JP2021183549A - Glass ceramics - Google Patents

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Abstract

To provide a machinable glass ceramics that has a high reflectance to ultraviolet having a wavelength of 400 nm compared to conventional technique.SOLUTION: A glass ceramics is provided, containing by mass%, SiO2: 35 to 60%, Al2O3: 10 to 21%, MgO: 10 to 21%, K2O: 5 to 14%, B2O3: 3 to 11%, ZrO2: 1 to 7% and F: 1 to 7%, the number of fluorine phlogopite crystals present in the matrix of borosilicate glass being 0.30 to 0.45 pieces/μm2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ガラスセラミックスに関する。 The present invention relates to glass ceramics.

微細な機械加工が可能なセラミックスは、快削性(マシナブル)セラミックスと呼ばれる。快削性セラミックスの1種として、熱的および電気的性質に優れ、高強度で低熱膨張のホウケイ酸ガラスをマトリックスとし、その中に微細な雲母(マイカ)を析出させたガラス質セラミックスからなるマシナブルガラスセラミックスがある。劈開性の強いマイカの微細結晶がガラス質マトリックス中に分散しているため、ガラス中の亀裂進展をマイカの結晶が緩和することにより、機械加工がし易いという特長を持つ。 Ceramics that can be finely machined are called machinable ceramics. As a kind of free-cutting ceramics, borosilicate glass with excellent thermal and electrical properties, high strength and low thermal expansion is used as a matrix, and fine mica is deposited in the matrix. There are Nable glass ceramics. Since the fine crystals of mica with strong cleavage are dispersed in the vitreous matrix, the mica crystals alleviate the crack growth in the glass, which has the advantage of being easy to machine.

特許文献1には、フッ素以外は酸化物換算に基づく質量%で、SiO:35〜60%、Al:5〜20%、MgO:10〜35%、KO:5〜20%、B:2〜10%、ZrO:0〜10%およびF:1〜15%の組成をなすように調整された原料配合物を加熱溶融後にガラス化処理をするガラス体形成工程と、前記工程で得られたガラス体を熱間等方圧プレス法により熱処理してガラス中にフッ素雲母結晶またはフッ素雲母結晶およびジルコニアを析出させる結晶化熱処理工程とを含む、快削性ガラスセラミックスの製造方法に関する発明が開示されている。 In Patent Document 1, in mass% based on oxide conversion except for fluorine, SiO 2 : 35 to 60%, Al 2 O 3 : 5 to 20%, MgO: 10 to 35%, K 2 O: 5 to 20. %, B 2 O 3 : 2 to 10%, ZrO 2 : 0 to 10%, and F: 1 to 15%. Free-cutting glass including a step and a crystallization heat treatment step of heat-treating the glass body obtained in the above step by a hot isotropic pressing method to precipitate fluorine mica crystals or fluorine mica crystals and zirconia in the glass. The invention relating to the manufacturing method of ceramics is disclosed.

一方、高い反射率を有するセラミックスは、発光素子のパッケージや反射板として利用される場合がある。例えば、アルミナは、安価であり、また、白色度が高く、反射率が高いことから、多くの発光素子パッケージなどに用いられている。 On the other hand, ceramics having a high reflectance may be used as a package for a light emitting element or a reflector. For example, alumina is inexpensive, has a high whiteness, and has a high reflectance, so that it is used in many light emitting device packages and the like.

特開2007−246297号公報JP-A-2007-246297

アルミナは、可視光における反射率は高いものの、波長が400nm以下の紫外線の反射率は必ずしも高いとはいえない。また、アルミナは、その種類によっては紫外線によって黄変色が発生することがある。さらに、アルミナは、加工性が悪く、複雑形状の加工が容易ではない。 Although alumina has a high reflectance in visible light, it cannot always be said that the reflectance of ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less is high. Further, depending on the type of alumina, yellowing may occur due to ultraviolet rays. Further, alumina has poor processability, and it is not easy to process a complicated shape.

一方、特許文献1では、快削性ガラスセラミックスの反射率についての検討がなされていない。特に、特許文献1では、具体例として陶石を用いる例を挙げており、不純物として、相当程度のFeが含まれるため、反射率を高めるのには限界がある。 On the other hand, Patent Document 1 does not study the reflectance of free-cutting glass-ceramics. In particular, Patent Document 1 cites an example in which pottery stone is used as a specific example, and since a considerable amount of Fe is contained as an impurity, there is a limit to increasing the reflectance.

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高い反射率を備える、マシナブルガラスセラミックスを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a machinable glass ceramic having a high reflectance.

本発明者らは、上記の目的を達成するべく鋭意研究を重ね、ホウケイ酸ガラスをマトリックスにマイカを析出させたマイカ系マシナブルガラスセラミックスの快削性を劣化させることなく、紫外線域(具体的には、波長400nm以下)における反射率を向上させるべく、鋭意検討を行った。 The present inventors have conducted diligent research to achieve the above object, and have not deteriorated the free-cutting property of the mica-based machinable glass ceramics in which mica is precipitated on the matrix of borosilicate glass, and the ultraviolet region (specifically). In order to improve the reflectance at a wavelength of 400 nm or less), diligent studies were conducted.

(a)工業的に重要なマイカには、カリウムを主成分としたマスコバイト(硬質マイカ、白雲母)と、マグネシウムを主成分としたプロゴパイト(軟質マイカ、金雲母)がある。また、合成雲母(フッ素金雲母)は、人工的に生成されるマイカ(KMg(AlSi)O10)であり、白雲母や金雲母よりも白味があり、やや硬いという特徴を備える。ホウケイ酸ガラスのマトリックスに白色を呈するフッ素金雲母を析出させたマイカ系マシナブルガラスセラミックスは、可視光域において高い反射率を有する。しかし、紫外線域における反射率は、フッ素金雲母結晶の分散状態によって大きく変化する。すなわち、フッ素金雲母結晶の単位面積当たりの個数が少ない場合には、紫外線域における反射率が極端に低下する。よって、フッ素金雲母結晶は、マトリックス中で極力分散させることが重要である。 (A) Industrially important mica includes mascovite (hard mica, muscovite) containing potassium as a main component and progopite (soft mica, phlogopite) containing magnesium as a main component. Synthetic mica (fluorine phlogopite) is artificially generated mica (KMg 3 (AlSi 3 ) O 10 F 2 ), which is whiter and slightly harder than muscovite and phlogopite. Be prepared. Mica-based machinable glass ceramics in which white-colored phlogopite fluorine is deposited on a matrix of borosilicate glass have high reflectance in the visible light region. However, the reflectance in the ultraviolet region changes greatly depending on the dispersed state of the fluorine phlogopite crystals. That is, when the number of fluorine phlogopite crystals per unit area is small, the reflectance in the ultraviolet region is extremely lowered. Therefore, it is important to disperse the fluorine phlogopite crystals in the matrix as much as possible.

(b)ガラスセラミックス中に存在するFeは、紫外線域における反射率を低下させるため、その量は、極力低減することが好ましい。 (B) Fe present in the glass-ceramics lowers the reflectance in the ultraviolet region, and therefore the amount thereof is preferably reduced as much as possible.

(c)マトリックスのホウケイ酸ガラスとフッ素金雲母結晶との界面に気泡が存在すると、反射率が向上する。このため、熱間等方圧プレス法により本質的に気泡を含まないガラス体を得るのではなく、結晶化は常圧で行うことが好ましい。 (C) When bubbles are present at the interface between the borosilicate glass of the matrix and the phlogopite crystal of fluorine, the reflectance is improved. For this reason, it is preferable to perform crystallization under normal pressure rather than obtaining a glass body that contains essentially no bubbles by a hot isotropic press method.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、下記のガラスセラミックスを要旨とする。 The present invention has been made based on the above findings, and the following glass ceramics are the gist of the present invention.

質量%で、
SiO:35〜60%、
Al:10〜21%、
MgO:10〜21%、
O:5〜14%、
:3〜11%、
ZrO:1〜7%および
F:1〜7%を含み、
ホウケイ酸ガラスのマトリックス中に存在するフッ素金雲母結晶の個数が、0.30〜0.45個/μmである、
ガラスセラミックス。
By mass%,
SiO 2 : 35-60%,
Al 2 O 3 : 10-21%,
MgO: 10-21%,
K 2 O: 5-14%,
B 2 O 3 : 3-11%,
Includes ZrO 2 : 1-7% and F: 1-7%
The number of phlogopite crystals present in the matrix of borosilicate glass is 0.30 to 0.45 / μm 2 .
Glass ceramics.

本発明によれば、高い反射率を備える、マシナブルガラスセラミックスが得られる。このガラスセラミックスは、特に、紫外線域(具体的には、波長400nm以下)における反射率が高い。このため、例えば、深紫外LEDランプのパッケージ、YAGレーザの反射板などに用いるのに有用である。 According to the present invention, machinable glass ceramics having high reflectance can be obtained. This glass-ceramic has a particularly high reflectance in the ultraviolet region (specifically, a wavelength of 400 nm or less). Therefore, it is useful for, for example, a package of a deep ultraviolet LED lamp, a reflector of a YAG laser, and the like.

図1は、実施例1のガラスセラミックスの顕微鏡写真(1000倍)である。FIG. 1 is a photomicrograph (1000 times) of the glass ceramics of Example 1. 図2は、実施例1のガラスセラミックスの顕微鏡写真(5000倍)である。FIG. 2 is a photomicrograph (5000 times) of the glass ceramics of Example 1. 図3は、比較例1のガラスセラミックスの顕微鏡写真(1000倍)である。FIG. 3 is a photomicrograph (1000 times) of the glass ceramics of Comparative Example 1. 図4は、比較例1のガラスセラミックスの顕微鏡写真(5000倍)である。FIG. 4 is a photomicrograph (5000 times) of the glass ceramics of Comparative Example 1.

1.ガラスセラミックスの組成について
本発明に係るガラスセラミックスは、SiO、Al、MgO、KOおよびBを含むガラス質マトリックス中に、K、Mg、Al、Si、Fを含むフッ素金雲母結晶を分散したガラスセラミックスである。本発明に係るガラスセラミックスは、ガラス質マトリックス中に十分な量のフッ素金雲母結晶を分散させるため、SiO:35〜60%、Al:10〜21%、MgO:10〜21%、KO:5〜14%、B:3〜11%、ZrO:1〜7%およびF:1〜7%を含む組成を有する。なお、以下の説明において、各成分の含有量に関する%は、質量%を意味する。また、FおよびFe以外の成分の含有量については、酸化物換算の含有量を意味する。
1. 1. Composition of Glass Ceramics The glass ceramic according to the present invention contains K, Mg, Al, Si and F in a vitreous matrix containing SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, K 2 O and B 2 O 3. It is a glass ceramic in which fluorine gold mica crystals are dispersed. In the glass ceramics according to the present invention, in order to disperse a sufficient amount of fluorine gold mica crystals in the vitreous matrix, SiO 2 : 35 to 60%, Al 2 O 3 : 10 to 21%, MgO: 10 to 21%. , K 2 O: 5-14%, B 2 O 3 : 3-11%, ZrO 2 : 1-7% and F: 1-7%. In the following description,% with respect to the content of each component means mass%. Further, the content of components other than F and Fe means the content in terms of oxide.

SiO、Al、MgO、KOおよびBを含むガラスは、熱膨張率が低く、耐熱性、断熱性などの熱的性質に優れ、絶縁性などの電気的性質も良好で、かつ機械的強度の高いことで知られるホウケイ酸ガラスに属するガラスである。これらの成分の量が上記範囲内であると、上記性能面で満足できるガラスマトリックスを形成することができ、かつ結晶化熱処理中に十分な量のフッ素金雲母結晶を析出させることができるので、機械加工性、機械的強度、ならびに熱的および電気的特性に優れたガラスセラミックスを得ることができる。 Glass containing SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, K 2 O and B 2 O 3 has a low coefficient of thermal expansion, excellent thermal properties such as heat resistance and heat insulating properties, and electrical properties such as insulating properties. It is a glass belonging to borosilicate glass, which is known to have good and high mechanical strength. When the amount of these components is within the above range, a glass matrix satisfying in terms of the above performance can be formed, and a sufficient amount of fluorine gold mica crystals can be precipitated during the crystallization heat treatment. It is possible to obtain glass ceramics having excellent machinability, mechanical strength, and thermal and electrical properties.

ZrO(ジルコニア)は、少なくともその一部が熱処理中にガラスから析出して微細なジルコニア粒子を生じ、フッ素金雲母結晶の結晶成長を抑制して切削加工性と機械的強度を向上させる効果がある。このため、上記の量のZrOを含有させる。 At least a part of ZrO 2 (zirconia) precipitates from the glass during heat treatment to generate fine zirconia particles, which has the effect of suppressing crystal growth of phlogopite crystals and improving machinability and mechanical strength. be. Therefore, the above amount of ZrO 2 is contained.

ガラスセラミックス中のFe含有量は、過剰な場合には、紫外線域における反射率を低下させるため、30ppm以下であることが好ましい。25ppm以下であることがより好ましい。 When the Fe content in the glass ceramics is excessive, the reflectance in the ultraviolet region is lowered, so that the Fe content is preferably 30 ppm or less. It is more preferably 25 ppm or less.

2.マトリックス中のフッ素金雲母結晶の個数について
本発明に係るガラスセラミックスは、ホウケイ酸ガラスのマトリックスにフッ素金雲母結晶を分散したガラスセラミックスである。ホウケイ酸ガラスのマトリックス中に存在するフッ素金雲母結晶の個数が、0.30〜0.45個/μmであることが重要である。フッ素金雲母結晶の個数が、0.30個/μm未満では、フッ素金雲母結晶の粒径が相対的に大きくなり、波長400nmにおける反射率を90%以上とすることが困難となる。一方、フッ素金雲母結晶の個数が、0.45個/μmを超えると、ガラスのクラック進展を止める事が出来なくなり、機械加工性が低下するという問題が生じる。よって、フッ素金雲母結晶の個数は、0.30〜0.45個/μmとする。好ましい下限は、0.35個/μmであり、好ましい上限は、0.40個/μmである。
2. 2. About the number of phlogopite crystals of fluorine in the matrix The glass ceramics according to the present invention are glass ceramics in which phlogopite crystals of fluorine are dispersed in a matrix of borosilicate glass. It is important that the number of phlogopite crystals present in the matrix of borosilicate glass is 0.30 to 0.45 / μm 2. When the number of phlogopite crystals is less than 0.30 / μm 2 , the particle size of the phlogopite crystals becomes relatively large, and it becomes difficult to set the reflectance at a wavelength of 400 nm to 90% or more. On the other hand, if the number of phlogopite crystals of fluorine exceeds 0.45 / μm 2 , the crack growth of the glass cannot be stopped, and there arises a problem that the machinability is deteriorated. Therefore, the number of phlogopite crystals of fluorine is 0.30 to 0.45 / μm 2 . The preferred lower limit is 0.35 pieces / μm 2 , and the preferred upper limit is 0.40 pieces / μm 2 .

なお、マトリックス中のフッ素金雲母結晶の個数は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The number of fluorine phlogopite crystals in the matrix can be measured by the method described in Examples.

3.気泡の量について
ガラスセラミックス中において、直径0.2〜0.4mmの気泡が0.008〜0.0390個/cm以上であることが好ましい。なお、気泡の直径は、円相当径を意味する。
3. 3. In the glass ceramic in the amount of bubbles, it is preferable bubble diameter 0.2~0.4mm is 0.008 to 0.0390 atoms / cm 3 or more. The diameter of the bubble means the diameter equivalent to a circle.

ここで、紫外線域における反射率に影響を与えるのは、直径0.4mm以下の気泡であるが、直径0.2mm未満の気泡は、測定が困難であるため、直径0.2〜0.4mmの気泡に注目して個数を特定することとした。また直径0.4mm超の気泡は、ガラスセラミックスの破壊源となり、強度低下を引き起こす可能性がある。このため、その個数は、紫外線域における反射率を上昇させるのに有効な直径0.4mm以下の気泡を確保しつつ、強度が極端に低下しないようにすることが好ましい。 Here, it is the bubbles having a diameter of 0.4 mm or less that affect the reflectance in the ultraviolet region, but the bubbles having a diameter of less than 0.2 mm are difficult to measure, so the diameter is 0.2 to 0.4 mm. It was decided to specify the number by paying attention to the bubbles in. In addition, bubbles having a diameter of more than 0.4 mm become a source of destruction of glass ceramics and may cause a decrease in strength. Therefore, it is preferable that the number of bubbles is 0.4 mm or less in diameter, which is effective for increasing the reflectance in the ultraviolet region, and the intensity is not extremely reduced.

そして、直径0.2〜0.4mmの気泡が少ないと、紫外線域における反射率が不十分となるので、直径0.2〜0.4mmの気泡は0.008個/cm以上であることが好ましい。上限については特に制約はないが、このサイズの気泡が増えると、直径0.4mm超の気泡も増えて強度に悪影響を及ぼすので、0.0390個/cmが実質的な上限となる。また、直径0.4mm超の気泡の個数は、0.0058個/cm以下であることが好ましい。 When the bubble diameter 0.2~0.4mm is small, it the reflectance in the ultraviolet region becomes inadequate, bubbles diameter 0.2~0.4mm is 0.008 pieces / cm 3 or more Is preferable. There is no particular limitation on the upper limit, but if the number of bubbles of this size increases, the number of bubbles with a diameter of more than 0.4 mm also increases, which adversely affects the strength, so 0.0390 cells / cm 3 is a practical upper limit. The number of bubbles having a diameter of more than 0.4 mm is preferably 0.0058 cells / cm 3 or less.

なお、ガラスセラミックス中の気泡の個数は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The number of bubbles in the glass ceramics can be measured by the method described in Examples.

4.ガラスセラミックスの製造方法について
(原料の調整)
原料配合物中の各金属成分(フッ素以外の成分)の化合物形態は、溶融前または溶融体の加熱中に酸化物に変化するもの(即ち、酸化物前駆体)であれば、酸化物以外の形態であってもよい。好ましい化合物形態は、単独酸化物、複合酸化物、酸、炭酸塩、フッ化物などである。フッ素は、他の金属成分のフッ化物として供給することができる。
4. About the manufacturing method of glass ceramics (adjustment of raw materials)
If the compound form of each metal component (component other than fluorine) in the raw material formulation changes to an oxide before melting or during heating of the melt (that is, an oxide precursor), the compound form is other than the oxide. It may be in the form. Preferred compound forms are single oxides, composite oxides, acids, carbonates, fluorides and the like. Fluorine can be supplied as a fluoride of other metal components.

SiO、AlおよびKOについては、通常は、これらを主成分とする安価な鉱物である陶石を原料として使用されるが、本発明では使用しない。このような陶石には、多くのFeが含まれていることが多いからである。SiO供給源としては非晶質シリカなどを、Al供給源としては、アルミナ、水酸化アルミニウムなどを、KO供給源としては、炭酸カリウム、ホウ酸カリウムなどを使用することができる。 For SiO 2 , Al 2 O 3 and K 2 O, porcelain stone, which is an inexpensive mineral containing these as a main component, is usually used as a raw material, but is not used in the present invention. This is because such pottery stones often contain a large amount of Fe. Amorphous silica or the like may be used as the SiO 2 supply source, alumina, aluminum hydroxide or the like may be used as the Al 2 O 3 supply source, and potassium carbonate, potassium borate or the like may be used as the K 2 O supply source. can.

ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニアやジルコン(ZrSiO)を用いることが可能であるが、ジルコンは、再析出時に粒子サイズが大きくなりやすく反射率の低下要因となるため、ジルコニアを使用し、粒子サイズを小さくすることが望ましい。 As the zirconium compound, for example, zirconia or zircon (ZrSiO 4 ) can be used, but since zircon tends to increase the particle size at the time of reprecipitation and causes a decrease in reflectance, zirconia is used and the particles are used. It is desirable to reduce the size.

フッ素化合物としては、フッ化マグネシウム(MgF)を用いることが望ましい。 ホウ素化合物としては、酸化ホウ素(B)はやはり溶融しにくいので、ホウ酸を使用することが好ましい。ホウ酸カリウムなど、他の成分との複合酸化物も使用できる。 It is desirable to use magnesium fluoride (MgF 2) as the fluorine compound. As the boron compound, boric acid is preferably used because boron oxide (B 2 O 3) is also difficult to melt. Composite oxides with other components, such as potassium borate, can also be used.

MgOは、フッ化マグネシウムからも供給されるが、それでは不足する場合には酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどを使用することができる。 MgO is also supplied from magnesium fluoride, but if it is insufficient, magnesium oxide, magnesium carbonate and the like can be used.

本発明の快削性ガラスセラミックスは上記以外の成分を場合により含有することができる。そのような成分として酸化亜鉛(ZnO)を挙げることができる。ZnOは30%までの量で配合可能である。 The free-cutting glass-ceramics of the present invention may contain components other than the above as the case may be. Zinc oxide (ZnO) can be mentioned as such a component. ZnO can be blended in an amount of up to 30%.

(スラリー化)
上記原料の粉末をボールミルなどの公知の方法で混合する。すなわち、容器内で各粉末とともに、分散剤、セラミックス製のボールとともに乾式混合して、これを固めて成形体を得る。
(Slurry)
The powder of the above raw material is mixed by a known method such as a ball mill. That is, each powder is dry-mixed with a dispersant and a ceramic ball in a container and solidified to obtain a molded product.

(仮焼)
得られた成形体に、大気炉中、1000〜1050℃の温度で、60〜600分の仮焼を行う。
(Temporary firing)
The obtained molded product is calcined in an air oven at a temperature of 1000 to 1050 ° C. for 60 to 600 minutes.

(ガラス化)
仮焼を行った材料を、溶解炉によって、1300〜1400℃の温度で、1〜10時間溶解し、炉外で、650℃まで徐冷することにより、ガラス化して、ガラス体を得る。
(Vitrification)
The calcined material is melted in a melting furnace at a temperature of 1300 to 1400 ° C. for 1 to 10 hours, and slowly cooled to 650 ° C. outside the furnace to vitrify to obtain a glass body.

(結晶化)
徐冷したガラス体を、800〜900℃の温度に加熱し、1〜10時間保持して、フッ素金雲母の結晶核の形成を行う。その後、1080〜1110℃の温度で5時間保持して、フッ素金雲母の結晶核を成長させて、結晶化を行う。この結晶化の温度が、フッ素金雲母結晶の分散状態を決める。すなわち、結晶化温度が1110℃を超えると、フッ素金雲母の結晶核が成長しすぎて、十分な個数を確保することが難しくなる。一方、結晶化温度が1080℃未満の場合、フッ素金雲母の結晶核が形成するものの、成長しないため、フッ素金雲母の個数が多すぎることになる。結晶化時に異常な結晶成長が発生しないよう熱処理時の昇温速度を0.2〜0.8℃/分の範囲で処理する。また、炉内に入れたガラス体は均熱化を図るため、カーボン等により囲み処理を行う。結晶化は、ある程度の気泡を残存させるために、常圧で行うことが重要である。例えば、結晶化をHIP処理によって行うと、気泡がほとんど形成されず、紫外線域における反射率を向上させる意味では不利になる。また、HIP処理による結晶化は、フッ素金雲母の結晶核の成長を抑制するために、その個数が多すぎることになる。このため、結晶化は、常圧で行うこととする。
(Crystallization)
The slowly cooled glass body is heated to a temperature of 800 to 900 ° C. and held for 1 to 10 hours to form crystal nuclei of phlogopite fluorine. Then, the crystal nuclei of phlogopite fluorine are grown and crystallized by holding at a temperature of 1080 to 1110 ° C. for 5 hours. The temperature of this crystallization determines the dispersed state of the fluorine phlogopite crystal. That is, when the crystallization temperature exceeds 1110 ° C., the crystal nuclei of the fluorine phlogopite grow too much, and it becomes difficult to secure a sufficient number. On the other hand, when the crystallization temperature is less than 1080 ° C., the crystal nuclei of phlogopite fluorine are formed but do not grow, so that the number of phlogopite fluorine is too large. The temperature rise rate during heat treatment is treated in the range of 0.2 to 0.8 ° C./min so that abnormal crystal growth does not occur during crystallization. In addition, the glass body placed in the furnace is surrounded by carbon or the like in order to homogenize the heat. It is important that crystallization is carried out at normal pressure in order to leave some bubbles. For example, when crystallization is performed by HIP treatment, almost no bubbles are formed, which is disadvantageous in terms of improving the reflectance in the ultraviolet region. In addition, the number of crystallization by HIP treatment is too large in order to suppress the growth of crystal nuclei of phlogopite fluorine. Therefore, crystallization is performed under normal pressure.

本発明の効果を確認するべく、各種の粉末原料を、分散剤、セラミックス製のボールとともに乾式混合して混合粉を得た。得られた混合粉を固めて、1030℃で、300分保持する仮焼を行った後、所定の条件で、ガラス化および結晶化を行い、各種のセラミックスを得た。一部のセラミックスについては、HIP処理により結晶化を行った。 In order to confirm the effect of the present invention, various powder raw materials were dry-mixed together with a dispersant and ceramic balls to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was solidified and calcined at 1030 ° C. for 300 minutes, and then vitrified and crystallized under predetermined conditions to obtain various ceramics. Some ceramics were crystallized by HIP treatment.

得られたセラミックスから試験片を採取して、各種の試験を行なった。 Test pieces were collected from the obtained ceramics and various tests were performed.

<元素分析>
上記の試験用焼結体の元素分析を、GDMS法により行い、FおよびFe以外の成分については、酸化物換算での含有量を測定した。
<Elemental analysis>
Elemental analysis of the above-mentioned test sintered body was carried out by the GDMS method, and the contents of components other than F and Fe in terms of oxide were measured.

<フッ素金雲母結晶の個数>
マトリックス中のフッ素金雲母結晶の個数は、セラミックスの観察面を研磨し、絶縁物なので、白金(Pt)コートを行い観察サンプルとした。試料の観察面を走査型電子顕微鏡(日本電子社製 JSM−IT500)にて8000倍(観察視野:16μm×12μm=192μm)で撮影した。得られた顕微鏡写真に観察されたフッ素金雲母結晶をカウントし、得られた観察視野中のフッ素金雲母結晶の個数を観察視野の面積(192μm)で除して、単位面積当たりのフッ素金雲母結晶の個数(個/μm)を算出した。なお、観察視野の境界と接しているフッ素金雲母結晶は1/2個としてカウントした。
<Number of fluorine phlogopite crystals>
The number of fluorine phlogopite crystals in the matrix was obtained by polishing the observation surface of the ceramics and coating it with platinum (Pt) because it was an insulator. The observation surface of the sample was photographed with a scanning electron microscope (JSM-IT500 manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 8000 (observation field of view: 16 μm × 12 μm = 192 μm 2). Fluorophlogopite crystals observed in the obtained micrographs are counted, and the number of phlogopite crystals in the obtained observation field is divided by the area of the observation field (192 μm 2 ) to obtain fluorine gold per unit area. The number of mica crystals (pieces / μm 2 ) was calculated. The number of phlogopite crystals in contact with the boundary of the observation field was counted as 1/2.

<気泡の個数>
セラミックス中の気泡の個数は、セラミックスブロックの上下面を平面研削盤にて上下面を面削し、セラミックスブロックを超音波探傷映像化装置(日本クラウトクレーマー製、SDS-Win3850)にて測定を実施した。一例として、320mm×230mm×35mmのセラミックスブロックを走査し、得られたデータを解析、φ0.4mm以上とφ0.2mm以上〜φ0.4mm未満、φ0.2mm未満の気泡数を求める。求めた気泡数をブロックの体積で除して、単位体積あたりの気泡数とした。
<Number of bubbles>
The number of bubbles in the ceramics is measured by surface-grinding the upper and lower surfaces of the ceramic block with a surface grinding machine and measuring the ceramic block with an ultrasonic flaw detector (SDS-Win3850). bottom. As an example, a ceramic block having a size of 320 mm × 230 mm × 35 mm is scanned, and the obtained data is analyzed to obtain the number of bubbles of φ0.4 mm or more, φ0.2 mm or more and less than φ0.4 mm, and φ0.2 mm or less. The obtained number of bubbles was divided by the volume of the block to obtain the number of bubbles per unit volume.

<加工性の評価>
得られたセラミックスに市販の超硬工具(φ10mm)を用いてボール盤にて穴あけ加工を行い、穴あけ加工ができたものを最良(〇)、穴あけ加工ができたが、穴周囲に小さな欠け(=チッピング)が発生したものを良好(△)、穴あけ加工自体ができなかったものを不良(×)と定義した。
<Evaluation of workability>
The obtained ceramics were drilled with a drilling machine using a commercially available cemented carbide tool (φ10 mm), and the one that could be drilled was the best (○), but the drilling was possible, but a small chip (=) around the hole. Those with chipping) were defined as good (Δ), and those that could not be drilled were defined as defective (×).

<反射率の評価>
島津製作所製SolidSpec−3700を使用して、標準白板による積分球を用いた相対反射率を測定した。相対反射率が90%未満を不良(×)、90%以上を良好(〇)、94%以上を最良(◎)として評価した。
<Evaluation of reflectance>
Using a SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation, the relative reflectance using an integrating sphere with a standard white plate was measured. A relative reflectance of less than 90% was evaluated as defective (x), 90% or more was evaluated as good (〇), and 94% or more was evaluated as best (⊚).

Figure 2021183549
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表1〜3に示すように、本発明の条件をすべて満足する、試験番号1、4、9、12および28〜30は、波長400nmにおける反射率が90%以上と優れており、また、加工性も良好であった。特に、Fe量および気泡数の条件も満足する試験番号1は、波長400nmにおける反射率が94%以上と特に優れており、また、加工性も特に優れていた。 As shown in Tables 1 to 3, Test Nos. 1, 4, 9, 12 and 28 to 30, which satisfy all the conditions of the present invention, have an excellent reflectance of 90% or more at a wavelength of 400 nm, and are processed. The sex was also good. In particular, Test No. 1, which also satisfies the conditions of the amount of Fe and the number of bubbles, has a particularly excellent reflectance at a wavelength of 400 nm of 94% or more, and is particularly excellent in processability.

一方、本発明の条件を満たさない、試験番号2、3、5〜8、10〜11、13〜27、31および32は、波長400nmにおける反射率および加工性の一方または両方の性能に劣っていた。 On the other hand, test numbers 2, 3, 5 to 8, 10 to 11, 13 to 27, 31 and 32, which do not satisfy the conditions of the present invention, are inferior in the performance of one or both of the reflectance and processability at a wavelength of 400 nm. rice field.

本発明によれば、高い反射率を備える、マシナブルガラスセラミックスが得られる。このガラスセラミックスは、特に、紫外線域(具体的には、波長400nm以下)における反射率が高い。このため、例えば、深紫外LEDランプのパッケージ、YAGレーザの反射板などに用いるのに有用である。 According to the present invention, machinable glass ceramics having high reflectance can be obtained. This glass-ceramic has a particularly high reflectance in the ultraviolet region (specifically, a wavelength of 400 nm or less). Therefore, it is useful for, for example, a package of a deep ultraviolet LED lamp, a reflector of a YAG laser, and the like.

Claims (4)

質量%で、
SiO:35〜60%、
Al:10〜21%、
MgO:10〜21%、
O:5〜14%、
:3〜11%、
ZrO:1〜7%および
F:1〜7%を含み、
ホウケイ酸ガラスのマトリックス中に存在するフッ素金雲母結晶の個数が、0.30〜0.45個/μmである、
ガラスセラミックス。
By mass%,
SiO 2 : 35-60%,
Al 2 O 3 : 10-21%,
MgO: 10-21%,
K 2 O: 5-14%,
B 2 O 3 : 3-11%,
Includes ZrO 2 : 1-7% and F: 1-7%
The number of phlogopite crystals present in the matrix of borosilicate glass is 0.30 to 0.45 / μm 2 .
Glass ceramics.
前記ガラスセラミックス中のFe含有量が、30ppm以下である、
請求項1に記載のガラスセラミックス。
The Fe content in the glass ceramics is 30 ppm or less.
The glass ceramic according to claim 1.
前記ガラスセラミックス中において、直径0.2〜0.4mmの気泡が0.008〜0.0390個/cmであり、直径0.4mm超の気泡が0.006個/cm以下である、請求項1または2に記載のガラスセラミックス。 In the glass ceramics, the number of bubbles having a diameter of 0.2 to 0.4 mm is 0.008 to 0.0390 cells / cm 3 , and the number of bubbles having a diameter of more than 0.4 mm is 0.006 cells / cm 3 or less. The glass ceramic according to claim 1 or 2. 波長400nmにおける反射率が、90%以上である、
請求項1から3までのいずれかに記載のガラスセラミックス。

The reflectance at a wavelength of 400 nm is 90% or more.
The glass ceramic according to any one of claims 1 to 3.

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