JP2015166289A - glass or crystallized glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低い平均線膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスに関する。 The present invention relates to a glass or crystallized glass having a low average linear expansion coefficient.
平均線膨張係数(本明細書においては、膨張係数ともいう)の低いガラスは精密機器分野における基板材や、耐熱性ガラスや、金属及びセラミックスなど各種の基材に対して、装飾、絶縁、防錆等の各種の機能を付与するための被膜材料等の幅広い分野で使用されている。 Glass having a low average linear expansion coefficient (also referred to as expansion coefficient in the present specification) is used for decoration, insulation, and prevention of various base materials such as substrate materials, heat-resistant glass, metals and ceramics in the field of precision equipment. It is used in a wide range of fields such as coating materials for imparting various functions such as rust.
膨張係数の低いガラスとして、主に、SiO2成分を多く含むケイ酸塩系のガラスが知られている。SiO2成分は、ガラスを低膨張にするために寄与する成分とされている。例えば、特許文献1に記載されたタングステン封着用ガラス、特許文献2に記載された耐熱性を有するディスプレイ用ガラス、特許文献3や4に開示された陽極接合用ガラスが挙げられる。これらのガラスは、30〜380℃又は室温から300℃における平均線膨張係数が40×10−7/℃以下であるが、ガラスの溶融温度を高くするSiO2成分を50wt%以上と多く含んでいる。そのため、製造工程における液相状態でのガラスの粘度が高くなり、ガラスを均質化させるために、溶融温度を1500℃以上と高くする必要がある。よって、これらのガラスの製造が難しく、製造コストも高くなる傾向がある。
また、これらのガラスは軟化点が高いため、被膜や封着等の低い作業温度が要求される用途等に適しにくいという問題もある。
As glass having a low expansion coefficient, silicate glass mainly containing a large amount of SiO 2 component is known. The SiO 2 component is a component that contributes to low expansion of the glass. For example, the glass for tungsten sealing described in Patent Document 1, the glass for display having heat resistance described in Patent Document 2, and the glass for anodic bonding disclosed in Patent Documents 3 and 4 can be mentioned. These glasses have an average coefficient of linear expansion from 30 to 380 ° C. or from room temperature to 300 ° C. of 40 × 10 −7 / ° C. or less, but contain a large amount of SiO 2 component that increases the melting temperature of the glass as 50 wt% or more. Yes. Therefore, the viscosity of the glass in the liquid phase in the production process is increased, and the melting temperature needs to be increased to 1500 ° C. or higher in order to homogenize the glass. Therefore, the production of these glasses is difficult and the production cost tends to increase.
In addition, since these glasses have a high softening point, there is also a problem that they are not suitable for applications that require a low working temperature such as coating and sealing.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、比較的低温での溶融が可能で、しかも低い平均線膨張係数を有するガラス又は結晶化ガラスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a glass or crystallized glass that can be melted at a relatively low temperature and has a low average linear expansion coefficient.
本発明者は上記の課題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、既存のケイ酸塩系のガラス組成ではなく、リン酸塩系のガラス組成で特定成分の含有範囲を規定することによって、上記の課題を解決することを見いだし、この発明を完成したものであり、その具体的な構成は以下の通りである。
すなわち、本発明は以下の(1)〜(9)に存する。
(1)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、P2O5成分を16%以上50%以下、Nb2O5成分及びTiO2成分のうち1種以上の成分を合量で10%以上70%以下、RO成分を合量で1%以上55%以下含有する、ガラス(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上である)。
(2)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を合量で0%以上20%以下含有する(1)に記載のガラス。
(3)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、TiO2成分、ZrO2成分、SnO2成分及びWO3成分のうち1種以上の成分を合量で0%以上60%以下含有する(1)又は(2)に記載のガラス。
(4)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、Rn2O成分を合量で0%以上30%以下含有する(1)から(3)のいずれかに記載のガラス(RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上である)。
(5)酸化物換算組成のガラス全物質量に対して、モル%で、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を合量で3%以上50%以下含有する(1)から(4)のいずれかに記載のガラス。
(6)(1)から(5)のいずれかに記載のガラスを熱処理することにより作製される、結晶化ガラス。
(7)−30℃〜70℃における平均線膨張係数が80×10−7/℃以下である、(1)から(6)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラス。
(8)(1)から(7)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、フィラー。
(9)(1)から(7)のいずれかに記載のガラス又は結晶化ガラスを含有する、封着用組成物。
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor has prescribed the content range of the specific component not by the existing silicate glass composition but by the phosphate glass composition. The present invention has been completed by finding out to solve the problems, and the specific configuration thereof is as follows.
That is, the present invention resides in the following (1) to (9).
(1) 16% or more and 50% or less of the P 2 O 5 component, and one or more components among the Nb 2 O 5 component and the TiO 2 component in mol% with respect to the total amount of glass in the oxide conversion composition. Glass (R is at least one selected from the group consisting of Zn, Mg, Ca, Sr and Ba) containing 10% or more and 70% or less in total, and containing RO component in 1% or more and 55% or less in total ).
(2) With respect to the total amount of glass in an oxide conversion composition, the total amount of one or more of the SiO 2 component, B 2 O 3 component and Al 2 O 3 component is 0% or more and 20% in mol%. % Glass or less according to (1).
(3) With respect to the total amount of glass in an oxide conversion composition, the total amount of one or more of TiO 2 component, ZrO 2 component, SnO 2 component and WO 3 component is 0% or more and 60% in mol%. % Or less of the glass according to (1) or (2).
(4) The glass according to any one of (1) to (3), containing 0% to 30% of the total amount of the Rn 2 O component in mol% with respect to the total amount of the glass having an oxide equivalent composition. (Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb and Cs).
(5) Containing 3% or more and 50% or less of the total amount of one or more of the ZnO component and the MgO component in mol% with respect to the total amount of glass in the oxide conversion composition (4) ).
(6) Crystallized glass produced by heat-treating the glass according to any one of (1) to (5).
(7) Glass or crystallized glass in any one of (1) to (6) whose average linear expansion coefficient in -30 degreeC-70 degreeC is 80x10 < -7 > / degrees C or less.
(8) A filler containing the glass or crystallized glass according to any one of (1) to (7).
(9) A sealing composition containing the glass or crystallized glass according to any one of (1) to (7).
本発明によれば、−30℃〜70℃において80×10−7/℃以下である低い平均線膨張係数を有するリン酸塩系のガラス又は結晶化ガラスを得ることが可能である。また、本発明は、低膨張である既存のケイ酸塩系のガラスに比べて、溶融温度がはるかに低いため、低コストでの生産が可能である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低い平均線膨張係数を有するため、例えば、精密機器、封着用材料の平均線膨張係数を調整するためのフィラー、防火ガラスや電気レンジのトッププレートやガスレンジのトッププレートなど耐熱性が要求される製品、陽極接合用材料、電子材料用の封着用材料に用いることができる。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスは、低膨張であることを必ずしも要求されない用途、例えば光学ガラスにも用いることができ、また光学ガラス用途以外でも幅広い用途、例えば光触媒材料にも用いることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a phosphate-based glass or crystallized glass having a low average linear expansion coefficient that is 80 × 10 −7 / ° C. or lower at −30 ° C. to 70 ° C. In addition, the present invention can be produced at low cost because the melting temperature is much lower than that of existing silicate glass having low expansion.
Since the glass or crystallized glass of the present invention has a low average linear expansion coefficient, for example, precision equipment, fillers for adjusting the average linear expansion coefficient of sealing materials, fire protection glass, top plates of electric ranges, and gas ranges. It can be used for products that require heat resistance, such as top plates, anodic bonding materials, and sealing materials for electronic materials.
The glass or crystallized glass of the present invention can be used for applications that do not necessarily require low expansion, such as optical glass, and can be used for a wide range of applications other than optical glass, such as photocatalytic materials. it can.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[本発明のガラス又は結晶化ガラスに含有する成分について]
本明細書中において、ガラスを構成する各成分の含有量は特に断りがない場合、全て「酸化物換算組成の全物質量に対するモル%」で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス又は結晶化ガラスとなるガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総物質量を100モル%として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[About components contained in glass or crystallized glass of the present invention]
In the present specification, unless otherwise specified, the content of each component constituting the glass is all expressed as “mol% with respect to the total substance amount of the oxide equivalent composition”. Here, the “oxide equivalent composition” means that the oxide, composite salt, metal fluoride, etc. used as a raw material for the glass constituting the glass or crystallized glass of the present invention are all decomposed when melted. When the total amount of the generated oxide is assumed to be 100 mol%, it is a composition describing each component contained in the glass.
P2O5成分は、ガラス形成成分であり、かつガラスの溶融温度を下げる必須成分である。特にP2O5成分の含有率を16%以上にすることで、耐失透性が向上し、安定性の高いガラスを得やすくすることができる。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは16%、より好ましくは18%、さらに好ましくは20%を下限とする。
他方で、P2O5の含有量が50%を超えると、膨張係数が大きくなり、所望の範囲を超えてしまう。従って、P2O5成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、より好ましくは40%、更に好ましくは35%を上限とする。
P2O5成分は、原料として例えばAl(PO3)3、Ca(PO3)2、Ba(PO3)2、NaPO3、BPO4、H3PO4等を用いることができる。
The P 2 O 5 component is a glass forming component and an essential component that lowers the melting temperature of the glass. In particular, by setting the content ratio of the P 2 O 5 component to 16% or more, devitrification resistance is improved, and a highly stable glass can be easily obtained. Therefore, the content of the P 2 O 5 component is preferably 16%, more preferably 18%, and still more preferably 20%.
On the other hand, if the content of P 2 O 5 exceeds 50%, the expansion coefficient increases and exceeds the desired range. Therefore, the content of the P 2 O 5 component is preferably 50%, more preferably 45%, more preferably 40%, and still more preferably 35%.
As the P 2 O 5 component, for example, Al (PO 3 ) 3 , Ca (PO 3 ) 2 , Ba (PO 3 ) 2 , NaPO 3 , BPO 4 , H 3 PO 4 or the like can be used as a raw material.
Nb2O5成分及びTiO2成分のうち1種以上の成分は、合量で10%以上70%以下含有することが好ましい。
特に、この合量を10%以上にすることで、ガラス化がしやすくなると共に膨張係数が小さくなる。従って、合量(Nb2O5+TiO2)は、好ましくは10%、より好ましくは15%、さらに好ましくは20%、最も好ましくは22%を下限とする。
他方で、この合量を70%以下にすることで、ガラスの安定性の悪化を抑えられやすくなる。従って、合量(Nb2O5+TiO2)は、好ましくは70%、より好ましくは65%、さらに好ましくは60%を上限とする。
Of the Nb 2 O 5 component and the TiO 2 component, one or more components are preferably contained in a total amount of 10% to 70%.
In particular, when the total amount is 10% or more, vitrification is facilitated and the expansion coefficient is reduced. Therefore, the total amount (Nb 2 O 5 + TiO 2 ) is preferably 10%, more preferably 15%, still more preferably 20%, and most preferably 22%.
On the other hand, by making this total amount 70% or less, it becomes easy to suppress the deterioration of the stability of the glass. Therefore, the total amount (Nb 2 O 5 + TiO 2 ) is preferably 70%, more preferably 65%, and still more preferably 60%.
Nb2O5成分は、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分である。上記の合量(Nb2O5+TiO2)の範囲を満たすことを条件として、Nb2O5成分は、任意に含有できる成分である。特にNb2O5成分を含有する場合、Nb2O5成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは1%、より好ましくは2%、更に好ましくは20%を下限とする。
他方で、Nb2O5成分の含有量が60%を超えると、ガラスの安定性が著しく悪くなる。従って、Nb2O5成分を含有する場合、Nb2O5成分の含有量は、好ましくは60%、より好ましくは50%、さらに好ましくは45%を上限とする。
Nb2O5成分は、原料として例えばNb2O5等を用いることができる。
The Nb 2 O 5 component is a component that increases the meltability, stability, and chemical durability of the glass and decreases the expansion coefficient. The Nb 2 O 5 component is a component that can be optionally contained on condition that the range of the total amount (Nb 2 O 5 + TiO 2 ) is satisfied. In particular, when the Nb 2 O 5 component is contained, the content of the Nb 2 O 5 component is preferably 0.1%, more preferably 1%, more preferably 2%, and still more preferably 20%.
On the other hand, when the content of the Nb 2 O 5 component exceeds 60%, the stability of the glass is remarkably deteriorated. Therefore, when the Nb 2 O 5 component is contained, the content of the Nb 2 O 5 component is preferably 60%, more preferably 50%, and further preferably 45%.
As the Nb 2 O 5 component, for example, Nb 2 O 5 can be used as a raw material.
TiO2成分は、ガラスの溶融性、安定性及び化学耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分である。上記の合量(Nb2O5+TiO2)の範囲を満たすことを条件として、TiO2成分は、任意に含有できる成分である。特にTiO2成分を含有する場合、TiO2成分の含有量は、好ましくは0.1%、より好ましくは1%、さらに好ましくは3%、最も好ましくは5%を下限とする。
他方で、TiO2成分の含有量が60%を超えると、ガラス化が非常に難しくなる。従って、TiO2成分を含有する場合、TiO2成分の含有量は、好ましくは60%、より好ましくは55%、さらに好ましくは52%を上限とする。
TiO2成分は、原料として例えばTiO2等を用いることができる。
The TiO 2 component is a component that increases the meltability, stability, and chemical durability of the glass and decreases the expansion coefficient. The TiO 2 component is a component that can be optionally contained on condition that the range of the total amount (Nb 2 O 5 + TiO 2 ) is satisfied. In particular, when a TiO 2 component is contained, the content of the TiO 2 component is preferably 0.1%, more preferably 1%, still more preferably 3%, and most preferably 5%.
On the other hand, if the content of the TiO 2 component exceeds 60%, vitrification becomes very difficult. Accordingly, when the TiO 2 component is contained, the content of the TiO 2 component is preferably 60%, more preferably 55%, and still more preferably 52%.
As the TiO 2 component, for example, TiO 2 or the like can be used as a raw material.
RO(式中、Rは、Zn、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上する成分である。その効果を発現させるために、RO成分の合量は、好ましくは1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは5%を下限とする。
他方で、RO成分の合量を55%以下にすることで、ガラスの安定性を維持することができる。従って、RO成分を含有する場合、RO成分の合量は、好ましくは55%、より好ましくは50%、さらに好ましくは45%を上限とする。
The RO (wherein R is one or more selected from the group consisting of Zn, Mg, Ca, Sr and Ba) is a component that improves the meltability and stability of the glass. In order to express the effect, the total amount of RO components is preferably 1%, more preferably 3%, and still more preferably 5%.
On the other hand, the stability of glass can be maintained by making the total amount of RO components 55% or less. Therefore, when the RO component is contained, the total amount of the RO component is preferably 55%, more preferably 50%, and still more preferably 45%.
ZnO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、膨張係数を小さくする成分で、任意に含有できる成分である。ZnO成分を含有する場合、ZnO成分の含有量は、好ましくは1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは5%を下限とする。
他方で、ZnO成分の含有量が50%を超えると、ガラスの安定性が損なわれ、ガラス化し難くなる。従って、ZnO成分を含有する場合、ZnO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、さらに好ましくは40%を上限とする。
ZnO成分は、原料として例えばZnO、Zn(PO3)2、ZnSO4、ZnF2等を用いることができる。
A ZnO component is a component which improves the meltability and stability of glass, and makes an expansion coefficient small, and is a component which can be contained arbitrarily. When the ZnO component is contained, the content of the ZnO component is preferably 1%, more preferably 3%, and still more preferably 5%.
On the other hand, if the content of the ZnO component exceeds 50%, the stability of the glass is impaired and vitrification becomes difficult. Therefore, when the ZnO component is contained, the content of the ZnO component is preferably 50%, more preferably 45%, and still more preferably 40%.
For the ZnO component, for example, ZnO, Zn (PO 3 ) 2 , ZnSO 4 , ZnF 2 or the like can be used as a raw material.
MgO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上し、膨張係数を小さくする成分で、任意に含有できる成分である。MgO成分を含有する場合、MgO成分の含有量は、好ましくは1%、より好ましくは3%、さらに好ましくは5%を下限とする。
他方で、MgO成分の含有量が50%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、MgO成分を含有する場合、MgO成分の含有量は、好ましくは50%、より好ましくは45%、さらに好ましくは40%を上限とする。
MgO成分は、原料として例えばMgO、Mg(PO3)2、MgCO3、MgF2等を用いることができる。
The MgO component is a component that improves the meltability and stability of the glass and decreases the expansion coefficient, and can be optionally contained. When the MgO component is contained, the content of the MgO component is preferably 1%, more preferably 3%, and still more preferably 5%.
On the other hand, if the content of the MgO component exceeds 50%, the stability of the glass deteriorates. Therefore, when the MgO component is contained, the content of the MgO component is preferably 50%, more preferably 45%, and still more preferably 40%.
As the MgO component, for example, MgO, Mg (PO 3 ) 2 , MgCO 3 , MgF 2 or the like can be used as a raw material.
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、ZnO成分及びMgO成分のいずれも任意成分であるので、これらの1種以上の成分の合量(ZnO+MgO)は0%でもよいが、この合量を3%以上にすると、低い膨張係数が得られやすくなる。従って、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(ZnO+MgO)は、好ましくは3%、より好ましくは5%、さらに好ましくは7%を下限とする。
他方で、この合量が50%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、ZnO成分及びMgO成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(ZnO+MgO)は、好ましくは50%、より好ましくは45%、より好ましくは43%、更に好ましくは35%(但し35%を除く)、を上限とする。
In the glass or crystallized glass of the present invention, since both the ZnO component and the MgO component are optional components, the total amount of these one or more components (ZnO + MgO) may be 0%, but this total amount is 3% If it is above, it will become easy to obtain a low expansion coefficient. Accordingly, when one or more of the ZnO component and the MgO component are contained, the total amount (ZnO + MgO) is preferably 3%, more preferably 5%, and even more preferably 7%.
On the other hand, if the total amount exceeds 50%, it becomes difficult to obtain glass. Accordingly, when one or more of the ZnO component and the MgO component are contained, the total amount (ZnO + MgO) is preferably 50%, more preferably 45%, more preferably 43%, still more preferably 35% (provided that 35% is excluded).
CaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、CaO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、CaO成分を含有する場合、CaO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは27%、さらに好ましくは25%を上限とする。CaO成分は、原料として例えばCaCO3、Ca(PO3)2、CaF2等を用いることができる。 A CaO component is a component which improves the meltability and stability of glass, and is a component which can be contained arbitrarily. However, if the content of the CaO component exceeds 30%, the stability of the glass deteriorates. Therefore, when it contains a CaO component, the content of the CaO component is preferably 30%, more preferably 27%, and even more preferably 25%. As the CaO component, for example, CaCO 3 , Ca (PO 3 ) 2 , CaF 2 or the like can be used as a raw material.
SrO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、SrO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、SrO成分を含有する場合、SrO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは27%、さらに好ましくは25%を上限とする。SrO成分は、原料として例えばSr(NO3)2、SrF2等を用いることができる。 A SrO component is a component which improves the meltability and stability of glass, and is a component which can be contained arbitrarily. However, when the content of the SrO component exceeds 30%, the stability of the glass is deteriorated. Therefore, when the SrO component is contained, the content of the SrO component is preferably 30%, more preferably 27%, and further preferably 25%. For the SrO component, for example, Sr (NO 3 ) 2 , SrF 2 or the like can be used as a raw material.
BaO成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、BaO成分の含有量が30%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、BaO成分を含有する場合、BaO成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは27%、さらに好ましくは25%を上限とする。BaO成分は、原料として例えばBaCO3、Ba(PO3)2、Ba(NO3)2、BaSO4、BaF2等を用いることができる。 A BaO component is a component which improves the meltability and stability of glass, and is a component which can be contained arbitrarily. However, if the content of the BaO component exceeds 30%, the stability of the glass deteriorates. Therefore, when it contains a BaO component, the content of the BaO component is preferably 30%, more preferably 27%, and even more preferably 25%. For the BaO component, for example, BaCO 3 , Ba (PO 3 ) 2 , Ba (NO 3 ) 2 , BaSO 4 , BaF 2 and the like can be used as a raw material.
SiO2成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの耐失透性と化学的耐久性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。SiO2成分を含有する場合、SiO2成分の含有量は、好ましくは0%超、より好ましくは0.1%、さらに好ましくは0.3%を下限とする。
他方で、SiO2成分の含有量が20%を超えると、ガラスの溶融性が悪くなる。従って、SiO2成分を含有する場合、SiO2成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
SiO2成分は、原料として例えばSiO2、K2SiF6、Na2SiF6等を用いることができる。
SiO 2 component constitutes the network structure of the glass, or to enhance resistance to devitrification and chemical durability of the glass and is a component which can contain arbitrarily. When the SiO 2 component is contained, the content of the SiO 2 component is preferably more than 0%, more preferably 0.1%, and still more preferably 0.3%.
On the other hand, when the content of the SiO 2 component exceeds 20%, the meltability of the glass deteriorates. Accordingly, when the SiO 2 component is contained, the content of the SiO 2 component is preferably 20%, more preferably 15%, and still more preferably 10%.
For the SiO 2 component, for example, SiO 2 , K 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 or the like can be used as a raw material.
B2O3成分は、ガラスの網目構造を構成し、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、その含有量が20%を超えると、ガラスの安定性が低下する。従って、B2O3成分を含有する場合、B2O3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは10%、さらに好ましくは5%を上限とする。B2O3成分は、原料として例えばH3BO3、Na2B4O7、Na2B4O7・10H2O、BPO4等を用いることができる。 B 2 O 3 component constitutes the network structure of the glass, or to enhance the meltability and stability of glass and is a component which can contain arbitrarily. However, when the content exceeds 20%, the stability of the glass is lowered. Therefore, when it contains a B 2 O 3 component, the content of the B 2 O 3 component is preferably 20%, more preferably 10%, and even more preferably 5%. For the B 2 O 3 component, for example, H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O, BPO 4 or the like can be used as a raw material.
Al2O3成分は、ガラスの溶融性と安定性を高める成分であり、任意に含有できる成分である。Al2O3成分を含有する場合、その含有量は、その成分の効果を発現するため、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限とする。
他方で、その含有量が20%を超えると、ガラスの耐失透性が低下し、ガラス化し難くなる。従って、Al2O3成分を含有する場合、Al2O3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
他方で、Al2O3成分は、原料として例えばAl2O3、Al(OH)3、AlF3等を用いることができる。
The Al 2 O 3 component is a component that enhances the meltability and stability of the glass, and can be optionally contained. When the Al 2 O 3 component is contained, the content is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and even more preferably 1%, in order to express the effect of the component.
On the other hand, if the content exceeds 20%, the devitrification resistance of the glass is lowered and vitrification becomes difficult. Therefore, when it contains an Al 2 O 3 component, the content of the Al 2 O 3 component is preferably 20%, more preferably 15%, and even more preferably 10%.
On the other hand, for the Al 2 O 3 component, for example, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlF 3 or the like can be used as a raw material.
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のいずれも任意成分であるので、これらの1種以上の成分の合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は0%でもよいが、この合量を0.1%以上にすることで、耐失透性を高められ、ガラスが得られやすくなる。SiO2成分と、B2O3成分及びAl2O3成分のうち、SiO2成分は耐失透性の向上させる成分であるため、B2O3成分やAl2O3成分と組み合わせて用いることで、その効果がより顕著に発揮される。従って、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.5%、最も好ましくは1%を下限とする。
他方で、この合量が20%を超えると、かえってガラスが得られにくくなる。従って、SiO2成分、B2O3成分及びAl2O3成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(SiO2+B2O3+Al2O3)は、好ましくは20%、より好ましくは15%、さらに好ましくは10%を上限とする。
In the glass or crystallized glass of the present invention, all of the SiO 2 component, the B 2 O 3 component and the Al 2 O 3 component are optional components, so the total amount of these one or more components (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) may be 0%, but by setting the total amount to 0.1% or more, devitrification resistance can be improved and glass can be easily obtained. Of the SiO 2 component, the B 2 O 3 component, and the Al 2 O 3 component, the SiO 2 component is a component that improves devitrification resistance, and therefore is used in combination with the B 2 O 3 component and the Al 2 O 3 component. As a result, the effect is more prominently exhibited. Therefore, when it contains one or more components among SiO 2 component, B 2 O 3 component and Al 2 O 3 component, the total amount (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is preferably 0.1. %, More preferably 0.3%, still more preferably 0.5%, and most preferably 1%.
On the other hand, if the total amount exceeds 20%, it becomes difficult to obtain glass. Therefore, when it contains one or more components among SiO 2 component, B 2 O 3 component and Al 2 O 3 component, the total amount (SiO 2 + B 2 O 3 + Al 2 O 3 ) is preferably 20%, The upper limit is more preferably 15%, and still more preferably 10%.
ZrO2成分は、ガラスの溶融性、耐失透性及び化学的耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、ZrO2成分の含有量が15%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、ZrO2成分を含有する場合、ZrO2成分の含有量は、好ましくは15%、より好ましくは10%、さらに好ましくは8%を上限とする。ZrO2成分は、原料として例えばZrO2、ZrF4等を用いることができる。 The ZrO 2 component is a component that increases the meltability, devitrification resistance, and chemical durability of the glass and decreases the expansion coefficient, and can be optionally contained. However, if the content of the ZrO 2 component exceeds 15%, vitrification becomes difficult. Therefore, when the ZrO 2 component is contained, the content of the ZrO 2 component is preferably 15%, more preferably 10%, and still more preferably 8%. For the ZrO 2 component, for example, ZrO 2 , ZrF 4 or the like can be used as a raw material.
SnO2成分は、ガラスの溶融性、耐失透性及び化学的耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が15%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、SnO2成分を含有する場合、SnO2成分の含有量は、好ましくは15%、より好ましくは10%、さらに好ましくは8%を上限とする。SnO2成分は、原料として例えばSnO、SnO2、SnO3等を用いることができる。 The SnO 2 component is a component that increases the meltability, devitrification resistance and chemical durability of the glass and decreases the expansion coefficient, and can be optionally contained. However, when the content of these components exceeds 15%, vitrification becomes difficult. Therefore, when the SnO 2 component is contained, the content of the SnO 2 component is preferably 15%, more preferably 10%, and still more preferably 8%. For the SnO 2 component, for example, SnO, SnO 2 , SnO 3 or the like can be used as a raw material.
WO3成分は、ガラスの溶融性、耐失透性及び化学的耐久性を高め、膨張係数を小さくする成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、これらの成分の含有量が20%を超えると、ガラス化し難くなる。従って、WO3成分を含有する場合、WO3成分の含有量は、好ましくは20%、より好ましくは10%、さらに好ましくは8%を上限とする。 The WO 3 component is a component that increases the meltability, devitrification resistance, and chemical durability of the glass and decreases the expansion coefficient, and can be optionally contained. However, when the content of these components exceeds 20%, vitrification becomes difficult. Therefore, when the WO 3 component is contained, the content of the WO 3 component is preferably 20%, more preferably 10%, and still more preferably 8%.
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、TiO2成分、ZrO2成分、SnO2成分及びWO3のいずれも任意成分であるので、これらの1種以上の成分の合量(TiO2+ZrO2+SnO2+WO3)は0%でもよいが、この合量が0%を超えることで、膨張係数を小さくすることができる。従って、TiO2成分、ZrO2成分、SnO2成分及びWO3のうち1種以上の成分を含有する場合、この合量は、好ましくは0%を超え、より好ましくは1%、さらに好ましくは3%を下限とする。
他方で、この合量が60%を超えると、ガラスの耐失透性が低下し、ガラス化し難くなる。従って、TiO2成分、ZrO2成分、SnO2成分及びWO3のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(TiO2+ZrO2+SnO2+WO3)は、好ましくは60%、より好ましくは57%、さらに好ましくは55%を上限とする。
他方で、
In the glass or crystallized glass of the present invention, since any of TiO 2 component, ZrO 2 component, SnO 2 component and WO 3 is an optional component, the total amount of these one or more components (TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2) + WO 3 ) may be 0%, but if this total amount exceeds 0%, the expansion coefficient can be reduced. Therefore, when one or more of TiO 2 component, ZrO 2 component, SnO 2 component and WO 3 are contained, this total amount is preferably more than 0%, more preferably 1%, still more preferably 3 % Is the lower limit.
On the other hand, when this total amount exceeds 60%, the devitrification resistance of the glass is lowered and vitrification becomes difficult. Therefore, when one or more of TiO 2 component, ZrO 2 component, SnO 2 component and WO 3 are contained, the total amount (TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 + WO 3 ) is preferably 60%, more preferably The upper limit is 57%, more preferably 55%.
On the other hand,
Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上)は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。Rn2O成分を含有する場合、その効果を発現させるための合量は、好ましくは0.1%、より好ましくは0.5%、さらに好ましくは1%を下限する。
他方で、Rn2O成分の合量が30%超えると、所望の平均線膨張係数が得られにくくなる。従って、Rn2O成分を含有する場合、Rn2O成分の合量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。
The Rn 2 O component (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, and Cs) is a component that improves the meltability and stability of the glass and can be optionally contained. It is an ingredient. When the Rn 2 O component is contained, the total amount for expressing the effect is preferably 0.1%, more preferably 0.5%, and still more preferably 1%.
On the other hand, when the total amount of the Rn 2 O component exceeds 30%, it becomes difficult to obtain a desired average linear expansion coefficient. Therefore, when the Rn 2 O component is contained, the total amount of the Rn 2 O component is preferably 30%, more preferably 20%, and even more preferably 15%.
Li2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。
他方で、Li2O成分の含有量が30%を超えると、所望の平均線膨張係数が得られにくくなる。従って、Li2O成分を含有する場合、Li2O成分の含有量は、好ましく30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Li2O成分は、原料として例えばLi2CO3、LiPO3、LiNO3、LiF等を用いることができる。
Li 2 O component is a component that improves the meltability and stability of glass and is a component which can contain arbitrarily.
On the other hand, if the content of the Li 2 O component exceeds 30%, it becomes difficult to obtain a desired average linear expansion coefficient. Therefore, when it contains a Li 2 O component, the content of the Li 2 O component is preferably 30%, more preferably 20%, and even more preferably 15%. As the Li 2 O component, for example, Li 2 CO 3 , LiPO 3 , LiNO 3 , LiF, or the like can be used as a raw material.
Na2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、Na2O成分の含有量が30%を超えると、所望の平均線膨張係数が得られにくくなる。従って、Na2O成分を含有する場合、Na2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Na2O成分は、原料として例えばNa2O、Na2CO3、NaH2PO4、NaNO3、NaF、Na2S、Na2SiF6等を用いることができる。 Na 2 O component is a component that improves the meltability and stability of glass and is a component which can contain arbitrarily. However, when the content of the Na 2 O component exceeds 30%, it becomes difficult to obtain a desired average linear expansion coefficient. Therefore, if containing Na 2 O component, the Na 2 O content component, preferably 30%, more preferably 20%, more preferably to a maximum of 15%. As the Na 2 O component, for example, Na 2 O, Na 2 CO 3 , NaH 2 PO 4 , NaNO 3 , NaF, Na 2 S, Na 2 SiF 6 or the like can be used as a raw material.
K2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、K2O成分の含有量が30%を超えると、所望の平均線膨張係数が得られにくくなる。従って、K2O成分を含有する場合、K2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。K2O成分は、原料として例えばK2CO3、NaH2PO4、KNO3、KF、KHF2、K2SiF6等を用いることができる。 K 2 O component is a component that improves the meltability and stability of glass and is a component which can contain arbitrarily. However, when the content of the K 2 O component exceeds 30%, it becomes difficult to obtain a desired average linear expansion coefficient. Therefore, when it contains a K 2 O component, the content of the K 2 O component is preferably 30%, more preferably 20%, and even more preferably 15%. As the K 2 O component, for example, K 2 CO 3 , NaH 2 PO 4 , KNO 3 , KF, KHF 2 , K 2 SiF 6 and the like can be used as a raw material.
Rb2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。また、ガラス転移温度を下げて熱処理温度をより低く抑える成分である。しかし、Rb2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Rb2O成分を含有する場合、Rb2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Rb2O成分は、原料として例えばRb2CO3、RbNO3等を用いることができる。 The Rb 2 O component is a component that improves the meltability and stability of the glass, and can be optionally contained. Further, it is a component that lowers the glass transition temperature and lowers the heat treatment temperature. However, when the content of the Rb 2 O component exceeds 20%, the stability of the glass deteriorates. Therefore, when it contains an Rb 2 O component, the content of the Rb 2 O component is preferably 30%, more preferably 20%, and even more preferably 15%. For the Rb 2 O component, for example, Rb 2 CO 3 , RbNO 3 or the like can be used as a raw material.
Cs2O成分は、ガラスの溶融性と安定性を向上させる成分であり、任意に含有できる成分である。しかし、Cs2O成分の含有量が20%を超えると、かえってガラスの安定性が悪くなる。従って、Cs2O成分を含有する場合、Cs2O成分の含有量は、好ましくは30%、より好ましくは20%、さらに好ましくは15%を上限とする。Cs2O成分は、原料として例えばCs2CO3、CsNO3等を用いることができる。 Cs 2 O component is a component that improves the meltability and stability of glass and is a component which can contain arbitrarily. However, when the content of the Cs 2 O component exceeds 20%, the stability of the glass is deteriorated. Therefore, when it contains a Cs 2 O component, the content of the Cs 2 O component is preferably 30%, more preferably 20%, and even more preferably 15%. For the Cs 2 O component, for example, Cs 2 CO 3 , CsNO 3 or the like can be used as a raw material.
本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、Sb2O3成分、F成分及びS成分のいずれのも任意で含有できるが、泡がなく高い均質なバルク形態を得る場合、脱泡剤として、Sb2O3成分、F成分及びS成分のうち1種以上の成分を含有することが好ましい。Sb2O3成分、F成分及びS成分のうち1種以上の成分を含有する場合、所望の効果を得るために、これら成分の合量(Sb2O3+F+S)は、好ましくは0.001%、より好ましくは0.005%、さらに好ましくは0.01%を下限とする。
他方で、この合量が5%を超えるとガラスの安定性が低下しやすくなる。従って、Sb2O3成分、F成分及びS成分のうち1種以上の成分を含有する場合、合量(Sb2O3+F+S)は、好ましくは5%、より好ましくは3%、さらに好ましくは2%を上限とする。
Sb2O3成分は、原料としてSb2O3、Sb2O5、Na2H2Sb2O7・5H2O等を用いることができる。
F成分は、原料としてZrF4、AlF3、NaF、CaF2、K2SiF6、Na2SiF6、LaF3等を用いることができる。
S成分は、原料として硫酸塩を用いることが好ましく、例えばLi2SO4・H2O、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、CaSO4・1/2H2O、BaSO4、SrSO4、ZnSO4・7H2O、La2(SO4)3・9H2O等を用いることができる。
In the glass or crystallized glass of the present invention, any of the Sb 2 O 3 component, the F component and the S component can be optionally contained. However, when a highly homogeneous bulk form without bubbles is obtained, Sb 2 is used as a defoaming agent. It is preferable to contain one or more components among the O 3 component, the F component, and the S component. When one or more of Sb 2 O 3 component, F component and S component are contained, the total amount of these components (Sb 2 O 3 + F + S) is preferably 0.001 in order to obtain a desired effect. %, More preferably 0.005%, and still more preferably 0.01%.
On the other hand, when the total amount exceeds 5%, the stability of the glass tends to be lowered. Accordingly, when one or more of Sb 2 O 3 component, F component and S component are contained, the total amount (Sb 2 O 3 + F + S) is preferably 5%, more preferably 3%, and even more preferably The upper limit is 2%.
As the Sb 2 O 3 component, Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Na 2 H 2 Sb 2 O 7 .5H 2 O, or the like can be used as a raw material.
As the F component, ZrF 4 , AlF 3 , NaF, CaF 2 , K 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 , LaF 3 or the like can be used as a raw material.
The S component is preferably a sulfate as a raw material. For example, Li 2 SO 4 .H 2 O, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , MgSO 4 , CaSO 4 .1 / 2H 2 O, BaSO 4, SrSO 4 , ZnSO 4 .7H 2 O, La 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O, or the like can be used.
なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、Sb2O3成分、F成分、S成分に限定されるものではない。例えば、本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、ガラス又は結晶化ガラスの製造において公知の清澄剤、脱泡剤或いはそれらの組み合わせを、ガラス又は結晶化ガラスを清澄し脱泡する成分として、任意に含有することもできる。 Incidentally, components which clarified degassed glass, Sb 2 O 3 component, F component, is not limited to the S component. For example, in the glass or crystallized glass of the present invention, a refining agent, a defoaming agent or a combination thereof known in the production of glass or crystallized glass is arbitrarily used as a component for refining and defoaming the glass or crystallized glass. It can also be contained.
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスでは、化学的耐久性や平均線膨張係数等の調整又はガラスの溶融性の改善のために、平均線膨張係数が小さいという効果を損しない限り、上記以外の成分(例えば以下の成分等)を適宜含有してもよい。例えば、GeO2成分、Ga2O3成分、In2O3成分、Ta2O5成分、Bi2O3成分、TeO2成分、Ln2O3成分(式中、LnはSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuからなる群より選択される1種以上とする)、MxOy成分(式中、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、Niからなる群より選択される1種以上とし、x及びyは、それぞれx:y=2:Mの価数、を満たす最小の自然数とする。ここで、Vの価数は5、Crの価数は3、Mnの価数は2、Feの価数は3、Coの価数は2、Niの価数は2とする)、As2O3成分、CeO2成分、TeO2成分、非金属元素成分(Cl成分、Br成分、N成分、及びC成分からなる群より選ばれる少なくとも1種)、金属イオン又は粒子(Cu成分、Ag成分、Au成分、Pd成分、Re成分、及びPt成分から選ばれる少なくとも1種)等、である。 In addition, in the glass or crystallized glass of the present invention, other than the above, as long as the effect that the average linear expansion coefficient is small is not impaired for the purpose of adjusting the chemical durability, the average linear expansion coefficient, etc. or improving the meltability of the glass. These components (for example, the following components) may be appropriately contained. For example, GeO 2 component, Ga 2 O 3 component, In 2 O 3 component, Ta 2 O 5 component, Bi 2 O 3 component, TeO 2 component, Ln 2 O 3 component (wherein Ln is Sc, Y, La And at least one selected from the group consisting of Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu), M x O y component (formula Where M is at least one selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni, and x and y are minimum natural numbers satisfying x: y = 2: M valence, respectively. Here, the valence of V is 5, the valence of Cr is 3, the valence of Mn is 2, the valence of Fe is 3, the valence of Co is 2, and the valence of Ni is 2. As 2 O 3 component, CeO 2 component, TeO 2 component, non-metallic element component (including Cl component, Br component, N component, and C component) Or at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Pd, Re, and Pt).
但し、PbO等の鉛化合物、Th、Cd、Tl、Os、Se、Hgの各成分は、近年有害な化学物質として使用を控える傾向にあり、ガラス又は結晶化ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合、不可避な混入を除き、これらを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、ガラスに環境を汚染する物質が実質的に含まれなくなる。そのため、特別な環境対策上の措置を講じなくとも、このガラス又は結晶化ガラスを製造し、加工し、及び廃棄することができる。 However, lead compounds such as PbO, and components of Th, Cd, Tl, Os, Se, and Hg have tended to refrain from being used as harmful chemical substances in recent years. Environmental measures are required until the process and disposal after commercialization. Therefore, when importance is placed on the environmental impact, it is preferable not to substantially contain them except for inevitable mixing. As a result, the glass is substantially free from substances that pollute the environment. Therefore, this glass or crystallized glass can be manufactured, processed, and discarded without taking any special environmental measures.
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、その組成が「酸化物換算組成の全物質量に対するモル%」単位で表されているため直接的に質量%単位で表せるものではないが、本発明において要求される諸特性を満たす組成物中に存在する各成分の質量%単位の組成は、酸化物換算組成で概ね以下の値をとる。
P2O5成分 10〜50質量%、
Nb2O5成分 0〜80質量%、
TiO2成分 0〜65質量%、
RO成分 0.5〜50質量%、
(RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaから選ばれる1種以上とする)
SiO2成分 0〜20質量%、
B2O3成分 0〜10質量%、
Al2O3成分 0〜20質量%、
ZrO2成分 0〜20質量%、
SnO2成分 0〜20質量%、
WO3成分 0〜30質量%、
Rn2O成分 0〜40質量%、
(RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上とする)
ZnO成分 0〜40質量%
MgO成分 0〜40質量%
The glass or crystallized glass of the present invention cannot be directly expressed in units of mass% because the composition is expressed in units of “mol% with respect to the total amount of oxide-based composition”, but is required in the present invention. The composition in units of mass% of each component present in the composition satisfying the various properties generally takes the following values in terms of oxide composition.
P 2 O 5 component 10 to 50 mass%,
Nb 2 O 5 component 0 to 80% by mass,
TiO 2 component 0-65 mass%,
RO component 0.5-50 mass%,
(R is at least one selected from Zn, Mg, Ca, Sr and Ba)
SiO 2 component 0 to 20% by mass,
B 2 O 3 component 0 to 10% by weight,
Al 2 O 3 component 0-20% by mass,
ZrO 2 component 0 to 20% by mass,
SnO 2 component 0-20 mass%,
WO 3 components 0-30% by mass,
Rn 2 O component 0 to 40% by mass,
(Rn is at least one selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb and Cs)
ZnO component 0 to 40% by mass
MgO component 0-40% by mass
[本発明のガラスの製造方法について]
本発明のガラスは、下記溶融工程と冷却工程により、作製される。
[About the manufacturing method of the glass of this invention]
The glass of the present invention is produced by the following melting step and cooling step.
(溶融工程について)
溶融工程は、上述の組成を有する原料を混合し、その融液を得る工程である。より具体的には、ガラスの各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を調合し、均一に混合して作製した混合物を白金坩堝、石英坩堝又はアルミナ坩堝に投入して電気炉で1200℃〜1450℃以下の温度範囲で1〜24時間溶融し、攪拌均質化して融液を作製する。なお、原料の溶融の条件は上記温度範囲に限定されず、原料組成物の組成及び配合量等に応じて、適宜設定することができる。
ガラス原料の溶融温度は、ガラス製造のコストを低くし、ガラスの清澄を容易とするために、1450℃以下であることが好ましく、1350℃以下がより好ましく、1300℃以下が最も好ましい。また、本発明のガラスの前記溶融温度は1200℃程度まで低い値を示すことが可能である。
(About melting process)
The melting step is a step of obtaining a melt by mixing raw materials having the above-described composition. More specifically, the raw materials are prepared so that each component of the glass is within a predetermined content range, and the mixture prepared by uniformly mixing is put into a platinum crucible, quartz crucible or alumina crucible, and an electric furnace Is melted in the temperature range of 1200 ° C. to 1450 ° C. for 1 to 24 hours, and stirred and homogenized to prepare a melt. The conditions for melting the raw material are not limited to the above temperature range, and can be appropriately set according to the composition and blending amount of the raw material composition.
The melting temperature of the glass raw material is preferably 1450 ° C. or lower, more preferably 1350 ° C. or lower, and most preferably 1300 ° C. or lower in order to reduce the cost of glass production and facilitate glass refining. The melting temperature of the glass of the present invention can be as low as about 1200 ° C.
(冷却工程について)
冷却工程は、溶融工程で得られた融液を冷却してガラス化することで、本発明のガラスを作製する工程である。具体的には、融液を流出させて適宜冷却することで、ガラス化されたガラス体を形成する。ここで、ガラス化の条件は特に限定されるものではなく、原料の組成及び量等に応じて適宜設定されてよい。また、本工程で得られるガラス体の形状は特に限定されず、板状、粒状等であってよい。
(About the cooling process)
The cooling step is a step for producing the glass of the present invention by cooling and vitrifying the melt obtained in the melting step. Specifically, a vitrified glass body is formed by allowing the melt to flow out and cooling appropriately. Here, the conditions for vitrification are not particularly limited, and may be appropriately set according to the composition and amount of the raw material. Moreover, the shape of the glass body obtained by this process is not specifically limited, A plate shape, a granular form, etc. may be sufficient.
[本発明の結晶化ガラスについて]
本発明の結晶化ガラスは、上述の本発明のガラスを熱処理することによりガラス相中に結晶相を析出させて得られる材料であり、ガラスセラミックスとも呼ばれる。結晶化ガラスは、ガラス相及び結晶相からなる材料のみならず、ガラス相が全て結晶相に変化した材料、すなわち、材料中の結晶量(結晶化度)が100質量%のものも含んでよい。一般的に、ガラスの粉体を添加するエンジニアリングセラミックスやセラミックス焼結体についても「ガラスセラミックス」と表現することがあるが、それらはポアフリーの完全焼結体を形成することが難しい。従って、本発明の結晶化ガラスは、このようなポア(例えば、気孔)の存在の有無により、それらのガラスセラミックスと区別され得る。他方で、本発明の結晶化ガラスは、ガラスの組成及び結晶化工程を制御することで、結晶の粒径、析出結晶の種類、結晶化度をコントロールできる。
[About the crystallized glass of the present invention]
The crystallized glass of the present invention is a material obtained by precipitating a crystal phase in a glass phase by heat-treating the above-described glass of the present invention, and is also called glass ceramic. The crystallized glass may include not only a material composed of a glass phase and a crystal phase, but also a material in which the glass phase is entirely changed to a crystal phase, that is, a material whose crystal amount (crystallinity) in the material is 100% by mass. . In general, engineering ceramics and ceramic sintered bodies to which glass powder is added may also be expressed as “glass ceramics”, but it is difficult to form a pore-free completely sintered body. Therefore, the crystallized glass of the present invention can be distinguished from such glass ceramics by the presence or absence of such pores (for example, pores). On the other hand, the crystallized glass of the present invention can control the crystal grain size, the type of crystal precipitated, and the degree of crystallinity by controlling the glass composition and the crystallization process.
[本発明の結晶化ガラスの製造方法について]
次に、本発明の結晶化ガラスの製造方法について、具体的工程を例示して説明する。ただし、本発明の結晶化ガラスの製造方法は、以下に示す方法に限定されるものではない。
[Method for producing crystallized glass of the present invention]
Next, the manufacturing method of the crystallized glass of the present invention will be described by illustrating specific steps. However, the manufacturing method of the crystallized glass of this invention is not limited to the method shown below.
本発明の結晶化ガラスの製造方法は、上述の本発明のガラスを得る工程と、このガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる再加熱工程と、前記温度を前記結晶化温度領域内で維持して結晶を生じさせる結晶化工程と、前記温度を前記結晶化温度領域外まで低下させて結晶化ガラスを得る再冷却工程と、を有することができる。 The method for producing crystallized glass of the present invention comprises the steps of obtaining the glass of the present invention, a reheating step of raising the temperature of the glass to the crystallization temperature region, and maintaining the temperature within the crystallization temperature region. A crystallization step for generating crystals, and a recooling step for reducing the temperature to outside the crystallization temperature region to obtain crystallized glass.
(再加熱工程について)
再加熱工程は、冷却工程で得られた本発明のガラスの温度を結晶化温度領域まで上昇させる工程である。
(About reheating process)
The reheating step is a step of raising the temperature of the glass of the present invention obtained in the cooling step to the crystallization temperature region.
(結晶化工程について)
結晶化工程は、結晶化温度領域で所定の時間保持することにより結晶を生成させる工程である。結晶化温度領域は、例えばガラス転移温度を超える温度領域である。好ましい結晶化温度領域の下限は500℃であり、より好ましくは550℃であり、さらに好ましくは580℃である。他方、結晶化温度が高くなり過ぎると、目的以外の結晶相が析出する傾向が強くなるので、結晶化温度領域の上限は1100℃が好ましく、1000℃がより好ましく、900℃がさらに好ましい。結晶化過程は、1段階の熱処理過程を経ても良く、2段階以上の熱処理過程を経ても良い。ここでの2段階以上の熱処理過程は、所定の温度にて熱処理を経た後更に別の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程だけでなく、例えば、所定の温度にて1段階の熱処理過程を行って降温した後更に所定の温度にて熱処理をn回(nは1以上)行う過程も含む。
(About crystallization process)
The crystallization step is a step of generating crystals by holding for a predetermined time in the crystallization temperature region. The crystallization temperature region is, for example, a temperature region exceeding the glass transition temperature. The lower limit of the preferable crystallization temperature region is 500 ° C, more preferably 550 ° C, and further preferably 580 ° C. On the other hand, when the crystallization temperature becomes too high, the tendency of the crystal phase other than the target to precipitate becomes strong. Therefore, the upper limit of the crystallization temperature region is preferably 1100 ° C, more preferably 1000 ° C, and still more preferably 900 ° C. The crystallization process may go through a one-stage heat treatment process, or may go through two or more heat treatment processes. The heat treatment process of two or more steps here is not only a process in which heat treatment is performed n times (n is 1 or more) at another temperature after heat treatment at a predetermined temperature. It also includes a process of performing heat treatment n times (n is 1 or more) at a predetermined temperature after the temperature is lowered by performing a heat treatment process in stages.
(再冷却工程について)
再冷却工程は、結晶化が完了した後、温度を結晶化温度領域外まで低下させて結晶化ガラスを得る工程である。
(About re-cooling process)
The recooling step is a step of obtaining crystallized glass by lowering the temperature outside the crystallization temperature region after crystallization is completed.
[本発明のガラス又は結晶化ガラスの物性について]
(平均線膨張係数について)
本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数は、様々な用途に好ましく適用可能となるために、−30〜70℃において80×10−7/℃以下が好ましく、70×10−7/℃以下がより好ましく、65×10−7/℃以下が更に好ましい。
なお、本発明のガラス又は結晶化ガラスの平均線膨張係数(10−7/℃)は、日本光学硝子工業会規格JOGIS16−2003「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に従い測定した、−30℃〜70℃における平均線膨張係数である。
[Physical properties of the glass or crystallized glass of the present invention]
(About average linear expansion coefficient)
The average linear expansion coefficient of the glass or crystallized glass of the present invention is preferably 80 × 10 −7 / ° C. or less at −30 to 70 ° C. in order to be preferably applicable to various applications, and 70 × 10 −7 / More preferably, it is 65 degrees C < -7 > / degrees C or less.
The average linear expansion coefficient (10 −7 / ° C.) of the glass or crystallized glass of the present invention is measured according to Japan Optical Glass Industry Association Standard JOGIS16-2003 “Measuring Method of Average Linear Expansion Coefficient of Optical Glass Near Room Temperature”. It is an average linear expansion coefficient in -30 degreeC-70 degreeC.
(ガラス転移点(Tg)と屈伏点(At)について)
ガラス転移点(Tg)と屈伏点(At)は、ガラスの低温軟化性を示す指標の一つである。
本発明のガラスのTg(℃)は、様々な用途に好ましく適用可能となるために、好ましくは700℃、より好ましくは680℃、さらに好ましくは670℃を上限とする。なお、本発明のガラスのTg(℃)の下限は特に限定されないが、本発明のガラスのTgは、300℃を下限としてもよい。
本発明のガラスのAt(℃)は、様々な用途に好ましく適用可能となるために、好ましくは750℃、より好ましくは730℃、さらに好ましくは710℃を上限とする。なお、本発明のガラスのAt(℃)の下限は特に限定されないが、本発明のガラスのAtは、330℃を下限としてもよい。
なお、本発明のガラスのTg(℃)及びAt(℃)は、日本光学硝子工業会規格JOGIS08−2003「光学ガラスの熱膨張の測定方法」に従い、温度と試料の伸びとの関係を測定することで得られる熱膨張曲線より求めた、温度(℃)である。
(About glass transition point (Tg) and yield point (At))
The glass transition point (Tg) and the yield point (At) are one of indices indicating the low temperature softening property of glass.
The Tg (° C.) of the glass of the present invention is preferably 700 ° C., more preferably 680 ° C., and further preferably 670 ° C. in order to be preferably applicable to various applications. In addition, although the minimum of Tg (degreeC) of the glass of this invention is not specifically limited, Tg of the glass of this invention is good also considering 300 degreeC as a minimum.
The At (° C.) of the glass of the present invention is preferably 750 ° C., more preferably 730 ° C., and even more preferably 710 ° C. in order to be preferably applicable to various applications. In addition, although the minimum of At (degreeC) of the glass of this invention is not specifically limited, As for At of the glass of this invention, it is good also considering 330 degreeC as a minimum.
In addition, Tg (degreeC) and At (degreeC) of the glass of this invention measure the relationship between temperature and the elongation of a sample according to Japan Optical Glass Industry Association standard JOGIS08-2003 "Measurement method of thermal expansion of optical glass". It is temperature (degreeC) calculated | required from the thermal expansion curve obtained by this.
(化学的耐久性について)
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、長期信頼性が要求される用途、例えば精密機器等に搭載される電子部品の封着用組成物、に適用する場合は、化学的耐久性を有することが好ましい。例えば、高湿度で温度差が発生して結露が生じやすい環境下や酸性雨に長時間さらされる環境下においてでも、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、長期間封着用組成物として、機能を維持できることが好ましい。ここでの「化学的耐久性」とは、水によるガラスの侵食に対する耐久性(耐水性)あるいは酸によるガラスの侵食に対する耐久性(耐酸性)をいう。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐水性がクラス3〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐水性が、測定前後の試料の質量の減量率で、0.25wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.05wt%未満であり、クラス2は、0.05wt%以上0.10wt%未満、クラス3は、0.10wt%以上0.25wt%未満である。
本発明のガラス又は結晶化ガラスの耐水性は、様々な用途に適用可能となるために、好ましくはクラス4〜1であり、より好ましくはクラス3〜1であり、より好ましくはクラス2〜1であり、更に好ましくはクラス1である。「耐酸性がクラス4〜1である」とは、JOGIS06−1999に準じて測定する耐酸性が、測定前後の試料の質量の減量率で、1.20wt%未満であることを意味する。なお、クラス1は、測定前後の試料の質量の減量率が、0.20wt%未満であり、クラス2は、0.20wt%以上0.35wt%未満、クラス3は、0.35wt%以上0.65wt%未満、クラス4は、0.65wt%以上1.20wt%未満である。
(Chemical durability)
The glass or crystallized glass of the present invention preferably has chemical durability when applied to applications that require long-term reliability, for example, a composition for sealing electronic components mounted on precision equipment or the like. . For example, the glass or crystallized glass of the present invention functions as a sealing composition for a long period of time even in an environment where a temperature difference is likely to occur due to high humidity and in an environment where condensation is likely to occur or in an environment where it is exposed to acidic rain for a long time. It is preferable that it can be maintained. Here, “chemical durability” refers to durability against water erosion of glass (water resistance) or durability against acid erosion of glass (acid resistance).
The water resistance of the glass or crystallized glass of the present invention is preferably class 3 to 1, more preferably class 2 to 1, further preferably class 1 in order to be applicable to various uses. . “Water resistance is class 3 to 1” means that the water resistance measured according to JOGIS06-1999 is less than 0.25 wt% in terms of weight loss of the sample before and after measurement. In class 1, the weight loss rate of the sample before and after the measurement is less than 0.05 wt%, class 2 is 0.05 wt% or more and less than 0.10 wt%, and class 3 is 0.10 wt% or more and 0 Less than 25 wt%.
The water resistance of the glass or crystallized glass of the present invention is preferably class 4 to 1, more preferably class 3 to 1, more preferably class 2 to 1, in order to be applicable to various uses. More preferably, it is class 1. “Acid resistance is class 4 to 1” means that the acid resistance measured according to JOGIS06-1999 is a weight loss rate of the sample before and after measurement and is less than 1.20 wt%. In class 1, the weight loss rate of the sample before and after measurement is less than 0.20 wt%, class 2 is 0.20 wt% or more and less than 0.35 wt%, and class 3 is 0.35 wt% or more and 0 Less than .65 wt%, class 4 is 0.65 wt% or more and less than 1.20 wt%.
[その他]
上記本発明のガラス又は結晶化ガラスの製造方法では、必要に応じて研磨、研削などの成形工程を設けてガラス又は結晶化ガラスを任意の形状に加工することができる。
[Other]
In the method for producing glass or crystallized glass of the present invention, the glass or crystallized glass can be processed into an arbitrary shape by providing a molding step such as polishing or grinding as necessary.
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、例えば、蛍光表示管−パッケージの封着、絶縁層の形成、プラズマディスプレイ−パネルの気密封着、絶縁層や誘電体層の形成、バリアリブの形成、磁気ヘッド−コア同士又はコアとスライダーの封着等として利用することができる。また使用時の形態は特に制限はなく、粉末状、板状、棒状等、その用途に応じて種々の形態に成形して使用すればよい。 The glass or crystallized glass of the present invention includes, for example, fluorescent display tube-package sealing, insulating layer formation, plasma display-panel hermetic sealing, insulating layer and dielectric layer formation, barrier rib formation, magnetic head -It can be used as a seal between cores or between a core and a slider. Moreover, the form at the time of use does not have a restriction | limiting in particular, What is necessary is just to shape | mold and use it in various forms according to the use, such as powder form, plate shape, rod shape.
次に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に制約されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to a following example.
実施例1〜38:
表1〜6に、本発明の実施例1〜38のガラスの組成と物性を示した。実施例1〜38のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表1〜6に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1200℃〜1450℃の温度範囲で1〜24時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷して、アモルファスガラスを作製した。各実施例においては、1450℃以下の温度にて、完全に溶融でき、ガラスの融液を作製できた。
Examples 1-38:
Tables 1 to 6 show the compositions and physical properties of the glasses of Examples 1 to 38 of the present invention. The glasses of Examples 1 to 38 are all used for ordinary glasses such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, chlorides, and metaphosphate compounds corresponding to the raw materials of the respective components. Purity raw materials were selected and used. These raw materials are weighed so as to have the composition ratios of the respective examples shown in Tables 1 to 6 and mixed uniformly, and then charged into a quartz crucible or a platinum crucible, and depending on the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range of 1200 to 1450 degreeC with an electric furnace for 1 to 24 hours, and homogenized by stirring, and foaming etc. were performed. Thereafter, a glass melt was cast into a mold and gradually cooled to produce amorphous glass. In each Example, it was possible to melt completely at a temperature of 1450 ° C. or less, and a glass melt could be produced.
表1〜6に見られるとおり、本発明の実施例1〜38のガラスは、平均線膨張係数が64×10−7/℃以下である。なお、本発明の実施例5〜38のガラスについては、ガラス転移点(Tg)及び屈伏点(At)を測定したが、Tg(℃)は545℃〜639℃であり、At(℃)は590℃〜700℃であった。 As seen in Tables 1 to 6, the glasses of Examples 1 to 38 of the present invention have an average linear expansion coefficient of 64 × 10 −7 / ° C. or less. In addition, about the glass of Examples 5-38 of this invention, although the glass transition point (Tg) and the yield point (At) were measured, Tg (degreeC) is 545 to 639 degreeC, and At (degreeC) is It was 590 degreeC-700 degreeC.
実施例39〜48:
表7と8に、本発明の実施例39〜48の結晶化ガラスの組成と物性を示した。
実施例39〜48の結晶化ガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の通常のガラスに使用される高純度の原料を選定して用いた。これらの原料を、表7と8に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、石英坩堝又は白金坩堝に投入し、ガラス組成の溶融難易度に応じて電気炉で1200℃〜1450℃の温度範囲で1〜24時間溶解し、攪拌均質化して泡切れ等を行った。各実施例においては、1450℃以下の温度にて、完全に溶融でき、ガラスの融液を作製できた。
その後、ガラスの融液を金型に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。得られたガラスを研磨して、表7と8の各実施例に記載された熱処理条件にて、ガラスの結晶化を行った。より詳細には、得られたガラスを研磨して、表7と8の各実施例に記載された温度(℃)に加熱し、表7と8の各実施例に記載された時間(hr)にわたりこの温度(℃)で保持することにより、ガラスの結晶化を行った。その後、この温度(℃)から冷却して結晶化ガラスを得た。
Examples 39-48:
Tables 7 and 8 show the compositions and physical properties of the crystallized glasses of Examples 39 to 48 of the present invention.
The crystallized glasses of Examples 39 to 48 are all used as ordinary materials such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, chlorides, and metaphosphate compounds as raw materials for the respective components. High-purity raw materials were selected and used. These raw materials were weighed so as to have the composition ratios of the respective examples shown in Tables 7 and 8 and mixed uniformly, and then put into a quartz crucible or a platinum crucible, and according to the melting difficulty of the glass composition. It melt | dissolved in the temperature range of 1200 to 1450 degreeC with an electric furnace for 1 to 24 hours, and homogenized by stirring, and foaming etc. were performed. In each Example, it was possible to melt completely at a temperature of 1450 ° C. or less, and a glass melt could be produced.
Thereafter, a glass melt was cast into a mold and slowly cooled to produce glass. The obtained glass was polished, and the glass was crystallized under the heat treatment conditions described in Examples of Tables 7 and 8. In more detail, the obtained glass was polished and heated to the temperature (° C.) described in each Example of Tables 7 and 8, and the time (hr) described in each Example of Tables 7 and 8 The glass was crystallized by maintaining at this temperature (° C.) for a long time. Then, it cooled from this temperature (degreeC) and crystallized glass was obtained.
表7と8に見られるとおり、本発明の実施例39〜48の結晶化ガラスは、平均線膨張係数が60×10−7/℃以下である。 As seen in Tables 7 and 8, the crystallized glass of Examples 39 to 48 of the present invention has an average coefficient of linear expansion of 60 × 10 −7 / ° C. or less.
なお、表1から8に記載の以下の標記は、次のような含有量(モル%)を表す。
P2O5:P2O5成分の含有量
Nb2O5:Nb2O5成分の含有量
ZnO:ZnO成分の含有量
MgO:MgO成分の含有量
CaO:CaO成分の含有量
SrO:SrO成分の含有量
BaO:BaO成分の含有量
SiO2:SiO2成分の含有量
B2O3:B2O3成分の含有量
Al2O3:Al2O3成分の含有量
TiO2:TiO2成分の含有量
ZrO2:ZrO2成分の含有量
SnO2:SnO2成分の含有量
WO3:WO3成分の含有量
Li2O:Li2O成分の含有量
Na2O:Na2O成分の含有量
K2O:K2O成分の含有量
Nb+Ti:Nb2O5成分とTiO2成分の合計含有量
RO:RO成分(式中、RはZn、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群より選択される1種以上)成分の合計含有量
Si+B+Al:SiO2成分とB2O3成分とAl2O3成分の合計含有量
Ti+Zr+Sn+W:TiO2成分とZrO2成分とSnO2成分とWO3成分の合計含有量
Rn2O:Rn2O成分(式中、RnはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選択される1種以上)の合計含有量
Zn+Mg:ZnO成分とMgO成分の合計含有量
また、表1から8に記載の以下の標記は、実施例のガラス又は結晶化ガラスにおける次のような物性を示す。
α(×10−7/℃):−30℃〜70℃における平均線膨張係数(×10−7/℃)
In addition, the following titles described in Tables 1 to 8 represent the following contents (mol%).
P 2 O 5: the content of P 2 O 5 component Nb 2 O 5: Nb 2 O 5 ingredient content ZnO: content of ZnO component MgO: the content of MgO component CaO: CaO content component SrO: SrO the content of the component BaO: BaO content components SiO 2: SiO 2 content component B 2 O 3: B 2 O 3 component of the content Al 2 O 3: Al 2 O 3 ingredient content TiO 2: TiO the content of the two components ZrO 2: content of ZrO 2 component SnO 2: SnO 2 content component WO 3: the content of WO 3 components Li 2 O: Li 2 O content components Na 2 O: Na 2 O the content of the component K 2 O: K 2 O content component Nb + Ti: Nb 2 O 5 component and the total content of TiO 2 component RO: RO component (wherein, R Zn, Mg, Ca, Sr and Ba One selected from the group The total content of the upper) component Si + B + Al: total content of SiO 2 component and B 2 O 3 component and Al 2 O 3 component Ti + Zr + Sn + W: the total content of TiO 2 component and ZrO 2 component and SnO 2 component and WO 3 components Rn 2 O: Rn 2 O component (wherein Rn is one or more selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb and Cs) Zn + Mg: Total content of ZnO component and MgO component The following titles listed in Tables 1 to 8 indicate the following physical properties of the glass or crystallized glass of the examples.
α (× 10 −7 / ° C.): Average linear expansion coefficient (× 10 −7 / ° C.) at −30 ° C. to 70 ° C.
(化学的耐久性)
本発明の実施例1〜48のガラス又は結晶化ガラスについて、日本光学硝子工業会規格「光学ガラスの化学的耐久性の測定方法」JOGIS06−1999により耐水性及び耐酸性を測定したが、耐水性もクラス1であり、耐酸性もクラス1であった。よって、この測定により、本発明の実施例1〜48のガラス又は結晶化ガラスが優れた耐水性及び耐酸性を有することが示された。
(Chemical durability)
Regarding the glass or crystallized glass of Examples 1 to 48 of the present invention, the water resistance and acid resistance were measured according to JOGIS06-1999, a standard for measuring the chemical durability of optical glass by the Japan Optical Glass Industry Association. Was also class 1 and acid resistance was also class 1. Therefore, this measurement showed that the glass or crystallized glass of Examples 1 to 48 of the present invention has excellent water resistance and acid resistance.
(封着用組成物(成形体)の作製)
本発明のガラス又は結晶化ガラスは、タングステンやコバールなどの金属と近い膨張係数を有するため、これらの金属の封着に使うことができる。また、シリコン結晶と同程度の膨張係数を得ることが可能であるため、シリコン結晶板と陽極接合ガラスとして有用である。
また、本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして既存の低融点封着用ガラスに配合することにより、膨張係数の調整及び化学的耐久性の改善が顕著になる。膨張係数が高い既存の低融点封着用ガラスに、膨張係数が小さい本発明のガラス又は結晶化ガラスをフィラーとして配合することにより、この低融点封着用ガラスの膨張係数を小さくすることができるからである。以下に、本発明のガラス又は結晶化ガラスが、フィラーとして機能することを示す。
(Preparation of sealing composition (molded body))
Since the glass or crystallized glass of the present invention has an expansion coefficient close to that of a metal such as tungsten or Kovar, it can be used for sealing these metals. Further, since it is possible to obtain the same expansion coefficient as that of silicon crystal, it is useful as a silicon crystal plate and anodic bonding glass.
Moreover, the adjustment of an expansion coefficient and improvement of chemical durability become remarkable by mix | blending the glass or crystallized glass of this invention with the existing low melting-point sealing glass as a filler. By adding the glass or crystallized glass of the present invention having a small expansion coefficient as a filler to the existing low melting point sealing glass having a high expansion coefficient, the expansion coefficient of the low melting point sealing glass can be reduced. is there. Below, it shows that the glass or crystallized glass of the present invention functions as a filler.
低融点封着用ガラスとしてよく知られているリン酸系(P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系)のガラス粉末、フィラーとして本発明の実施例4の組成を持つガラス粉末(実施例4のガラス粉末)を用いた。このP2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラスは、モル%で、P2O5成分が44%、ZnO成分が45%、BaO成分が5%、CaOが5%及びAl2O3成分が1%含有し、Tgが450℃、−30℃〜70℃における平均線膨張係数が92×10−7/℃である、ガラスである。
P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を所定量配合し、よく混合した後、プレス成形により、3つのφ10mmの円柱状の成形体(サンプル1、サンプル2、サンプル3)を作製した。サンプル1〜3の内訳は、以下の通りである。
サンプル1:実施例4のガラス粉末を配合していない、成形体
サンプル2:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を15wt%配合した、成形体
サンプル3:P2O5−ZnO−BaO−CaO−Al2O3系のガラス粉末に対し、実施例4のガラス粉末を30wt%配合した、成形体
Phosphoric acid-based (P 2 O 5 —ZnO—BaO—CaO—Al 2 O 3 -based) glass powder, which is well known as a low-melting sealing glass, and glass powder having the composition of Example 4 of the present invention as a filler (Glass powder of Example 4) was used. This P 2 O 5 —ZnO—BaO—CaO—Al 2 O 3 -based glass is mol%, P 2 O 5 component is 44%, ZnO component is 45%, BaO component is 5%, and CaO is 5%. and Al 2 O 3 component is contained 1%, Tg is 450 ° C., an average linear expansion coefficient of -30 ° C. to 70 ° C. is 92 × 10 -7 / ℃, glass.
A predetermined amount of the glass powder of Example 4 was blended into the P 2 O 5 —ZnO—BaO—CaO—Al 2 O 3 glass powder, mixed well, and then press-molded to form three cylindrical columns having a diameter of 10 mm. Molded bodies (Sample 1, Sample 2, Sample 3) were produced. The breakdown of Samples 1 to 3 is as follows.
Sample 1: Molded body sample 2 in which the glass powder of Example 4 is not blended Sample 2: The glass powder of Example 4 is 15 wt% with respect to the P 2 O 5 —ZnO—BaO—CaO—Al 2 O 3 glass powder. % Of the molded body sample 3: P 2 O 5 —ZnO—BaO—CaO—Al 2 O 3 -based glass powder containing 30 wt% of the glass powder of Example 4
得られた成形体について、大気中で500℃〜550℃の範囲で10分間焼成を行った。焼成後の各サンプルについて−30℃〜70℃における平均線膨張係数(×10−7/℃)を測定した結果を図1に示す。サンプル1の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が92×10−7/℃に対し、サンプル2の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が79×10−7/℃であり、サンプル3の−30℃〜70℃における平均線膨張係数が72×10−7/℃であった。これにより、本発明のガラス又は結晶化ガラスはフィラーとして機能し、既存の低融点封着用ガラスの膨張係数の制御に効果的であることが明らかになった。 About the obtained molded object, it baked for 10 minutes in the range of 500 to 550 degreeC in air | atmosphere. The result of having measured the average linear expansion coefficient ( x10 < -7 > / degreeC) in -30 degreeC-70 degreeC about each sample after baking is shown in FIG. The average linear expansion coefficient at −30 ° C. to 70 ° C. of sample 1 is 92 × 10 −7 / ° C., whereas the average linear expansion coefficient at −30 ° C. to 70 ° C. of sample 2 is 79 × 10 −7 / ° C. The average linear expansion coefficient of Sample 3 at −30 ° C. to 70 ° C. was 72 × 10 −7 / ° C. Thereby, it became clear that the glass or crystallized glass of the present invention functions as a filler and is effective in controlling the expansion coefficient of the existing low melting point sealing glass.
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail for the purpose of illustration, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. Those skilled in the art can make many modifications without departing from the spirit and scope of the present invention, and these are also included within the scope of the present invention.
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