JP6012537B2 - 光学素子用無機材料の製造方法 - Google Patents
光学素子用無機材料の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6012537B2 JP6012537B2 JP2013089468A JP2013089468A JP6012537B2 JP 6012537 B2 JP6012537 B2 JP 6012537B2 JP 2013089468 A JP2013089468 A JP 2013089468A JP 2013089468 A JP2013089468 A JP 2013089468A JP 6012537 B2 JP6012537 B2 JP 6012537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inorganic material
- optical elements
- mpa
- less
- atmospheric pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 86
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 title claims description 76
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 title claims description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 34
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 42
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims description 30
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 26
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 25
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 22
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 17
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 56
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000349 field-emission scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
前記雰囲気圧(P1)を保ちつつ、ホットプレスにより前記ホットプレス用耐熱モールド内の充填物を850℃以上1100℃以下の温度範囲(t2)まで昇温させながら20MPa以上70MPa以下の圧力範囲まで加圧する第二工程、及び
前記温度範囲(t2)及び前記圧力範囲を保ちつつ、不活性ガス及び非酸化性ガスのいずれか一方又は双方により0.1MPa以上の雰囲気圧(P2)とし、該雰囲気圧(P2)下で6時間以上30時間以下の熱間圧縮成形をする第三工程
を有する。
前記第二工程の昇温を2〜10℃/分の速度で、加圧を2.5〜5.0MPa/分の速度で行うことが好ましい。
本発明の第1の実施の形態に係る光学素子用無機材料は、亜鉛と硫黄とからなる化合物を主体とする。ここで、「亜鉛と硫黄とからなる化合物」とは、ZnSy(yは任意の正の数)で表される化合物をいい、ZnSで表されるいわゆる硫化亜鉛に限定されるものではない。また、「この化合物を主体とする」とは、この化合物が、光学素子用無機材料全体に対して最も大きい質量を占めることをいい、具体的には、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。
本発明の第2の実施の形態に係る光学素子用部品は、第1の実施の形態に係る光学素子用無機材料と、該光学素子用無機材料の表面に積層された反射防止膜とを備える。
本発明の第3の実施の形態に係る光学素子用無機材料の製造方法は、硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末をホットプレス用耐熱モールドに充填し、0.1Pa以下の雰囲気圧(P1)下で加熱脱気する第一工程、前記雰囲気圧(P1)を保ちつつ、ホットプレスにより前記ホットプレス用耐熱モールド内の充填物を850℃以上1100℃以下の温度範囲(t2)まで昇温させながら20MPa以上70MPa以下の圧力範囲まで加圧する第二工程、及び前記温度範囲(t2)及び圧力範囲を保ちつつ、不活性ガス及び非酸化性ガスのいずれか一方又は双方により0.1MPa以上の雰囲気圧(P2)とし、該雰囲気圧下で熱間圧縮成形をする第三工程を有する。
本工程においては、先ず硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末をホットプレス用耐熱モールドに充填し、0.1Pa以下の雰囲気圧(P1)下で結晶粒子粉末を加熱脱気する。
本工程においては、前記雰囲気圧(P1:0.1Pa以下)を保ちつつ、ホットプレスにより前記ホットプレス用耐熱モールド内の充填物を昇温加圧する。この際の加圧は、一軸加圧であってもよく、ガス等を用いた等方加圧(HIP)であってもよい。
本工程においては、第二工程で昇温及び加圧した後の前記温度範囲(t2)及び圧力範囲を保ちつつ、不活性ガス及び非酸化性ガスのいずれか一方又は双方により雰囲気圧を0.1MPa以上の雰囲気圧(P2)とし、この雰囲気圧(P2)下で熱間圧縮成形をする。この熱間圧縮成形は、不活性ガス及び非酸化性ガスのいずれか一方又は双方による雰囲気圧(P2)の調整により、硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末からの硫黄元素の逃散を制御しながら行うことが好ましい。このようにすることで原料粉末からの硫黄元素の逃散が抑えられ、赤外線透過性の高い光学素子用無機材料を得ることができる。なお、この逃散は、例えばSOx(xは通常0.5〜3.0)、H2S等の化合物の放出といった形態で生じる。
第三工程の熱間圧縮成形により得られる成形物は、通常、室温まで冷却後、ホットプレス用耐熱モールドから取り出し、研削、研磨等の加工がなされる。このようにして、第一の実施の形態に係る光学素子用無機材料を得ることができる。
純度99.5%、平均粒子径4.2μmの硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末200gを内径100mmのホットプレス用黒鉛耐熱モールドに充填し、雰囲気圧が0.1Pa以下になるまで減圧した。次いで、モールドを10℃/分の速度で800℃まで昇温して2時間保持した(第一工程)。次に、前記雰囲気圧を保ちつつ、ホットプレスを5℃/分の速度で1000℃まで昇温しながら、3.25MPa/分の速度で65MPaまで加圧した(第二工程)。この後、1000℃、65MPaの加熱加圧状態を保ちつつ、Arガスを雰囲気圧が0.5MPa(ゲージ圧)になるまで送入した。前記ホットプレスの加熱加圧状態(1000℃、65MPa)及び雰囲気圧(0.5MPa)を24時間維持することで熱間圧縮成形を行った(第三工程)。この後、得られた成形物を冷却した後モールドから取り出し、表面研削及び研磨加工し、直径100mm、厚さ6mmの光学素子用無機材料を得た(第四工程)。
得られた光学素子用無機材料から直径30mm、厚さ2mm及び4mmの2種類の光学特性評価試料を切り出し、フーリエ変換赤外分光光度計(日本分光社製、FT/IR−6300)により、2.5μm〜14μmの波長領域の光透過率を測定した。厚さ2mmの試料の測定結果を図1に、厚さ4mmの試料の計測結果を図2に示す。
第一工程における保持時間を1時間とし、第三工程における保持時間(熱間圧縮成形時間)を15時間にしたこと以外は実施例1と同様の製造方法により光学素子用無機材料を得た。
光透過率は、2.5〜3μm波長領域で1〜2%、4〜6μm波長領域で13〜41%、7〜12μm波長領域で45〜62%、13〜14μm波長領域で24〜43%と、十分な透光性を有することが確認できた。
第一工程における保持時間を1時間とし、第二工程における加熱温度及び第三工程における保持温度を950℃、第三工程における保持時間(熱間圧縮成形時間)を6時間、Arガスによる雰囲気圧を0.3MPa(ゲージ圧)にしたこと以外は実施例1と同様の製造方法により光学素子用無機材料を得た。
光透過率は、2.5〜3μm波長領域で0%、4〜6μm波長領域で0〜6%、7〜12μm波長領域で0〜21%、13〜14μm波長領域で10〜18%と、透光性を有することが確認できた。
第一工程における保持時間を1時間とし、第三工程における保持時間(熱間圧縮成形時間)を6時間にしたこと以外は実施例1と同様の製造方法により光学素子用無機材料を得た。
光透過率は、2.5〜3μm波長領域で1〜3%、4〜6μm波長領域で15〜42%、7〜12μm波長領域で43〜62%、13〜14μm波長領域で23〜44%と、透光性を有することが確認できた。
第一工程における保持時間を1時間とし、第二工程における加熱温度及び第三工程における保持温度を1050℃、第三工程における保持時間(熱間圧縮成形時間)を6時間、Arガスによる雰囲気圧を0.3MPa(ゲージ圧)にしたこと以外は実施例1と同様の製造方法により光学素子用無機材料を得た。
光透過率は、2.5〜3μm波長領域で0%、4〜6μm波長領域で0〜2%、7〜12μm波長領域で0〜22%、13〜14μm波長領域で14〜23%と、透光性を有することが確認できた。
第一工程における昇温を500℃まで、保持時間を1時間とし、第二工程における加熱温度及び第三工程における保持温度を800℃、第三工程における保持時間(熱間圧縮成形時間)を6時間、Arガスによる雰囲気圧を0.3MPa(ゲージ圧)としたこと以外は実施例1と同様の製造方法により光学素子用無機材料を得た。実施例1と同様にして光学特性評価試料を作製し、7〜12μm波長領域の最大光透過率を測定したところ1%であった。
Claims (4)
- 硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末をホットプレス用耐熱モールドに充填し、0.1Pa以下の雰囲気圧(P1)下で加熱脱気する第一工程、
前記雰囲気圧(P1)を保ちつつ、ホットプレスにより前記ホットプレス用耐熱モールド内の充填物を850℃以上1100℃以下の温度範囲(t2)まで昇温させながら20MPa以上70MPa以下の圧力範囲まで加圧する第二工程、及び
前記温度範囲(t2)及び前記圧力範囲を保ちつつ、不活性ガス及び非酸化性ガスのいずれか一方又は双方により0.1MPa以上の雰囲気圧(P2)とし、該雰囲気圧(P2)下で6時間以上30時間以下の熱間圧縮成形をする第三工程
を有することを特徴とする光学素子用無機材料の製造方法。 - 請求項1記載の光学素子用無機材料の製造方法において、
前記硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末の純度が97%以上、亜鉛に対する硫黄の元素比率(S/Zn)が0.99以上1.01以下、平均粒子径が10μm以下であることを特徴とする光学素子用無機材料の製造方法。 - 請求項1又は2記載の光学素子用無機材料の製造方法において、
前記第一工程の加熱脱気を、室温から400℃以上850℃未満の温度範囲(t1)まで3〜20℃/分の速度で昇温し、次いで該温度範囲(t1)を1〜4時間保つことにより行い、
前記第二工程の昇温を2〜10℃/分の速度で、加圧を2.5〜5.0MPa/分の速度で行うことを特徴とする光学素子用無機材料の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学素子用無機材料の製造方法において、
前記第三工程における熱間圧縮成形を、前記雰囲気圧(P2)の調整により、前記硫化亜鉛立方晶系結晶粒子粉末からの硫黄元素の逃散を制御しながら行うことを特徴とする光学素子用無機材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013089468A JP6012537B2 (ja) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 光学素子用無機材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013089468A JP6012537B2 (ja) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 光学素子用無機材料の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012288119A Division JP5295421B1 (ja) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 光学素子用無機材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014129216A JP2014129216A (ja) | 2014-07-10 |
JP6012537B2 true JP6012537B2 (ja) | 2016-10-25 |
Family
ID=51407999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013089468A Active JP6012537B2 (ja) | 2013-04-22 | 2013-04-22 | 光学素子用無機材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6012537B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2596638B2 (ja) * | 1990-11-27 | 1997-04-02 | 防衛庁技術研究本部長 | 硫化物セラミックスの製造方法 |
JP4304733B2 (ja) * | 1998-04-14 | 2009-07-29 | 住友電気工業株式会社 | 多結晶硫化亜鉛光学部品及びその製造方法 |
JP5257642B2 (ja) * | 2000-12-04 | 2013-08-07 | 住友電気工業株式会社 | セラミックス光学部品及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-04-22 JP JP2013089468A patent/JP6012537B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014129216A (ja) | 2014-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110467453B (zh) | 制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法 | |
US11667579B2 (en) | Polycrystalline chalcogenide ceramic material | |
KR102519299B1 (ko) | 질화알루미늄판 | |
CN110467464B (zh) | 制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法 | |
JP7056624B2 (ja) | 焼結用セラミックス成形体の作製方法及びセラミックス焼結体の製造方法 | |
JP5295421B1 (ja) | 光学素子用無機材料 | |
WO2014165276A1 (en) | Transparent polycrystalline ceramic material | |
JP6012537B2 (ja) | 光学素子用無機材料の製造方法 | |
KR102063778B1 (ko) | 적외선 투과용 ZnS 소결체 및 그 제조 방법 | |
JP5929899B2 (ja) | 硫化亜鉛焼結体および光学部材、ならびにその製造方法 | |
JP2009184898A (ja) | 透光性セラミックス | |
CN110072826B (zh) | 透明AlN烧结体及其制法 | |
JP7056625B2 (ja) | 焼結用セラミックス成形体の作製方法及びセラミックス焼結体の製造方法 | |
JP2008189493A (ja) | 多結晶MgO焼結体 | |
KR102300502B1 (ko) | 중적외선 윈도우용 다결정 세라믹 소결체 제조방법 | |
KR101894070B1 (ko) | 적외선 투과용 MgS 소결체 제조 방법 | |
JP5444397B2 (ja) | 光学部品の製造方法 | |
JP2952978B2 (ja) | 透光性イツトリア焼結体及びその製造方法 | |
JP2008285371A (ja) | 多結晶MgO焼結体 | |
JP5876798B2 (ja) | ZnSe多結晶体およびその製造方法 | |
JP2014062007A (ja) | 透光性セラミックス、その製造方法、光学素子およびその製造方法 | |
JP5621828B2 (ja) | 光学部品の製造方法 | |
JP2013173637A (ja) | ZnSe焼結体およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160725 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6012537 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |