【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融ガラスを収容するルツボに関するもので、特に、ビスマスを混入したガラスを処理するために好適なルツボに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のマルチメディアに代表される高度情報処理社会においては、光を使用した情報処理システムの実現が必須とされている。この光を使った情報処理システムの基本として、光信号の増幅や変調や制御、光の時空間情報の記憶などのための技術が必要で、それを実現できる種々の材料やデバイスの開発が進められている。この開発材料の中でもガラスは極めて重要で、急速にガラス開発が進展している。そして、この開発されているガラスの中に、酸化ビスマスを含むガラスが着目されている。
【０００３】
ガラスの開発や製造においては、所望のガラス特性を満足させるため、種々の元素を添加混入し、均一なガラス組成を実現する処理を行う必要がある。このガラスを処理するために溶融ガラスを収容するルツボとしては、一般的には従来から白金系のルツボが知られている。白金系ルツボは高温使用に耐え、溶融ガラスによる浸食に強いからである。
【０００４】
ところが、ビスマスを混入したガラスを、従来からある白金系ルツボで溶解すると、白金の浸食が激しく、ルツボが著しく食われる現象が発生し、溶融ガラスが漏れ出す現象が生じるのである。そのため、ビスマスを混入したガラスの開発或いは製造をする場合、その開発や製造が十分に行えなえず、そのコストも非常に高額になる傾向にあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであり、ビスマスを混入したガラスを処理する場合であっても、溶融ガラスによる浸食に耐え、確実にガラスの溶解、均質化等の処理を行えるルツボの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は、様々なルツボ材料を検討した結果、パラジウム或いはパラジウムを含有する合金で製作したルツボであると、ビスマスを混入したガラスを溶解しても、浸食等を生じることなくガラスの処理が行えることを見出し、本発明を想到するに至った。
【０００７】
本発明は、ガラスを処理するために溶融ガラスを収容するルツボであって、パラジウム又はパラジウム含有合金からなることを特徴とするものである。本発明者の研究によると、パラジウムは白金と異なりビスマスを固溶する固溶域を有するので、ビスマスを混入したガラスを溶解等しても、溶融ガラス中のビスマスはルツボ中のパラジウムに固溶し、ルツボの浸食が生じないのではないかと推測をしている。尚、以下においてパラジウム含有合金を単に「合金」と称する場合がある。
【０００８】
本発明に係るルツボにおいてパラジウム含有合金とする場合、パラジウムを除く残部が白金、金、銀、ロジウムのうちいずれか一種以上の元素であることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るルツボについてパラジウムを主成分とした合金を採用する場合、パラジウムよりも貴な元素である白金、金、銀を含有させておくと、パラジウムと酸化パラジウムの平衡状態におけるパラジウム安定領域温度を下げられるので、低温域でルツボを使用する場合に好適なものとなる。本発明者等の推測によると、酸化パラジウムと、ガラス中のビスマス等の酸化物とが共存する状態にあっては、酸化パラジウムと溶融ガラス中の酸化物とが反応して複合酸化物を形成し、溶融ガラス中に酸化パラジウムが溶出するものと考えられるからである。尚、低温域とは４００〜８００℃の温度範囲をいうものである。
【００１０】
また、本発明に係るルツボについてパラジウムを主成分とした合金を採用する場合、白金、金、銀、ロジウムのうちいずれか一種以上の元素をパラジウムに含有させることにより、ルツボ自体の強度を向上させることができる。特に、高温域で使用する場合には、ルツボの強度向上を図っておくことが実用的に好ましいからである。尚、高温域とは８００℃を越える温度であり、上限温度はルツボ自体の溶解温度によって定められる。
【００１１】
そして、本発明者等の研究により、純パラジウム或いは主成分がパラジウムとした合金のルツボのみならず、白金、金、銀、ロジウムのうちいずれか一種以上の元素を主成分とする合金によるルツボであっても、ビスマスを混入したガラスを処理するものに好適であることが明らかとなった。つまり、パラジウムを除く残部が白金、金、銀、ロジウムのうちいずれか一種以上の元素であるパラジウム含有合金であって、その残部が１〜９９ｗｔ％であるルツボによっても、ビスマスの混入した溶融ガラスによる浸食に耐えることができるのである。例えば、９９ｗｔ％白金−１％パラジウム、９９ｗｔ％白金−１％パラジウム、９９ｗｔ％Ａｇ−１％パラジウム、９９ｗｔ％ロジウム−１％パラジウムのような合金組成によるルツボであっても、ビスマスの混入した溶融ガラスによる浸食に耐えることができる。パラジウムが１ｗｔ％未満の場合、ビスマスを固溶するパラジウムの量が少ないため、ルツボの浸食を確実に防止できない傾向となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を実施例及び比較例に基づいて説明する。
【００１３】
実施例：本実施例では、表１に示す組成のルツボを作製した。まず、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）の各インゴットを準備し、表１に示す各実施例の組成となるように、各インゴットを溶解して板材を形成した。そして、その板材を絞り加工することにより、実施例１〜５の組成を有するルツボ（φ５０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、板厚１．４ｍｍ）を作製した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
比較例：また、比較のために、表２に示した組成のルツボも作製した。製造方法は、実施例と同様であるので省略する。
【００１６】
【表２】
【００１７】
表１の実施例１〜５、表２の比較例１〜４の各ルツボについて、耐久試験を行った。この耐久試験は、各ルツボに、ビスマスの混入したガラス粉末を４００ｇ投入し、大気雰囲気中、８００℃まで昇温して、８００℃に維持した状態で２４時間放置した後、ルツボの状態を観察するものである。表３にその結果を示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】
表３を見ると判るように、実施例１〜５のルツボには、特に変化した状態が確認されなかった。一方、比較例１〜３のでは、粒界腐食割れを発生してガラスの漏洩が確認された。また、比較例４のルツボは、粒界腐食割れは起こしていなかったものの、試験前後のルツボ重量を測定したところ、耐久試験後のルツボ重量が試験前よりも大幅に減少していた。このルツボ重量の減少は、ガラスと接触した部分で浸食が生じたためである。試験後のルツボ内に固化したガラスを硝酸液によって洗浄して除去し、ルツボの内部を目視観察したところ、実施例１〜５のるつぼでは、ガラスの接触した部分において浸食されたという形跡は見られなかった。比較例４のルツボの場合、ガラスの接触した部分で溶かされたような形跡が明らかに確認された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係るルツボによると、ビスマスを含有したガラスを処理する場合であっても、溶融ガラスの浸食に耐え、確実にガラスの溶解を行うことができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crucible containing molten glass, and more particularly to a crucible suitable for treating glass containing bismuth.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an advanced information processing society represented by multimedia in recent years, it is essential to realize an information processing system using light. As the basis of this information processing system using light, technologies for amplification, modulation, and control of optical signals, and storage of spatio-temporal information on light are required. Have been. Among these developed materials, glass is extremely important, and glass development is progressing rapidly. And, among these glasses being developed, glasses containing bismuth oxide have attracted attention.
[0003]
In the development and manufacture of glass, in order to satisfy desired glass properties, it is necessary to add and mix various elements and perform a process for realizing a uniform glass composition. As a crucible for accommodating molten glass for treating the glass, a platinum-based crucible has been generally known. This is because platinum-based crucibles withstand high temperature use and are resistant to erosion by molten glass.
[0004]
However, when bismuth-mixed glass is melted with a conventional platinum crucible, platinum erodes violently, causing a phenomenon in which the crucible is remarkably eaten, and a phenomenon in which molten glass leaks out. Therefore, when developing or manufacturing glass containing bismuth, the development or manufacturing cannot be performed sufficiently, and the cost tends to be very high.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances. The purpose is to provide a crucible that can perform
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventor studied various crucible materials, and found that if the crucible was made of palladium or an alloy containing palladium, even if glass containing bismuth was melted, erosion etc. It has been found that the glass can be treated without causing the problem, and the present invention has been reached.
[0007]
The present invention is a crucible for accommodating molten glass for treating glass, characterized by being made of palladium or a palladium-containing alloy. According to the study of the present inventor, palladium has a solid solution region in which bismuth is dissolved in solid solution unlike platinum, so even if glass containing bismuth is melted, bismuth in the molten glass is dissolved in palladium in the crucible. They speculate that crucible erosion will not occur. In the following, the palladium-containing alloy may be simply referred to as “alloy”.
[0008]
In the case of using a palladium-containing alloy in the crucible according to the present invention, the balance excluding palladium is preferably at least one element of platinum, gold, silver, and rhodium.
[0009]
When employing an alloy containing palladium as the main component for the crucible according to the present invention, platinum, gold, and silver, which are noble elements than palladium, are contained, and the palladium stable region temperature in the equilibrium state of palladium and palladium oxide is maintained. Therefore, when the crucible is used in a low temperature range, it becomes suitable. According to the estimations of the present inventors, when palladium oxide and an oxide such as bismuth in glass coexist, palladium oxide and oxide in molten glass react to form a composite oxide. However, it is considered that palladium oxide is eluted in the molten glass. Incidentally, the low temperature range refers to a temperature range of 400 to 800 ° C.
[0010]
In the case where an alloy containing palladium as a main component is used for the crucible according to the present invention, the strength of the crucible itself is improved by including at least one element of platinum, gold, silver, and rhodium in palladium. be able to. In particular, when used in a high temperature range, it is practically preferable to improve the strength of the crucible. The high temperature range is a temperature exceeding 800 ° C., and the upper limit temperature is determined by the melting temperature of the crucible itself.
[0011]
According to the research conducted by the present inventors, not only a pure crucible or a crucible made of an alloy whose main component is palladium, but also a crucible made of an alloy whose main component is one or more of platinum, gold, silver, and rhodium. Even if there is, it became clear that it is suitable for processing glass mixed with bismuth. In other words, the balance excluding palladium is a palladium-containing alloy that is at least one element of platinum, gold, silver, and rhodium, and the balance is 1-99 wt%. It can withstand the erosion caused by. For example, even if the crucible has an alloy composition such as 99 wt% platinum-1% palladium, 99 wt% platinum-1% palladium, 99 wt% Ag-1% palladium, and 99 wt% rhodium-1% palladium, the melting with bismuth is mixed. Can withstand erosion by glass. If the palladium content is less than 1 wt%, the amount of palladium that dissolves bismuth in a solid solution is small, so that erosion of the crucible tends not to be reliably prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on examples and comparative examples.
[0013]
Example : In this example, a crucible having the composition shown in Table 1 was produced. First, each ingot of palladium (Pd), platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), and rhodium (Rh) was prepared, and each ingot was prepared so as to have the composition of each example shown in Table 1. It melted to form a plate. Then, by crimping the plate material, a crucible (φ50 mm, height 60 mm, plate thickness 1.4 mm) having the composition of Examples 1 to 5 was produced.
[0014]
[Table 1]
[0015]
Comparative Example : For comparison, a crucible having the composition shown in Table 2 was also prepared. The manufacturing method is the same as that of the embodiment and will not be described.
[0016]
[Table 2]
[0017]
Endurance tests were performed on the crucibles of Examples 1 to 5 of Table 1 and Comparative Examples 1 to 4 of Table 2. In this durability test, 400 g of glass powder mixed with bismuth was put into each crucible, the temperature was raised to 800 ° C. in an air atmosphere, and the crucible was left standing at 800 ° C. for 24 hours. Is what you do. Table 3 shows the results.
[0018]
[Table 3]
[0019]
As can be seen from Table 3, the crucibles of Examples 1 to 5 did not show any particularly changed state. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, intergranular corrosion cracking occurred and leakage of glass was confirmed. Although the crucible of Comparative Example 4 did not cause intergranular corrosion cracking, the crucible weight before and after the test was measured. As a result, the crucible weight after the durability test was significantly smaller than that before the test. This decrease in the crucible weight is due to the erosion occurring at the portion in contact with the glass. The glass solidified in the crucible after the test was removed by washing with a nitric acid solution, and the inside of the crucible was visually observed. In the crucibles of Examples 1 to 5, there was no evidence that the crucible was eroded in the portion where the glass was in contact. I couldn't. In the case of the crucible of Comparative Example 4, traces of melting at the portion where the glass was in contact were clearly confirmed.
[0020]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the crucible concerning this invention, even when processing the glass containing bismuth, it can withstand the erosion of a molten glass and can melt | dissolve a glass reliably.
