JPH0791090B2 - ガラス体のイオン交換処理方法 - Google Patents
ガラス体のイオン交換処理方法Info
- Publication number
- JPH0791090B2 JPH0791090B2 JP28986186A JP28986186A JPH0791090B2 JP H0791090 B2 JPH0791090 B2 JP H0791090B2 JP 28986186 A JP28986186 A JP 28986186A JP 28986186 A JP28986186 A JP 28986186A JP H0791090 B2 JPH0791090 B2 JP H0791090B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion exchange
- molten salt
- exchange treatment
- glass
- tlno
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラスのイオン交換処理方法に関し、特に蒸発
成分を多量に含む溶融塩を用いてガラスをイオン交換処
理する場合に有用な技術に関する。
成分を多量に含む溶融塩を用いてガラスをイオン交換処
理する場合に有用な技術に関する。
一般に外部からガラス体内部に特定のイオンを拡散浸入
させて、このイオン分布によってガラス体の性質改変を
行なう技術は広く用いられている。
させて、このイオン分布によってガラス体の性質改変を
行なう技術は広く用いられている。
例えば、ガラスの屈折率増大に寄与するイオンをガラス
体表面の特定領域から内部に拡散させて、このイオン濃
度分布に基く屈折率勾配をもったレンズ、光導波路等の
光学素子を基板内に埋め込み形成する方法などがある。
体表面の特定領域から内部に拡散させて、このイオン濃
度分布に基く屈折率勾配をもったレンズ、光導波路等の
光学素子を基板内に埋め込み形成する方法などがある。
上記のように、ガラス体内部にイオンを拡散浸入させる
方法としては、一価陽イオンを含む溶融塩をガラス表面
に接触させて、ガラス中の一価陽イオンと上記溶融塩中
の一価陽イオンとを交換させるイオン交換処理が最も簡
単である。
方法としては、一価陽イオンを含む溶融塩をガラス表面
に接触させて、ガラス中の一価陽イオンと上記溶融塩中
の一価陽イオンとを交換させるイオン交換処理が最も簡
単である。
このイオン交換処理方法において、ガラス体の表面から
深部に向けて屈折率分布を形成する場合、前記溶融塩中
に含有させるイオン種としてはLiイオン、Csイオン、Tl
イオンなどがあるが、該屈折率分布の屈折率差Δｎとし
て大きな値が必要な場合にはTlイオンを用いる方法が実
用上最も適しており、Tlイオン源の溶融塩としてTlCl
（塩化タリウム）、Tl2SO4（硫酸タリウム）、TlNO
3（硝酸タリウム）を用いた例が報告されている。
深部に向けて屈折率分布を形成する場合、前記溶融塩中
に含有させるイオン種としてはLiイオン、Csイオン、Tl
イオンなどがあるが、該屈折率分布の屈折率差Δｎとし
て大きな値が必要な場合にはTlイオンを用いる方法が実
用上最も適しており、Tlイオン源の溶融塩としてTlCl
（塩化タリウム）、Tl2SO4（硫酸タリウム）、TlNO
3（硝酸タリウム）を用いた例が報告されている。
前記溶融塩のうち、TlCl及びTl2SO4は、ガラス体及びガ
ラス体を保持する金具等を侵蝕する作用が強いため、ガ
ラス材表面からの均一なイオン交換が妨害されてしまう
という欠点がある。
ラス体を保持する金具等を侵蝕する作用が強いため、ガ
ラス材表面からの均一なイオン交換が妨害されてしまう
という欠点がある。
一方、TlNO3は、ガラス体及びガラス体を保持する金具
等を侵蝕することがほとんどないため、ガラス体表面か
らの均一なイオン交換処理が可能である。しかし、TlNO
3は沸点が430℃であり、ガラスのイオン交換処理に望ま
しい400℃〜700℃の温度範囲でもTlNO3が蒸発により減
量し、長時間のイオン交換処理の場合、Tlイオン源が欠
乏してしまうという欠点がある。
等を侵蝕することがほとんどないため、ガラス体表面か
らの均一なイオン交換処理が可能である。しかし、TlNO
3は沸点が430℃であり、ガラスのイオン交換処理に望ま
しい400℃〜700℃の温度範囲でもTlNO3が蒸発により減
量し、長時間のイオン交換処理の場合、Tlイオン源が欠
乏してしまうという欠点がある。
このため、TlNO3を用いた場合でも、再現性よく屈折率
分布型ガラス材を製造することは実質上困難である。さ
らに、蒸発したTlNO3は毒性が強いので、蒸気の漏出防
止に充分な対策が要求されている。
分布型ガラス材を製造することは実質上困難である。さ
らに、蒸発したTlNO3は毒性が強いので、蒸気の漏出防
止に充分な対策が要求されている。
本発明の目的は、ガラス体のイオン交換処理におけるTl
NO3等の蒸発成分の漏出を防止し、安全に、かつ再現性
よく屈折率分布型ガラス材を製造することを可能にする
方法を提供することにある。
NO3等の蒸発成分の漏出を防止し、安全に、かつ再現性
よく屈折率分布型ガラス材を製造することを可能にする
方法を提供することにある。
本発明者等は、上記問題を解決するため、ガラス体のイ
オン交換処理方法において、イオン交換処理用溶融塩を
収容する容器に、該容器の開口部を塞ぐ蓋部材を設ける
とともに、前記蓋部材と容器との間の空隙を別途の溶融
塩で液体封止し、該液体封止を保ったままイオン交換処
理を行なう方法が適していることを見い出した。
オン交換処理方法において、イオン交換処理用溶融塩を
収容する容器に、該容器の開口部を塞ぐ蓋部材を設ける
とともに、前記蓋部材と容器との間の空隙を別途の溶融
塩で液体封止し、該液体封止を保ったままイオン交換処
理を行なう方法が適していることを見い出した。
さらに、本発明者等は、前記液封用溶融塩として、 （イ）蒸発速度が遅いこと （ロ）毒性がないこと （ハ）万一イオン交換処理用溶融塩と混合しても、イオ
ン交換を妨害しないこと 等の特性を有する溶融塩を研究した結果、KNO3（硝酸カ
リウム）及びNaNO3（硝酸ナトリウム）が前記液封用溶
融塩として適していることを見い出した。
ン交換を妨害しないこと 等の特性を有する溶融塩を研究した結果、KNO3（硝酸カ
リウム）及びNaNO3（硝酸ナトリウム）が前記液封用溶
融塩として適していることを見い出した。
本発明によれば、イオン交換処理用溶融塩表面からのTl
NO3蒸気は、容器開口部が完全に気密シールされるため
容器内に閉じ込められる。このため、イオン交換処理時
間が長い場合（例えば20日間以上）でも、前記溶融塩中
のTlイオン源が欠乏してしまうことがない。
NO3蒸気は、容器開口部が完全に気密シールされるため
容器内に閉じ込められる。このため、イオン交換処理時
間が長い場合（例えば20日間以上）でも、前記溶融塩中
のTlイオン源が欠乏してしまうことがない。
そして、前記の液封用溶融塩は、蒸発速度が遅く、イオ
ン交換を妨害することがなく、かつ、低融点のため、低
温のイオン交換処理（例えば400℃）の場合でも液体封
止が可能である。
ン交換を妨害することがなく、かつ、低融点のため、低
温のイオン交換処理（例えば400℃）の場合でも液体封
止が可能である。
本発明方法の実施によって、TlNO3の蒸発が防止され、
安定したイオン交換処理が可能となるため、各種の屈折
率分布型ガラス材を再現性良く製造することができる。
安定したイオン交換処理が可能となるため、各種の屈折
率分布型ガラス材を再現性良く製造することができる。
以下本発明を図面に示した実施例に基いて詳細に説明す
る。
る。
第１図において、１は発熱体２が設けられた加熱炉であ
り、この加熱炉１内にステンレス容器３を配置し、この
ステンレス容器３内にイオン交換処理用溶融塩４が収容
されている。そしてこのイオン交換処理用溶融塩４中に
ステンレス製のスターラー５及び同製のガラス材保持具
６及びガラス材７が浸漬されている。
り、この加熱炉１内にステンレス容器３を配置し、この
ステンレス容器３内にイオン交換処理用溶融塩４が収容
されている。そしてこのイオン交換処理用溶融塩４中に
ステンレス製のスターラー５及び同製のガラス材保持具
６及びガラス材７が浸漬されている。
そして、ステンレス容器３の側壁内周には環状の容器を
成す液封溶融塩溜め８が一体に取り付けてあり、この溶
融塩溜め８中に液封溶融塩９が収容されている。スター
ラー５の軸棒5Aは溶融塩溜め８を貫通して炉外に延びて
おり、炉外に設けた駆動機構（図外）により回転し、ス
ターラー５の羽5Bがイオン交換処理用溶融塩４を攪拌す
る。
成す液封溶融塩溜め８が一体に取り付けてあり、この溶
融塩溜め８中に液封溶融塩９が収容されている。スター
ラー５の軸棒5Aは溶融塩溜め８を貫通して炉外に延びて
おり、炉外に設けた駆動機構（図外）により回転し、ス
ターラー５の羽5Bがイオン交換処理用溶融塩４を攪拌す
る。
また、溶融塩溜め８には、ガラス材保持具６及びガラス
材７の投入及び取り出し用の開口部10と、スターラー５
の軸棒5Aの貫通用開口部11が設けられている。このスタ
ーラー軸棒5Aには、溶融塩溜め８の開口部のうちスター
ラー貫通用開口部11を塞ぐようにステンレス製の蓋部材
12が一体的に固着してあり、この蓋部材12の側壁の下端
が全周にわたり上記液封溶融塩９中に浸漬されている。
また投入、取り出し用開口部10を塞ぐ蓋部材12も、上記
と同様に側壁下端が液封溶融塩９中に浸漬されている。
さらに、液封溶融塩溜め８全体を塞ぐようにステンレス
製の蓋部材13が設置してある。
材７の投入及び取り出し用の開口部10と、スターラー５
の軸棒5Aの貫通用開口部11が設けられている。このスタ
ーラー軸棒5Aには、溶融塩溜め８の開口部のうちスター
ラー貫通用開口部11を塞ぐようにステンレス製の蓋部材
12が一体的に固着してあり、この蓋部材12の側壁の下端
が全周にわたり上記液封溶融塩９中に浸漬されている。
また投入、取り出し用開口部10を塞ぐ蓋部材12も、上記
と同様に側壁下端が液封溶融塩９中に浸漬されている。
さらに、液封溶融塩溜め８全体を塞ぐようにステンレス
製の蓋部材13が設置してある。
上記の装置において、ガラス７のイオン交換処理中は、
液封溶融塩９によってスターラー貫通開口部11およびガ
ラス材出し入れ開口部10の全ての間隙が気密に封止され
る。このようにして、イオン交換処理溶融塩４から外部
へのTlNO3の蒸発拡散が防止される。また、蓋部材13に
よって、液封溶融塩９は保温され、常に溶融状態が保た
れる。
液封溶融塩９によってスターラー貫通開口部11およびガ
ラス材出し入れ開口部10の全ての間隙が気密に封止され
る。このようにして、イオン交換処理溶融塩４から外部
へのTlNO3の蒸発拡散が防止される。また、蓋部材13に
よって、液封溶融塩９は保温され、常に溶融状態が保た
れる。
以下に本発明の具体的実施例を示す。
実施例１ 液体封止用溶融塩にKNO3を用いて、第１表記載の組成か
ら成るガラス板を、TlNO3とKNO3のモル比が1:20である
イオン交換処理用溶融塩に接触、加熱し、475℃で24日
間イオン交換処理を行なった。
ら成るガラス板を、TlNO3とKNO3のモル比が1:20である
イオン交換処理用溶融塩に接触、加熱し、475℃で24日
間イオン交換処理を行なった。
上記処理期間中における前記イオン交換処理用溶融塩を
螢光Ｘ線分析装置を用いて分析し、求めたTlNO3濃度変
化を第２図に示す。
螢光Ｘ線分析装置を用いて分析し、求めたTlNO3濃度変
化を第２図に示す。
この結果第３図に示すように、厚さ0.5mmの範囲にわた
って屈折率差Δｎ＝0.023の単調に減少する屈折率分布
をもつレンズ母材が得られた。
って屈折率差Δｎ＝0.023の単調に減少する屈折率分布
をもつレンズ母材が得られた。
実施例２ イオン交換処理用溶融塩としてTlNO3とKNO3のモル比が
1:22のものを用いて22日間のイオン交換処理を行なっ
た。ガラス板の組成、液封用溶融塩、温度等の条件はす
べて実施例１と同じである。
1:22のものを用いて22日間のイオン交換処理を行なっ
た。ガラス板の組成、液封用溶融塩、温度等の条件はす
べて実施例１と同じである。
上記処理期間中における、前記イオン交換処理用溶融塩
を実施例１と同じ方法で分析し、求めたTlNO3濃度変化
を第４図に示す。
を実施例１と同じ方法で分析し、求めたTlNO3濃度変化
を第４図に示す。
この結果第５図に示すように、厚さ0.5mmの範囲にわた
って屈折率差Δｎ＝0.019の単調に減少する屈折率分布
をもつレンズ母材が得られた。実施例1,2では、イオン
交換処理用溶融塩中のTlNO3の蒸発による減量が全く無
く、安定したイオン交換処理ができた。
って屈折率差Δｎ＝0.019の単調に減少する屈折率分布
をもつレンズ母材が得られた。実施例1,2では、イオン
交換処理用溶融塩中のTlNO3の蒸発による減量が全く無
く、安定したイオン交換処理ができた。
本発明の効果を示すため、液体封止をせずにイオン交換
を行なった場合の実験結果を、比較例として以下に示
す。
を行なった場合の実験結果を、比較例として以下に示
す。
比較例 イオン交換処理用溶融塩としてTlNO3とKNO3のモル比が
1:20のものを用いて17日間のイオン交換処理を行なっ
た。ガラス板の組成、温度等の条件はすべて実施例１と
同じである。
1:20のものを用いて17日間のイオン交換処理を行なっ
た。ガラス板の組成、温度等の条件はすべて実施例１と
同じである。
上記処理期間中における、前記イオン交換処理用溶融塩
を実施例１と同じ方法で分析し、求めたTlNO3濃度変化
を第６図に示す。
を実施例１と同じ方法で分析し、求めたTlNO3濃度変化
を第６図に示す。
この処理によって厚さ0.45mmにわたる屈折率分布が得ら
れたが、イオン交換期間後半ではTlNO3の蒸発によるTl
イオンの欠乏が生じ、屈折率分布は第７図に示すように
単調減少ではなく、屈折率分布型レンズ母材としては不
適当であった。
れたが、イオン交換期間後半ではTlNO3の蒸発によるTl
イオンの欠乏が生じ、屈折率分布は第７図に示すように
単調減少ではなく、屈折率分布型レンズ母材としては不
適当であった。
本発明のイオン交換処理方法により、表面から深部に向
けて屈折率分布をもつガラス材を再現性良く、かつ作業
上の危険性を伴うことなく容易に製造することができ、
特に前記ガラス材の量産化に大きく貢献するものであ
る。
けて屈折率分布をもつガラス材を再現性良く、かつ作業
上の危険性を伴うことなく容易に製造することができ、
特に前記ガラス材の量産化に大きく貢献するものであ
る。
第１図は本発明を実施する装置の一例を示す断面図、第
２図は本発明方法でイオン交換処理を行なった際の、イ
オン交換処理用溶融塩中のTlNO3濃度変化の一例を示す
図、第３図は本発明方法でイオン交換されたガラス材の
屈折率分布を示す図、第４図は本発明の他の実施例にお
けるTlNO3濃度変化を示す図、第５図は同処理でイオン
交換されたガラス材の屈折率分布を示す図、第６図は本
発明外の方法によるイオン交換処理用溶融塩中のTlNO3
濃度変化を示す図、第７図は同処理でイオン交換された
ガラス材の屈折率分布を示す図である。 １……加熱炉、２……ヒーター、３……容器 ４……イオン交換処理用溶融塩 ５……スターラー、７……ガラス材 ８……液封溶融塩溜め、９……液封用溶融塩 12,13……蓋部材
２図は本発明方法でイオン交換処理を行なった際の、イ
オン交換処理用溶融塩中のTlNO3濃度変化の一例を示す
図、第３図は本発明方法でイオン交換されたガラス材の
屈折率分布を示す図、第４図は本発明の他の実施例にお
けるTlNO3濃度変化を示す図、第５図は同処理でイオン
交換されたガラス材の屈折率分布を示す図、第６図は本
発明外の方法によるイオン交換処理用溶融塩中のTlNO3
濃度変化を示す図、第７図は同処理でイオン交換された
ガラス材の屈折率分布を示す図である。 １……加熱炉、２……ヒーター、３……容器 ４……イオン交換処理用溶融塩 ５……スターラー、７……ガラス材 ８……液封溶融塩溜め、９……液封用溶融塩 12,13……蓋部材
Claims (2)
- 【請求項１】ガラス体に、陽イオンを含む溶融塩を接触
させて、該イオンとガラス体中に含まれる陽イオンを交
換させるイオン交換処理方法において、該溶融塩を収容
する容器に、該容器の開口部を塞ぐ蓋部材を設けるとと
もに、前記蓋部材と容器との間の空隙を別途の溶融塩で
液体封止し、該液体封止を保ったままガラス体のイオン
交換処理を行なうことを特徴とするガラス体のイオン交
換処理方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、イオン交
換用溶融塩が硝酸タリウム（TlNO3）を含む塩であり、
封止用溶融塩が硝酸カリウム（KNO3）または硝酸ナトリ
ウム（NaNO3）であるガラス体のイオン交換処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28986186A JPH0791090B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | ガラス体のイオン交換処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28986186A JPH0791090B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | ガラス体のイオン交換処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144146A JPS63144146A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0791090B2 true JPH0791090B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=17748709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28986186A Expired - Lifetime JPH0791090B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | ガラス体のイオン交換処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791090B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2687569B2 (ja) * | 1989-04-12 | 1997-12-08 | 日本板硝子株式会社 | 光学ガラスのイオン交換処理方法 |
| EP0397193B1 (en) * | 1989-05-11 | 1996-03-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Rotary cutting tool |
| EP0407836A3 (en) * | 1989-07-04 | 1991-04-24 | Mitsubishi Metal Corporation | Rotary cutting tool |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP28986186A patent/JPH0791090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63144146A (ja) | 1988-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hensley et al. | Reactions of ions in aqueous solution with glass and metal surfaces | |
| Rich et al. | The uncatalyzed exchange of Cl− and AuCl4− | |
| JPH0791090B2 (ja) | ガラス体のイオン交換処理方法 | |
| Yadav | Advanced Practical Physical Chemisty | |
| Washburn | The creeping of solutions | |
| Blomgren et al. | Fused salts | |
| Hartley | Diffusion and distribution in a solvent of graded composition | |
| Silvester et al. | A quantitative estimation of the uptake of two new electron stains by the cytoplasmic membrane of ram sperm | |
| US4083764A (en) | Ion-selective electrode | |
| Fosbinder | A STUDY OF THE CALCIUM AMALGAM ELECTRODE IN DILUTE AQUEOUS SOLUTIONS1 | |
| Bockris et al. | Diffusion of Unlike Ions into Liquid Sodium Chloride | |
| Davies et al. | Ion association and the viscosity of dilute electrolyte solutions. Part 1.—Aqueous inorganic salt solutions | |
| YASUT et al. | Nonuniformity of Potassium Ions in β‐Alumina Ceramics | |
| Alon et al. | The determination of silica by Conway's microdiffusion technique | |
| Phillips et al. | A rapid method of measurement of diffusion coefficients in aqueous solutions | |
| Butler | Contact Angles and Interfacial Tensions in the Mercury-Water-Benzene System | |
| JP2872826B2 (ja) | 酸化物薄膜の製法 | |
| Abe et al. | Viscosity Measurements on NaCl in the Temperature Range 1083—1473 K | |
| Nomura et al. | Anion-selective properties of alkali metal-free lead phosphate glasses containing silver chloride and their application in an ion-selective electrode | |
| Braunstein et al. | Hydration and association equilibriums in molten salts containing water. III. Association of cadmium with bromide in the solvent calcium nitrate-water | |
| Rinaldi et al. | A simple technique for casting glass disks for X-ray fluorescence analysis | |
| Bartholomew | Diffusion‐Controlled Attack of Glass Surfaces by Molten Hydroxides | |
| SU1092403A1 (ru) | Состав мембраны ионоселективного электрода дл определени активности ионов паллади в цианидных растворах | |
| DD296427A5 (de) | Schmelzvorrichtung fuer aggressive und starkverdampfende glaeser | |
| JPS6355464A (ja) | 自動化学分析装置の恒温槽 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |