JPH01133957A - フツ化物ガラスおよびその製造法 - Google Patents

フツ化物ガラスおよびその製造法

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JPH01133957A JP62237610A JP23761087A JPH01133957A JP H01133957 A JPH01133957 A JP H01133957A JP 62237610 A JP62237610 A JP 62237610A JP 23761087 A JP23761087 A JP 23761087A JP H01133957 A JPH01133957 A JP H01133957A
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    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/32Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • C03C3/325Fluoride glasses
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学分野、化学および物理の分野における要求
を満たすことができる新規組成のフン化物ガラスおよび
その製造法に関するものである。
7ツ化物ガラスの技術的現状に関しては、本出願の発明
者らによる論文〔表助、「四フッ化ジル+3 コニウムでフッ素化したガラス−Nd  でドープした
ガラスの光学的性質J 1Mat、Res、Bull、
+ 第10巻、第243〜第246頁%Pergamo
nPress、  Inc、  (1975年出版)〕
を参照することが役立つ。この論文で著者らはZrF4
−BaFl −NaF系にガラス質領域が存在すること
を示した。
本出願人は、特願昭52−70039号において新規の
フッ化物ガラス、特にZ+rF4(又はHfF、)−B
aF4−ThF、(又はUF、)系、およびZrF4(
又はHfF4)−BaF4−希土類元素のフッ化物系か
らなるフッ化物ガラスを開示した。
本発明は、ZrF4−ThF、−希土類元素のフッ化物
からなるフッ化物ガラスにおいて、ざらに特異な補助成
分(助剤)を含むフッ化物ガラスおよびその製造法に関
する。
従って、本発明の目的は、周知のガラスと異なる組成を
有し、特にZrF4−BaF2−NaF系のガラスよシ
も優れた性質を有する新規のフッ化物ガラスおよびその
製造法を提供することである。
本発明によって、(Al、CB)、(C)の3つの主成
分と、(D)、(B)、(F)の補助成分(又は助剤)
からなるフッ化物ガラスが提供される。そのガラス質組
成は。
(A) 0. s 3モルのZrF4と、(B) 0.
077モルのT h F、と、(C)0.042モルの
LaF3  と、 (D)0.069モルのLiFと0
034モルのNaFとの混合体と、(El 0.22モ
ルのBaF2と0018モルのPt)F2と0004モ
ルのCaF2との混合体と、(F)0.006モルのA
I!F3からなる。
本発明によるフッ化物ガラスは良好な粘度有すると共に
、再結晶速度が遅い。
本発明による組成のフッ化物ガラスを得るには次の出発
原料を選択することができる。フッ化バリウム(E成分
)は直接使用できる市販品であり。
フッ化ジルコニウム(A成分)は真空中の二重昇苺で精
製される市販品、フッ化トリウム(B成分)は真空巾約
350℃で精製される市販品である。
これらの成分からガラス塊を調製する場合に従来は、ガ
ラス塊中に凝結した形をもたらす傾向にある湿気(また
は水分)は完全に除去する必要があった。さらに、その
混合体は7ノ化ジルコニウムが揮発性かつ腐食性となる
温度にしなければならず、これは適当な注意を要する。
混合体を作るだめのフッ化物の取扱いはグローブ・ボッ
クス内で行なわれる。混合体の融解は、例えば白金のよ
うな貴金属製るつぼ内しかも密封された乾燥アルゴン雰
囲気中で行なう。そして温度を850℃まで徐々に上げ
る。各種成分を完全融解し浴の粘度を下げる(製品の優
れた均質性を得るための必須条件)ためには前記の融点
よりかなり高い高度にする必要がある。機械的に攪拌後
、そのるつぼを開けて、溶融ガラスを乾燥窒素雰囲気中
で予加熱しである金属鋳型へ注入する。
しかし乍ら、この従来の調製法はいくつかの欠点がある
。即ち、この方法は初原料として一般に高価な無水フッ
化物を必要とする、これは、この方法で得られたガラス
の可能な用途を手の比ない値段の最終製品にするために
、その用途は著しく限定される。長い間には大気中の湿
気がハロゲン化物を省化し1部分的加水分解が腐食性フ
ン化水素酸の蒸気を生成することになるので、フッ化物
の貯蔵および取扱いは一般に大気から防御して行なわな
ければならない。ガラスの合成は不活性雰囲気中で融解
するために特殊技術を要する。少量のガラスを調製する
のには密蓼金属管を用いることが可能であるが、大量の
場合には真空に耐え、不活性ガスを充てんし、かつ約B
oo℃の温度に耐えうる密封囲いを設ける必要があり、
これはかなりの予備作業を要する。
これに対し、本発明の特徴は前述の組成に対応するフッ
化物ガラスをかなり低コストで調製する方法を提供でき
ることである。
本発明によって、主成分がフッ化物材料からなシ、次の
ような工程からなるフッ化物ガラスの調製法が提供され
る: (1)金属酸化物および金属フッ化物を希望最終組成に
対応した割合で混合する。
(2)生成の均質混合体に一定量のフッ化水素アンモニ
ウムを添加する。フッ化水素アンモニウムはフン化アン
モニウム(NH4F)(!:フツ化水素(HF)からな
るが、IFの実際の割合は混合体の種類によって変わる
。例えば、そのHFO量はフッ化水素アンモニウムの量
が四価の酸化物(例えば、zro、)の量の約2倍と三
価の酸化物の量の約1.5倍とその他の酸化物の量の約
1倍を加えたものに等しくなるように決める、 (3)その混合体の酸性フッ化アンモニウムの全体を3
00〜400℃の温度に少なくとも30分間加熱する。
(4)残りの塊を約800℃の温度に徐々に加熱して過
剰のフッ化アンモニウムを排出する。
(5)その溶融塊を前記温度で、例えばかきまぜのよう
な通常の方法で精製かつ均質化する。
(6)その溶融ガラス塊を通常の方法で注入する。
注入後、そのフッ化物ガラスがガラス製造工業の通常の
処理を受けるのは明白である。
本発明による方法は、工業製品の酸化物を直接使用でき
ることは注目する必要がある。これら製品の殆んどが微
量の水分を吸収している。さらに、ガラス質相の生成を
もたらす操作は全て特別な注意を要することなく大気中
で実施できる。
事実、フッ化アンモニウムNH,Fやフッ化水素アンモ
ニウムのフッ素化作用が利用される。このフッ化アンモ
ニウムの性質は周知であるが、これまで若干の結晶化フ
ッ化物の調製にだけ利用されてきた。しかし乍らこれら
結晶化フッ化物の調製の場合に、過剰の添加をしなけれ
ばならないフッ化アンモニウムの痕跡量の除去に真空中
の処理を要したが、本発明ではそれが省略される。
本発明の前記特徴は添付図面と共に以下に記載する実施
例からさらに明白になるであろう。
実施例 第1図のZ T F4− T h F4−希土類フッ化
物の三元状態図に示すように、該フッ化物ガラスには曲
線すで画定されるガラス質領域があることがわかった。
本発明による良好な粘度を有し再結晶速度の遅いフッ化
物ガラスの組成の例を次に示す二A”Z r F4 、
B=T)IF4 、C=LaF3 、D=t、1F(o
、os9)とNaF(C,034)の混合体、E=Ba
F1  (C,22)、p b F3(C,018)お
よびCaF2 (o、o O4)の混合体、F=AJF
3 ;そのようなガラスの調製法においては、−度金属
酸化物およびフッ化物を混合しフッ化水素アンモニウム
を前述の割合で添加し、過剰のフッ化アンモニウムを完
全に排出させるために約800℃の温度に達するまで混
合物全体を若干の熱的慣性を有する炉内で比較的ゆっく
り加熱する。この加熱工程の初めに、その混合体を30
0〜400℃の温度範囲内でプラトーまたは準プラトー
で加熱することが望ましい、 周知のように、ガラス化物質と呼ばれる成分と、調節剤
と呼ばれる成分と、2次成分と呼ばれる成分との間には
作用の点で相違がある。
例えば酸化物系のガラスにおいてS10.やB、03 
はガラス化物質として知られており、Nan。
やに、Oは調節剤であり、As2O3は2次成分である
本願発明によるフッ化物ガラスにおいて、成分A、B、
 Cはガラス化物質(又は成分)と考えることができる
。成分り、E、Fは調節剤または2次成分と考えること
ができる。本願明細書においては、これらの調節剤およ
び2次成分を助剤(又は補助成分)と呼んでいる。
一般に、従来のフッ化物系ガラスは結晶化を起し易く不
安定である。本願の特許請求の範囲において添加される
助剤は、この結晶化を抑制する作用をする。すなわち、
ガラスの安定性を改善すると共にガラス領域を拡大する
作用をする。また、それらの助剤のあるものは紫外線領
域から赤外線領域と広い波長範囲における光透過性を改
善する。
さらに、これら助剤のあるものはフッ化物ガラスの化学
的耐久性および屈折率並びに分散性を改善し、超低損光
ファイバーとして利用される。
これら助剤の作用効果をさらに具体的に説明すると・ 助剤り、すなわちLiF、NaF、KF、RbF。
CsF及びTIFは、液相線の高度を下げて、ガラスの
生成に適する高い粘性の融生物を提供する。
助剤E、すなわち各種金属のフッ化物(Mg。
Or % Mns  Fe、  Co 、 kl−M 
 1、 Cu% Znのフッ化物、又はPb、Sn%C
d又はアルカリ土類金属のフッ化物)は、ガラス安定化
剤の作用をする。助剤Eは、一般に融成物の重合プロセ
スを促進して、融成物の冷却中の結晶化を回避するのに
望ましい要素である粘度を高める。
助剤F、すなわちT1.V%Nb、Ta、Bi、Sb、
Ge、Siのフッ化物は、安定なフッ化物ガラスの製造
に完全に必須なものではないが、例えば、極めて低い融
点のフッ化物ガラスの場合には、これらの助剤は安定な
ガラスの調製を可能にする。そして高融点の混合物の場
合には、これらのフッ化物は蒸気を発生する。
本発明によるフッ化物ガラスの性質は、例えば次の性質
を有する二大気、それが湿気があっても安定である;空
気中で350℃に加熱しても劣化しない;完全に無水の
液体またはガス状F2、OA!F3およびHFに耐える
;普通の硬度およびかなり高密度(4,801/ cM
 )を有する。
透明度間隔に関して、その光学窓は023μから7μの
範囲であり、赤外領域における減衰は8μ以上から見ら
れるようになるのみである。赤外領域におけるこの透明
性は、本発明によるガラスの用途を広げることを可能に
する。例えば現在使用されている高コストの製品に取っ
て変わることができる。
さらに、フッ化物に対する抵抗性は本発明のガラスを六
フッ化ウラニウムのような活性品のキャリングとしての
用途を可能にする。
また、重金属を含む本発明のガラスは放射線を吸収する
透明バルゾ・アイとしての用途を可能にする。
【図面の簡単な説明】 第1図I斡=#柊は本発明によるフッ化物ガラスのガラ
ス質領域を示す三元状態図であって、牽=溝社Z r 
F4− T h F4  L a F3系に関するもの
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記の(A)、(B)、(C)なる3つの主成分と
    、(D)、(E)、(F)なる補助成分からなるフッ化
    物ガラス: (A)0.53モルのZrF_4、 (B)0.077モルのThF_4、 (C)0.042モルのLaF_3、 (D)0.069モルのLiFと0.034モルのNa
    Fとの混合体、 (E)0.22モルのBaF_2と、0.018モルの
    PbF_2と、0.004モルのCaF_2との混合体
    、および (F)0.006モルのAlF_3。
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