为不可缺少的修饰成分的Li2O为0.05~1.0重量%、作为另一修饰成分的K2O存在为好。
这种情况下,作为修饰成分的K2O作为结晶化助剂而起作用,但根据其含量的不同,不仅析出钡长石晶体,也担心析出六钡长石晶体。为此,为了构成基体的微晶玻璃是实质上仅由钡长石结晶相组成的构成,必须适当地设定玻璃中的K2O的含量。
为了极力抑制六钡长石晶体的析出,玻璃中K2O的含量为1.5重量%以下。优选1重量%以下,更优选0.5重量%以下。但K2O具有在低温度下析出钡长石晶体的功能,所以至少含有50ppm的K2O为好。
再者,作为其他理想的修饰成分,可举出ZnO、Bi2O3、Na2O、Sb2O3等。ZnO起降低玻璃的热膨胀率、提高化学耐久性的作用,优选含有0.5~5重量%。Bi2O3起到使玻璃的熔解、澄清化容易,不会对热膨胀率造成影响、降低玻璃的粘性的作用,优选含有0.5~7重量%。
Na2O使玻璃的熔解、澄清化容易,但起到降低化学耐久性、增加热膨胀率的作用,优选含有0.5~3重量%。Sb2O3在低温下从硝酸盐中夺取氧,形成Sb2O5,在熔融玻璃的澄清阶段放出Sb2O5中的O2,起到使熔解玻璃澄清化的作用,优选含有0.1~1重量%。
构成构成该基体的微晶玻璃的结晶相,实质上仅由钡长石的晶体构成,其晶体的粒径(粒子的大小)优选为0.1~1μm,更优选为0.1~0.5μm。晶体的粒径小于0.1μm时,造成作为该基体的反射镜的构成材料的强度降低,另外,当晶体的粒径大于1μm时,带来将基体形成为反射镜时的反射光的反射强度降低。另外,晶体的粒径为0.5μm的值是作为反射光中的短波长的蓝色的散射开始的时点。
对于以与本发明有关的基体为构成构件的反射镜,构成基体的微晶玻璃是上述那样的构成成分,是实质上仅由钡长石结晶相构成的微晶玻璃,在可将微晶玻璃的热膨胀系α(×10-7/℃)设定在30~45的范围的同时,可将微晶玻璃的晶体粒子设定成0.1~1.0μm的微粒子状。
因此,与前面记载的本申请人的先前申请的反射镜比较,机械强度提高,起因于晶体粒子尺寸的微小化及均匀化,表面光洁度更加提高,可谋求减少研磨加工,起因于实质上仅由钡长石构成的结晶相,耐热性和耐热特性提高。尤其是对热应力的耐冲击性提高,同时能够谋求可见光透过率降低等的光学特性的适合化。
图3和图4的各曲线归纳了后面叙述的实施例的第3实验和第4实验的实验结果的一部分。这些图中,图3是表示玻璃成形体中的构成成分K2O为0.5重量%以下时的构成成分Li2O的含量、结晶化温度和结晶相这三者的关系的图,图4是表示玻璃成形体中的构成成分Li2O的含量为一定(0.4重量%)的情况下的构成成分K2O的含量、结晶化温度及结晶相这三者的关系的图。
在这些图中,划分成a区、b区、c区及d区这4个区域,a区表示钡长石晶体的单相区域,b区表示钡长石晶体和六钡长石晶体的混晶区域,是钡长石晶体>六钡长石晶体的区域,c区表示钡长石晶体和六钡长石晶体的混晶区,是钡长石晶体<六钡长石晶体的区域,d区表示六钡长石晶体的单相区域。
从图3所示的曲线的结果可以确认:在玻璃成形体的构成成分中的K2O为从0.5重量%以下到0的范围内,通过适当设定构成成分Li2O的含量,并且适当设定结晶化温度,可将玻璃成形体变换为仅由钡长石构成的微晶玻璃。另外,从图4所示的曲线的结果可确认:在将玻璃成形体的构成成分中的Li2O规定为一定量的情况下,通过适当设定构成成分K2O的含量,并且适当设定结晶化温度,可将玻璃成形体变换为仅由钡长石构成的微晶玻璃。在设定这些构成成分Li2O、K2O的含量、结晶化温度时,必须考虑玻璃原料的熔解性。
图5、图6和图7是表示由在第3实验中制成的微晶玻璃构成的碗形状(bowl)的一玻璃成形体的内侧表面的电子显微镜照片(复印图),图8和图9是表示由在第3实验中制成的微晶玻璃构成的碗形状的另一玻璃成形体的内侧表面的电子显微镜照片(复印图)。
这些电子显微镜照片中,图5是第3实验的No.20的玻璃成形体(Li2O为0.41重量%、K2O为0.49重量%,结晶化温度为800℃)的照片,对应于碗形状的开口侧的内周面的表面形状及碗形状的中心侧的内周面的表面形状。图6是第3实验的No.21的玻璃成形体(Li2O为0.41重量%、K2O为0.49重量%,结晶化温度为850℃)的照片,对应于碗形状的开口侧的内周面的表面形状和碗形状的中心侧的内周面的表面形状。图7是第3实验的No.22的玻璃成形体(Li2O为0.41重量%、K2O为0.49重量%,结晶化温度为900℃)的照片,对应于碗形状的开口侧的内周面的表面形状和碗形状的中心侧的内周面的表面形状。
图8和图9是第3实验的No.25的玻璃成形体(Li2O为0.00重量%、K2O为0.00重量%,结晶化温度为900℃)的照片,对应于碗形状的开口侧的内周面的表面形状和碗形状的中心侧的内周面的表面形状。其中,图8的倍率是1000倍,图9的倍率是3000倍。
这些各电子显微镜照片所显示的符号×1.0k表示1000倍率,×3.0k表示3000倍率,×5.0k表示5000倍率,20kV、25kV表示加速电压,10μm、50μm表示白线的尺寸尺度。以这些尺寸尺度为基准,在玻璃成形体中作为构成成分含有适当量的Li2O、K2O的场合,构成玻璃成形体的内侧表面的晶体粒子与构成不含有Li2O、K2O的玻璃成形体的内侧表面的晶体粒子比较,是极小的。可以确认:对于前者的玻璃成形体,晶体粒子在0.1~1.0μm的范围,对于后者的玻璃成形体,晶体粒子比1.0μm大很多。
图10是表示由微晶玻璃构成的板状玻璃成形体的分光特性的曲线图,是表示关于在与第3实验的No.20(结晶化温度800℃)、No.21(850℃)、No.22(结晶化温度900℃)的玻璃成形体相同的条件下成形、且结晶化的板状、成形体厚度不同的玻璃成形体的玻璃成形体的厚度(mm)和透过的光的最短波长(nm)及结晶化温度的关系的曲线图。
从图10所示的曲线可确认,通过控制结晶化温度,能得到透过的光的最短波长不同的玻璃成形体,能得到将结晶化温度设定得越高,透过的光的最短波长越长的玻璃成形体。在将微晶玻璃的玻璃成形体作为反射镜用基体而采用的情况下。可见光从基体的漏出全无或近于全无为好。构成具有这种理想的光学特性的反射镜用基体的微晶玻璃,其透过厚度为0.1mm的微晶玻璃的光的最短波长为800nm以上,该微晶玻璃通过控制玻璃成形体的结晶化温度而可容易地得到。
另外,图11和图12的曲线是表示由微晶玻璃构成的板状的玻璃成形体的分光特性的曲线图,是表示在与第3实验的No.21(850℃)、No.22(结晶化温度900℃)的玻璃成形体相同的条件下成形且结晶化的板状、厚度0.1mm和5.0mm的玻璃成形体中的光的各波长(nm)的透过率(%)的关系的曲线图。
由图11和图12所示的曲线可确认:通过控制结晶化温度,可得到光波长的透过率不同的玻璃成形体,可得到将结晶化温度设定得越高光的透过率越低的玻璃成形体。在将微晶玻璃的玻璃成形体作为反射镜用基体而采用的场合,可见光从基体的漏出全无或近于全无为好。构成具有这咎理想的光学特性的反射镜用基体的微晶玻璃,其透过厚度为0.1mm的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长为850nm以上,该微晶玻璃通过控制玻璃成形体的结晶化温度可容易地得到。
通过控制玻璃成形体的结晶化温度,可得到光学特性不同的各种微晶玻璃的玻璃成形体,据此,也确认能够到弯曲强度(MPa)和弹性模量(GPa)不同的玻璃成形体。在将微晶玻璃的玻璃成形体作为反射镜用基体而采用的场合。基体长时间遭受光源灯所产生的相当高的温度。在这种情况下,基体继续保持高的机械强度为好。具有这样的理想的机械特性和热特性的反射镜用基体具有下述的弯曲强度和弹性模量。
即,关于弯曲强度,具有在室温下为125~155MPa、在300℃下为145~175Mpa、在600℃下为180~220MPa的范围的弯曲强度,关于弹性模量,具有在室温下为80~85GPa、在300℃下为70~75GPa、在600℃下为35~40GPa的范围的弹性模量。这种优选的反射镜用基体通过控制结晶化温度而可容易地得到。
实施例
在本实施例中,调制以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分,同时以Li2O、K2O、其他成分为修饰成分的各种玻璃原料,使用这些玻璃原料进行生成微晶玻璃的第1实验、第2实验、第3实验、第4实验,确认了所得到的玻璃和微晶玻璃的玻璃特性、含有的Li2O、K2O的含量、结晶化温度及(钡长石/六钡长石)晶体量比这三者的关系。另外,从所得的微晶玻璃中选择实质上由钡长石结晶相构成的微晶玻璃和实质上由六钡长石结晶相构成的微晶玻璃,在进行其表面(反射面)的微结构的观察的同时,测定了机械特性及光学特性。
(第1实验)
在第1实验中,调制大体上使主要构成成分SiO2、Al2O3、BaO、TiO2的成分比例一定,且大体上使修饰成分中的B2O3、ZnO、Li2O的成分比例一定的同时,使Sb2O3的成分比例为0,并且适当改变修饰成分中的K2O、Na2O的成分比例的玻璃原料,用这些各玻璃原料生成玻璃的同时,将所得的各玻璃在800℃、850℃、900℃下分别进行热处理(结晶化处理),生成微晶玻璃。对生成的各玻璃测定玻璃特性(熔解性、Tg、Td)和热膨胀系数(α),对各微晶玻璃测定了作为在各结晶化处理温度下的玻璃特性的钡长石(Ce)、六钡长石(HCe)的晶体量和热膨胀系数(α)。
表1示出了在本实验中采用的各玻璃原料的构成成分,表2示出了采用各玻璃原料生成的各玻璃和各微晶玻璃的特性。其中,表2所示的玻璃特性中的熔解性是2阶段评价的结果,符号○表示良好的状态,×表示不良(稍有未熔解物)的状态。另外,玻璃特性中的Tg表示玻璃转变点(℃)、Td表示玻璃屈服点(℃)。另外,微晶玻璃特性中的Ce、HCe分别表示在X射线衍射测定中的钡长石、六钡长石的第1峰的峰强度(cps)。再者,这些各峰强度直接地表示钡长石、六钡长石的晶体比例。
表1 玻璃原料(成分比例)
成分 | 玻璃原料 | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
SiO2 | 40.17 | 40.33 | 40.74 | 41.16 |
Al2O3 | 16.16 | 16.22 | 16.39 | 16.56 |
BaO | 24.52 | 24.61 | 24.86 | 25.12 |
TiO2 | 11.25 | 11.29 | 11.41 | 11.53 |
B2O3 | 3.21 | 3.23 | 3.26 | 3.29 |
ZnO | 2.12 | 2.22 | 2.24 | 2.26 |
K2O | 1.45 | 1.21 | 0.61 | 0.00 |
Na2O | 0.95 | 0.81 | 0.41 | 0.00 |
Sb2O3 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Li2O | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
计 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
表2 玻璃特性
特性项目 | 玻璃原料 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
玻璃 | 熔解性 | ○ | ○ | × | × |
Tg | 680 | 667 | —— | —— | |
Td | 736 | 742 | —— | —— | |
α | 62.2 | 60.53 | 53.6 | 49.8 | |
微晶玻璃(800℃) | Ce | —— | 0 | 0 | 0 |
HCe | —— | 392 | 0 | 0 | |
α | —— | —— | —— | —— | |
微晶玻璃(850℃) | Ce | 1005 | 1325 | 1719 | 1735 |
HCe | 2965 | 1283 | 0 | 0 | |
α | —— | 57.0 | 35.0 | 34.7 | |
微晶玻璃(900℃) | Ce | 1380 | 1652 | 1446 | 1815 |
HCe | 567 | 536 | 0 | 0 | |
α | 44.0 | 49.3 | 34.5 | 35.7 |
(第2实验)
在第2实验中,调制大体上使主要构成成分SiO2、Al2O3、BaO、TiO2的成分比例一定的同时,大体上使修饰成分中的B2O3、ZnO、Li2O、Sb2O3的成分比例一定,改变修饰成分中的K2O、Na2O的成分比例的玻璃原料,用这些各玻璃原料生成玻璃的同时,将所得的各玻璃在800℃、850℃、900℃下分别进行热处理(结晶化处理),生成微晶玻璃。对生成的各玻璃测定玻璃特性(熔解性、Tg、Td)和热膨胀系数(α),对各微晶玻璃测定了作为在各结晶化处理温度下的玻璃特性的钡长石(Ce)、六钡长石(HCe)的晶体量和热膨胀系数(α)。
表3示出了在本实验中采用的各玻璃原料的构成成分,表4示出了采用各玻璃原料生成的各玻璃和各微晶玻璃的特性。再者,表4中的各符号和词语表示与表2所示的各符号和词语相同的意思。
表3 玻璃原料(成分比例)
成分 | 玻璃原料 | ||||||
5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
SiO2 | 40.00 | 40.32 | 40.65 | 40.98 | 40.26 | 40.42 | 40.58 |
Al2O3 | 16.00 | 16.13 | 16.26 | 16.39 | 16.10 | 16.17 | 16.23 |
BaO | 24.00 | 24.19 | 24.39 | 24.59 | 24.25 | 24.25 | 24.35 |
TiO2 | 11.20 | 11.29 | 11.38 | 11.48 | 11.27 | 11.32 | 11.36 |
B2O3 | 3.20 | 3.23 | 3.25 | 3.28 | 3.22 | 3.23 | 3.25 |
ZnO | 2.40 | 2.42 | 2.44 | 2.46 | 2.42 | 2.43 | 2.44 |
K2O | 1.44 | 0.97 | 0.49 | 0.00 | 0.81 | 0.40 | 0.00 |
Na2O | 0.96 | 0.65 | 0.33 | 0.00 | 0.97 | 0.97 | 0.97 |
Sb2O3 | 0.40 | 0.40 | 0.41 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.41 |
Li2O | 0.40 | 0.40 | 0.41 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.41 |
计 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
表4 玻璃特性
特性项目 | 玻璃原料 | |||||||
5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | ||
玻璃 | 熔解性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
Tg | 653 | 659 | 665 | 661 | 651 | 658 | 660 | |
Td | 718 | 726 | 735 | 743 | 730 | 727 | 729 | |
α | 64.3 | 58.2 | 54.0 | 53.1 | 61.4 | 60.0 | 58.2 | |
微晶玻璃(800℃) | Ce | 0 | 1315 | 1555 | 1429 | 854 | 1445 | 1491 |
HCe | 2652 | 800 | 453 | 320 | 1990 | 296 | 498 | |
α | —— | —— | —— | —— | 62.4 | 39.5 | 47.5 | |
微晶玻璃(850℃) | Ce | 540 | 1537 | 1720 | 1668 | 1523 | 1662 | 1588 |
HCe | 3154 | 392 | 0 | 0 | 802 | 0 | 0 | |
α | —— | 46.5 | 41.3 | 36.6 | 44.1 | 41.5 | 40.6 | |
微晶玻璃(900℃) | Ce | 1721 | 1771 | 1811 | 1759 | 1692 | 1661 | 1685 |
HCe | 755 | 201 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
α | 62.5 | 41.0 | 39.9 | 38.2 | 42.5 | 41.7 | 39.7 |
(第3实验)
在第3实验中,调制大体上使组成成分SiO2、Al2O3、BaO、TiO2、ZnO、B2O3、Sb2O3的成分比例一定,使P2O5、Bi2O3的成分比例为0,使K2O为0或0.49重量%,并且适当改变了Li2O、K2O、Na2O的成分比例的玻璃原料,用这些各玻璃原料成形作为反射镜用基板的碗状的玻璃成形体,同时将所得的各玻璃成形体在各种温度下分别进行热处理(结晶化处理),将构成各玻璃成形体的玻璃变换成微晶玻璃,构成反射镜用基体(由微晶玻璃构成的玻璃成形体)。
算出得到的玻璃成形体的结晶化温度和结晶相的比例的关系,将该结果示于表5和表6,同时图3的曲线示出了K2O的含量不足0.5重量%时的Li2O的含量、结晶化温度和结晶相的比例的关系。关于这些玻璃成形体的一部分拍摄内侧表面的电子显微镜照片,将其复印图示于图5~图9。
表5 玻璃成形体的特性
成分 | 玻璃原料 | ||||||||
12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
SiO2 | 40.98 | 40.98 | 40.98 | 40.82 | 40.82 | 40.82 | 41.42 | 41.42 | 40.65 |
Al2O3 | 16.39 | 16.39 | 16.39 | 16.33 | 16.33 | 16.33 | 16.57 | 16.57 | 16.26 |
BaO | 24.59 | 24.59 | 24.59 | 24.49 | 24.49 | 24.49 | 24.85 | 24.85 | 24.39 |
TiO2 | 11.48 | 11.48 | 11.48 | 11.43 | 11.43 | 11.43 | 11.53 | 11.53 | 11.38 |
B2O3 | 3.28 | 3.28 | 3.28 | 3.27 | 3.27 | 3.27 | 3.29 | 3.29 | 3.25 |
ZnO | 2.46 | 2.46 | 2.46 | 2.45 | 2.45 | 2.45 | 2.26 | 2.26 | 2.44 |
K2O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.49 |
Na2O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.33 |
Sb2O3 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.00 | 0.00 | 0.41 |
Li2O | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.82 | 0.82 | 0.82 | 0.08 | 0.08 | 0.41 |
结晶化温度 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 | 850 | 900 | 800 |
Ce(cps) | 1429 | 1668 | 1759 | 1494 | 1711 | 1746 | 1735 | 1815 | 1555 |
HCe(cps) | 320 | 0 | 0 | 421 | 0 | 0 | 0 | 0 | 453 |
Ce比例(%) | 82 | 100 | 100 | 78 | 100 | 100 | 100 | 100 | 77 |
表6 玻璃成形体的特性
成分 | 玻璃原料 | |||||||
21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | |
SiO2 | 40.65 | 40.65 | 40.75 | 40.75 | 40.75 | 40.66 | 40.66 | 40.66 |
Al2O3 | 16.26 | 16.26 | 16.30 | 16.30 | 16.30 | 16.27 | 16.27 | 16.27 |
BaO | 24.39 | 24.39 | 24.45 | 24.45 | 24.45 | 24.40 | 24.40 | 24.40 |
TiO2 | 11.38 | 11.38 | 11.41 | 11.41 | 11.41 | 11.38 | 11.38 | 11.38 |
B2O3 | 3.25 | 3.25 | 3.26 | 3.26 | 3.26 | 3.26 | 3.26 | 3.26 |
ZnO | 2.44 | 2.44 | 2.45 | 2.45 | 2.45 | 2.45 | 2.45 | 2.45 |
K2O | 0.49 | 0.49 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Na2O | 0.33 | 0.33 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 |
Sb2O3 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 |
Li2O | 0.41 | 0.41 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
结晶化温度 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 |
Ce | 1720 | 1811 | 475 | 1328 | 1650 | 535 | 838 | 1618 |
HCe | 0 | 0 | 2918 | 692 | 0 | 3647 | 2792 | 0 |
Ce比例 | 100 | 100 | 14 | 66 | 100 | 13 | 23 | 100 |
(第4实验)
在第4实验中,调制大体上使组成成分SiO2、Al2O3、BaO、TiO2、ZnO、B2O3、Sb2O3的成分比例一定,使P2O5、Bi2O3的成分比例为0,使Li2O的成分比例为一定的约0.4重量%,并且适当改变了K2O、Na2O的成分比例的玻璃原料,用这些各玻璃原料成形作为反射镜用基板的碗状的玻璃成形体,同时将所得的各玻璃成形体在各种温度下分别进行热处理(结晶化处理),将构成各玻璃成形体的玻璃变换成微晶玻璃,构成反射镜用基体(由微晶玻璃构成的玻璃成形体)。算出得到的玻璃成形体的结晶化温度和结晶相的比例的关系,将该结果示于表7和表8,同时图4的曲线示出了Li2O的含量为一定时的K2O的含量、结晶化温度和结晶相的比例的关系。
表7 玻璃成形体的特性
成分 | 玻璃原料 | ||||||||
29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | |
SiO2 | 40.98 | 40.98 | 40.98 | 40.65 | 40.65 | 40.65 | 40.57 | 40.57 | 40.57 |
Al2O3 | 16.39 | 16.39 | 16.39 | 16.26 | 16.26 | 16.26 | 16.23 | 16.23 | 16.23 |
BaO | 24.59 | 24.59 | 24.59 | 24.39 | 24.39 | 24.39 | 24.34 | 24.34 | 24.34 |
TiO2 | 11.48 | 11.48 | 11.48 | 11.38 | 11.38 | 11.38 | 11.36 | 11.36 | 11.36 |
B2O3 | 3.28 | 3.28 | 3.28 | 3.25 | 3.25 | 3.25 | 3.25 | 3.25 | 3.25 |
ZnO | 2.46 | 2.46 | 2.46 | 2.44 | 2.44 | 2.44 | 2.44 | 2.44 | 2.44 |
K2O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.49 | 0.49 | 0.49 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
Na2O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | 0.41 | 0.41 | 0.41 |
Sb2O3 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.40 |
Li2O | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.41 | 0.40 | 0.40 | 0.40 |
结晶化温度 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 |
Ce | 1429 | 1668 | 1759 | 1555 | 1720 | 1811 | 1555 | 1720 | 1811 |
HCe | 320 | 0 | 0 | 453 | 0 | 0 | 453 | 0 | 0 |
Ce比例 | 82 | 100 | 100 | 77 | 100 | 100 | 77 | 100 | 100 |
表8 玻璃成形体的特性
成分 | 玻璃原料 | ||||||||
38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | |
SiO2 | 40.32 | 40.32 | 40.32 | 40.01 | 40.01 | 40.01 | 40.00 | 40.00 | 40.00 |
Al2O3 | 16.13 | 16.13 | 16.13 | 16.06 | 16.06 | 16.06 | 16.00 | 16.00 | 16.00 |
BaO | 24.19 | 24.19 | 24.19 | 24.08 | 24.08 | 24.08 | 24.00 | 24.00 | 24.00 |
TiO2 | 11.29 | 11.29 | 11.29 | 11.17 | 11.17 | 11.17 | 11.20 | 11.20 | 11.20 |
B2O3 | 3.23 | 3.23 | 3.23 | 3.19 | 3.19 | 3.19 | 3.20 | 3.20 | 3.20 |
ZnO | 2.42 | 2.42 | 2.42 | 2.19 | 2.19 | 2.19 | 2.40 | 2.40 | 2.40 |
K2O | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 1.43 | 1.43 | 1.43 | 1.44 | 1.44 | 1.44 |
Na2O | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.95 | 0.95 | 0.95 | 0.96 | 0.96 | 0.96 |
Sb2O3 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 |
Li2O | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 |
结晶化温度 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 | 800 | 850 | 900 |
Ce | 1315 | 1537 | 1771 | 390 | 1485 | 1184 | 0 | 540 | 1721 |
HCe | 800 | 392 | 201 | 2775 | 578 | 1838 | 3154 | 755 | |
Ce比例 | 62 | 80 | 90 | 12 | 72 | 39 | 0 | 15 | 70 |
(第5实验)
在第5实验中,关于在与第3实验的No.20(结晶化温度800℃)、No.21(结晶化温度850℃)、No.22(结晶化温度900℃)的玻璃成形体相同的条件下成形且结晶化的平板状(宽4mm、长40mm)、不同厚度的玻璃成形体,进行了机械特性、热特性及光学特性的研究。关于机械特性和热特性,对在结晶化温度850℃下结晶的玻璃成形体(厚度3mm)进行4点弯曲试验(JIS1601),测定了在各温度下的弯曲强度和弹性模量。所得的结果示于表9。
表9 机械特性
测定温度(℃) | 弯曲强度(Mpa) | 弹性模量(Gpa) |
室温 | 125~155 | 80~85 |
300 | 145~175 | 70~75 |
600 | 180~220 | 35~40 |
另外,关于光学特性,测定了在结晶化温度800℃、850℃、900℃下结晶的各玻璃成形体(厚度0.15~5mm)和通过它的光的最短波长的关系(第1种光学特性),同时测定了光的各波长的透过率的关系(第2种光学特性)。关于第1种光学特性,表10和图10的曲线示出了所得的结果,关于第2种光学特性,图11和图12的曲线示出了所得的结果。
表10 透过的最短波长(nm)
厚度(mm) | 结晶化温度(℃) | ||
800 | 850 | 900 | |
5 | 1150 | 1250 | 2100 |
1 | 1000 | 1120 | 1870 |
0.4 | 900 | 1020 | 1620 |
0.15 | 750 | 800 | 1130 |
Claims (13)
1.一种微晶玻璃,其特征在于,它是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O为修饰成分,其中SiO2含量为35~55重量%,Al2O3含量为7~25重量%,BaO含量为18~38重量%,TiO2含量为8~15重量%,作为该修饰成分的Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围。
2.一种微晶玻璃,其特征在于,它是以钡长石为主结晶相的微晶玻璃,在以SiO2、Al2O3、BaO、TiO2为主要构成成分的同时,以Li2O和K2O为修饰成分,其中SiO2含量为35~55重量%,Al2O3含量为7~25重量%,BaO含量为18~38重量%,TiO2含量为8~15重量%,作为该修饰成分的Li2O的含量在0.05~1.0重量%的范围、K2O的含量在1.5重量%以下的范围。
3.根据权利要求1记载的微晶玻璃,其特征在于,作为修饰成分,含有从Na2O、P2O5、B2O3、Sb2O3、ZnO、Bi2O3中选择的1种或多种成分。
4.根据权利要求2记载的微晶玻璃,其特征在于,作为修饰成分,含有从Na2O、P2O5、B2O3、Sb2O3、ZnO、Bi2O3中选择的1种或多种成分。
5.一种反射镜用基体,其特征在于,是在表面蒸镀薄膜状的反射膜而形成反射镜的基体,该基体是采用权利要求1、2、3、4的任一项所记载的微晶玻璃构成的。
6.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,构成该基体的微晶玻璃的热膨胀系数α在30×10-7/℃~45×10-7/℃的范围。
7.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,构成该基体的微晶玻璃的晶体粒子的粒径在0.1~1μm的范围。
8.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,弯曲强度在室温下为125~155MPa、在300℃下为145~175Mpa、在600℃下为180~220MPa的范围,并且,弹性模量在室温下为80~85GPa、在300℃下为70~75GPa、在600℃下为35~40GPa的范围。
9.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上。
10.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,透过构成该基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上。
11.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,弯曲强度在室温下为125~155MPa、在300℃下为145~175Mpa、在600℃下为180~220MPa的范围,弹性模量在室温下为80~85GPa、在300℃下为70~75GPa、在600℃下为35~40GPa的范围,并且透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为800nm以上,透过构成该基体的微晶玻璃的透过率为50%的光的波长对于厚度为0.1mm的微晶玻璃而言为850nm以上。
12.根据权利要求5记载的反射镜用基体,其特征在于,具有3~6mm的厚度,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为850nm以上。
13.根据权利要求12记载的反射镜用基体,其特征在于,透过构成该基体的微晶玻璃的光的最短波长为1000nm以上。
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP228984/01 | 2001-07-30 | ||
JP228984/2001 | 2001-07-30 | ||
JP2001228984 | 2001-07-30 | ||
JP362117/01 | 2001-11-28 | ||
JP362117/2001 | 2001-11-28 | ||
JP2001362117A JP4033665B2 (ja) | 2001-07-30 | 2001-11-28 | 反射鏡用結晶化ガラスおよび反射鏡用基体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1400183A CN1400183A (zh) | 2003-03-05 |
CN1250474C true CN1250474C (zh) | 2006-04-12 |
Family
ID=26619503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB021273715A Expired - Fee Related CN1250474C (zh) | 2001-07-30 | 2002-07-30 | 微晶玻璃及反射镜用基体 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1281688B1 (zh) |
JP (1) | JP4033665B2 (zh) |
CN (1) | CN1250474C (zh) |
DE (1) | DE60201559T2 (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100396633C (zh) * | 2006-09-06 | 2008-06-25 | 哈尔滨工业大学 | 碳短纤维增强BaAl2Si2O8复合材料 |
CN101428971B (zh) * | 2006-09-06 | 2011-09-21 | 哈尔滨工业大学 | 碳短纤维增强BaAl2Si2O8复合材料的制备方法 |
US7507681B2 (en) * | 2007-02-28 | 2009-03-24 | Eurokera | Glass-ceramic, articles and fabrication process |
US7867932B2 (en) | 2007-08-28 | 2011-01-11 | Corning Incorporated | Refractory glass ceramics |
JP5848955B2 (ja) * | 2011-11-10 | 2016-01-27 | シャープ株式会社 | 光触媒装置および水浄化装置 |
JP2013238678A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Asahi Glass Co Ltd | 反射器 |
CN103274602B (zh) * | 2013-05-20 | 2015-05-13 | 天津大学 | 改进的溶胶-凝胶工艺制备BaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃及方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4341872A (en) * | 1981-06-05 | 1982-07-27 | Corning Glass Works | Microwave-compatible nepheline glass-ceramics |
US5695725A (en) * | 1989-07-18 | 1997-12-09 | Talmy; Inna G. | Method of preparing monoclinic BaO.A12 O3.2SiO2 |
JPH0792527B2 (ja) * | 1991-02-01 | 1995-10-09 | 岡本硝子株式会社 | 反射鏡 |
-
2001
- 2001-11-28 JP JP2001362117A patent/JP4033665B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-07-17 DE DE60201559T patent/DE60201559T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-17 EP EP02255041A patent/EP1281688B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-30 CN CNB021273715A patent/CN1250474C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4033665B2 (ja) | 2008-01-16 |
DE60201559T2 (de) | 2006-03-02 |
DE60201559D1 (de) | 2004-11-18 |
CN1400183A (zh) | 2003-03-05 |
EP1281688A1 (en) | 2003-02-05 |
JP2003112948A (ja) | 2003-04-18 |
EP1281688B1 (en) | 2004-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1304311C (zh) | 玻璃和玻璃陶瓷的成型方法 | |
TWI271389B (en) | Lamp reflector substrate, glass, glass-ceramic materials and process for making the same | |
TWI297332B (en) | Glass-ceramic | |
CN1138715C (zh) | 钠钙硅玻璃组合物及其应用 | |
CN1676484A (zh) | 玻璃陶瓷及其制备方法 | |
JP5539204B2 (ja) | 耐熱性ガラスセラミック | |
CN1785868A (zh) | 纳米多晶相玻璃陶瓷及其生产方法 | |
CN1699230A (zh) | Li2O-Al2O3-SiO 2系微晶性玻璃和微晶玻璃及制造方法 | |
CN1250474C (zh) | 微晶玻璃及反射镜用基体 | |
JP5510885B2 (ja) | 光反射基材 | |
CN100349816C (zh) | 可陶瓷化的无机玻璃,玻璃-陶瓷制件的制备,所述制件 | |
WO2014112552A1 (ja) | 結晶性ガラス基板及び結晶化ガラス基板並びに拡散板及びそれを備えた照明装置 | |
CN1506331A (zh) | 由锂铝硅酸盐玻璃陶瓷组成的组合物 | |
JP4378152B2 (ja) | 耐熱性ガラス | |
CN1274991C (zh) | 具有优良抗热性的低成本反射器 | |
JPH0792527B2 (ja) | 反射鏡 | |
US20060014026A1 (en) | Reflecting mirror | |
JP2006001828A (ja) | 結晶化ガラス | |
JP4886928B2 (ja) | 結晶化ガラス製リフレクター基体の製造方法 | |
JP5212885B2 (ja) | 結晶化ガラス粉末及びuv硬化型樹脂硬化物 | |
JPH0737334B2 (ja) | 耐熱性セラミックス成形体及びその製造法 | |
WO2017175587A1 (ja) | 複合粉末、グリーンシート、光反射基材及びこれらを用いた発光デバイス | |
JP4274683B2 (ja) | 反射鏡 | |
US6652973B2 (en) | Glass-ceramic and reflecting mirror substrate | |
JP2009073726A (ja) | 天然大理石様結晶化ガラス、天然大理石様結晶化ガラス物品及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060412 |