JPH06256972A - ガラス−金属複合材料およびその製造方法 - Google Patents

ガラス−金属複合材料およびその製造方法

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JPH06256972A
JPH06256972A JP4081293A JP4081293A JPH06256972A JP H06256972 A JPH06256972 A JP H06256972A JP 4081293 A JP4081293 A JP 4081293A JP 4081293 A JP4081293 A JP 4081293A JP H06256972 A JPH06256972 A JP H06256972A
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JP
Japan
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glass
oxides
composite material
iron
metal
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JP4081293A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Hara
龍雄 原
Koji Kanazawa
浩二 金澤
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Shinko Pantec Co Ltd
Original Assignee
Shinko Pantec Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐電圧機能、耐熱衝撃性および耐機械的衝撃
性が向上した性能を兼ね備えた、グラスライニング製品
の構成材料として好適な、ガラス−金属複合材料とその
製造方法を提供する。 【構成】 鉄製または鉄−クロム合金製の素地金属1、
および希土類酸化物、遷移金属酸化物ならびに第7属元
素酸化物からなるグループから選択される2種以上の化
合物とアルカリ土類酸化物を含むホウ酸塩系ガラスまた
はリン酸塩系ガラスと有機高分子物質の水溶液を含むガ
ラス材料から調製された、前記素地金属を覆うガラス層
2から構築されたことを特徴とするガラス−金属複合材
料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複雑な形状を有する工
業用ライニングガラス層への適用に好適な、耐電圧機
能、耐熱衝撃性および耐機械的衝撃性を備えた、ガラス
−金属複合材料とその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、ライニングガラス層の塗工面積が比
較的大きい場合、あるいはその形状が複雑である場合に
は、ガラスの軟化流動を促進する成分である珪酸塩系ガ
ラス粉末と水からなる混合物の塗布性を良くするため
に、当該ガラス粉末、粘土、無機塩類およびセラミック
ス製微粉末を混合した粘性溶液(ミル添加剤) 参照:窯
業工学ハンドブック(新版)、第1022頁、技報堂出版株
式会社発行、1982年 を、素地金属に吹き付け、乾燥
し、そして焼成する工程を経て、素地金属上にライニン
グガラス層を調製していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術にて使用
されていたガラス材料は、プラスチックスコーティング
して得られた他の従来技術の材料と比較して、優れた絶
縁耐力性能と素地金属との密着性を有している。
【0004】しかしながら、上述した材料に用いられて
いる珪酸塩ガラスの骨格形成酸化物(主成分)である珪
酸(シリカ)の融点が2000℃以上の高温であるため、ラ
イニングする際の適用温度も高くせざるを得ず、従っ
て、一般的に 700℃を超える温度になると熱的な歪みに
よって素地金属が変形し、所望形状の製品が得られない
ことになる。 さらに、耐機械的強度ならびに耐電圧強
度を向上させる希土類酸化物、遷移金属酸化物ならびに
第7属元素酸化物からなるグループから選択された1種
以上の化合物を添加すると、ガラスの軟化流動温度はさ
らに(800℃程度にまで) 高くなってしまい、また、Na
2O、K2O およびLi2Oなどのアルカリ成分の成分量を減ら
すと軟化流動温度は下がるが、耐電圧、耐熱衝撃性なら
びに耐機械的衝撃性などのガラスの諸性能を低下する結
果を招くことになる。
【0005】なお、ガラスの軟化流動性を向上するため
に、珪酸塩系ガラスと比較してガラス溶解温度が低く、
添加物の許容範囲も広い、ホウ酸塩系またはリン酸塩系
ガラスを用いることにより、従来より低温でのガラスの
焼き付けが可能となるため、熱的な歪みにより生じる上
記従来技術の材料にて指摘された問題点は一部解消され
る。
【0006】ところが、前記ホウ酸塩系またはリン酸塩
系ガラスの粉末と水からなる混合物の塗布性を良くする
ために、当該ガラス粉末に、マトリックスとなるガラス
と異なる物理的性質を有する粘土、シリカ、アミニナな
どのセラミック製微粉末などの添加物と水を混合して調
製した粘性溶液を用いた場合: (1) 製造工程(焼付け工程)において、上述した粘土を
はじめとする新たに添加した物質とガラス材料(ガラス
粉末)との間で反応が励起され、発泡や部分結晶化など
の現象が起きるため、素地金属へのガラス層の適切なラ
イニングが妨げられること; (2) 上述したガラスと添加物との物理的性質の相違に起
因して、調製したライニンググラス層全体が不均質にな
るため、ライニンググラス層が脆くなること; (3) 上記(2) の現象に関連して、調製された複合材料の
耐電圧性能に代表される電気的特性が低下すること;お
よび (4) 同様に、調製された複合材料の耐熱衝撃性ならびに
耐機械的衝撃性などの物理的強度の維持が困難となる、
などの当該技術分野で求められている複合材料の実用的
機能が損なわれるという根本的な課題が残されていたの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
技術における問題点に鑑みて、グラスライニング製品の
構成材料として好適な材料を提供するものであり、その
要旨とするところは:鉄製または鉄−クロム合金製の素
地金属、および希土類酸化物、遷移金属酸化物ならびに
第7属元素酸化物からなるグループから選択される2種
以上の化合物とアルカリ土類酸化物を含むホウ酸塩系ガ
ラスまたはリン酸塩系ガラスと有機高分子物質の水溶液
を含むガラス材料から調製された、前記素地金属を覆う
ガラス層から構築されたことを特徴とするガラス−金属
複合材料;および(a) 希土類酸化物、遷移金属酸化物な
らびに第7属元素酸化物からなるグループから選択され
る2種以上の化合物とアルカリ土類酸化物を含むホウ酸
塩系ガラスまたはリン酸塩系ガラスと有機高分子物質の
水溶液を混合してガラス材料を調製し、(b) 前記ガラス
材料を、鉄製または鉄−クロム合金製の素地金属に塗布
・乾燥し、および(c) 前記ガラス材料を 500〜 700℃の
温度範囲にて焼付ける、工程を含むことを特徴とするガ
ラス−金属複合材料の製造方法である。
【0008】なお、前述した本発明のガラス−金属複合
材料のガラス材料を構成する希土類酸化物としては、酸
化イットリウム(Y2O3)、酸化ランタン(La2O3) 、あるい
は酸化セリウム(CeO2)などが、また遷移金属酸化物とし
ては、酸化クロム(III) 、酸化鉄(Fe2O3) などが、さら
に第7属元素酸化物としては、酸化リン(P2O5)、酸化ビ
スマス(Bi2O3) などが、さらにアルカリ土類酸化物とし
ては、酸化ストロンチウム(SrO) 、酸化バリウム(BaO)
などが好ましい。
【0009】また、前述した本発明のガラス材料の溶媒
である有機高分子物質の水溶液の溶質としては、塗布性
能を向上させ、ムラ無く大型寸法の金属製部材(素地金
属)へのライニングを容易にさせる観点からして、ポリ
エチレングリコールまたはポリビニルアルコールなどの
高分子物質が好ましい。 これら有機高分子物質が、か
ような効果を誘導する原因は定かではないが、比重が大
きく、かつ耐水性の良くないホウ酸塩系、リン酸塩系ガ
ラス材料においては、有機高分子物質によるガラス粉末
の浮遊効果が、従来の電解質水溶液による場合に比較し
て大きいことによると推定される。
【0010】
【作用】すなわち、素地金属の表面に、前述した有機高
分子物質を含んだガラス材料を施工し、焼付けることを
特徴とした本発明により、該有機高分子物質は該焼付け
の際に燃焼除去される(蒸発する)ため、得られたライ
ニングガラス層は、純粋で均質なガラス層を形成し、所
望の特性、すなわち、耐電圧機能、耐熱衝撃性、および
耐機械的衝撃性を備えたグラスライニング層が素地金属
上に提供されるのである。
【0011】以下、本発明を図1を参照しつつ、実施例
に基づいて説明するが、これら実施例の開示は、本発明
の一実施態様を示すものであり、本発明の範囲を解釈す
るにあたり、以下の開示によって何らの限定も付加され
るものではない。
【0012】
【実施例】実施例1: 試料の調製 1重量%ポリエチレングリコール(分子量:2000)
水溶液と熱膨張係数が90×10-7 (1/℃) のディスプロジ
ウムおよびサマリウムを合計量で22mol%含有した18SrO-
60B2O3ガラス粉末を混合して調製したガラス材料を、JI
S R 4201・1種に規定された寸法の素地金属1に相当す
る鋼板試験片 (SS41: 厚み5×80×80mm) に、前記規格
で規定された厚み(約0.8 ±0.1mm) にまで塗布し、 6
00℃にて焼き付けるグラスライニング施工をしてガラス
層2を形成させ、調製した試料を「試料A」とした。
【0013】なお、試料Aの対照として、上記ポリエチ
レングリコール水溶液に代えて、同濃度の粘土水溶液を
用いた以外は、上記方法に従って調製した試料を「試料
B」とした。
【0014】 0.8 重量%ポリビニルアルコール水溶
液と熱膨張係数が90×10-7 (1/℃) の酸化プロセオジウ
ム、酸化鉄、および酸化ランタンを合計量で26mol%含有
した14BaO-60P2O5ガラス粉末を混合して調製したガラス
材料を、JIS R 4201・1種に規定された寸法の鋼板試験
片 (SS41: 厚み5×80×80mm) に、前記規格で規定され
た厚み(約0.8 ±0.1mm) にまで塗布し、 570℃にて焼
き付けるグラスライニング施工して調製した試料を「試
料C」とした。
【0015】なお、試料Cの対照として、上記ポリビニ
ルアルコール水溶液に代えて、シリカ粉末と0.5 重量%
塩化カリウム水溶液を用いた以外は、上記方法に従って
調製した試料を「試料D」とした。
【0016】実施例2: 調製試料の各種性能試験 上記実施例1にて調製した「試料A」から「試料D」の
各種試料を、下記した各試験の対象とした。
【0017】(1) 商用周波数絶縁破壊試験 電気学会・電気規格調査会標準規格(電気書院発行)に
基づいた交流電圧絶縁試験(JEC-0201)に基づき各試料の
素地金属層およびガラス層を両極にして、試験体を破壊
するに必要な最低電圧(kV/mm) を測定した。
【0018】(2) 熱衝撃試験 工業用グラスライニング機器(JIS R 4201)に関する日本
工業規格 (日本規格協会発行:昭和52年2月1日改正)
に従い、まず、水温20℃以下、水量4l 以上の水を準備
し、試験体を水温より 100℃高い恒温器内で20分間加熱
した後、直ちに水中に投入し、水中から試験体を取り出
し、試験体表面のひび割れ・剥離が生じるのに必要な最
低温度を決定した。
【0019】(3) 密着性試験 工業用グラスライニング機器(JIS R 4201)に関する日本
工業規格 (日本規格協会発行:昭和52年2月1日改正)
に従い、まず、ガラス層を上に向け、ガラス層表面から
45cmの高さから鋼球(200g)を自然落下させ、ガラス層を
割るに必要な最低衝撃エネルギー(N・m)を決定した。
【0020】これら各試験結果を、下記表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示した結果から明らかなように、本
発明のガラス−金属複合材料が、従来の材料に比較し
て、いずれの性能においても、優れた材料特性を備え、
ライニングガラス層を備えた製品の構成材料として好適
であることが認められた。
【0023】
【発明の効果】すなわち、本発明によると、耐電圧機
能、耐熱衝撃性および耐機械的衝撃性が向上した性能を
兼ね備え、複雑な形状のグラスライニング製品のライニ
ングガラス層にも適用可能な、工業用ガラス−金属複合
材料が提供され、その結果、ライニングガラス層の物理
・化学的特性が向上すると共に、グラスライニング製品
一般の寿命を延ばすなどの諸効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス−金属複合材料の一実施態様の
断面を示す図である。
【符号の説明】
1…素地金属 2…ガラス層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄製または鉄−クロム合金製の素地金
    属、および希土類酸化物、遷移金属酸化物ならびに第7
    属元素酸化物からなるグループから選択される2種以上
    の化合物とアルカリ土類酸化物を含むホウ酸塩系ガラス
    またはリン酸塩系ガラスと有機高分子物質の水溶液を含
    むガラス材料から調製された、前記素地金属を覆うガラ
    ス層から構築されたことを特徴とするガラス−金属複合
    材料。
  2. 【請求項2】 前記有機高分子物質が、ポリエチレング
    リコールまたはポリビニルアルコールである請求項1に
    記載のガラス−金属複合材料。
  3. 【請求項3】 ガラス−金属複合材料の製造方法であっ
    て、下記の工程、すなわち; (a) 希土類酸化物、遷移金属酸化物ならびに第7属元素
    酸化物からなるグループから選択される2種以上の化合
    物とアルカリ土類酸化物を含むホウ酸塩系ガラスまたは
    リン酸塩系ガラスと有機高分子物質の水溶液を混合して
    ガラス材料を調製し、(b) 前記ガラス材料を、鉄製また
    は鉄−クロム合金製の素地金属に塗布・乾燥し、および
    (c) 前記ガラス材料を 500〜 700℃の温度範囲にて焼付
    ける、工程を含むことを特徴とする。
  4. 【請求項4】 前記有機高分子物質が、ポリエチレング
    リコールまたはポリビニルアルコールである請求項2に
    記載のガラス−金属複合材料の製造方法。
JP4081293A 1993-03-02 1993-03-02 ガラス−金属複合材料およびその製造方法 Pending JPH06256972A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684255C1 (ru) * 2018-05-30 2019-04-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Способ изготовления слоистых стеклометаллокомпозитов

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH059751A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Shinko Pantec Co Ltd グラスライニング製放電電極

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