JP4990354B2 - リン酸塩系無機物 - Google Patents

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Description

本発明は、特に、耐薬品性に優れたリン酸塩系無機物に関する。
下記の特許文献には、Pを主成分としたリン酸塩系ガラスが開示されている。
従来、ガラス組成には、鉛が含まれていたが、環境への配慮から鉛は敬遠される傾向にあり、下記の特許文献のように鉛を含有しないガラスの開発が活発に行われている。
特開2007−8777号公報 特開2003−252648号公報 特開平7−267673号公報 特公昭63−54658号公報 特開昭64−87531号公報
ところで、前記石英ガラスを、例えば、製品の表面のコーティング材に使用しても後述する実験に示すように、石英ガラスは、優れた耐薬品性を有していないため、製品の寿命を適切に延ばすことができなかった。
従来では、例えば、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂を表面にコーティングして耐薬品性を向上させていたが、前記ポリテトラフルオロエチレン系樹脂は高価でありまた加工性にも問題があった。また、表面に無機絶縁物を蒸着するコーティング方法では、コーティング層の表面にピンホール等の欠陥部が形成されやすく信頼性に劣っていた。
一方、上記の特許文献に示されたリン酸塩系ガラスは、安価で且つ加工性に優れるものの、耐薬品性に関しては何ら考慮がなされていなかった。
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、耐薬品性に優れたリン酸塩系無機物を提供することを目的としている。
本発明におけるリン酸塩系無機物は、少なくともP25、CeO2及びCr23必須成分として含み、P25とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
上記の組成により、従来のリン酸塩系無機物に比べて、耐薬品性を向上させることが出来る。ここで、「リン酸塩系無機物」とは、全体がガラス状態であるものの他に、一部、あるいは全体が結晶化したものも含む。
本発明では、P25とCeO2を合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことが好ましい。
また本発明では、P25とCeO2を合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことがより好ましい。特に、本発明では、石英ガラスよりも優れた耐薬品性を得ることが出来る。
また本発明におけるリン酸塩系無機物は、少なくともP25、CeO2及びCr23必須成分として含み、P25を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。このとき、P25とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含むことが好ましい。上記の組成により、従来のリン酸塩系無機物に比べて、耐薬品性を向上させることが出来る。
また本発明では、P25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜25(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことが好ましい。このとき、P25とCeO2を合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことが好ましい。
また本発明では、P25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜18(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことがより好ましい。このとき、P25とCeO2を合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を9.5〜27.5(mol%)の範囲で含むことがより好ましい。特に、本発明では、石英ガラスよりも優れた耐薬品性を得ることが出来る。
本発明では、nO、BaO、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を 2 3 と合わせて30(mol%)以下の範囲で含むことが好ましい。
また本発明では、nO、BaO、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、 2 3 と合わせて27.5(mol%)以下の範囲で含むことがより好ましい。これにより、安定したガラス状態を得ることができ好適である。
また本発明では、SnO、TiO、Al、Nb、La、Taのうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことが好ましい。
また本発明では、SnO2、TiO2、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜12(mol%)の範囲で含むことがより好ましい。これにより、効果的に、耐薬品性を向上させることができる。また、第2補助成分として、SnO 2 あるいはTiO 2 を選択することが好ましい。また、0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含むことが好ましい。また、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、及びB 2 3 のみ、あるいは、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 、及び第1補助成分のみを含むことが好ましい。あるいは、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 及び第2補助成分のみ、あるいは、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分を含むことが好ましい。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、少なくともP 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 を必須成分として含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、少なくともP 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 を必須成分として含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第1補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第1補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。
あるいは本発明におけるリン酸塩系無機物は、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするものである。また、熱膨張係数が60〜90(×10 -7 /℃)の範囲であり、ガラス転移温度が500〜700℃の範囲であることが好ましい。また、本発明のリン酸塩系無機物は、コーティング材として用いられることが好ましい。
本発明におけるリン酸塩系無機物は、従来のリン酸塩系無機物に比べて、耐薬品性を向上させることが出来る。特に、本発明では、石英ガラスよりも優れた耐薬品性を得ることが出来る。
本実施形態のリン酸塩系無機物は、少なくともP、CeO及びCrを有する。
第1の実施形態では、PとCeOを合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Crを0.7〜15(mol%)の範囲で含む。各実施形態において、リン酸塩系無機物を構成する全成分を合計すると100mol%となる。
なお、含有量はリン酸塩系無機物全体に対する含有量であり、後述するように、リン酸塩系無機物を作製する際には、前記含有量のmol%を基に質量%に換算して秤量、調合を行う。
ここで本実施形態における「リン酸塩系無機物」は、全体がガラス状態である構造のみならず、一部、あるいは全体が結晶化していてもよい。ガラス状態と結晶状態との混相であるとき、結晶の部分は全体の50%以下であることが好適である。ただし全体がガラス状態である固体(ガラス)であることが耐薬品性、加工性、耐候性の観点等から好ましい。
必須成分であるPとCeOを合わせて50〜90(mol%)の範囲で含むと、結晶化を抑制でき、ガラス状態を促進できる。
本実施形態のリン酸塩系無機物は、P及びCeOの他に、Crも必須成分である。上記したように、Crの含有量は0.7〜15(mol%)の範囲である。Crの含有量を0.7(mol%)より少なくすると耐薬品性を適切に向上できない。また、Crの含有量を15(mol%)より多くすると、ガラス状態が不安定化し結晶化が促進されやすい。結晶化によって例えば、耐薬品性の向上効果を期待できなくなる。そこで本実施形態では、Crの含有量を15(mol%)以下とする。
第1の実施形態のリン酸塩系無機物によれば、さらに耐水性、耐候性にも優れる。
第2の実施形態では、PとCeOを合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含み、Crを0.7〜10(mol%)の範囲で含む。上記した第1の実施形態よりもPとCeOの合計含有量、及びCrの組成範囲が狭くなり、耐薬品性を良好に維持するとともに、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
第3の実施形態では、PとCeOを合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含み、Crを1.5〜10(mol%)の範囲で含む。上記した第2の実施形態よりもPとCeOの合計含有量、及びCrの範囲がさらに狭くなり、よりガラス状態の安定化を図ることができるとともに耐薬品性の向上を図ることが可能である。特に後述する実験によれば、石英ガラスに比べて飛躍的に耐薬品性を向上できる。
次に、第4の実施形態では、P25を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含む。
上記した第1の実施形態から第3の実施形態では、P及びCeOとを合わせた合計含有量を規定したが、第4の実施形態では、P及びCeOの個々の成分の含有量を規定する。なおCrの含有量は第1の実施形態と同じである。
これにより結晶化を抑制して、ガラス状態を促進でき、さらには従来のリン酸塩系無機物に比べて耐薬品性を向上できる。加えて耐水性、耐候性も適切に向上できる。
前記第4の実施形態において、第1の実施形態と同様に、PとCeOを合わせて50〜90(mol%)の範囲で含むことが効果的にガラス状態の安定化を図る上で好適である。
次に、第5の実施形態では、P25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜25(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含む。上記した第4の実施形態よりもP25、CeO2、及びCr23の含有量の範囲が狭くなり、これにより、良好な耐薬品性を維持しつつ、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
前記第5の実施形態において、第2の実施形態と同様に、PとCeOを合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含むことがガラス状態の安定化を図る上で好適である。
次に、第6の実施形態では、P25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜18(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含む。上記した第5の実施形態よりもP25、CeO2、及びCr23の含有量の範囲がさらに狭くなり、これにより、より効果的にガラス状態の安定化を図ることができるとともに、耐薬品性を効果的に向上できる。特に石英ガラスに比べて飛躍的に耐薬品性を向上できる。
第6の実施形態において、第3の実施形態と同様に、PとCeOを合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含むことがガラス状態の安定化を図る上で好適である。
上記した第1の実施形態、第4の実施形態では、必須成分であるP、CeO及びCrの他に、B、ZnO、BaO、Al、Nb、La、Taのうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含むことが好適である。前記第1補助成分は、ガラス状態の安定化を促進させるための成分(安定剤)である。
本実施形態では、上記のようにCrは必須成分であるが、Crを含むことでガラス状態が不安定化しやすい。Crの含有量を多くしていくと後述する実験に示すように耐薬品性の向上をより効果的に図ることができるが、その一方で結晶化が促進されやすい。よって本実施形態では、前記第1補助成分、例えば、Bを含有することで、Crを多く含んでも、主にPによるガラス状態の骨格を維持して、ガラス状態の安定化を図ることが可能となる。
また第2の実施形態、第3の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態では、必須成分であるP、CeO及びCrの他に、B、ZnO、BaO、Al、Nb、La、Taのうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、9.5〜27(mol%)の範囲で含むことが好適である。これにより、第2の実施形態、第3の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態において、よりガラス状態の安定化を図ることが可能である。
次に、上記した第1の実施形態、第4の実施形態では、必須成分であるP、CeO及びCrの他に、SnO、TiO、Al、Nb、La、Taのうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことが好ましい。前記第2補助成分は、耐薬品性の向上を促進する成分である。
Crは耐薬品性の向上に寄与する成分であるが、例えば、ガラス状態を安定に保つために、Crの含有量を多くできないとき、前記第2補助成分であるSnOやTiOを適量添加することで耐薬品性の向上を効果的に図ることができる。
また、第2の実施形態、第3の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態では必須成分であるP、CeO及びCrの他に、SnO、TiO、Al、Nb、La、Taのうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜12(mol%)の範囲で含むことが好ましい。これにより、第2の実施形態、第3の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態において、効果的に耐薬品性を向上させることができる。
なお、前記第2補助成分は、3.3(mol%)以上であることが好適である。
本実施形態では、P、CeO及びCrが必須成分であるから、これら3成分だけで、リン酸塩系無機物を構成することが出来る。ただし必要によって、上記した第1補助成分や第2補助成分を適宜含有することで、効果的に、ガラス状態の安定化を図り、また耐薬品性の向上を図ることができる。
さらに、リン酸塩系無機物に、Pr11を含んでもよい。Pr11は、上記した第1の実施形態、第4の実施形態では、リン酸塩系無機物に0.02〜3(mol%)含むことが好ましい。Pは還元されると気体状の金属リン(P)となり蒸発するが、Pr11は、Pの還元を防止する効果を有する。よって、リン酸塩系無機物がPr11を含むと、上記リンの蒸発防止効果が発現し、耐水性が向上する。
また、Pr11は、上記した第2の実施形態、第3の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態では、リン酸塩系無機物に0.4〜2.2(mol%)含むことが好ましい。
また、本実施形態のリン酸塩系無機物は、他の微量成分として、例えば、SrO、Fe、SiO、LiO、CaO、NaOを適宜添加できる。
以上述べたような成分を所定量秤量し混合した後、加熱することによりリン酸塩系無機物を作成する。例えば、リン酸として、脱水したオルトリン酸を用い、所定量のmol%となるように秤量し、同様に秤量したCeO、Cr、その他の成分を乳鉢を用いて、粉砕しながら十分に均一になるように混合する。均一に混合した粉状の原料成分を、例えば白金製のるつぼに入れ、電気炉を用いて大気中で約1300〜1600℃の温度で所定時間加熱して溶融する。その際、昇温速度は特に制限はなく、10℃/分の昇温速度で急激に加熱してもよい。
その後、板状または棒状に成形しながら急冷し、リン酸塩系無機物を得る。あるいは得られた板状または棒状のリン酸塩系無機物を粉砕して粉末状のリン酸塩系無機物を得ることもできる。
本実施形態のリン酸塩系無機物は、安定したガラス状態を保つことが可能であり、例えばガラス状態のガラスを再び加熱し冷却しても、結晶化しないで再度ガラス状態に戻すことが可能である。
本実施形態のリン酸塩系無機物は、熱膨張係数(α)が60〜90(×10−7/℃)の範囲内にできる。また、ガラス転移温度(Tg)を、500〜700℃の範囲内に出来る。このように本実施形態のリン酸塩系無機物は、耐熱性にも優れる。
本実施形態のリン酸塩系無機物は、耐薬品性に優れる。前記リン酸塩系無機物は強酸や強アルカリに対する耐エッチング性に優れている。よって、本実施形態のリン酸塩系無機物は、例えば砥石やセラミックの結合剤や、タービンブレードやエッチング槽、配管、バルブ等の各種ライニング材(コーティング材)に効果的に使用できる。また例えば基板そのものを、前記リン酸塩系無機物で形成することも可能である。
本実施形態のリン酸塩系無機物を、上記のように例えばライニング材(コーティング材)に使用することで、石英ガラスを使用する場合等に比べて、部品や装置の寿命を効果的に延ばすことが出来る。またリン酸塩系無機物は安価でまた加工性にも優れるため、経済的でありまた作業性にも優れる。
表1に示す組成比(mol%)を有するリン酸塩系無機物を作製した。
Figure 0004990354
表1に示す、各所定の原料を秤量、混合した後、白金ルツボに入れ、約1300〜1600℃の電気炉中で30分程度、加熱して溶融し、急冷しながら所定形状の各リン酸塩系無機物を得た。
表1に挙げた実施例の各リン酸塩系無機物はガラスとなった。
次に、表1に挙げた比較例、実施例16,28,42,45,47の各リン酸塩系無機物を水溶液中に、質量で50%のHFを含むフッ酸水溶液(50%HF)、質量で60%のHNOを含む硝酸水溶液(60%HNO)、質量で98%のHSOを含む硫酸水溶液(98%HSO)、質量で36%のHClを含む塩酸水溶液(36%HCl)の夫々に浸した。そして、各リン酸塩系無機物の質量を、各水溶液に浸す試験前、6時間浸した後、27時間浸した後の夫々で測定し、質量の変化を求めた。
また従来例として石英ガラスを、上記の各水溶液に浸し、質量の変化を求めた。その結果を以下の表2〜表5、及び図1〜図4に示す。
図に示す。
Figure 0004990354
Figure 0004990354
Figure 0004990354
Figure 0004990354
表2及び図1は、各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、50%HFに浸漬させたときの実験結果、表3及び図2は、各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを60%HNOに浸漬させたときの実験結果、表4及び図3は、各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、98%HSOに浸漬させたときの実験結果、表5及び図4は、各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを36%HClに浸漬させたときの実験結果である。
各表に示す質量変化率は、{(試験前の質量(g)−6時間、あるいは27時間後の質量(g))/試験前の質量(g)}×100(%)で求めた。質量変化率が小さいほど溶けずに耐エッチング性(耐薬品性)に優れることを示している。
各表及び各図に示すように、リン酸塩系無機物において、Crの含有量を大きくしていくと、質量変化率が小さくなっていくことがわかった。
50%HFの浸漬実験では、比較例の石英ガラスの場合、27時間後では全て溶けてしまった。また、60%HNO、98%HSO、36%HC1の浸漬実験では、いずれもリン酸塩系無機物のCrの含有量を0.5(mol%)よりも多くすることで、27時間後の浸漬後においても、石英ガラスに比べて質量変化率が小さくなった。
以上の実験から、リン酸塩系無機物において、まず、PとCeOを合わせた合計含有量と、Crの含有量を導き出した。
最も広い範囲として、PとCeOを合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Crを0.7〜15(mol%)の範囲で含むと規定した(第1の実施形態)。
続いて、表1に示す実施例に基づき、好ましい範囲として、PとCeOを合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含み、Crを0.7〜10(mol%)の範囲で含むと規定した(第2の実施形態)。
続いて、表1に示す実施例16〜実施例47に基づき、より好ましい範囲として、PとCeOを合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含み、Crを1.5〜10(mol%)の範囲で含むと規定した(第3の実施形態)。
次に、リン酸塩系無機物において、P、CeO、Crの各含有量を導き出した。
最も広い範囲として、P25を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含むと規定した(第4の実施形態)。このとき、上記の第1の実施形態のようにP25とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含むことが好ましいと規定した。
続いて、表1に示す実施例に基づき、好ましい範囲としてP25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜25(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含むと規定した(第5の実施形態)。このとき、上記の第2の実施形態のように、P25とCeO2を合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含むことが好ましいと規定した。
続いて、表1に示す実施例16〜実施例47に基づき、より好ましい範囲として、P25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜18(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含むと規定した。このとき、上記の第3の実施形態のように、P25とCeO2を合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含むことが好ましいと規定した。
また上記の実験から、ガラス化を促進させるための第1の補助成分(M1)の合計含有量を、5〜30(mol%)と規定し、好ましい範囲として、表1に基づいて、9.5〜27.5(mol%)と規定した。
また上記の実験から、耐薬品性を向上させるための第2の補助成分(M2)の合計含有量を、0.0〜30(mol%)と規定し、好ましい範囲として、0.0〜12(mol%)と規定した。
Crを0.5、1.5、2.5.3.8、7.0及び10.0(mol%)含む各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、50%HFに浸漬させたときの質量変化率の実験結果、 Crを0.5、1.5、2.5.3.8、7.0及び10.0(mol%)含む各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、60%HNOに浸漬させたときの質量変化率の実験結果、 Crを0.5、1.5、2.5.3.8、7.0及び10.0(mol%)含む各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、98%HSOに浸漬させたときの質量変化率の実験結果、 Crを0.5、1.5、2.5.3.8、7.0及び10.0(mol%)含む各リン酸塩系無機物、及び石英ガラスを、36%HClに浸漬させたときの質量変化率の実験結果、

Claims (29)

  1. 少なくともP25、CeO2及びCr23 を必須成分として含み、 2 5とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  2. 25とCeO2を合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含む請求項1記載のリン酸塩系無機物。
  3. 25とCeO2を合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含む請求項1記載のリン酸塩系無機物。
  4. 少なくともP25、CeO2及びCr23必須成分として含み、P25を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 を5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  5. 25とCeO2を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含む請求項4記載のリン酸塩系無機物。
  6. 25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜25(mol%)の範囲で含み、Cr23を0.7〜10(mol%)の範囲で含む請求項4記載のリン酸塩系無機物。
  7. 25とCeO2を合わせて60.5〜81(mol%)の範囲で含む請求項6記載のリン酸塩系無機物。
  8. 25を、50〜60(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を8.5〜18(mol%)の範囲で含み、Cr23を1.5〜10(mol%)の範囲で含む請求項4記載のリン酸塩系無機物。
  9. 25とCeO2を合わせて60.5〜75(mol%)の範囲で含む請求項8記載のリン酸塩系無機物。
  10. nO、BaO、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を 2 3 と合わせて30(mol%)以下の範囲で含む請求項1、4又は5に記載のリン酸塩系無機物。
  11. nO、BaO、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、 2 3 と合わせて9.5〜27.5(mol%)の範囲で含む請求項2、3、6、7、8、9のいずれかに記載のリン酸塩系無機物。
  12. SnO2、TiO2、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含む請求項1、4、5または10のいずれかに記載のリン酸塩系無機物。
  13. SnO2、TiO2、Al23、Nb25、La23、Ta25のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜12(mol%)の範囲で含む請求項2、3、6、7、8、9、11のいずれかに記載のリン酸塩系無機物。
  14. 第2補助成分として、SnO 2 あるいはTiO 2 を選択する請求項12又は13に記載のリン酸塩系無機物。
  15. 0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含む請求項1又は4に記載のリン酸塩系無機物。
  16. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、及びB 2 3 のみ、あるいは、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 、及び第1補助成分のみを含む請求項10又は11に記載のリン酸塩系無機物。
  17. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 及び第2補助成分のみ、あるいは、P 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、B 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分を含む請求項12又は13に記載のリン酸塩系無機物。
  18. 少なくともP 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 を必須成分として含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  19. 少なくともP 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 を必須成分として含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、0.02〜3(mol%)のPr 6 11 を含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  20. 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  21. 2 5 、CeO 2 及びCr 2 3 のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  22. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第1補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  23. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第1補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  24. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  25. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  26. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 とCeO 2 を合わせて50〜90(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  27. 2 5 、CeO 2 、Cr 2 3 、第1補助成分及び第2補助成分のみを含み、P 2 5 を、45〜65(mol%)の範囲で含み、CeO 2 を5〜40(mol%)の範囲で含み、Cr 2 3 を0.7〜15(mol%)の範囲で含み、B 2 3 、ZnO、BaO、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第1補助成分を、5〜30(mol%)の範囲で含み、SnO 2 、TiO 2 、Al 2 3 、Nb 2 5 、La 2 3 、Ta 2 5 のうち、少なくともいずれか1種から選択された第2補助成分を、0.0〜30(mol%)の範囲で含むことを特徴とするリン酸塩系無機物。
  28. 熱膨張係数が60〜90(×10 -7 /℃)の範囲であり、ガラス転移温度が500〜700℃の範囲である請求項1、4、18ないし27のいずれか1項に記載のリン酸塩系無機物。
  29. コーティング材として用いられる請求項1、4、18ないし27のいずれか1項に記載のリン酸塩系無機物。
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