JP5484074B2 - ビスマス含有ガラス、ガラス・セラミック、物品、および製造方法 - Google Patents
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Description
(i)典型的には核生成剤を含む、ガラス・セラミック材料用の前駆体ガラスを溶融し、そのガラスを物品の形状へと成形する工程、
(ii)前記ガラス物品を、結晶核が前記ガラス内に形成される温度で処理する工程、および
(iii)前記ガラス物品を、望ましい相の晶子を所望の程度まで成長させる温度で処理する工程、
を含む。工程(ii)および(iii)は、典型的には、セラミック化(ceramming)処理と総称される。ガラス・セラミック物品の色は、セラミック化処理の後も、依然として前駆体ガラスの色と同じであるか、またはわずかに変化し、あるいはセラミック化処理の後に劇的に変化する。可視域では透過率が低く、赤外線域では透過率が高い、暗色をしたガラス・セラミック材料(例えば、暗褐色、または黒色に近い色)は、レンジ台上面板として人気がある。今日、市販されている、このようなレンジ台上面板は、典型的には、ガラス・セラミック板に暗色を与えるため、着色剤としてV2O5を含む。特定の理論に縛られることは意図していないが、ガラス中のバナジウム種は、前駆体ガラスをセラミック化する場合、ガラス中に存在する他の種との着色化学反応を受けて、可視域では吸収し、赤外線域では透過する、化学種をもたらす。
(A)酸化物に基づいた全組成の重量%で表して、実質的に:SiO2:55〜75%からなる組成を有し、特定の実施の形態ではSiO2:60〜70%であり、特定の他の実施の形態ではSiO2:62〜69%;Al2O3:17〜22%であり、特定の実施の形態では18〜21%;Li2O:2〜5%であり、特定の実施の形態では2.5〜5%;MgO:0〜3%;CaO:0〜2%であり、特定の実施の形態では0〜1%;SrO:0〜2%であり、特定の実施の形態では0〜1%;BaO:0〜2%であり、特定の実施の形態では0〜1%;ZnO:0〜4%であり、特定の実施の形態では0〜3%;TiO2:0〜5%であり、特定の実施の形態では2.5〜5%;ZrO2:0〜5%;TiO2+ZrO2:2.5〜6%;SnO2:0〜3%であり、特定の実施の形態では0.3〜1.5%;Bi2O3:0.1〜10%であり、特定の実施の形態では0.1〜6%であり、特定の他の実施の形態では0.5〜6%;およびCeO2+WO3+Nb2O5+MoO3:0〜1%
からなる組成を有する、前駆体ガラス材料を提供し、
(B)前記前駆体ガラス材料を、所望の形状を有するガラス物品に成形し、
(C)前記ガラス物品の内部に結晶核が形成されるように、工程(B)で得られた前記ガラス物品を核生成のための加熱処理に供し、
(D)望ましい相における結晶が所望の程度まで前記ガラス物品中で成長するように、工程(C)の前記ガラス物品を結晶成長のための加熱処理に供する、
各工程を有してなる。
(A1)前駆体ガラス材料を溶融するための出発材料を提供し、
(A2)前記出発材料を溶融して前駆体ガラス材料を形成する、
各工程を有してなり、
ここで、工程(A2)では、Bi2O3の還元ビスマスへの還元が実質的に抑制される。特定の実施の形態では、工程(A1)では、酸化剤が出発材料中に含まれる。
SnO2 → SnO + 1/2 O2 (気体)
As2O5 → As2O3 + O2 (気体)
Sb2O5 → Sb2O3 + O2 (気体)
2MoO3 → Mo2O5 + 1/2O2 (気体)
2WO3 → W2O5 + O2 (気体)
Nb2O5 → 2NbO2 + 1/2O2 (気体)
Bi2O3 + x SnO → Bi2O3-x + x SnO2
(i)主要結晶相としてβ−水晶固溶体を含むガラス・セラミック材料を、β−水晶ガラス・セラミックを製造するのに用いるセラミック化温度よりも高い温度など、さらに高温を含む加熱処理に供し、ここでβ−水晶の結晶相がβ−スポジュメンの結晶相へと変換される工程、あるいは、
(ii)主要結晶相としてβ−水晶固溶体を含むガラス・セラミック材料へとセラミック化する能力のある前駆体ガラスを、β−水晶ガラス・セラミックを製造するのに用いるセラミック化温度よりも高い温度など、さらに高温を含む加熱処理に供し、その際、β−スポジュメンの結晶相が前駆体ガラス体に形成される工程、
によって製造することができることが知られている。
(A)前駆体ガラス材料を提供し、
(B)前記前駆体ガラス材料を所望の形状を有するガラス物品へと成形し、
(C)工程(B)から得られた前記ガラス物品を、結晶核がガラス物品内部に形成されるように、核生成のための加熱処理に供し、
(D)工程(C)のガラス物品を、望ましい相における結晶が、ガラス物品中で望ましい程度に成長するように、結晶成長のための加熱処理に供する、
各工程を有してなる。
(i)主要結晶相としてのβ−水晶固溶体、
(ii)主要結晶相としてのβ−スポジュメン固溶体、または
(iii)β−水晶およびβ−スポジュメン固溶体の両方、
を、所定の体積率で含む、ガラス・セラミック材料などがもたらされうる。特定の実施の形態では、主要結晶相としてβ−水晶固溶体を得るため、工程(D)における温度は850〜950℃である。特定の実施の形態では、主要結晶相としてβ−スポジュメン固溶体を得るため、工程(D)における温度は850〜1200℃であり、特定の実施の形態では、950〜1200℃である。工程(D)の望ましい温度は、ガラス組成中のBi2O3の重量パーセントに応じて決まる。典型的には、Bi2O3の量が多くなると、主要結晶相としてβ−スポジュメン固溶体を有するガラス・セラミック材料を得るためには、より低い温度が必要とされる。
(A1)前駆体ガラス材料を溶融するために出発材料を提供する工程と、
(A2)前記出発材料を溶融し、前駆体ガラス材料を形成する工程であって、ここで工程(A2)では、Bi2O3の還元ビスマスへの還元が実質的に妨げられる工程と、
を有してなる。
Claims (7)
- 可視域における発色種としてビスマスを含むガラス・セラミック材料であって、
−10×10 -7 /K〜25×10 -7 /KのCTEを有し、
酸化物に基づいた全組成の重量%で表して、実質的に:
SiO 2 : 55〜75%、
Al 2 O 3 : 17〜22%、
Li 2 O: 2〜5%、
MgO: 0〜3%、
BaO: 0〜2%、
CaO: 0〜2%、
SrO: 0〜2%、
ZnO: 0〜4%、
TiO 2 : 0〜5%、
ZrO 2 : 0〜5%、
TiO 2 +ZrO 2 : 2.5〜6%、
SnO 2 : 0〜3%;
Bi 2 O 3 : 0.1〜10%、および
CeO 2 +WO 3 +Nb 2 O 5 +MoO 3 : 0〜1%
からなる組成を有する、
ことを特徴とするガラス・セラミック材料。 - 厚さ4mmの平板サンプルを通じて測定して、可視域における全透過率が10%未満であることを特徴とする請求項1記載のガラス・セラミック材料。
- 厚さ4mmの平板サンプルを通じて測定して、2600nmにおける透過率が50%を超えることを特徴とする請求項1記載のガラス・セラミック材料。
- 最大で10重量%のBi2O3を含むことを特徴とする請求項1記載のガラス・セラミック材料。
- 実質的にバナジウムを含まないことを特徴とする請求項1記載のガラス・セラミック材料。
- 実質的にAs2O3およびSb2O3を含まないことを特徴とする請求項1記載のガラス・セラミック材料。
- ガラス・セラミック物品の製造方法であって、
(A)酸化物に基づいた全組成の重量%で表して、実質的に:
SiO2: 55〜75%、
Al2O3: 17〜22%、
Li2O: 2〜5%、
MgO: 0〜3%、
CaO: 0〜2%、
SrO: 0〜2%、
BaO: 0〜2%、
ZnO: 0〜4%、
TiO2: 0〜5%、
ZrO2: 0〜5%、
TiO2+ZrO2: 2.5〜6%、
SnO2: 0〜3%、
Bi2O3: 0.1〜10%、および
CeO2+WO3+Nb2O5+MoO3: 0〜1%
からなる組成を有し、−10×10 -7 /K〜25×10 -7 /KのCTEを有する前駆体ガラス材料を提供し、
(B)前記前駆体ガラス材料を、所望の形状を有するガラス物品へと成形し、
(C)工程(B)で形成された前記ガラス物品を核生成のための加熱処理に供し、前記ガラス物品の内部に結晶核を形成し、
(D)工程(C)で処理された前記ガラス物品を結晶成長のための加熱処理に供し、前記ガラス物品中の望ましい相において結晶を成長させる、
各工程を有してなる方法。
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