JP2002012447A - 表面強化したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス - Google Patents
表面強化したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスInfo
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- JP2002012447A JP2002012447A JP2000193100A JP2000193100A JP2002012447A JP 2002012447 A JP2002012447 A JP 2002012447A JP 2000193100 A JP2000193100 A JP 2000193100A JP 2000193100 A JP2000193100 A JP 2000193100A JP 2002012447 A JP2002012447 A JP 2002012447A
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- crystallized glass
- thermal expansion
- coefficient
- li2o
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱膨張係数の小さいＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系結晶化ガラスを表面強化した物品を提供するこ
とである。 【解決手段】 −３０〜６０×１０-7／℃の熱膨張係数
を有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスの
表面に、それより小さい熱膨張係数を有する粒子が融着
していることを特徴とする。
ｉＯ2系結晶化ガラスを表面強化した物品を提供するこ
とである。 【解決手段】 −３０〜６０×１０-7／℃の熱膨張係数
を有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスの
表面に、それより小さい熱膨張係数を有する粒子が融着
していることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面強化したＬｉ
2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスに関するもので
ある。
2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ガラス及び結晶化ガラスの表面強化は、
一般には、風冷強化法によって行われてきた。この風冷
強化法は、冷却中に物品の表面層と内部の熱収縮量の差
を利用しているため、窓板ガラスのように熱膨張係数の
大きい物品を表面強化するのに広く用いられているのが
現状である。
一般には、風冷強化法によって行われてきた。この風冷
強化法は、冷却中に物品の表面層と内部の熱収縮量の差
を利用しているため、窓板ガラスのように熱膨張係数の
大きい物品を表面強化するのに広く用いられているのが
現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｌｉ2Ｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、核形成剤として
ＴｉＯ2、ＺｒＯ2を含み、主結晶としてβ―石英固溶体
又はβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスで
あり、熱膨張係数が低く、機械的強度の高いものであ
る。
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、核形成剤として
ＴｉＯ2、ＺｒＯ2を含み、主結晶としてβ―石英固溶体
又はβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスで
あり、熱膨張係数が低く、機械的強度の高いものであ
る。
【０００４】このような熱膨張係数が低い結晶化ガラス
を更に高強度にして使用するためには、上記の風冷強化
法によって強化することができない。それは、通常、風
冷強化される窓板ガラスの場合、その熱膨張係数は９０
×１０-7／℃と高いので冷却中での熱収縮量が大きくな
り表面に圧縮応力が発生して強化できるが、一方、低膨
張結晶化ガラスの場合は熱膨張係数は−１０〜３０×１
０-7／℃と低いため熱収縮量が小さくなり、その低膨張
結晶化ガラス表面に応力がほとんど発生しないので強化
することができない。
を更に高強度にして使用するためには、上記の風冷強化
法によって強化することができない。それは、通常、風
冷強化される窓板ガラスの場合、その熱膨張係数は９０
×１０-7／℃と高いので冷却中での熱収縮量が大きくな
り表面に圧縮応力が発生して強化できるが、一方、低膨
張結晶化ガラスの場合は熱膨張係数は−１０〜３０×１
０-7／℃と低いため熱収縮量が小さくなり、その低膨張
結晶化ガラス表面に応力がほとんど発生しないので強化
することができない。
【０００５】本発明の目的は、熱膨張係数の小さいＬｉ
2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスを表面強化した
物品を提供することである。
2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスを表面強化した
物品を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は種々の実験を
行った結果、低膨張結晶化ガラスよりも小さい熱膨張係
数を有する粉末粒子をその表面に融着させると、熱膨張
係数の差によって低膨張結晶化ガラスの表面に圧縮応力
が発生して低膨張結晶化ガラスの強度が向上することを
見出した。
行った結果、低膨張結晶化ガラスよりも小さい熱膨張係
数を有する粉末粒子をその表面に融着させると、熱膨張
係数の差によって低膨張結晶化ガラスの表面に圧縮応力
が発生して低膨張結晶化ガラスの強度が向上することを
見出した。
【０００７】即ち、本発明の表面強化したＬｉ2Ｏ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、−３０〜６０×１
０-7／℃の熱膨張係数を有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系結晶化ガラスの表面に、それより小さい熱膨張
係数を有する粒子が融着していることを特徴とする。
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、−３０〜６０×１
０-7／℃の熱膨張係数を有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系結晶化ガラスの表面に、それより小さい熱膨張
係数を有する粒子が融着していることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の方法において使用する粉
末粒子は、−４０〜５０×１０-7／℃、好ましくは−３
５〜４５×１０-7／℃の熱膨張係数を有するものであ
る。熱膨張係数が−４０×１０-7／℃より小さいと熱膨
張係数の差によるストレス(圧縮応力)が大きくなり、融
着粒子によって結晶化ガラスの表面がえぐり取られるこ
とになる。一方、熱膨張係数が５０×１０-7／℃より大
きいと熱膨張係数の差によるストレス(引張応力)が大き
くなり結晶化ガラスの表面にクラックが多数発生する。
末粒子は、−４０〜５０×１０-7／℃、好ましくは−３
５〜４５×１０-7／℃の熱膨張係数を有するものであ
る。熱膨張係数が−４０×１０-7／℃より小さいと熱膨
張係数の差によるストレス(圧縮応力)が大きくなり、融
着粒子によって結晶化ガラスの表面がえぐり取られるこ
とになる。一方、熱膨張係数が５０×１０-7／℃より大
きいと熱膨張係数の差によるストレス(引張応力)が大き
くなり結晶化ガラスの表面にクラックが多数発生する。
【０００９】このような特性を有する粉末粒子は、β―
ユークリプタイト（β−Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2：−５×１０-7／℃）、α―コーディエライト（α
―２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2：２５×１０−７
／℃）等である。更に、粉末粒子の平均粒径は、結晶化
ガラスの表面状態に大きく作用するため、その平均粒径
は０．５〜２００μｍ、好ましくは１〜１５０μｍの粉
末粒子を用いることが望ましい。２００μｍより大きい
粉末粒子を用いると結晶化ガラス表面にピット（凹み）
が生じ、０．５μｍより細かい粉末粒子を使用した場合
には結晶化ガラス表面がざらざらしたマット状となり表
面光沢が無くなる。
ユークリプタイト（β−Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2：−５×１０-7／℃）、α―コーディエライト（α
―２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2：２５×１０−７
／℃）等である。更に、粉末粒子の平均粒径は、結晶化
ガラスの表面状態に大きく作用するため、その平均粒径
は０．５〜２００μｍ、好ましくは１〜１５０μｍの粉
末粒子を用いることが望ましい。２００μｍより大きい
粉末粒子を用いると結晶化ガラス表面にピット（凹み）
が生じ、０．５μｍより細かい粉末粒子を使用した場合
には結晶化ガラス表面がざらざらしたマット状となり表
面光沢が無くなる。
【００１０】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の表面強化し
たＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスについて
説明する。
たＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスについて
説明する。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１は、主結晶がβ―スポジュメン固溶体
である低膨張結晶化ガラスの実施例（試料Ｎｏ．１、
２）と比較例（試料Ｎｏ．３〜５）を示している。
である低膨張結晶化ガラスの実施例（試料Ｎｏ．１、
２）と比較例（試料Ｎｏ．３〜５）を示している。
【００１３】各試料は次のように調整した。
【００１４】まず、粉末粒子としてβ―ユークリプタイ
ト、α―アルミナ（熱膨張係数：約９０×１０-7／℃）
を用意した。
ト、α―アルミナ（熱膨張係数：約９０×１０-7／℃）
を用意した。
【００１５】結晶化ガラスの組成は、ＳｉＯ2 ６６
％、Ａｌ2Ｏ3 ２２％、Ｌｉ2Ｏ ４％、ＭｇＯ ０．
５％、ＴｉＯ2 ２％、ＺｒＯ2 ２．５％、Ｐ2Ｏ5
１．５％、Ｎａ2Ｏ ０．５％、Ｋ2Ｏ ０．５％、Ａｓ
2Ｏ3 ０．５％となるように各原料を酸化物、水酸化
物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で調合し、
均一に混合した後、白金坩堝を用いて電気炉で１５５０
〜１６５０℃で８〜２０時間溶融した。次いで溶融した
ガラスをカーボン定盤上に流しだし、ステンレスローラ
ーを用いて５ｍｍ厚さに成形して、さらに徐冷炉を用い
て室温まで冷却した。このガラス成形体に上記のβ―ユ
ークリプタイト粉末粒子を表面が薄く覆われる程度に上
部から均等に散布して、電気炉内にて結晶化の熱処理を
行った。その熱処理条件は、核形成を８００℃−２時
間、結晶成長を１１５０℃−１時間で行った。なお、昇
温速度は、室温から核形成温度までを３００℃／時間、
核形成から結晶成長温度までを６０℃／時間とし、降温
速度は、炉冷にて行った。
％、Ａｌ2Ｏ3 ２２％、Ｌｉ2Ｏ ４％、ＭｇＯ ０．
５％、ＴｉＯ2 ２％、ＺｒＯ2 ２．５％、Ｐ2Ｏ5
１．５％、Ｎａ2Ｏ ０．５％、Ｋ2Ｏ ０．５％、Ａｓ
2Ｏ3 ０．５％となるように各原料を酸化物、水酸化
物、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩等の形態で調合し、
均一に混合した後、白金坩堝を用いて電気炉で１５５０
〜１６５０℃で８〜２０時間溶融した。次いで溶融した
ガラスをカーボン定盤上に流しだし、ステンレスローラ
ーを用いて５ｍｍ厚さに成形して、さらに徐冷炉を用い
て室温まで冷却した。このガラス成形体に上記のβ―ユ
ークリプタイト粉末粒子を表面が薄く覆われる程度に上
部から均等に散布して、電気炉内にて結晶化の熱処理を
行った。その熱処理条件は、核形成を８００℃−２時
間、結晶成長を１１５０℃−１時間で行った。なお、昇
温速度は、室温から核形成温度までを３００℃／時間、
核形成から結晶成長温度までを６０℃／時間とし、降温
速度は、炉冷にて行った。
【００１６】得られた各試料について、結晶相、熱膨張
係数、表面クラックの有無、表面ピット（融着粒子粉末
による凹み）の有無、曲げ強度を評価した。これらの結
果を、表１にまとめた。
係数、表面クラックの有無、表面ピット（融着粒子粉末
による凹み）の有無、曲げ強度を評価した。これらの結
果を、表１にまとめた。
【００１７】表１の結果から、β―ユークリプタイトの
粉末粒子を使用した実施例は、表面クラック及び表面ピ
ットの発生は認められなかった。また曲げ強度は、２１
０〜２４０ＭＰａで、結晶化ガラスよりも大きい熱膨張
係数のアルミナ融着粉末粒子を用いた比較例の９０〜１
００ＭＰａに比べて約２〜３倍の高強度を示した。
粉末粒子を使用した実施例は、表面クラック及び表面ピ
ットの発生は認められなかった。また曲げ強度は、２１
０〜２４０ＭＰａで、結晶化ガラスよりも大きい熱膨張
係数のアルミナ融着粉末粒子を用いた比較例の９０〜１
００ＭＰａに比べて約２〜３倍の高強度を示した。
【００１８】なお、結晶相はＸ線回折装置を用いて評価
した。熱膨張係数はＤｉｌａｔｏメーターによって測定
した。表面クラック、表面ピットは目視によって評価し
た。表面クラックの有無は、表面にクラックがないもの
を「○」、表面にクラックがあるものを「×」として評価
した。表面ピットの有無は、ないものを「○」、あるも
のを「×」として評価した。曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ−１
６０１に準じて測定を行った。
した。熱膨張係数はＤｉｌａｔｏメーターによって測定
した。表面クラック、表面ピットは目視によって評価し
た。表面クラックの有無は、表面にクラックがないもの
を「○」、表面にクラックがあるものを「×」として評価
した。表面ピットの有無は、ないものを「○」、あるも
のを「×」として評価した。曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ−１
６０１に準じて測定を行った。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の表面強化し
たＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、熱膨
張係数の小さく、高強度であるために、電子部品や光部
品等の種々の用途に好適に利用できる。
たＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、熱膨
張係数の小さく、高強度であるために、電子部品や光部
品等の種々の用途に好適に利用できる。
Claims (3)
- 【請求項１】 −３０〜６０×１０-7／℃の熱膨張係数
を有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスの
表面に、それより小さい熱膨張係数を有する粒子が融着
していることを特徴とする表面強化したＬｉ2Ｏ−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラス。 - 【請求項２】 粒子の平均粒径が、０．５〜２００μｍ
であることを特徴とする請求項１の表面強化したＬｉ2
Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラス。 - 【請求項３】 粒子が、β―ユークリプタイト粉末又は
α―コーディエライト粉末であることを特徴とする請求
項１又は２の表面強化したＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ 3−ＳｉＯ2
系結晶化ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193100A JP2002012447A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 表面強化したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193100A JP2002012447A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 表面強化したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002012447A true JP2002012447A (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18692148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193100A Pending JP2002012447A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 表面強化したＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002012447A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101013223B1 (ko) | 2010-09-06 | 2011-02-10 | 주식회사 정관 | 음의 열팽창 계수를 가지는 결정화 유리 및 그 제조방법 |
| JP2017178638A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 球状ユークリプタイト粒子およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000193100A patent/JP2002012447A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101013223B1 (ko) | 2010-09-06 | 2011-02-10 | 주식회사 정관 | 음의 열팽창 계수를 가지는 결정화 유리 및 그 제조방법 |
| JP2017178638A (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 球状ユークリプタイト粒子およびその製造方法 |
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