JPH0155205B2

JPH0155205B2 -

Info

Publication number: JPH0155205B2
Application number: JP59192991A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamana; Yukio Nanayama; Masanori Myamoto; Hisashi Nakayama
Original assignee: ISHIKAWAKEN
Current assignee: ISHIKAWAKEN
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1989-11-22
Also published as: JPS6172654A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は機械加工が可能であつて、機械部品や
電気機器の材料に適したフツ素雲母ガラスセラミ
ツクスの製造法に関する。従来の技術一般に雲母といえば天然雲母をさす。合成雲母
はこの天然雲母の（OH）^-イオンをF^-イオンで置
換したもので、フツ素雲母とも呼ばれる。これは
天然雲母に比較して耐熱性が高く、この溶融点は
約1360℃で、安全使用温度は1100℃にも達する。
（後藤他：フアインセラミツクス、１（1980）200）
従来のフツ素雲母ガラスセラミツクスの製造法は
フツ素雲母を微粉末にしてガラスやリン酸化合物
と混合し、それを焼結してガラス結合フツ素雲母
微結晶集合体をつくる焼結法があげられる。これ
にはマイカレツクスの製造法（平野武：特公報昭
45−21381）があり、また、最近では、フツ素含
有耐火粉末中で埋め焼きを特徴とするフツ素雲母
セラミツクス焼結体の製造法（高見昭雄：公開報
昭55−136171）がある。しかし、これらの焼結法
の場合、微粒子雲母を必要とすることや、この雲
母粉末をプレス成形するため、成形品に異方性が
でたりあるいは大型成形品の場合、加圧設備や金
型に制約されるなど技術的課題が多い。これに対し、原料を溶融し、ガラス化後、空気
中でフツ素雲母を析出させる結晶化法では、一度
均一な融液にするため、気密性の良いものを得
る。また、ガラスの結晶化条件を適当に整えるこ
とによつて構成雲母粒子の大きさをそろえること
ができるなど利点が多い。この発明には25〜60％
SiO₂、15〜35％R₂O₃（R₂O₃：３〜15％B₂O₃及び
５〜25％Al₂O₃）、２〜20％R₂O（０〜15％K₂O、
０〜15％Na₂O、０〜15％Rb₂Oと２〜20％
Cs₂O）、４〜25％MgO＋０〜７％Li₂O（MgO＋
Li₂O：６〜25％）、４〜20％Ｆからなるガラス物
体（G.H.Beall：特公報昭54−34775）がある。この結晶化法の従来の製造法について述べる
と、原料は高価で高品位のものを用い、アルミ
ナ、仮焼マグネサイト、フツ化マグネシウム等の
単成分原料を混合し溶融する。このため、例えば
密封白金ルツボ内で６時間溶融する必要があつ
た。また、結晶化工程では空気中で核形成を750
〜850℃と、結晶成長を850〜1100℃で８〜10時間
の長時間加熱を行う必要があつた。これらの理由
から、従来の結晶化法で得た製品は価格が極めて
高くなるという難点があつた。発明を解決しようとする問題点上記の問題を解決するために、本発明は次のよ
うな手法を用いた。すなわち、従来の原料に比較して安価でSiO₂、
Al₂O₃、K₂Oの複合成分からなる陶石を用い、混
合や溶融を容易にする。安全使用温度の1100℃を
こえる温度でフツ素雲母析出を可能にし、結晶化
時間を大幅に短縮する。以上の結果により、本発
明は安価で高品質のフツ素雲母ガラスセラミツク
スを製造することを目的とする。問題点を解決しようとするための手段、作用主原料の陶石に、フツ素化合物などを混合す
る。それを溶融し、成形・ガラス化してつくつた
ガラス成形物を、気化しやすいフツ素化合物と密
閉容器の中で1100〜1360℃で加熱する。このフツ
素あるいはフツ素化合物の雰囲気中でガラス成形
物にフツ素雲母を短時間に且つ均一に結晶化させ
る製造法を提供する。ここで用いた陶石は微粉砕し、水ひにより選別
したもので、5μｍ以下が50％をこえる極めて細
かい粒子からなる。更に従来の単成分原料のアル
ミナ、シリカなどの高硬度あるいは高融点物質に
比較し、陶石はAl₂O₃、SiO₂、K₂Oの複合成分で
ある。これらのことから、自動乳鉢で１〜２時間
で他の原料と容易に混合でき、溶融は白金ルツボ
内で0.5〜１時間で均一になつた。従来技術よりより高温の1100〜1360℃で核形成
及び結晶成長を空気中で試みると、フツ素雲母の
安全使用温度が1100℃であるため、フツ素がフツ
素雲母から徐々に揮発し、フツ素雲母が分解す
る。本発明では気化しやすいフツ素化合物をセラ
ミツク容器中に入れ、ガラス成形物と加熱した。
その加熱容器模式図を図面に示す。この結果、フ
ツ素あるいはフツ素化合物雰囲気が容器中にでき
た。この雰囲気中では、1100〜1360℃の温度でも
ガラス物体からのフツ素の揮発を防止でき、ガラ
ス成形物の表層部及び内部ともに均一にフツ素雲
母析出を可能にし、析出したフツ素雲母の分解を
防止した。更に、従来の結晶化温度より高温であ
るため、ガラス物体中はフツ素雲母析出が容易と
なり、保持時間０〜２時間で十分フツ素雲母を析
出できた。実施例陶石は十分に粉砕後、水ひにより選別したもの
を原料とした。その化学組成及び粒度分布を表１
と２に示す。その陶石原料にシリカ、フツ化マグ
ネ

【表】

【表】シウム、マグネシア、炭酸カリウム、ホウ酸を添
加した。その配合割合を表３に示す。製品に気泡が残る場合には、0.25％のAs₂O₃を
添加した。この配合した原料はよく混合後、自動乳鉢で更
に１時間混合した。それ

【表】を白金ルツボ内で1400℃の温度で１時間溶融し
た。それを炉外に引き出し、黒鉛ルツボを使用
し、成形・ガラス化した。その試料のＸ線回折パ
ターンを調べた結果、ガラスであることを確認し
た。このガラス成形物の熱膨張係数は8.2×10^-6
１／℃（20〜600℃）と測定され、そのガラス転
移点はほぼ660℃付近にあつた。アルミナ容器中にガラス成形物を入れ、フツ化
マグネシウムと共に加熱した。高温状態でこの試
料容器内でフツ化マグネシウムが揮発し、フツ素
あるいはフツ素化合物雰囲気となり、ガラス成形
物の表面に付着し、ガラス成形物からのフツ素の
揮発を阻止した。この方法により熱履歴を変えて
実験した。その結果化条件を表４に示す。

【表】保持時間１時間で行うときの結果は、1180〜
1220℃で結晶化するのが良好であつた。この時、
保持時間を短くすることは温度を上昇させること
になり、保持時間を長くすることは温度を下げる
ことになることは当然推定される。この実験では
昇温スピードを90分で行つたが、あまり短いと雲
母析出前に温度上昇するため、ガラス物体に変形
を生じ黒鉛などの型を必要とした。結晶化した製品のＸ線回折パターンを調べた。
その結果、十分にフツ素雲母が析出しているのが
わかつた。走査電子顕微鏡による破断面観察では
５〜10μｍのフツ素雲母が観察され、その結晶方
向はランダムである。その試料の加工性は実用高
速旋盤を用い、乾式で試料の円筒外面を２次元旋
削した。超硬工具を使用し、切削速

【表】

【表】度５〜100ｍ／minで加工できた。本発明によるものと従来法によるものとの性能
比較を表５に示す。発明の効果本発明はK₂O、Al₂O₃、SiO₂からなる陶石を主
原料とすることで、原料コストを極めて低減でき
た。更に、混合を簡素化し、溶融を従来の約1/6
の時間に短縮できた。また、ガラス物体中にフツ
素雲母を析出させる工程で、気化しやすいフツ素
化合物を密閉容器の中に入れ、加熱することで雰
囲気をつくり、ガラス成形物の成分バランスをく
ずさないことができた。この結果、1100℃をこえ
る温度でガラス物体中の内部のみならず表層部ま
で均一にフツ素雲母を析出させることを可能に
し、従来法より高温であるから、フツ素雲母析出
時間を約1/10に短縮できた。以上この製造法により、経済的効果は極めて大
きく、製造価格が高いため止むを得ず他の素材を
利用していた分野にも広く利用できるようになつ
た。本発明によるものと従来のものとの比較では
曲げ強度や圧縮強度を約２割増加できた。

【図面の簡単な説明】

図面は気化しやすいフツ素化合物を入れ、フツ
素あるいはフツ素化合物雰囲気をつくり、ガラス
物体にフツ素雲母を析出させるためのセラミツク
容器模式図。１……セラミツク容器ふた、２……セラミツク
容器、３……ガラス物体、４……黒鉛板、５……
フツ素化合物。

Claims

【特許請求の範囲】

１陶石を主原料とするフツ素含有混合物を溶融
し、ガラス化してつくつた成形物と、気化しやす
いフツ素化合物を1100〜1360℃の密閉容器の中で
加熱し、この雰囲気中でガラス成形物にフツ素雲
母を結晶化させることを特徴とするフツ素雲母ガ
ラスセラミツクスの製造法。