JP6977771B2 - ガラスボール - Google Patents
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Description
[ガラスボール]
本実施形態のガラスボールは、上記の通りの構成を有し、密度が2.3〜3.2g/cm3、ヤング率が60〜150GPa、50℃から350℃における平均熱膨張係数が40×10−7〜120×10−7/℃、であり、酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を30〜75モル%、Al2O3を2〜30モル%、R2O(ここで、RはLi,Na,Kから選ばれる1種以上である)を5〜25モル%、含有するガラス材料で形成され、表面に圧縮応力層を有する。
本実施形態で用いるガラス材料のガラス組成は、基本的には、強化処理する前のガラス組成を示す。なお、強化処理として化学強化処理を用いた場合には、その表面のガラス組成がイオン交換により若干変化する。しかし、通常、化学強化処理によって圧縮応力層を形成した場合でも、その圧縮応力層の内部における強化処理されていない引張応力を有する部分(以下、引張応力部分ともいう)が大部分であり、強化処理後のガラスであっても引張応力部分の組成は強化処理前のガラスと同じ組成(ガラス材料のガラス組成)である。
実質的に含有しないとは、不可避的不純物を除き含有しないことをいう。不可避的不純物の含有量は、本発明においては、例えば、0.01%以下をいう(以下、同様)。
ここで、本実施形態で用いるガラス材料の密度(ρ)は、2.3〜3.2g/cm3である。この密度は、強度を確保し、耐酸性などの耐薬品性を有する点から2.35g/cm3以上が好ましい。また、この密度は、軽量化を図るため3.1g/cm3以下が好ましく、2.6g/cm3以下がより好ましく、2.49g/cm3以下がさらに好ましい。上記のような範囲であると、ベアリング用のボールとして軽量で、高速回転時の遠心力を過度に生じさせず、軸受け等の部材にかかる力を軽減でき、十分な強度も確保しやすく、ガラスボールの破損等を回避できる。
次に、第2の実施形態のガラスボールについて説明する。ここで説明するガラスボールは、第1の実施形態のガラスボールの中でも、より好適なガラス組成、ガラス特性を有するものとしてLi2Oを含有するLi系ガラスをガラス材料として用いたガラスボールである。以下、詳細に説明する。
次に、第3の実施形態のガラスボールについて説明する。ここで説明するガラスボールは、第1の実施形態のガラスボールの中でも、より好適なガラス組成、ガラス特性を有するものとしてY2O3を含有するY2O3系ガラスをガラス材料として用いたガラスボールである。以下、詳細に説明する。
表1〜2中に示される酸化物基準のモル百分率(モル%)表示の各ガラス組成となるようにガラスボールを次の手順により白金るつぼ溶融にて作製した。
強化処理後のガラスボールの特性については、次のように同じ組成の板状ガラスに対して同様に強化処理した板状ガラスの特性を測定し、これをガラスボールにおける特性と同等であるとして、以下表1〜4に示した。なお、強化処理前のガラスボールのビッカース硬度、CS0、DOLについても、これに対応する(同じ組成の板状ガラスであって、強化処理していない)板状ガラスについて評価した結果を示した。
密度を液中ひょう量法(JISZ8807:2012 固体の密度及び比重の測定方法)により測定した。単位は、g/cm3である。
<ヤング率(E)>
化学強化前のガラスについて、ヤング率E(単位;GPa)を超音波パルス法(JIS R1602:1995)により測定した。
<ビッカース硬度(Hv)>
強化処理前のビッカース硬度Hv(単位:GPa)はJIS Z 2244:2009『ビッカース硬さ試験-試験方法』の方法に準じ、荷重を100gfとして測定した。
ガラス転移点Tg(単位:℃)はJIS R 3103−3:2001に規定されている方法に従い、TMAを用いて測定した。
<線膨張係数(α)>
線膨張係数α(α50-350)はJIS R 3102:1995『ガラスの平均線膨張係数の試験方法』の方法に準じて測定した。
表面圧縮応力CS(単位:MPa)は、折原製作所社製の表面応力計FSM−6000により測定した。DOLについては、例1および例2のガラスについてはAbrio−IMおよび薄片サンプルを用いた手法により測定し、例3〜例10のガラスについては散乱光光弾性を応用した折原製作所製の測定機SLP1000を用いて測定し、例11〜14のガラスについてはFMS−6000により測定した。
Claims (7)
- 密度が2.3〜3.2g/cm3、
ヤング率が60〜150GPa、
50℃から350℃における平均熱膨張係数が40×10−7〜120×10−7/℃、
酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を30〜75モル%、Al2O3を2〜30モル%、R2O(ここで、RはLi,Na,Kから選ばれる1種以上である)を5〜25モル%、含有するガラス材料で形成され、
表面に圧縮応力層を有することを特徴とするガラスボール。 - 前記圧縮応力層の深さ(DOL)が、8〜500μmである請求項1に記載のガラスボール。
- 前記ガラス材料が、酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を50〜75モル%、Al2O3を4〜20モル%、Li2Oが1〜15モル%、R2O(ここで、RはLi,Na,Kから選ばれる1種以上である)が5〜25モル%、MgOが0〜15モル%、SiO2+Al2O3+R2O+MgOが92モル%以上、を含有するLi系ガラスである請求項1または2に記載のガラスボール。
- 前記ガラス材料が、酸化物基準のモル百分率表示で、SiO2を30〜70モル%、Al2O3を4〜30モル%、Li2Oを5〜20モル%、R2O(ここで、RはLi,Na,Kから選ばれる1種以上である)を5〜25モル%、MgOを1〜25モル%、Y2O3を1〜20モル%、を含有するY2O3系ガラスである請求項1または2に記載のガラスボール。
- 表面圧縮応力値(CS0)が、200〜1500MPaである請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスボール。
- ビッカース硬度(Hvct)が、6.0GPa以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラスボール。
- 直径が0.5〜100mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載のガラスボール。
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