JPH0624828A - 透光性フッ化バリウム焼結体及びその製造方法 - Google Patents

透光性フッ化バリウム焼結体及びその製造方法

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JPH0624828A
JPH0624828A JP4197835A JP19783592A JPH0624828A JP H0624828 A JPH0624828 A JP H0624828A JP 4197835 A JP4197835 A JP 4197835A JP 19783592 A JP19783592 A JP 19783592A JP H0624828 A JPH0624828 A JP H0624828A
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    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に且つ大きなサイズの製造が可能で、劈
開性のない多結晶からなり、特に波長８〜１１μｍの赤
外光領域全体で吸収が小さく優れた透過性を有するの赤
外線透過材料を提供する。 【構成】 波長８〜１１μｍの赤外光領域での透光性に
優れた多結晶のフッ化バリウム焼結体であり、最も透光
性に優れたものはホットプレス焼結とＨＩＰ処理を組み
合わせ、透光性が若干劣るが安価なものはＣＩＰ成形と
常圧焼結を組み合わせ、その中間的なものはＣＩＰ成形
と常圧焼結とＨＩＰ処理を組み合わせた方法により、い
ずれもバインダや焼結助剤を全く添加することなく製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線機器に用いられ
る赤外線透過材料又は赤外線光学部品等の用途に好適
な、赤外線の透過性に優れた多結晶質の透光性フッ化バ
リウム焼結体、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、物体から放射又は放散される熱に
よる赤外線を検知する各種の赤外線機器が発達し、例え
ば防犯検知装置等として対象物の位置を確認する赤外線
センサー、暗闇で対象物を見ることの出来る暗視装置、
対象物の温度及び温度分布を測定する温度計等が開発さ
れ、普及し始めている。
【０００３】これらの赤外線機器に用いられる窓材、レ
ンズ、プリズム等の赤外線光学部品は、必要な波長帯の
赤外線を十分に透過する材料で作製することが要求され
る。かかる赤外線透過材料として従来から一般的に用い
られて来たのは、ゲルマニウム(Ｇｅ)、シリコン(Ｓ
ｉ)、塩化カリウム(ＫＣｌ)、フッ化カルシウム(ＣａＦ
2)及びフッ化バリウム(ＢａＦ2)等の単結晶材料であっ
た。しかし、これらの単結晶材料は製造に長時間を要す
るため高価格であり、寸法的にも大きなサイズのものを
製造するのが困難であった。又、これらの材料は劈開性
があるため、機械的強度の点においても十分とは言い難
かった。
【０００４】一方、最近ではＣＶＤ法（化学気相蒸着
法）による赤外線透過材料の開発が進み、例えばセレン
化亜鉛(ＺｎＳｅ)、硫化亜鉛(ＺｎＳ)等の多結晶材料が
得られるようになった。しかし、これらの多結晶材料も
ＣＶＤ法による成長速度が遅いため高価格となることが
避けられず、用途も炭酸ガスレーザー用の光学部品等の
高価な部品が殆どであった。
【０００５】又、これらの多結晶材料は、屈折率が高
く、表面反射損失が多いために直線透過率はそれほど高
くなく、例えば厚さ３ｍｍの試料においてＺｎＳｅで約
７０％及びＺｎＳで約７３％程度が最大である。従っ
て、これらを光学窓等の光学部品として使用する場合に
は反射防止コーティングを施すのが通常であり、これが
更にコストアップの要因となっていた。
【０００６】更に、米国特許第３,４３１,３２６号に記
載のごとく、単純なホットプレス法によりフッ化マグネ
シウム(ＭｇＦ2)やフッ化バリウム(ＢａＦ2)等の多結晶
の赤外線透過材料を製造する方法が提案されている。し
かし、この製法により得られた多結晶材料においても、
図５及び図６に示すように、波長８〜１１μｍの実用波
長領域内に大きな吸収ピークが認められる。このような
吸収ピークは赤外線機器の感度を低下させるため、有害
なものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、安価に且つ大きなサイズのものの製造が可
能な劈開性のない多結晶の赤外線透過材料であって、特
に実用的な波長８〜１１μｍの赤外光領域全体で吸収が
小さく優れた赤外線透過性を有する透光性フッ化バリウ
ム焼結体、並びにその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、透光性フッ化バリウム焼結体を
製造するに際して、ホットプレス焼結又は常圧（無加
圧）焼結とＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理やＣＩＰ
（冷間静水圧プレス）成形を組み合わせることにより、
通常の金型成形と焼結プロセスで使用するバインダ及び
焼結助剤を全く添加することなく、波長８〜１１μｍの
赤外光領域での透光性に優れた多結晶のフッ化バリウム
焼結体を得るものである。
【０００９】即ち、本発明による第１の製造方法は、純
度９８.５％以上で平均粒径６μｍ以下のフッ化バリウ
ム粉末を、真空中において５００〜８００℃の温度及び
１００〜５００kg／cm2の圧力でホットプレス焼結して
理論密度比９５％以上に緻密化し、次に６００〜１２５
０℃の温度及び４００kg／cm2以上の圧力でＨＩＰ処理
することを特徴とし、この第１の方法で製造された多結
晶のフッ化バリウム焼結体は、試料厚さ３ｍｍでの直線
透過率が波長８〜１１μｍの赤外光領域において７０〜
９３％である。
【００１０】本発明による第２の製造方法は、純度９
８.５％以上で平均粒径３μｍ以下のフッ化バリウム粉
末を加圧成形した後、真空中において６００〜９００℃
又は大気中若しくは不活性ガス中において６００〜１０
５０℃の温度で１時間以上常圧焼結して理論密度比９５
％以上に緻密化し、次に７００〜１０００℃の温度及び
４００kg／cm2以上の圧力でＨＩＰ処理することを特徴
とし、この第２の方法で製造された多結晶のフッ化バリ
ウム焼結体は、試料厚さ３ｍｍでの直線透過率が波長８
〜１１μｍの赤外光領域において６０〜９０％である。
【００１１】本発明による第３の製造方法は、純度９
８.５％以上で平均粒径０.５〜１.５μｍのフッ化バリ
ウム粉末を加圧成形した後、真空中又は大気中若しくは
不活性ガス中において７００〜８５０℃の温度で１時間
以上常圧焼結することを特徴とし、この第３の方法で製
造された多結晶のフッ化バリウム焼結体は、試料厚さ３
ｍｍでの直線透過率が波長８〜１１μｍの赤外光領域に
おいて５５〜８５％である。
【００１２】尚、一般的にセラミックスの焼結において
は、原料粉末の成形のためのバインダーや焼結性を促進
させるための焼結助剤を原料粉末に添加するが、本発明
方法ではバインダー及び焼結助剤も添加する必要は全く
なく、従ってバインダーや焼結助剤が第２相として析出
することにより、フッ化バリウム焼結体の透光性を低下
させるといった問題は起こらない。又、得られるフッ化
バリウム焼結体も、波長８〜１１μｍの実用波長領域内
で吸収ピークが存在せず均一で優れた透過性を有し、更
には機械的強度においても優れている。
【００１３】
【作用】まず本発明の第１の製造方法について説明す
る。第１の製造方法では、第１段階のホットプレス焼結
と第２段階のＨＩＰ処理との組み合わせにより、バイン
ダーや焼結助剤を全く添加することなく、高純度且つ高
密度の多結晶であり、最良の赤外透光性を有するフッ化
バリウム焼結体が得られる。
【００１４】原料として用いるＢａＦ2粉末は、不純物
吸収による透光性の低下を防ぐために９８.５％以上の
純度のものを使用し、特にＦｅ等の遷移金属元素の含有
は好ましくない。又、バリウム元素と反応して赤外吸収
を示す酸素、水素、窒素等の元素が多大に含まれること
も好ましくない。一方、ＢａＦ2粉末の粒径について
は、粗大であると焼結時に緻密化が十分に進行せず、焼
結体中に気孔が残留して透過率を低下させるが、ホット
プレス焼結の場合は比較的粗粒であっても緻密で後のＨ
ＩＰ処理が可能な焼結体が得られるので、平均粒径が６
μｍ以下であれば良い。
【００１５】第１の製造方法における第１段階のホット
プレス焼結では、得られる焼結体の理論密度比を９５％
以上とすることが必要である。理論密度比が９５％未満
の場合には残留気孔の多くがいわゆる解放気孔となり、
第２段階のＨＩＰ処理で高圧ガスがこの解放気孔を通っ
て内部に侵入し、ＨＩＰ処理での高密度化が充分に進行
しない結果となるからである。
【００１６】上記ホットプレス焼結の温度は５００〜８
００℃とする。５００℃未満では理論密度比で９５％以
上の高密度な焼結体を得ることが難しく、逆に８００℃
を超えると特に真空中においてＢａＦ2の蒸発が激しく
なり、炉体を汚染するほか歩留りも低下し、更には粒成
長が激しくなって結晶が粗大化し、得られる焼結体の機
械的強度が低下するからである。又、ホットプレスの圧
力を１００〜５００Kg／cm2とするのは、１００Kg／cm2
未満では理論密度比９５％以上の高密度な焼結体が得ら
れず、圧力が５００Kg／cm2程度を越えると強度的に通
常のホットプレス用グラファイト型の使用が困難にな
り、経済的でないからである。
【００１７】上記ホットプレス焼結は真空中で行うのが
好ましい。大気中でホットプレス焼結を行うと空気が焼
結体の気孔中に残留しやすく、空気を含んだ気孔はその
後のＨＩＰ処理等のプロセスでも除去が難しい。その結
果、焼結体中に除去できなかった残留気孔が存在する
と、微量であっても入射光が大きく散乱され、透光性の
大幅な低下につながるからである。
【００１８】第１の製造方法における第２段階のＨＩＰ
処理では、高圧ガスにより６００〜１２５０℃の温度で
４００Kg／cm2以上の圧力が焼結体に等方的に印加され
るので、塑性変形や拡散機構により気孔の除去が促進さ
れ且つ均一に進行する。その結果、全体的に残留気孔が
なくなり、理論密度比で９９％以上の高密度化が達成さ
れ、焼結体全体にわたって空間的に均一で且つ高い透光
性が得られる。
【００１９】上記ＨＩＰ処理の温度を６００〜１２５０
℃とするのは、６００℃未満では気孔の除去作用が不充
分となるため満足すべき透光性が得られず、１２５０℃
を超えると結晶粒成長が激しくなり、結晶が粗大化して
焼結体の機械的強度が大幅に低下するからである。又、
圧力条件が４００Kg／cm2未満でも気孔の除去が不充分
となり、満足すべき透光性が得られない。尚、ＨＩＰ処
理で用いる高圧ガスは、アルゴン(Ａｒ)等の不活性ガ
ス、又は窒素ガス、若しくはこれらの混合ガスが好まし
く、これは下記する第２の製造方法におけるＨＩＰ処理
の場合も同じである。
【００２０】次に、本発明の第２の製造方法について説
明する。第２の製造方法では、第１段階の加圧成形と、
第２段階の常圧焼結と、第３段階のＨＩＰ処理との組み
合わせにより、焼結助剤やバインダーを全く添加するこ
となく、第１の製造方法よりも簡単で経済的な方法であ
りながら第１の製造方法に劣らない赤外透光性を有す
る、高純度且つ高密度で多結晶のフッ化バリウム焼結体
が得られる。
【００２１】原料として用いるＢａＦ2粉末は、第１の
製造方法の場合と同様に９８.５％以上の純度のものを
使用し、粒径については第１の製造方法の場合よりも微
細な３μｍ以下とする。かかる範囲の純度と平均粒径の
ＢａＦ2粉末を使用すれば、常圧焼結であっても、焼結
助剤を添加せずに十分緻密な、即ち第１の製造方法と同
じく理論密度比９５％以上の焼結体を得ることが可能で
ある。
【００２２】常圧焼結に先立って当然に原料粉末の成形
が必要であるが、本発明の第２の製造方法では高圧での
加圧成形、好ましくは圧力１.５ton／cm2以上のＣＩＰ
成形を第１段階として行ない、成形体の理論密度比を６
０％以上とする。成形圧力がこれより低いと、成形体が
低密度となり後の常圧焼結後においても気孔が残留する
結果、この気孔が光散乱要因となって目的とする直線透
過率が得られない。即ち、１.５ton／cm2以上の成形圧
力で初めて微細なＢａＦ2粉末の凝集した２次粒子が壊
れ、成形密度が理論密度比でほぼ６０％以上になるから
である。
【００２３】又、一般の粉末成形プロセスで用いるバイ
ンダの添加は、成形密度及び成形体強度は上がるもの
の、脱バインダ工程後に灰分として０.５％程度の不純
物が残留するので、焼結体の直線透過率の低下を招く。
この灰分を減少させるために脱バインダ温度を上げると
焼結が始まり、逆にバインダが除去されないまま焼結体
中に取り込まれる結果となる。かかる残留物は炭素、酸
素、水素、窒素等が殆どであり、バリウム元素と反応
し、不要な赤外吸収を示すので好ましくない。
【００２４】第２の製造方法においては、上記のごとく
形成した成形体を次の第２段階で常圧焼結する。常圧焼
結の雰囲気は、真空中又は大気中、若しくは窒素ガスや
アルゴンガス等の不活性ガスのいずれでも良い。一般的
に、大気中又は不活性ガス中での常圧焼結では、空気又
はガスの分子が焼結体の気孔中に取り込まれ易いと言わ
れているが、実験の結果によれば空気やガス分子の取り
込みは殆どなく、実用的に十分な透光性が得られること
が判った。
【００２５】この常圧焼結における焼結温度は、焼結を
真空中で行う場合には６００〜９００℃、好ましくは７
００〜８００℃とし、大気中又は不活性ガス中で行う場
合には６００〜１０５０℃、好ましくは７００〜８００
℃とする。焼結温度が６００℃未満では理論密度比で９
５％以上の高密度な焼結体を得ることが難しい。又、真
空中の焼結で９００℃を超えると、ＢａＦ2の蒸発が激
しくなり成形体の形状保持ができなくなる。一方、大気
中又は不活性ガス中の焼結で１０５０℃を越えると、結
晶粒成長が著しくなって結晶が粗大化し、後工程でも除
去できない残留気孔が結晶粒内に取り残されるので、期
待する直線透過率が得られなくなる。
【００２６】尚、昇温速度は、焼結が開始される５００
℃付近から１〜５℃／minに調整することが好ましい。
又、常圧焼結における焼結時間は、上記の焼結温度にお
いて１時間以上が必要であるが、５時間を越えてももは
や密度並びに直線透過率の向上は期待出来ないので、１
〜５時間の範囲が好ましい。
【００２７】第２の製造方法における第３段階のＨＩＰ
処理では、高圧ガスにより７００〜１０００℃の温度で
４００Kg／cm2以上の圧力を焼結体に等方的に印加す
る。このＨＩＰ処理により、第１の方法の場合と同様に
理論密度比で９９％以上の高密度化が達成され、焼結体
全体にわたって空間的に均一で且つ高い透光性が得られ
る。上記ＨＩＰ処理の温度を７００〜１０００℃とする
理由、及び圧力を４００Kg／cm2以上とするのは、前記
第１の製造方法のＨＩＰ処理の場合と同様の理由によ
る。
【００２８】最後に、本発明の第３の製造方法について
説明する。第３の製造方法は、第１段階の加圧成形と第
２段階の常圧焼結のみを組み合わせた最も簡単な方法に
より、焼結助剤やバインダーを全く添加することなく、
高純度且つ高密度の多結晶であって、赤外透光性は実用
域の下限ではあるが最も安価なフッ化バリウム焼結体を
得るものである。
【００２９】原料として用いるＢａＦ2粉末は、第１及
び第２の製造方法の場合と同様に９８.５％以上の純度
のものを使用し、粒径については第１及び第２の製造方
法の場合よりも更に微細な０.５〜１.５μｍの範囲とす
る。かかる範囲の純度と平均粒径のＢａＦ2粉末を使用
すれば、常圧焼結のみであっても、焼結助剤を添加せず
に十分緻密な、即ち第１及び第２の製造方法と同じく理
論密度比９５％以上の焼結体を得ることが可能である。
【００３０】第３の製造方法における第１段階の加圧成
形及び第２段階の常圧焼結は、それぞれ第２の製造方法
の場合と同様であるが、焼結温度のみは７００〜８５０
℃の範囲とする。第３の製造方法では後にＨＩＰ処理を
行わないので、焼結温度が６００℃未満では最終的に理
論密度比で９９％以上の高密度な焼結体を得ることが難
しく、一方結晶の粗大化を避けることにより結晶粒内へ
の残留気孔の取り残しをなくし、期待する直線透過率を
得るために、焼結温度は最高でも８５０℃に留めること
とする。
【００３１】特に、常圧焼結を行う第２及び第３の製造
方法では、原料となるＢａＦ2そのものが微溶性で水分
を吸収し易いため、成形体が焼結温度に達する前の４０
０〜５００℃付近において脱ガスすることが好ましい。
又、この脱ガス工程は真空中で行うことが好ましい。従
って、第２及び第３の製造方法における常圧焼結の好ま
しい工程としては、成形体を真空中で加熱昇温しながら
４００〜５００℃付近の温度で脱ガスを行い、次に大気
又は不活性ガスを導入した後、成形体を焼結温度まで加
熱し、焼結させて粒成長させると共に気孔を完全に除去
する。
【００３２】以上説明した本発明の各方法によれば、９
８.５％以上の高純度でバインダや焼結助剤を一切含ま
ず、理論密度比が９９％以上に緻密化され、波長８〜１
１μｍの赤外光領域の全域にわたって優れた直線透過率
の透光性フッ化バリウム焼結体を得ることができる。特
に、第１の製造方法によれば従来に無い極めて高い直線
透過率を有する透光性フッ化バリウム焼結体が得られ、
第３の製造方法によれば若干劣るものの十分実用可能な
直線透過率を有する透光性フッ化バリウム焼結体を、最
も安価に製造することが出来る。
【００３３】又、第２の製造方法によれば、第１及び第
３の製造方法の中間的な透光性フッ化バリウム焼結体、
即ち高い直線透過率を有し且つ適度な価格で実用性の高
い透光性フッ化バリウム焼結体を得ることができる。
尚、これら本発明の各方法によれば、サイズ的に大きな
ものであっても空間的に均一な透光性を達成できる。更
に、形状的にも平板をはじめ、レンズ状、ドーム状等の
ものが可能であり、特に常圧焼結を用いる第２及び第３
の製造方法では複雑形状も容易に製造することができる
ので、設計の自由度が非常に大きい利点がある。
【００３４】
【実施例】実施例１ 純度９９％及び平均粒径１.５μｍのＢａＦ2粉末を、内
径８０ｍｍのグラファイト型を用いて、５×１０-2Torr
の真空中において温度６００℃及び圧力３００Kg／cm2
で２時間ホットプレス焼結した。得られた焼結体は密度
４.６５g／cm2であり、理論密度比９６％に緻密化して
いた。次に、この焼結体をＨＩＰ装置に入れ、Ａｒガス
を用いて温度１１００℃及び圧力２０００Kg／cm2で２
時間のＨＩＰ処理を行なつた。
【００３５】得られた直径８０ｍｍの多結晶質のＢａＦ
2焼結体を厚さ３ｍｍに鏡面研磨加工した所、若干白み
がかった外観を呈していた。次に、このＢａＦ2焼結体
の透光性を分光光度計を用いて測定した所、試料厚さ３
ｍｍでの直線透過率は図１に示すように、波長９μｍ付
近に若干の吸収を示すものの波長８〜１１μｍの赤外光
領域の全域にわたり７０％以上であり、波長８μｍ、１
０μｍ及び１１μｍの各赤外光に対する直線透過率は各
々８４％、８６％及び８４％であって、しかも上記直線
透過率は直径８０ｍｍの試料全体にわたって殆ど同一で
あった。
【００３６】比較例として、ホットプレス焼結を大気中
で行った以外は上記実施例１と同様にしてＢａＦ2焼結
体を製造した。このＢａＦ2焼結体の試料厚さ３ｍｍに
おける直線透過率は、波長８μｍ、１０μｍ及び１１μ
ｍにおいて各々５％、１２％、及び２３％であった。
又、純度９９％及び平均粒径６.５μｍのＢａＦ2粉末を
用いた以外は上記実施例１と同様にして製造したＢａＦ
2焼結体試料について、試料厚さ３ｍｍでの直線透過率
を測定した所、波長８μｍ、１０μｍ及び１１μｍにお
いて各々８％、２１％及び２９％に過ぎず、しかも直線
透過率は試料全体でバラツキが激しかった。
【００３７】実施例２ 純度９９％及び平均粒径５.０μｍのＢａＦ2粉末を、内
径８０ｍｍのグラファイト型を用いて、５×１０-2Torr
の真空中において温度７００℃及び圧力２５０Kg／cm2
で２時間ホットプレス焼結した。得られたＢａＦ2焼結
体は密度４.７１g／cm2であり、理論密度比９７.５％に
緻密化していた。次に、この焼結体をＨＩＰ装置に入
れ、Ａｒガスを用いて温度１０００℃及び圧力１８００
Kg／cm2で２時間のＨＩＰ処理を行なつた。
【００３８】得られた直径８０ｍｍの多結晶質のＢａＦ
2焼結体を厚さ３ｍｍに鏡面研磨加工した所、若干白み
がかった外観を呈していた。次に、このＢａＦ2焼結体
の透光性を分光光度計を用いて測定した所、試料厚さ３
ｍｍでの直線透過率が波長８〜１１μｍの赤外光領域の
全域にわたり７０％以上であり、波長８μｍ、１０μｍ
及び１１μｍの各赤外光に対する直線透過率は各々７７
％、７３％及び７０％であって、しかも上記直線透過率
は直径８０ｍｍの試料全体にわたって殆ど同一であっ
た。
【００３９】比較のため、ＨＩＰ処理の条件を５５０℃
で３００Kg／cm2とした以外は上記実施例２と同様にし
て、ＢａＦ2焼結体を製造した。得られたＢａＦ2焼結体
試料について、試料厚さ３ｍｍでの直線透過率を測定し
た所、波長８μｍ、１０μｍ及び１１μｍの各赤外光に
対する直線透過率は各々６０％、６８％及び５５％であ
った。
【００４０】実施例３ 純度９９％及び平均粒径１.３μｍのＢａＦ2粉末をゴム
モールドに入れ、ＣＩＰ成形法により２ton／cm2の圧力
で直径５０ｍｍで厚さ５ｍｍの成形体を得た。この成形
体の密度は理論密度比で６２％であった。次に、この成
形体を窒素ガス中において温度８００℃で３時間常圧焼
結した。得られたＢａＦ2焼結体の密度は４.８１g／cm3
であり、理論密度比９８％に緻密化していた。その後、
この焼結体をＨＩＰ装置に入れ、Ａｒガスを用いて温度
８００℃及び圧力１５００kg／cm2で２時間のＨＩＰ処
理を行った。
【００４１】得られた直径５０ｍｍで多結晶質のＢａＦ
2焼結体を厚さ３ｍｍに鏡面研磨加工した所、若干白み
がかった外観を呈した。この焼結体の直線透過率を赤外
分光光度計を用いて測定したところ、試料厚さ３ｍｍで
の直線透過率は図２に示すように、波長８〜１１μｍの
赤外光領域全体にわたり６０％以上であり、波長８μ
ｍ、１０μｍ及び１１μｍにおける直線透過率は各々８
７％、８５％及び７６％であって、しかも直線透過率は
直径５０ｍｍの試料全体にわたって殆ど均一であった。
【００４２】実施例４ 常圧焼結の温度及び雰囲気を表１に示すように変化させ
た以外、実施例３と同じＢａＦ2粉末を用いて実施例３
と同様の方法により種々のＢａＦ2焼結体を製造した。
得られた本発明例の試料２〜１１について、実施例３と
同様に直線透過率を測定し、その結果を表１に示した。
又、前記実施例１で得られた焼結体を、試料１として表
１に併せて示した。
【００４３】更に比較例として、平均粒径４μｍのＢａ
Ｆ2粉末を用いた試料１２、常圧焼結の焼結時間を５０
分とした試料１３、及びＨＩＰ処理の圧力を４００kg／
cm2とした試料１４を製造した。但し、上記した条件以
外は実施例４と同一とした。これら比較例の試料につい
ても、同様に直線透過率を測定し、その結果を表１に併
せて示した。
【００４４】
【表１】 試料 常圧焼結の条件 波長毎の直線透過率(％) No． 温度(℃) 雰囲気 8 μm 10μm 11μm 1 700 窒素 87 85 76 2 800 窒素 88 85 75 3 900 窒素 80 79 76 4 1000 窒素 65 70 72 5 700 大気 75 80 70 6 800 大気 85 85 73 7 900 大気 75 78 71 8 1000 大気 64 70 62 9 700 真空 87 83 75 10 800 真空 87 78 73 11 900 真空 70 65 70 12＊ 700 窒素 41 65 50 13＊ 700 窒素 55 70 53 14＊ 700 窒素 55 75 68 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００４５】実施例５ 純度９９％及び平均粒径１.３μｍのＢａＦ2粉末をゴム
モールドに入れ、ＣＩＰ成形法により３ton／cm2の圧力
で直径５０ｍｍで厚さ５ｍｍの成形体を得た。この成形
体の密度は理論密度比で６２％であった。次に、この成
形体を窒素ガス中において温度７００℃で２時間常圧焼
結した。得られたＢａＦ2焼結体はやや半透明の外観を
呈し、密度は４.８６g／cm3であって理論密度比９９％
に緻密化していた。
【００４６】この直径５０ｍｍで多結晶質のＢａＦ2焼
結体（試料１５）を厚さ３ｍｍに鏡面研磨加工した所、
若干白みがかった外観を呈した。この焼結体の直線透過
率を赤外分光光度計を用いて測定したところ、試料厚さ
３ｍｍでの直線透過率は図３に示すように、波長８〜１
１μｍの赤外光領域全体にわたり６０％以上であり、波
長８μｍ、１０μｍ及び１１μｍにおける直線透過率は
各々７６％、８２％及び７６％であって、しかも直線透
過率は直径５０ｍｍの試料全体にわたって殆ど均一であ
った。
【００４７】更に、ＢａＦ2粉末の平均粒径、ＣＩＰ成
形の圧力、常温焼結の温度及び雰囲気を下記表２のごと
く変化させた以外、実施例５と同様の方法により種々の
ＢａＦ2焼結体を製造した。得られた本発明例の試料１
６〜２６について、同様に直線透過率を分光光度計を用
いて測定し、その結果を前記試料１５の結果と共に表２
に示した。
【００４８】又、試料１５と同じＢａＦ2粉末にワック
ス系バインダを５％添加し、１ton／cm2の圧力で通常の
金型プレス成形を行った後、５００℃で３時間の脱バイ
ンダー処理を行い、直径５０ｍｍで厚さ５ｍｍの成形体
を得た。次に、この成形体を試料１５と同じ条件で常圧
焼結し、得られた焼結体を厚さ３ｍｍに鏡面研磨加工し
た。この試料３０の直線透過率を分光光度計を用いて測
定し、その結果を表２に併せて示した。
【００４９】
【表２】 試料 平均粒径 成形圧力 常圧焼結の条件 波長毎の直線透過率(％) No. (μm) (ton/cm2 ) 温度(℃) 雰囲気 8 μm 10μm 11μm 15 1.3 3.0 700 窒素 76 82 76 16 1.3 3.0 750 窒素 72 80 76 17 1.3 3.0 800 窒素 74 75 75 18 1.3 3.0 850 窒素 66 70 65 19 1.3 3.0 700 大気 64 70 65 20 1.3 3.0 750 大気 72 78 70 21 1.3 3.0 800 大気 68 75 68 22 1.3 3.0 850 大気 63 70 65 23 1.3 3.0 700 真空 73 82 76 24 1.3 3.0 750 真空 72 80 73 25 1.3 3.0 800 真空 68 70 68 26 1.3 3.0 850 真空 65 68 63 27＊ 1.3 3.0 650 窒素 35 40 38 28＊ 1.3 3.0 900 窒素 50 65 65 29＊ 2.0 3.0 700 窒素 48 51 46 30＊ 1.3 1.0 700 窒素 38 55 44 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００５０】実施例６ 純度９９％及び平均粒径１.３μｍのＢａＦ2粉末を実施
例５と同様にして３ton／cm2の圧力でＣＩＰ成形を行
い、直径５０ｍｍで厚さ５ｍｍの成形体を得た。次に、
この成形体を真空中において加熱昇温し、約４００℃に
おいて脱ガス処理を行った。その後、窒素ガスを導入し
て更に加熱昇温し、温度７５０℃で２時間常圧焼結し
た。得られたＢａＦ2焼結体の密度は４.８６g／cm3であ
り、外観はやや半透明であった。
【００５１】このＢａＦ2焼結体を厚さ３ｍｍに鏡面研
磨加工した試料について、直線透過率を分光光度計を用
いて測定したところ、波長８〜１１μｍの赤外光領域の
全域にわたり７０％以上であり、波長８μｍ、１０μｍ
及び１１μｍにおける直線透過率は各々７６％、８０％
及び７６％であって、しかも直線透過率は直径５０ｍｍ
の試料全体にわたって殆ど均一であった。
【００５２】実施例７ 純度９８.８％及び平均粒径１.０μｍのＢａＦ2粉末を
ゴムモールドに入れ、１.２ton／cm2の圧力でＣＩＰ成
形を行い、直径８０ｍｍで厚さ８ｍｍの成形体を得た。
次に、この成形体を窒素ガス中において温度７００℃で
１時間常圧焼結した。この焼結体をＨＩＰ装置に入れ、
Ａｒガスを用いて温度８００℃及び圧力１３４０kg／cm
2で１時間ＨＩＰ処理した。
【００５３】得られたＢａＦ2焼結体を厚さ３ｍｍに研
磨加工した試料の直線透過率は、波長８〜１１μｍの赤
外光領域の全域にわたり７０％以上であり、波長８μ
ｍ、１０μｍ及び１１μｍにおける直線透過率は各々８
８％、８４％及び７５％であった。
【００５４】更に、この試料をＪＩＳ Ｒ−１６０１に
従って３×３×４０ｍｍに切断、平面研磨加工により仕
上げ、４点曲げ試験を実施した。その結果、試料１２本
の平均値で３７.９ＭＰＡ、最高値で４５.０ＭＰａ、最
低値で３２.０ＭＰａの測定値が得られた。本発明によ
れば、機械的強度にも優れた透光性フッ化バリウム焼結
体が得られることが判った。
【００５５】実施例８ 純度９８.６％及び平均粒径１.２μｍのＢａＦ2粉末を
半球状のゴムモールドに入れ、１.７ton／cm2の圧力で
ＣＩＰ成形を行い、直径約６５ｍｍで厚さ７ｍｍの中空
半球状（ドーム状）の成形体を得た。次に、この成形体
を窒素ガス中において温度７５０℃で２時間常圧焼結
し、更に焼結体をＡｒガスを用いて温度８００℃及び圧
力１３４０kg／cm2で１.５時間ＨＩＰ処理した。
【００５６】得られたＢａＦ2焼結体を厚さ３ｍｍの半
球状に研磨加工し、曲面に対し垂直方向に於ける直線透
過率を測定した。その結果、直線透過率は波長８〜１１
μｍの赤外光領域の全域にわたり７０％以上であり、波
長８μｍ、１０μｍ及び１１μｍにおける直線透過率は
各々８６％、８４％及び７４％であった。
【００５７】この様な半球状の試料においては、従来の
単にポットプレス焼結のみによる方法では端部に低密度
で低透過率の部分が生じ易く、透過率のバラツキが大き
なものしか得られなかったが、本発明による上記ＢａＦ
2焼結体では半球状の試料の全ての測定点において、８
〜１１μｍ範囲の任意の波長における直線透過率のバラ
ツキが±３％以内であり、実用上全く問題のない半球状
の透光性材料が得られることが判った。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、高純度且つ高密度であ
り、多結晶質で劈開性がなく高強度であって、波長８〜
１１μｍの赤外光領域において非常に優れた直線透過率
を有する透光性フッ化バリウム焼結体を、比較的安価
に、しかも比較的大きなサイズのものや複雑形状のもの
まで提供することが出来る。
【００５９】この透光性フッ化バリウム焼結体は、赤外
線センサー、暗視装置、温度計等の赤外線機器に用いら
れる窓材、レンズ及びプリズム等の赤外線光学部品等と
して特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の製造方法により実施例１で製造
したフッ化バリウム焼結体における、試料厚さ３ｍｍで
の赤外分光透過率を示すグラフである。
【図２】本発明の第２の製造方法により実施例３（試料
１）で製造したフッ化バリウム焼結体における、試料厚
さ３ｍｍでの赤外分光透過率を示すグラフである。
【図３】本発明の第３の製造方法により実施例５（試料
１５）で製造したフッ化バリウム焼結体における、試料
厚さ３ｍｍでの赤外分光透過率を示すグラフである。
【図４】従来のホットプレス焼結のみの方法により得ら
れたフッ化バリウム焼結体における、試料厚さ２.９ｍ
ｍでの赤外分光透過率を示すグラフである。
【図５】従来のホットプレス焼結のみの方法により得ら
れた別のフッ化バリウム焼結体における、試料厚さ２.
７ｍｍでの赤外分光透過率を示すグラフである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 純度９８.５％以上で平均粒径６μｍ以
    下のフッ化バリウム粉末を、真空中において５００〜８
    ００℃の温度及び１００〜５００kg／cm2の圧力でホッ
    トプレス焼結して理論密度比９５％以上に緻密化し、次
    に６００〜１２５０℃の温度及び４００kg／cm2以上の
    圧力でＨＩＰ処理することを特徴とする透光性フッ化バ
    リウム焼結体の製造方法。
  2. 【請求項２】 純度９８.５％以上で平均粒径３μｍ以
    下のフッ化バリウム粉末を加圧成形した後、真空中にお
    いて６００〜９００℃又は大気中若しくは不活性ガス中
    において６００〜１０５０℃の温度で１時間以上常圧焼
    結して理論密度比９５％以上に緻密化し、次に７００〜
    １０００℃の温度及び４００kg／cm2以上の圧力でＨＩ
    Ｐ処理することを特徴とする透光性フッ化バリウム焼結
    体の製造方法。
  3. 【請求項３】 純度９８.５％以上で平均粒径０.５〜
    １.５μｍのフッ化バリウム粉末を加圧成形した後、真
    空中又は大気中若しくは不活性ガス中において７００〜
    ８５０℃の温度で１時間以上常圧焼結することを特徴と
    する透光性フッ化バリウム焼結体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記常圧焼結前の成形工程において、圧
    力１.５ton／cm2以上のＣＩＰ成形により、成形体の理
    論密度比を６０％以上とすることを特徴とする、請求項
    ２又は３に記載の透光性フッ化バリウム焼結体の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 前記成形体を常圧焼結する際に、成形体
    が焼結温度に達する前の４００〜５００℃付近において
    脱ガスすることを特徴とする、請求項２又は３に記載の
    フッ化バリウム焼結体の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記成形体を常圧焼結する際に、成形体
    が焼結温度に達する前の脱ガス工程までを真空中にて行
    い、その後常圧焼結工程を大気中又は不活性ガス中にて
    行うことを特徴とする、請求項５に記載の透光性フッ化
    バリウム焼結体の製造方法。
  7. 【請求項７】 高純度の多結晶フッ化バリウム焼結体で
    あって、試料厚さ３ｍｍでの直線透過率が波長８〜１１
    μｍの赤外光領域において５５〜９３％であることを特
    徴とする透光性フッ化バリウム焼結体。
  8. 【請求項８】 ＪＩＳ Ｒ−１６０１による曲げ強度が
    ３０ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項７に記
    載の透光性フッ化バリウム焼結体。
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