JPH054834A - オキシナイトライドガラス及びその製造方法 - Google Patents
オキシナイトライドガラス及びその製造方法Info
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- JPH054834A JPH054834A JP3268812A JP26881291A JPH054834A JP H054834 A JPH054834 A JP H054834A JP 3268812 A JP3268812 A JP 3268812A JP 26881291 A JP26881291 A JP 26881291A JP H054834 A JPH054834 A JP H054834A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/045—Silicon oxycarbide, oxynitride or oxycarbonitride glasses
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/24—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with nitrogen, e.g. silicon oxy-nitride glasses
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高純度で高耐熱性のオキシナイトライドガラ
スを、融点以下の温度で製造する方法を提供する。 【構成】 シリカ微粉末体を、還元性の環境下でアンモ
ニアを含むガスと 800℃以上の温度で接触させながら加
熱することにより窒化処理し、同時にまたは続けて焼結
する。還元性の環境を実現する手段として、(a) シリカ
微粉末体をカーボン粉末に埋め込むか、(b) シリカ微粉
末体をカーボン製の炉心管あるいは容器内に入れるか、
(c) 還元性ガスを共存させる手段を少なくとも１つを利
用する。 【効果】 高温粘度の高い、耐熱性にすぐれた高純度な
オキシナイトライドガラスが得られる。
スを、融点以下の温度で製造する方法を提供する。 【構成】 シリカ微粉末体を、還元性の環境下でアンモ
ニアを含むガスと 800℃以上の温度で接触させながら加
熱することにより窒化処理し、同時にまたは続けて焼結
する。還元性の環境を実現する手段として、(a) シリカ
微粉末体をカーボン粉末に埋め込むか、(b) シリカ微粉
末体をカーボン製の炉心管あるいは容器内に入れるか、
(c) 還元性ガスを共存させる手段を少なくとも１つを利
用する。 【効果】 高温粘度の高い、耐熱性にすぐれた高純度な
オキシナイトライドガラスが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オキシナイトライドガ
ラスの製造方法に関し、特にシリカ微粉末体を原料と
し、還元性の環境下で 800℃以上でアンモニアを含むガ
ス中に投入し、所望のオキシナイトライドガラスを得る
方法に関するものである。
ラスの製造方法に関し、特にシリカ微粉末体を原料と
し、還元性の環境下で 800℃以上でアンモニアを含むガ
ス中に投入し、所望のオキシナイトライドガラスを得る
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体工業の分野において、半導体への
ドーピングなどの熱処理工程では、半導体の支持部材等
として、加熱されても不純物を放出せず、かつ使用温度
で劣化しないような高純度な耐熱材料が望まれている。
ドーピングなどの熱処理工程では、半導体の支持部材等
として、加熱されても不純物を放出せず、かつ使用温度
で劣化しないような高純度な耐熱材料が望まれている。
【０００３】このため現在では、水晶粉末を融解させて
得られる溶融石英ガラスが使用されているが、原料中に
含まれる金属等の不純物は精製工程を経てもガラス中に
残留する。そのため、加熱処理中に金属等の不純物が石
英ガラスから拡散により放出されることがある。また、
合成石英ガラスでは高純度なものが得られるが、合成の
時に混入する水酸基等の影響により、溶融石英ガラスと
比べて耐熱性が劣る。このように、現在のシリカガラス
では、純度及び耐熱性の両面で満足のいくものはない。
得られる溶融石英ガラスが使用されているが、原料中に
含まれる金属等の不純物は精製工程を経てもガラス中に
残留する。そのため、加熱処理中に金属等の不純物が石
英ガラスから拡散により放出されることがある。また、
合成石英ガラスでは高純度なものが得られるが、合成の
時に混入する水酸基等の影響により、溶融石英ガラスと
比べて耐熱性が劣る。このように、現在のシリカガラス
では、純度及び耐熱性の両面で満足のいくものはない。
【０００４】純度及び耐熱性がともに優れたガラスとし
て、酸化物ガラスの酸素の一部を窒素で置き換えたオキ
シナイトライドガラスが挙げられる。オキシナイトライ
ドガラスは、良好な機械的性質、化学的性質、熱的性質
等を有することが既に知られており、最近その研究が盛
んになされている。
て、酸化物ガラスの酸素の一部を窒素で置き換えたオキ
シナイトライドガラスが挙げられる。オキシナイトライ
ドガラスは、良好な機械的性質、化学的性質、熱的性質
等を有することが既に知られており、最近その研究が盛
んになされている。
【０００５】現在までに報告されたオキシナイトライド
ガラスの製造法としては、ガラス溶融体にアンモニアガ
スを吹き込む方法、あるいは窒化ケイ素とガラス原料を
溶融させる方法等がある。しかし、高純度なオキシナイ
トライドガラスを得るためにガラス原料をシリカガラス
とした場合、非常に高温でガラス原料を窒化処理する必
要があり、工業化にはコスト上の問題がある。また、バ
イコールガラスや、ゾル−ゲル法により得られた乾燥ゲ
ル体をアンモニアガス処理することによりオキシナイト
ライドガラスを製造する方法も報告されているが、この
場合には、得られるオキシナイトライドガラス中に発泡
がみられるという問題がある。
ガラスの製造法としては、ガラス溶融体にアンモニアガ
スを吹き込む方法、あるいは窒化ケイ素とガラス原料を
溶融させる方法等がある。しかし、高純度なオキシナイ
トライドガラスを得るためにガラス原料をシリカガラス
とした場合、非常に高温でガラス原料を窒化処理する必
要があり、工業化にはコスト上の問題がある。また、バ
イコールガラスや、ゾル−ゲル法により得られた乾燥ゲ
ル体をアンモニアガス処理することによりオキシナイト
ライドガラスを製造する方法も報告されているが、この
場合には、得られるオキシナイトライドガラス中に発泡
がみられるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高純度で高耐熱性のオキシナイトライドガラス、及
びそれを融点以下の温度で製造する方法を提供すること
である。
は、高純度で高耐熱性のオキシナイトライドガラス、及
びそれを融点以下の温度で製造する方法を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに鋭意検討を行った結果、本発明者らは、シリカ微粉
末体を還元性の環境下においてアンモニアを含むガスと
接触させながら加熱し、焼結することにより、高純度で
高耐熱性のオキシナイトライドガラスが得られることを
見出だし、本発明を完成するに至ったものである。
めに鋭意検討を行った結果、本発明者らは、シリカ微粉
末体を還元性の環境下においてアンモニアを含むガスと
接触させながら加熱し、焼結することにより、高純度で
高耐熱性のオキシナイトライドガラスが得られることを
見出だし、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】すなわち、本発明のオキシナイトライドガ
ラスは、含有する窒素濃度が5000〜10000 ppm で、1300
℃での粘性係数が1012poise 以上で、かつ25℃でのヤン
グ率が73GPa 以上であることを特徴とする。
ラスは、含有する窒素濃度が5000〜10000 ppm で、1300
℃での粘性係数が1012poise 以上で、かつ25℃でのヤン
グ率が73GPa 以上であることを特徴とする。
【０００９】また、本発明のオキシナイトライドガラス
の製造方法は、シリカ微粉末体を、還元性の環境下でア
ンモニアを含むガスと接触させながら加熱することによ
り窒化処理し、同時にまたは続けて焼結することを特徴
とする。
の製造方法は、シリカ微粉末体を、還元性の環境下でア
ンモニアを含むガスと接触させながら加熱することによ
り窒化処理し、同時にまたは続けて焼結することを特徴
とする。
【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
オキシナイトライドガラスの製造では、出発原料として
シリカ微粉末体を用いる。このシリカ微粉末体は、スー
ト法、ゾル−ゲル法、粉末成型法などの方法によって作
製することができるもので、アンモニアガスが拡散で
き、かつガラス化工程では、未反応のアンモニアガスま
たはその分解により発生した窒素ガスを気泡として残さ
ずに追い出してしまうような構造を有する微粉末体であ
る。このようなシリカ微粉末体は、シリカの真密度（理
論密度）に対して好ましくは11〜41％、より好ましくは
13〜ら36％程度のかさ密度を有する。かさ密度が11％未
満の場合、微粉末体の形を保つことができない恐れがあ
る。またかさ密度が41％より高いと、シリカ微粉末の窒
化処理が困難になり、また気泡も残存しやすい。
オキシナイトライドガラスの製造では、出発原料として
シリカ微粉末体を用いる。このシリカ微粉末体は、スー
ト法、ゾル−ゲル法、粉末成型法などの方法によって作
製することができるもので、アンモニアガスが拡散で
き、かつガラス化工程では、未反応のアンモニアガスま
たはその分解により発生した窒素ガスを気泡として残さ
ずに追い出してしまうような構造を有する微粉末体であ
る。このようなシリカ微粉末体は、シリカの真密度（理
論密度）に対して好ましくは11〜41％、より好ましくは
13〜ら36％程度のかさ密度を有する。かさ密度が11％未
満の場合、微粉末体の形を保つことができない恐れがあ
る。またかさ密度が41％より高いと、シリカ微粉末の窒
化処理が困難になり、また気泡も残存しやすい。
【００１１】このようなシリカ微粉末体としては、火炎
加水分解法により製造されたシリカ微粉末の堆積体や、
シリカ微粉末の成型体を挙げることができる。特に、無
気泡のオキシナイトライドガラスを得るためには、シリ
カ微粉末体として５〜500 m 2 /gの比表面積を有するも
のを用いることが好ましい。火炎加水分解法としては、
例えば、四塩化珪素を蒸発させて酸水素炎中に導入し、
加水分解することによりシリカの微粉末を合成し、これ
を回転ターゲット等上に堆積する方法が挙げられる。な
お、火炎加水分解法により得られるシリカ微粉末は非晶
質である。またシリカ微粉末体の成型体としては、金型
成形法や冷間静水圧法（ＣＩＰ法）等により得られるも
のが挙げられる。シリカ微粉末の平均粒径は特に限定さ
れないが、 0.1〜30ミクロン程度が好ましい。
加水分解法により製造されたシリカ微粉末の堆積体や、
シリカ微粉末の成型体を挙げることができる。特に、無
気泡のオキシナイトライドガラスを得るためには、シリ
カ微粉末体として５〜500 m 2 /gの比表面積を有するも
のを用いることが好ましい。火炎加水分解法としては、
例えば、四塩化珪素を蒸発させて酸水素炎中に導入し、
加水分解することによりシリカの微粉末を合成し、これ
を回転ターゲット等上に堆積する方法が挙げられる。な
お、火炎加水分解法により得られるシリカ微粉末は非晶
質である。またシリカ微粉末体の成型体としては、金型
成形法や冷間静水圧法（ＣＩＰ法）等により得られるも
のが挙げられる。シリカ微粉末の平均粒径は特に限定さ
れないが、 0.1〜30ミクロン程度が好ましい。
【００１２】アンモニアを含むガスと接触させながら、
シリカ微粉末体に熱処理を行うことにより、シリカ微粉
末のＳｉＯ2 骨格中のＯはＮと置換される。アンモニア
を含むガスとしては、例えばアンモニアガスそのもの、
又はそれに窒素もしくは不活性ガス（ヘリウム、アルゴ
ン等）を混合したガスなどがあげられる。
シリカ微粉末体に熱処理を行うことにより、シリカ微粉
末のＳｉＯ2 骨格中のＯはＮと置換される。アンモニア
を含むガスとしては、例えばアンモニアガスそのもの、
又はそれに窒素もしくは不活性ガス（ヘリウム、アルゴ
ン等）を混合したガスなどがあげられる。
【００１３】ガスとして窒素だけを使用してもＯと置換
されにくいため、本発明ではアンニモアを含むガスを用
いることを特徴とする。またアンニモアガスは純度が高
く、その分解生成物であるＨ2 、Ｈ2 Ｏなどは反応系か
ら除外しやすいという利点もある。アンモニアを含むガ
ス中のアンモニアの含有量は、１％以上であることが好
ましい。アンモニアの含有量が１％未満であると、効率
よく窒化を達成できない。
されにくいため、本発明ではアンニモアを含むガスを用
いることを特徴とする。またアンニモアガスは純度が高
く、その分解生成物であるＨ2 、Ｈ2 Ｏなどは反応系か
ら除外しやすいという利点もある。アンモニアを含むガ
ス中のアンモニアの含有量は、１％以上であることが好
ましい。アンモニアの含有量が１％未満であると、効率
よく窒化を達成できない。
【００１４】ＯとＮとの置換は約 800℃以上で起こる
が、ガラス化が終了した後では、置換された窒素分の濃
度が低く、またその濃度勾配も著しい。そのため、アン
ニモアを含むガスと接触させる処理はガラス化終了の前
に行うことが好ましい。なお、窒素置換工程において、
シリカ微粉末体を 800℃以上の温度でアンモニアを含む
ガスと接触させて窒化処理をするのであれば、その後そ
のままの雰囲気でガラス化させても、あるいは途中で他
のガスに換えた後でガラス化させてもよい。
が、ガラス化が終了した後では、置換された窒素分の濃
度が低く、またその濃度勾配も著しい。そのため、アン
ニモアを含むガスと接触させる処理はガラス化終了の前
に行うことが好ましい。なお、窒素置換工程において、
シリカ微粉末体を 800℃以上の温度でアンモニアを含む
ガスと接触させて窒化処理をするのであれば、その後そ
のままの雰囲気でガラス化させても、あるいは途中で他
のガスに換えた後でガラス化させてもよい。
【００１５】置換反応により導入される窒素の濃度は、
機械的特性、熱的特性、化学的特性等に対する影響を考
慮し、500ppm以上であることが好ましい。また、耐熱性
を現状の溶融石英ガラスよりも向上させるため、置換さ
れた窒素濃度を5000ppm 以上とすることが一層好まし
い。なお窒素濃度の上限としては、20,000ppm 程度、特
に10000 ppm が好ましい。
機械的特性、熱的特性、化学的特性等に対する影響を考
慮し、500ppm以上であることが好ましい。また、耐熱性
を現状の溶融石英ガラスよりも向上させるため、置換さ
れた窒素濃度を5000ppm 以上とすることが一層好まし
い。なお窒素濃度の上限としては、20,000ppm 程度、特
に10000 ppm が好ましい。
【００１６】窒素置換工程においては、シリカ微粉末体
をアルミナあるいはシリカガラス製等の炉心管や容器内
に入れ、そのままアンニモア雰囲気にさらしても窒素置
換反応が起こるが、反応性が低いために、置換反応に関
与しなかったアンニモアは分子状態で微粉体内に取り込
まれることがある。そのために、焼結後に発泡が起こ
る。この問題を解決するために、窒素置換工程において
シリカ微粉末体を還元性の環境下に置く。それにより、
アンモニアとシリカとの反応性が高まり、シリカ骨格中
の酸素原子は窒素原子により確実に置換される。さらに
焼結中あるいは加熱中の発泡を防止することができる。
をアルミナあるいはシリカガラス製等の炉心管や容器内
に入れ、そのままアンニモア雰囲気にさらしても窒素置
換反応が起こるが、反応性が低いために、置換反応に関
与しなかったアンニモアは分子状態で微粉体内に取り込
まれることがある。そのために、焼結後に発泡が起こ
る。この問題を解決するために、窒素置換工程において
シリカ微粉末体を還元性の環境下に置く。それにより、
アンモニアとシリカとの反応性が高まり、シリカ骨格中
の酸素原子は窒素原子により確実に置換される。さらに
焼結中あるいは加熱中の発泡を防止することができる。
【００１７】還元性の環境は、減圧法等様々な手段によ
り得られるが、微粉末体全体を還元性の雰囲気下に置く
とともに、窒素原子と酸素原子との置換反応を容易にす
る効果を得るために、以下の手段の少なくとも一つ以上
を利用するのが好ましい。 (a) シリカ微粉末体をカーボン粉末に埋め込む。 (b) シリカ微粉末体をカーボン製の炉心管あるいは容器
内に入れる。 (c) 一酸化炭素、水素などの還元性ガスを共存させる。 (c) の場合、窒化処理ガス中における還元性ガスの含有
量は、１〜99％とするのが好ましい。この場合、窒化処
理雰囲気中のアンモニアの含有量は99〜１％となる。
り得られるが、微粉末体全体を還元性の雰囲気下に置く
とともに、窒素原子と酸素原子との置換反応を容易にす
る効果を得るために、以下の手段の少なくとも一つ以上
を利用するのが好ましい。 (a) シリカ微粉末体をカーボン粉末に埋め込む。 (b) シリカ微粉末体をカーボン製の炉心管あるいは容器
内に入れる。 (c) 一酸化炭素、水素などの還元性ガスを共存させる。 (c) の場合、窒化処理ガス中における還元性ガスの含有
量は、１〜99％とするのが好ましい。この場合、窒化処
理雰囲気中のアンモニアの含有量は99〜１％となる。
【００１８】窒素置換反応の温度は、シリカ微粉末体が
融解しないかぎりできるだけ高い温度であるのが好まし
く、具体的には800 ℃以上であるのが好ましい。800 ℃
未満であると、十分な窒素置換反応が起こらない。また
融点を超えるとシリカ微粉末体が溶融してしまい、コス
ト的にもつりあわない。このような温度範囲で、反応時
間は１時間以上が好ましい。なお焼結と同時に行う場
合、1400〜1700℃、１時間以上が好ましい。
融解しないかぎりできるだけ高い温度であるのが好まし
く、具体的には800 ℃以上であるのが好ましい。800 ℃
未満であると、十分な窒素置換反応が起こらない。また
融点を超えるとシリカ微粉末体が溶融してしまい、コス
ト的にもつりあわない。このような温度範囲で、反応時
間は１時間以上が好ましい。なお焼結と同時に行う場
合、1400〜1700℃、１時間以上が好ましい。
【００１９】窒素置換したシリカ微粉末体（オキシナイ
トライドガラスの微粉末体）は、そのままの雰囲気中
で、または不活性ガス（ヘリウム、アルゴン等）あるい
は窒素等のガス中で、焼結（ガラス化）するのが好まし
い。また焼結を窒素置換反応と同時に行うこともでき
る。焼結方法としては、常圧焼結法、加圧焼結法等任意
の方法を種々の態様で利用することができ、さらに続け
て熱間静水圧法（ＨＩＰ法）等を行ってもよい。なかで
も、焼結後のガラス内に気泡が残留しにくくするため
に、加熱体か被加熱体の一方を移動させることにより、
試料の片端から連続的にガラス化させるいわゆる移動焼
結法を採用するのが好ましい。
トライドガラスの微粉末体）は、そのままの雰囲気中
で、または不活性ガス（ヘリウム、アルゴン等）あるい
は窒素等のガス中で、焼結（ガラス化）するのが好まし
い。また焼結を窒素置換反応と同時に行うこともでき
る。焼結方法としては、常圧焼結法、加圧焼結法等任意
の方法を種々の態様で利用することができ、さらに続け
て熱間静水圧法（ＨＩＰ法）等を行ってもよい。なかで
も、焼結後のガラス内に気泡が残留しにくくするため
に、加熱体か被加熱体の一方を移動させることにより、
試料の片端から連続的にガラス化させるいわゆる移動焼
結法を採用するのが好ましい。
【００２０】窒素置換反応の後で行う焼結の温度は1400
℃以上、特に1450〜1700℃が好ましい。焼結温度が1400
℃未満であると、十分な密度のオキシナイトライドガラ
ス塊が得られない。この時の焼結時間は１時間以上が好
ましい。
℃以上、特に1450〜1700℃が好ましい。焼結温度が1400
℃未満であると、十分な密度のオキシナイトライドガラ
ス塊が得られない。この時の焼結時間は１時間以上が好
ましい。
【００２１】
【作用】本発明の方法においては、シリカ微粉末体の加
熱を、還元性の環境下においてアンモニアを含むガスと
接触させながら行うので、高純度のオキシナイトライド
ガラスが得られ、オキシナイトライドガラスの耐熱性は
著しく高い。また、このオキシナイトライドガラスはヤ
ング率が73.5GPa 以上と高い。
熱を、還元性の環境下においてアンモニアを含むガスと
接触させながら行うので、高純度のオキシナイトライド
ガラスが得られ、オキシナイトライドガラスの耐熱性は
著しく高い。また、このオキシナイトライドガラスはヤ
ング率が73.5GPa 以上と高い。
【００２２】
【実施例】本発明を以下の実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】実施例１
四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ微粉
末体（かさ密度14％、微粉末の比表面積12m 2 /g）を原
料とした。このシリカ微粉末体を、グラファイト粉末(1
00μｍのメッシュ通過）がシリカ微粉末体全体に接する
ように、石英製ボート上に置き、石英管内にセットし
た。この石英管内に1000℃で１時間、アンモニアとヘリ
ウムとの混合ガス（アンモニア体積比24％）を導入し、
シリカ微粉末体の窒素置換反応を行った。その後、雰囲
気をヘリウムガスに置換し、窒素置換したシリカ微粉末
体（オキシナイトライドガラス）を1540℃で焼結し、透
明かつ無気泡のオキシナイトライドガラスの塊を得た。
末体（かさ密度14％、微粉末の比表面積12m 2 /g）を原
料とした。このシリカ微粉末体を、グラファイト粉末(1
00μｍのメッシュ通過）がシリカ微粉末体全体に接する
ように、石英製ボート上に置き、石英管内にセットし
た。この石英管内に1000℃で１時間、アンモニアとヘリ
ウムとの混合ガス（アンモニア体積比24％）を導入し、
シリカ微粉末体の窒素置換反応を行った。その後、雰囲
気をヘリウムガスに置換し、窒素置換したシリカ微粉末
体（オキシナイトライドガラス）を1540℃で焼結し、透
明かつ無気泡のオキシナイトライドガラスの塊を得た。
【００２４】実施例２
実施例１と同じ方法で作製したシリカ微粉末体を原料と
した。このシリカ微粉末体を、グラファイト粉末(100μ
ｍのメッシュ通過）がシリカ微粉末体全体に接するよう
に、石英製ボート上に置き、石英管内にセットした。こ
の石英管内に、1540℃で１時間、アンモニアとヘリウム
との混合ガス（アンモニア体積比14％）を導入すること
により、窒化処理及び焼結を行い、無気泡かつ透明のオ
キシナイトライドガラス塊を得た。
した。このシリカ微粉末体を、グラファイト粉末(100μ
ｍのメッシュ通過）がシリカ微粉末体全体に接するよう
に、石英製ボート上に置き、石英管内にセットした。こ
の石英管内に、1540℃で１時間、アンモニアとヘリウム
との混合ガス（アンモニア体積比14％）を導入すること
により、窒化処理及び焼結を行い、無気泡かつ透明のオ
キシナイトライドガラス塊を得た。
【００２５】実施例３
テトラエトキシシラン、エタノール、純水、及びアンモ
ニア水を混合し、加水分解させ、濾過、乾燥し、酸素気
流中で 800℃の焼成を行い、シリカ微粉末（比表面積50
m 2 /g）を得た。このようにして得られたシリカ微粉末
と純水とを10：１の重量比で混合し、得られたスラリー
を吸引濾過法により濾過した。得られたケーキの表面の
水分がなくなるまで濾過を行い、次いでケーキを乾燥さ
せた後、0.5ｔの圧力をかけて冷間静水圧プレスを行っ
た。このようにして得られたシリカ微粉末の成型体のか
さ密度は 0.8g/cm2 （理論密度の36％）であった。
ニア水を混合し、加水分解させ、濾過、乾燥し、酸素気
流中で 800℃の焼成を行い、シリカ微粉末（比表面積50
m 2 /g）を得た。このようにして得られたシリカ微粉末
と純水とを10：１の重量比で混合し、得られたスラリー
を吸引濾過法により濾過した。得られたケーキの表面の
水分がなくなるまで濾過を行い、次いでケーキを乾燥さ
せた後、0.5ｔの圧力をかけて冷間静水圧プレスを行っ
た。このようにして得られたシリカ微粉末の成型体のか
さ密度は 0.8g/cm2 （理論密度の36％）であった。
【００２６】この成型体を原料とし、グラファイト粉末
(100μｍのメッシュを通過）が原料全体に接するように
石英製ボート上に置き、石英管内にセットした。この石
英管内に、アンモニアとヘリウムとの混合ガス（アンモ
ニア体積比14％）を導入しながら、 800℃で１時間熱処
理した。その後雰囲気をヘリウムに置換して、1540℃で
１時間焼結を行い、無気泡かつ透明なオキシナイトライ
ドガラス塊を得た。
(100μｍのメッシュを通過）が原料全体に接するように
石英製ボート上に置き、石英管内にセットした。この石
英管内に、アンモニアとヘリウムとの混合ガス（アンモ
ニア体積比14％）を導入しながら、 800℃で１時間熱処
理した。その後雰囲気をヘリウムに置換して、1540℃で
１時間焼結を行い、無気泡かつ透明なオキシナイトライ
ドガラス塊を得た。
【００２７】実施例４
実施例３と同様の方法でシリカ微粉末の成型体を作製
し、グラファイト粉末(100μｍのメッシュを通過）が成
型体全体に接するように石英製ボート上に置き、石英管
内にセットした。この石英管内にアンモニアとヘリウム
との混合ガス（アンモニア体積比14％）を導入しなが
ら、1000℃で１時間熱処理した。その後雰囲気をヘリウ
ムに置換して、1540℃で１時間焼結を行い、無気泡かつ
透明なオキシナイトライドガラス塊を得た。
し、グラファイト粉末(100μｍのメッシュを通過）が成
型体全体に接するように石英製ボート上に置き、石英管
内にセットした。この石英管内にアンモニアとヘリウム
との混合ガス（アンモニア体積比14％）を導入しなが
ら、1000℃で１時間熱処理した。その後雰囲気をヘリウ
ムに置換して、1540℃で１時間焼結を行い、無気泡かつ
透明なオキシナイトライドガラス塊を得た。
【００２８】実施例５
四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得られたシリカ
微粉末体（かさ密度22％、微粉末の比表面積10m 2 /g）
を原料とした。このシリカ微粉末体を石英製ボート上に
置き、グラファイト製の炉心管内にセットした。この炉
心管内に、 800℃で20時間、アンモニアと窒素との混合
ガス（アンモニア体積比50％）を導入し、窒素置換反応
を行った。その後、雰囲気をヘリウムガスに置換して、
1550℃で１時間焼結を行い、無気泡かつ透明なオキシナ
イトライドガラス塊を得た。
微粉末体（かさ密度22％、微粉末の比表面積10m 2 /g）
を原料とした。このシリカ微粉末体を石英製ボート上に
置き、グラファイト製の炉心管内にセットした。この炉
心管内に、 800℃で20時間、アンモニアと窒素との混合
ガス（アンモニア体積比50％）を導入し、窒素置換反応
を行った。その後、雰囲気をヘリウムガスに置換して、
1550℃で１時間焼結を行い、無気泡かつ透明なオキシナ
イトライドガラス塊を得た。
【００２９】実施例６
実施例５と同様の方法でシリカ微粉末体を作製した。こ
のシリカ微粉末体をカーボンボート上に置き、アルミナ
製の炉心管内にセットした。この炉心管内に、800℃で3
6時間、アンモニアと窒素との混合ガス（アンモニア体
積比50％）を導入し、試料を電気炉の一方方向に移動さ
せながら窒素置換反応を行った。その後、雰囲気をヘリ
ウムガスに置換して、1550℃まで電気炉内を昇温させ、
試料を再び電気炉内に５mm／min の一定速度で導入し
た。これにより、試料は片端からガラス化し、無気泡か
つ透明なオキシナイトライドガラス塊が得られた。
のシリカ微粉末体をカーボンボート上に置き、アルミナ
製の炉心管内にセットした。この炉心管内に、800℃で3
6時間、アンモニアと窒素との混合ガス（アンモニア体
積比50％）を導入し、試料を電気炉の一方方向に移動さ
せながら窒素置換反応を行った。その後、雰囲気をヘリ
ウムガスに置換して、1550℃まで電気炉内を昇温させ、
試料を再び電気炉内に５mm／min の一定速度で導入し
た。これにより、試料は片端からガラス化し、無気泡か
つ透明なオキシナイトライドガラス塊が得られた。
【００３０】実施例７
実施例５と同様の方法でシリカ微粉末体を作製した。こ
のシリカ微粉末体をカーボン製ボート上に置き、グラフ
ァイト製炉心管内にセットした。この炉心管内に、 800
℃で２時間、アンモニア、窒素及び水素との混合ガス
（アンモニア体積比50％、水素体積比14％、窒素体積比
36％）を導入して、窒素置換反応を行った。その後、雰
囲気をヘリウムガスに置換して、1500℃で１時間焼結を
行い、ガラス化させた。
のシリカ微粉末体をカーボン製ボート上に置き、グラフ
ァイト製炉心管内にセットした。この炉心管内に、 800
℃で２時間、アンモニア、窒素及び水素との混合ガス
（アンモニア体積比50％、水素体積比14％、窒素体積比
36％）を導入して、窒素置換反応を行った。その後、雰
囲気をヘリウムガスに置換して、1500℃で１時間焼結を
行い、ガラス化させた。
【００３１】実施例８
四塩化ケイ素から火炎加水分解法により得たシリカ微粉
末体（かさ密度14％、微粉末の比表面積12m 2 /g）を原
料とした。このシリカ微粉末体をグラファイト製ボート
置き、グラファイト製炉心管内にセットした。この炉心
管内に、 800℃で36時間、アンモニアと窒素との混合ガ
ス（アンモニア体積比50％）を導入し、窒素置換反応を
行った。その後、雰囲気をヘリウムガスに置換して窒素
置換を行ったシリカ微粉末体を1500℃で１時間焼結し、
透明なオキシナイトライドガラス塊を得た。
末体（かさ密度14％、微粉末の比表面積12m 2 /g）を原
料とした。このシリカ微粉末体をグラファイト製ボート
置き、グラファイト製炉心管内にセットした。この炉心
管内に、 800℃で36時間、アンモニアと窒素との混合ガ
ス（アンモニア体積比50％）を導入し、窒素置換反応を
行った。その後、雰囲気をヘリウムガスに置換して窒素
置換を行ったシリカ微粉末体を1500℃で１時間焼結し、
透明なオキシナイトライドガラス塊を得た。
【００３２】実施例９
実施例８と同様の原料を用い、グラファイト製ボート上
に置き、グラファイト製炉心管内にセットした。この炉
心管内に、 800℃で２時間、アンモニアガスを導入し、
窒素置換反応を行った。その後、雰囲気をヘリウムガス
に置換して置換反応を行ったシリカ微粉末体を1550℃で
１時間焼結し、透明なオキシナイトライドガラス塊を得
た。
に置き、グラファイト製炉心管内にセットした。この炉
心管内に、 800℃で２時間、アンモニアガスを導入し、
窒素置換反応を行った。その後、雰囲気をヘリウムガス
に置換して置換反応を行ったシリカ微粉末体を1550℃で
１時間焼結し、透明なオキシナイトライドガラス塊を得
た。
【００３３】比較例１
四塩化ケイ素から火炎加水分解により得られたシリカ微
粉末体（かさ密度２２％、微粉末の比表面積１０m 2 /
g）を原料とし、石英製ボート上にそのまま置き、石英
管内にセットした。この石英管内に塩素とヘリウムとの
混合ガス（塩素体積比14％）を導入し、1000℃で１時間
熱処理した。その後雰囲気をヘリウムガスに置換し、15
40℃でガラス化させた。
粉末体（かさ密度２２％、微粉末の比表面積１０m 2 /
g）を原料とし、石英製ボート上にそのまま置き、石英
管内にセットした。この石英管内に塩素とヘリウムとの
混合ガス（塩素体積比14％）を導入し、1000℃で１時間
熱処理した。その後雰囲気をヘリウムガスに置換し、15
40℃でガラス化させた。
【００３４】比較例２
四塩化ケイ素から火炎加水分解により得られたシリカ微
粉末体を原料とし、石英製ボート上にそのまま置き、石
英管内にセットした。この石英管内に塩素とヘリウムと
の混合ガス（塩素体積比14％）を導入し、1540℃に加熱
して、ガラス化を行った。
粉末体を原料とし、石英製ボート上にそのまま置き、石
英管内にセットした。この石英管内に塩素とヘリウムと
の混合ガス（塩素体積比14％）を導入し、1540℃に加熱
して、ガラス化を行った。
【００３５】比較例３
実施例９と同様の原料を用い、石英製ボート上に置き、
石英製炉心管内にセットした。この炉心管内に800 ℃で
２時間アンモニアガスを導入し、窒素置換反応を行っ
た。その後雰囲気をヘリウムガスに置換して、1550℃で
１時間焼結し、透明なオキシナイトライドガラス塊を得
た。
石英製炉心管内にセットした。この炉心管内に800 ℃で
２時間アンモニアガスを導入し、窒素置換反応を行っ
た。その後雰囲気をヘリウムガスに置換して、1550℃で
１時間焼結し、透明なオキシナイトライドガラス塊を得
た。
【００３６】以上の各実施例及び比較例により得られた
オキシナイトライドガラス塊について、窒素分の定量分
析、ビームベンディング法による1300℃での粘性係数の
測定及びヤング率の測定を行った。その結果を表１に示
す。
オキシナイトライドガラス塊について、窒素分の定量分
析、ビームベンディング法による1300℃での粘性係数の
測定及びヤング率の測定を行った。その結果を表１に示
す。
【００３７】
表１
例No. 窒素濃度（wt％) 粘性係数（poise) ヤング率（GPa ）
実施例１ 0.34 1.68×1011 74.5
実施例２ 0.33 1.63×1011 74.5
実施例３ 0.08 3.96×1010 72.8
実施例４ 0.15 7.43×1010 73.3
実施例５ 0.45 7.07×1011 75.2
実施例６ 0.53 8.32×1011 75.8
実施例７ 0.40 6.94×1011 74.9
実施例８ 0.60 1.05×1012 76.2
実施例９ 0.42 7.00×1011 75.0
比較例１ 0 2.63×1010 72.3
比較例２ 0 2.02×1010 72.3
比較例３ 0.02 3.00×1010 72.4
【００３８】表１から明らかなように、還元性の環境下
においてシリカ微粉末体へ窒素を導入することにより、
高い窒素濃度で、高温における粘性係数が高い（すなわ
ち、耐熱性にすぐれた）オキシナイトライドガラス塊が
得られた。また、本発明のオキシナイトライドガラス
は、ヤング率が73GPa 以上と極めて高弾性であった。
においてシリカ微粉末体へ窒素を導入することにより、
高い窒素濃度で、高温における粘性係数が高い（すなわ
ち、耐熱性にすぐれた）オキシナイトライドガラス塊が
得られた。また、本発明のオキシナイトライドガラス
は、ヤング率が73GPa 以上と極めて高弾性であった。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
り、高温粘度の高い、耐熱性にすぐれた高弾性及び高純
度なオキシナイトライドガラスを作製することができ
る。
り、高温粘度の高い、耐熱性にすぐれた高弾性及び高純
度なオキシナイトライドガラスを作製することができ
る。
Claims (8)
- 【請求項１】 含有する窒素濃度が5000〜10000 ppm
で、1300℃での粘性係数が1012poise 以上で、かつ25℃
でのヤング率が73GPa 以上であることを特徴とするオキ
シナイトライドガラス。 - 【請求項２】 シリカ微粉末体を、還元性の環境下でア
ンモニアを含むガスと接触させながら加熱することによ
り窒化処理し、同時にまたは続けて焼結することを特徴
とするオキシナイトライドガラスの製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載のオキシナイトライドガ
ラスの製造方法において、還元性の環境を実現する手段
として、以下の手段 (a) シリカ微粉末体をカーボン粉末に埋め込む、(b) シ
リカ微粉末体をカーボン製の炉心管あるいは容器内に入
れる、(c) 還元性ガスを共存させる、の中から少なくと
も１つを利用することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項２又は３に記載のオキシナイトラ
イドガラスの製造方法において、アンモニアを含むガス
との接触を、 800℃以上の温度で行い、窒素分を500ppm
以上ドープすることを特徴とする製造方法。 - 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれかに記載のオキ
シナイトライドガラスの製造方法において、アンモニア
を含むガスとして、アンモニアガス、又はアンモニアと
窒素もしくは不活性ガスとの混合ガスを用いることを特
徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれかに記載のオキ
シナイトライドガラスの製造方法において、シリカ微粉
末体として、火炎加水分解により製造された微粉末の堆
積体または成型体を用いることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれかに記載のオキ
シナイトライドガラスの製造方法において、前記シリカ
微粉末体のかさ密度が理論密度の11〜41％であることを
特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項２乃至７のいずれかに記載のオキ
シナイトライドガラスの製造方法において、前記シリカ
微粉末体は５〜500 m 2 /gの比表面積を有することを特
徴とする方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03268812A JP3092675B2 (ja) | 1990-09-28 | 1991-09-20 | オキシナイトライドガラス及びその製造方法 |
| US07/766,220 US5229336A (en) | 1990-09-28 | 1991-09-27 | Method of producing oxynitride glass |
| EP19910116572 EP0477977A3 (en) | 1990-09-28 | 1991-09-27 | Oxynitride glass and method of producing same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25746390 | 1990-09-28 | ||
| JP2-257463 | 1990-09-28 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054834A true JPH054834A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3092675B2 JP3092675B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=26543215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03268812A Expired - Fee Related JP3092675B2 (ja) | 1990-09-28 | 1991-09-20 | オキシナイトライドガラス及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5229336A (ja) |
| EP (1) | EP0477977A3 (ja) |
| JP (1) | JP3092675B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5455211A (en) * | 1994-04-19 | 1995-10-03 | Arizona Board Of Regents Acting On Behalf Of Arizona State University | Methods of making nitride glasses |
| US6355587B1 (en) | 1994-06-30 | 2002-03-12 | Ted A. Loxley | Quartz glass products and methods for making same |
| DE69516408T2 (de) * | 1994-06-30 | 2000-08-03 | Loxley Ted A | Gesinterde quarzglasprodukte und verfahren zur herstellung |
| JP2811160B2 (ja) * | 1995-03-08 | 1998-10-15 | 科学技術振興事業団 | 蛍光体およびその製造方法 |
| JP4460669B2 (ja) | 1999-03-19 | 2010-05-12 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| US7083770B2 (en) * | 2000-06-20 | 2006-08-01 | Nippon Aerosil Co., Ltd. | Amorphous, fine silica particles, and method for their production and their use |
| AU2003284494A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-23 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Method for producing synthetic quartz glass and synthetic quartz glass article |
| US7497093B2 (en) * | 2004-07-29 | 2009-03-03 | 3M Innovative Properties Company | Method of making ceramic articles |
| US7332453B2 (en) * | 2004-07-29 | 2008-02-19 | 3M Innovative Properties Company | Ceramics, and methods of making and using the same |
| EP1854769B1 (en) | 2005-03-01 | 2012-01-25 | Nikon Corporation | Method of molding a synthetic quartz glass molded body |
| DE102005017739B4 (de) * | 2005-04-15 | 2009-11-05 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Halter aus Quarzglas für die Prozessierung von Halbleiterwafern und Verfahren zur Herstellung des Halters |
| DE102008033945B4 (de) * | 2008-07-19 | 2012-03-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von mit Stickstoff dotiertem Quarzglas sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignete Quarzglaskörnung, Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasstrangs und Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels |
| KR101082183B1 (ko) | 2011-02-14 | 2011-11-09 | 강성부 | 설치가 용이한 가로등용 전등갓 결합구조물 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL108978C (ja) * | 1960-06-27 | |||
| US4203744A (en) * | 1979-01-02 | 1980-05-20 | Corning Glass Works | Method of making nitrogen-doped graded index optical waveguides |
| JPS6385023A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-15 | Fujikura Ltd | 光フアイバの製造方法 |
| EP0288051B1 (en) * | 1987-04-24 | 1993-12-15 | Tosoh Corporation | High-hardness silica glass and method of producing same |
| NL8701065A (nl) * | 1987-05-06 | 1988-12-01 | Shell Int Research | Werkwijze voor de bereiding van silicium oxynitride bevattende produkten. |
| FR2640959A1 (ja) * | 1988-12-23 | 1990-06-29 | Rhone Poulenc Chimie | |
| JPH085683B2 (ja) * | 1989-07-06 | 1996-01-24 | 信越石英株式会社 | 耐熱性及び加工性の優れた合成石英ガラス部材の製造方法 |
| JPH03109223A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Asahi Glass Co Ltd | 石英ガラスおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP03268812A patent/JP3092675B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-27 US US07/766,220 patent/US5229336A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-27 EP EP19910116572 patent/EP0477977A3/en not_active Withdrawn
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|---|---|
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| US5229336A (en) | 1993-07-20 |
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