JPH11100225A - セルシアン組成物の製造方法 - Google Patents
セルシアン組成物の製造方法Info
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- JPH11100225A JPH11100225A JP9264253A JP26425397A JPH11100225A JP H11100225 A JPH11100225 A JP H11100225A JP 9264253 A JP9264253 A JP 9264253A JP 26425397 A JP26425397 A JP 26425397A JP H11100225 A JPH11100225 A JP H11100225A
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- arc melting
- arc
- melting
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高耐熱性、低熱膨張性、電気絶縁性のセルシア
ン組成物を大量かつ容易に得る。 【解決手段】セルシアン原料を、中空孔５を形成した黒
鉛電極４を備えたアーク溶融炉１内で、該孔からアルゴ
ンガスを吹き込みながら、アーク溶融し、水中に出湯し
急冷する。
ン組成物を大量かつ容易に得る。 【解決手段】セルシアン原料を、中空孔５を形成した黒
鉛電極４を備えたアーク溶融炉１内で、該孔からアルゴ
ンガスを吹き込みながら、アーク溶融し、水中に出湯し
急冷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルシアン組成物
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高温耐火物セラミックス材料は、耐火性
という相反する用途からそれらの材料を合成し、形状化
するためにきわめて高い温度を必要とする。それら耐火
性の高い材料の製品を合成するには標準的な装置では難
しく、生産段階ではあまりに不経済であった。このよう
な状況は、鉄鋼窯、ガラス窯などの耐火物によく見られ
たが、セルシアンについても同様のことがいえる。セル
シアンは量論比でＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ある
いはＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 もしくは２種類の
混合物からなるアルミノシリケートの酸化物材料であ
る。その融点は、１８００℃と耐火性の高いシリケート
であると同時に、低い熱膨張率（０〜１０００℃の温度
範囲で３〜５×１０-6／℃）を示す。したがって、熱衝
撃にも強く、高温の過酷な条件での使用に耐えうる材料
である。また、セルシアンはその高い耐熱性、耐熱衝撃
性に加え、電気絶縁性（誘電率ε＝７．０）に優れてお
り、電気絶縁材料としても好適な材料である。アルミ
ナ、ムライト、フォルステライト等のＩＣパッケージや
多層基板として従来使用されている材料は電気絶縁性に
優れているが一般的に熱膨張率が高い（６〜８×１０-6
／℃）。そのような材料と比較すると、セルシアンは電
気絶縁性と低膨張性を両方を兼ね備えた高性能な材料で
ある。このような優れた物性を有するにもかかわらず、
実用化にいたらない理由としては、この高い耐熱性故、
合成、溶融しガラス組成物を得ることが一般的な方法で
は困難であったことによる。特開昭４８−４８９９で
は、セルシアンが主結晶のガラスセラミックスの作製方
法を開示している。それによるとセルシアンセラミック
スを作製するに当たりＲ2 Ｏ（但：Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ
ａ）で示されるアルカリ金属を添加し作製している。こ
の方法によると所望の緻密質セラミックス体を低温で得
ることは可能であるが、耐火物として使用する場合耐熱
性が低下する。一方、電気絶縁用部材として使用する場
合には、イオン伝導性が高い元素を添加することから電
気絶縁性の劣化が生じやすいという問題がある。また特
開昭６２−２５２３４０では、低温で焼結可能なセルシ
アンを一部含むガラスセラミックス焼結体の作製方法に
ついて開示している。この方法によると、アルカリ金属
を使用せずに低温で電気絶縁性の高い焼結体を作製する
ことは可能であるが主結晶となるセルシアンの割合の低
下に伴い熱膨張率が高くなり、耐熱性を損なうという問
題がある。
という相反する用途からそれらの材料を合成し、形状化
するためにきわめて高い温度を必要とする。それら耐火
性の高い材料の製品を合成するには標準的な装置では難
しく、生産段階ではあまりに不経済であった。このよう
な状況は、鉄鋼窯、ガラス窯などの耐火物によく見られ
たが、セルシアンについても同様のことがいえる。セル
シアンは量論比でＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ある
いはＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 もしくは２種類の
混合物からなるアルミノシリケートの酸化物材料であ
る。その融点は、１８００℃と耐火性の高いシリケート
であると同時に、低い熱膨張率（０〜１０００℃の温度
範囲で３〜５×１０-6／℃）を示す。したがって、熱衝
撃にも強く、高温の過酷な条件での使用に耐えうる材料
である。また、セルシアンはその高い耐熱性、耐熱衝撃
性に加え、電気絶縁性（誘電率ε＝７．０）に優れてお
り、電気絶縁材料としても好適な材料である。アルミ
ナ、ムライト、フォルステライト等のＩＣパッケージや
多層基板として従来使用されている材料は電気絶縁性に
優れているが一般的に熱膨張率が高い（６〜８×１０-6
／℃）。そのような材料と比較すると、セルシアンは電
気絶縁性と低膨張性を両方を兼ね備えた高性能な材料で
ある。このような優れた物性を有するにもかかわらず、
実用化にいたらない理由としては、この高い耐熱性故、
合成、溶融しガラス組成物を得ることが一般的な方法で
は困難であったことによる。特開昭４８−４８９９で
は、セルシアンが主結晶のガラスセラミックスの作製方
法を開示している。それによるとセルシアンセラミック
スを作製するに当たりＲ2 Ｏ（但：Ｒ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ
ａ）で示されるアルカリ金属を添加し作製している。こ
の方法によると所望の緻密質セラミックス体を低温で得
ることは可能であるが、耐火物として使用する場合耐熱
性が低下する。一方、電気絶縁用部材として使用する場
合には、イオン伝導性が高い元素を添加することから電
気絶縁性の劣化が生じやすいという問題がある。また特
開昭６２−２５２３４０では、低温で焼結可能なセルシ
アンを一部含むガラスセラミックス焼結体の作製方法に
ついて開示している。この方法によると、アルカリ金属
を使用せずに低温で電気絶縁性の高い焼結体を作製する
ことは可能であるが主結晶となるセルシアンの割合の低
下に伴い熱膨張率が高くなり、耐熱性を損なうという問
題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来の技術を背景とし、セルシアン組成のガラス組成物を
容易に作製し、提供することを目的とする。
来の技術を背景とし、セルシアン組成のガラス組成物を
容易に作製し、提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、従来技
術が持つ種々の問題点を解消しようとするものでセルシ
アン組成からなるガラス化組成物を容易に提供するもの
である。
術が持つ種々の問題点を解消しようとするものでセルシ
アン組成からなるガラス化組成物を容易に提供するもの
である。
【０００５】本発明は、前述の問題を解決すべくなされ
たものであり第１の発明はセルシアン組成物を生成しう
る原料を、アーク溶融電気炉内で、８０容積％以上のＡ
ｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれかの雰囲気下でアーク溶融
し、ついで急冷すること特徴とするセルシアン組成物の
製造方法であり、第２の発明はセルシアン組成物を生成
しうる原料を黒鉛電極を備えた、アーク溶融電気炉内で
８０容積％以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか１以
上の濃度からなる不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方
向に形成した中空孔より吹き込みながらアーク溶融しつ
いで急冷することを特徴とするセルシアン組成物の製造
方法を提供するものである。
たものであり第１の発明はセルシアン組成物を生成しう
る原料を、アーク溶融電気炉内で、８０容積％以上のＡ
ｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれかの雰囲気下でアーク溶融
し、ついで急冷すること特徴とするセルシアン組成物の
製造方法であり、第２の発明はセルシアン組成物を生成
しうる原料を黒鉛電極を備えた、アーク溶融電気炉内で
８０容積％以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか１以
上の濃度からなる不活性ガスを黒鉛電極の中心部長手方
向に形成した中空孔より吹き込みながらアーク溶融しつ
いで急冷することを特徴とするセルシアン組成物の製造
方法を提供するものである。
【０００６】このように、本発明は、セルシアン原料
を、アーク溶融電気炉内で、一般的な方法としては、８
０容積％以上のＡｒ、ＮｅまたはＮｅいずれか１以上の
雰囲気下で溶融すればよいのであり、そして望ましい具
体的な手段としては、中空部を形成した黒鉛電極を用
い、該電極の中空部より８０容積％以上がＡｒ、Ｈｅま
たはＮｅのいずれか１以上からなる不活性ガスを吹き込
みながらアーク溶融すればよいのである。そして、これ
らの発明において、望ましい態様の１つは、アーク溶融
した組成を水中に出湯し急冷することであり、それが可
能だということである。
を、アーク溶融電気炉内で、一般的な方法としては、８
０容積％以上のＡｒ、ＮｅまたはＮｅいずれか１以上の
雰囲気下で溶融すればよいのであり、そして望ましい具
体的な手段としては、中空部を形成した黒鉛電極を用
い、該電極の中空部より８０容積％以上がＡｒ、Ｈｅま
たはＮｅのいずれか１以上からなる不活性ガスを吹き込
みながらアーク溶融すればよいのである。そして、これ
らの発明において、望ましい態様の１つは、アーク溶融
した組成を水中に出湯し急冷することであり、それが可
能だということである。
【０００７】また、他の望ましい態様の１つは、アーク
溶融する電気炉の内張り耐火物として熱溶融鋳造耐火物
を用いることであり、このようにすることにより不純物
成分の少ない高純度のセルシアン組成物が得られる。
溶融する電気炉の内張り耐火物として熱溶融鋳造耐火物
を用いることであり、このようにすることにより不純物
成分の少ない高純度のセルシアン組成物が得られる。
【０００８】このように、本発明において採用するアー
ク溶融電気炉の好ましい態様は、アーク溶融電気炉の内
張が溶融鋳造耐火物で構成されているものである。
ク溶融電気炉の好ましい態様は、アーク溶融電気炉の内
張が溶融鋳造耐火物で構成されているものである。
【０００９】まず、本発明の電気炉について、図１に示
したアーク溶融電気炉装置の断面図を参照して説明す
る。図１において、単相のアーク溶融電気炉は、水冷管
２が設けられた鉄製の窯１の内部に耐火物３により内張
りされ構成されている。そのアーク溶融炉の黒鉛電極４
の中心部に上下方向（長手方向）へ貫通孔５があり、こ
の貫通孔５上部からガスボンベ１０に充填されているＯ
2 ２０容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の気体６が吹
き込める構造になっている。黒鉛電極４は溶融組成物で
あるガラスの湯面位置の変化により上下、左右に移動で
き、またアーク溶融電気炉は図示されてないが内容物が
流し出せるよう傾動できる構造となっている。
したアーク溶融電気炉装置の断面図を参照して説明す
る。図１において、単相のアーク溶融電気炉は、水冷管
２が設けられた鉄製の窯１の内部に耐火物３により内張
りされ構成されている。そのアーク溶融炉の黒鉛電極４
の中心部に上下方向（長手方向）へ貫通孔５があり、こ
の貫通孔５上部からガスボンベ１０に充填されているＯ
2 ２０容積％以下のＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の気体６が吹
き込める構造になっている。黒鉛電極４は溶融組成物で
あるガラスの湯面位置の変化により上下、左右に移動で
き、またアーク溶融電気炉は図示されてないが内容物が
流し出せるよう傾動できる構造となっている。
【００１０】本発明に使用する耐火物は、高い温度にお
いても使用可能なアルミナ系、アルミナ−シリカ系ある
いはアルミナ−ジルコニア系、ジルコニア系耐火物を用
いるのがよい。しかし、焼結煉瓦では１８００℃以上の
高温になったときに、炉材から組成物が多量に混入し、
高耐熱性、低膨張率を兼ね備えた本発明で目的とする所
望のセルシアン組成物が得られにくくなるため、１８０
０℃でも前記同系での熱使用可能である溶融鋳造耐火物
を使用するのが好ましい。
いても使用可能なアルミナ系、アルミナ−シリカ系ある
いはアルミナ−ジルコニア系、ジルコニア系耐火物を用
いるのがよい。しかし、焼結煉瓦では１８００℃以上の
高温になったときに、炉材から組成物が多量に混入し、
高耐熱性、低膨張率を兼ね備えた本発明で目的とする所
望のセルシアン組成物が得られにくくなるため、１８０
０℃でも前記同系での熱使用可能である溶融鋳造耐火物
を使用するのが好ましい。
【００１１】原料粉末は、バリウム源としては炭酸バリ
ウム、硝酸バリウムなどのバリウム塩を用いることが好
ましい。同様にストロンチウム源としてもまた炭酸スト
ロンチウム、硝酸ストロンチウムが好ましい。そして、
アルミナ及びシリカ源には天然で産出するコランダム、
ケイ砂などでよく、どの原料も純度が９５％以上のもの
を使用した方が好ましい。純度を９５％以上とすること
が好ましい理由としては、純度が９５以下であると原料
中に含まれる不純物によりセルシアンの耐熱性、電気絶
縁性を低下させるためである。使用するバリウム塩は吸
水性が高いため十分乾燥し混合するか、原料となる各種
類の粉末を所定量混合後、一度１０００〜１２００℃位
の低温で熱処理し、原料として使用する方が好ましい。
セルシアンの量論比はモル比でＢａＯ（ＳｒＯ）：Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２である。本発明で製造す
るセルシアン組成物はＢａＯ（またはＳｒＯ）、Ａｌ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 の金属酸化物組成が、モル比でＢａＯ
（ＳｒＯ）：ｘＡｌ2 Ｏ3 ：ｙＳｉＯ2 が０．５≦ｘ≦
１、１．５≦ｙ≦２．５であることが好ましい。化学組
成比を上記の様に限定した理由として、ｘ＜０．５、ｙ
＜１．５あるいはｘ＞１、ｙ＞２．５では、目的のセル
シアン以外にバリウムシリケートであるＢａＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 やバリウムアルミネートであるＢａＯ・ＳｉＯ2 、
ストロンチウムシリケートであるＳｒＯ・ＳｉＯ2 、ス
トロンチウムアルミネートであるＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、
アルミノシリケートであるムライト、出発原料となって
いるアルミナ、シリカなどが混合相として得られ、セル
シアンの利点となる高耐熱、低熱膨張率を損なうためで
ある。また、ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 とＳｒＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 は特に単体である必要はなく
２種類の混合物でもよい。
ウム、硝酸バリウムなどのバリウム塩を用いることが好
ましい。同様にストロンチウム源としてもまた炭酸スト
ロンチウム、硝酸ストロンチウムが好ましい。そして、
アルミナ及びシリカ源には天然で産出するコランダム、
ケイ砂などでよく、どの原料も純度が９５％以上のもの
を使用した方が好ましい。純度を９５％以上とすること
が好ましい理由としては、純度が９５以下であると原料
中に含まれる不純物によりセルシアンの耐熱性、電気絶
縁性を低下させるためである。使用するバリウム塩は吸
水性が高いため十分乾燥し混合するか、原料となる各種
類の粉末を所定量混合後、一度１０００〜１２００℃位
の低温で熱処理し、原料として使用する方が好ましい。
セルシアンの量論比はモル比でＢａＯ（ＳｒＯ）：Ａｌ
2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 ＝１：１：２である。本発明で製造す
るセルシアン組成物はＢａＯ（またはＳｒＯ）、Ａｌ2
Ｏ3 、ＳｉＯ2 の金属酸化物組成が、モル比でＢａＯ
（ＳｒＯ）：ｘＡｌ2 Ｏ3 ：ｙＳｉＯ2 が０．５≦ｘ≦
１、１．５≦ｙ≦２．５であることが好ましい。化学組
成比を上記の様に限定した理由として、ｘ＜０．５、ｙ
＜１．５あるいはｘ＞１、ｙ＞２．５では、目的のセル
シアン以外にバリウムシリケートであるＢａＯ・２Ｓｉ
Ｏ2 やバリウムアルミネートであるＢａＯ・ＳｉＯ2 、
ストロンチウムシリケートであるＳｒＯ・ＳｉＯ2 、ス
トロンチウムアルミネートであるＳｒＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、
アルミノシリケートであるムライト、出発原料となって
いるアルミナ、シリカなどが混合相として得られ、セル
シアンの利点となる高耐熱、低熱膨張率を損なうためで
ある。また、ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 とＳｒＯ
・Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 は特に単体である必要はなく
２種類の混合物でもよい。
【００１２】溶融方法については、前述のアーク溶融電
気炉の中に原料投入口から原料７を投入し、初期の段階
は黒鉛電極同士を接触させてアーク放電加熱により溶解
する。そして、生成した溶融ガラスの増加に伴い、少し
ずつ黒鉛電極の間隔を広げていく。その黒鉛電極は溶融
ガラスに接触していても溶融は可能であるが、好ましく
は溶融ガラスの溶融液面より２０〜３０ｍｍ上方に離し
て行うのがよい。そして黒鉛電極の中心部よりたとえば
Ｏ2 ２０容積％以下、すなわち、８０容積％以上がＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎｅからなる気体を吹き込み、前記ガスのプ
ラズマ化による放電加熱から数万℃の温度を容易に得る
ことができ、セルシアン組成のガラス化物を得ることが
できる。
気炉の中に原料投入口から原料７を投入し、初期の段階
は黒鉛電極同士を接触させてアーク放電加熱により溶解
する。そして、生成した溶融ガラスの増加に伴い、少し
ずつ黒鉛電極の間隔を広げていく。その黒鉛電極は溶融
ガラスに接触していても溶融は可能であるが、好ましく
は溶融ガラスの溶融液面より２０〜３０ｍｍ上方に離し
て行うのがよい。そして黒鉛電極の中心部よりたとえば
Ｏ2 ２０容積％以下、すなわち、８０容積％以上がＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎｅからなる気体を吹き込み、前記ガスのプ
ラズマ化による放電加熱から数万℃の温度を容易に得る
ことができ、セルシアン組成のガラス化物を得ることが
できる。
【００１３】本発明でこのアーク溶融は、溶融中におけ
る雰囲気として、前記不活性ガスの雰囲気となればよい
のであるが、具体的には黒鉛電極として中空電極を用い
ることで望ましく達成しうる。
る雰囲気として、前記不活性ガスの雰囲気となればよい
のであるが、具体的には黒鉛電極として中空電極を用い
ることで望ましく達成しうる。
【００１４】黒鉛電極の中心に設けられた貫通孔は、黒
鉛電極の直径に対して１／２〜１／３でよく、電極先端
もしくは先端近傍でガスが放出される構造となっていれ
ばよい。供給されるガスが安定してプラズマ化されるた
めに構造はガスが漏れないような構造にする必要がある
ので、このような点からすれば、ガスの供給は電極先端
とする方が制御しやすい。この黒鉛電極の孔より吹き込
まれる気体は、濃度の高いＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅが好まし
く、Ｎ2 やＯ2 は好ましくない。その理由は、Ｎ2 ガス
の濃度が高いとセルシアン組成物中に窒化物が生成さ
れ、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからであり、また
Ｏ2 ガス濃度が高いと黒鉛電極と反応して生成するＣＯ
が増え、溶融組成物との接触によりＮ2 ガスの影響と同
様に、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからである。特
に、ＡｒとＯ2 の混合気体を使用する場合、Ｏ2 の割合
が高いほど高い酸化度を得られるが、発生するプラズマ
が不安定となり、高い温度を得ることが難しくなるので
好ましくない。
鉛電極の直径に対して１／２〜１／３でよく、電極先端
もしくは先端近傍でガスが放出される構造となっていれ
ばよい。供給されるガスが安定してプラズマ化されるた
めに構造はガスが漏れないような構造にする必要がある
ので、このような点からすれば、ガスの供給は電極先端
とする方が制御しやすい。この黒鉛電極の孔より吹き込
まれる気体は、濃度の高いＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅが好まし
く、Ｎ2 やＯ2 は好ましくない。その理由は、Ｎ2 ガス
の濃度が高いとセルシアン組成物中に窒化物が生成さ
れ、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからであり、また
Ｏ2 ガス濃度が高いと黒鉛電極と反応して生成するＣＯ
が増え、溶融組成物との接触によりＮ2 ガスの影響と同
様に、高耐熱性、低膨張性が損なわれるからである。特
に、ＡｒとＯ2 の混合気体を使用する場合、Ｏ2 の割合
が高いほど高い酸化度を得られるが、発生するプラズマ
が不安定となり、高い温度を得ることが難しくなるので
好ましくない。
【００１５】このような観点から、本発明においてアー
ク溶融炉に導入されるガスとしては、純度が８０容積％
以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅの１種または２種以上から
なるものの使用が必要で、特に９０容積％以上の純度の
ものの使用が望ましいのである。黒鉛電極は、ガラス化
原料の溶融初期においては黒鉛電極が接触した状態での
アーク放電によりガラス湯面に接した状態で配置する。
この段階では黒鉛による溶融ガラス組成物の炭素成分に
よる汚染は少しあるが、ガラス溶融物が生成すれば黒鉛
電極を上昇させ、電極間隔を広げてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅな
どの気体を吹き込みプラズマ化し、加熱するので、不純
物や着色の少ないガラスを得ることができる。ガラスの
溶融の際、プラズマイオン発生に必要な気体の流量は、
１０リットル／ｍｉｎ程度必要である。その流量が少な
いとアーク放電が大きくなり、また多いとプラズマが安
定しないため好ましくない。
ク溶融炉に導入されるガスとしては、純度が８０容積％
以上がＡｒ、ＨｅまたはＮｅの１種または２種以上から
なるものの使用が必要で、特に９０容積％以上の純度の
ものの使用が望ましいのである。黒鉛電極は、ガラス化
原料の溶融初期においては黒鉛電極が接触した状態での
アーク放電によりガラス湯面に接した状態で配置する。
この段階では黒鉛による溶融ガラス組成物の炭素成分に
よる汚染は少しあるが、ガラス溶融物が生成すれば黒鉛
電極を上昇させ、電極間隔を広げてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅな
どの気体を吹き込みプラズマ化し、加熱するので、不純
物や着色の少ないガラスを得ることができる。ガラスの
溶融の際、プラズマイオン発生に必要な気体の流量は、
１０リットル／ｍｉｎ程度必要である。その流量が少な
いとアーク放電が大きくなり、また多いとプラズマが安
定しないため好ましくない。
【００１６】以上の方法により十分溶融されたセルシア
ン組成物をもたらすガラスはアーク溶融炉を傾動して出
湯口９より水中に出湯することにより、ガラスカレット
を得ることが可能となる。
ン組成物をもたらすガラスはアーク溶融炉を傾動して出
湯口９より水中に出湯することにより、ガラスカレット
を得ることが可能となる。
【００１７】このように、本発明のアーク溶融法は高い
温度を容易に得られ、水冷などの方法で急冷が容易であ
る。したがって、１８００℃という温度が必要なセルシ
アン組成のガラスを容易かつ大量に得ることが可能とな
る。
温度を容易に得られ、水冷などの方法で急冷が容易であ
る。したがって、１８００℃という温度が必要なセルシ
アン組成のガラスを容易かつ大量に得ることが可能とな
る。
【００１８】
【実施例】本発明は、以下の実施例でさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定され
るものではない。
【００１９】（実施例１）セルシアンガラスを合成する
ために、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、
高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２となるよう
に混合した。これを図１に示した内張りがアルミナシリ
カ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ７９
％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式会社
製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入した。溶
解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アーク
放電により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあ
と、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃度９
５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内径５
０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラズマ
放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
ために、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、
高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２となるよう
に混合した。これを図１に示した内張りがアルミナシリ
カ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ７９
％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式会社
製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入した。溶
解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アーク
放電により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあ
と、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃度９
５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内径５
０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラズマ
放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２０】得られたセルシアン組成ガラスは無色透明
であった。溶融後のガラス組成ＢａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｓ
ｉＯ2 は１：１：２．１となっていた。このガラスを１
４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定を
行ったところ、セルシアンの単一相であった。この粉末
を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理
後、熱膨張率を測定した結果３．７×１０-6／℃、誘電
率εは６．５（１ＭＨｚ）であった。
であった。溶融後のガラス組成ＢａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｓ
ｉＯ2 は１：１：２．１となっていた。このガラスを１
４００℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定を
行ったところ、セルシアンの単一相であった。この粉末
を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理
後、熱膨張率を測定した結果３．７×１０-6／℃、誘電
率εは６．５（１ＭＨｚ）であった。
【００２１】（実施例２）セルシアンガラスを合成する
ために、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、
高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１．１：１：２となる
ように混合した。これを一度、抵抗加熱電気炉を用い、
１２００℃で熱処理し、解砕した。その粉末を図１に示
した内張りがアルミナ−ジルコニア系溶融鋳造耐火物
（重量分析値で、アルミナ４６％、ジルコニア４１％、
シリカ１２％、その他１％からなる旭硝子株式会社製耐
火物ＺＢ−１７１１）のアーク溶融電気炉に投入した。
溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アー
ク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあ
と、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃度９
５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内径５
０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラズマ
放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
ために、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、
高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１．１：１：２となる
ように混合した。これを一度、抵抗加熱電気炉を用い、
１２００℃で熱処理し、解砕した。その粉末を図１に示
した内張りがアルミナ−ジルコニア系溶融鋳造耐火物
（重量分析値で、アルミナ４６％、ジルコニア４１％、
シリカ１２％、その他１％からなる旭硝子株式会社製耐
火物ＺＢ−１７１１）のアーク溶融電気炉に投入した。
溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アー
ク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあ
と、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃度９
５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内径５
０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラズマ
放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動
させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２２】得られたセルシアン組成ガラスは若干青み
を帯びていたが透明であった。溶融後のガラス組成は、
ほぼ量論比となっていた。そして、ガラス内部のジルコ
ニアの混入量は０．５ｗｔ％以下であった。このガラス
を１４００℃で結晶化した。結晶化したガラスを粉砕
し、粉末Ｘ線回折により同定を行ったところ、セルシア
ンの単一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2
で成形し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定した
結果４．０×１０-6／℃、誘電率εは６．９（１ＭＨ
ｚ）であった。
を帯びていたが透明であった。溶融後のガラス組成は、
ほぼ量論比となっていた。そして、ガラス内部のジルコ
ニアの混入量は０．５ｗｔ％以下であった。このガラス
を１４００℃で結晶化した。結晶化したガラスを粉砕
し、粉末Ｘ線回折により同定を行ったところ、セルシア
ンの単一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2
で成形し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定した
結果４．０×１０-6／℃、誘電率εは６．９（１ＭＨ
ｚ）であった。
【００２３】（実施例３）セルシアンガラスを合成する
ために、原料として炭酸ストロンチウム、低ソーダアル
ミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２とな
るように混合した。これを図１に示した内張りがアルミ
ナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ
７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式
会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃
度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内
径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラ
ズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を
傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
ために、原料として炭酸ストロンチウム、低ソーダアル
ミナ、高純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２とな
るように混合した。これを図１に示した内張りがアルミ
ナシリカ系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ
７９％、シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式
会社製耐火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入し
た。溶解初期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触
アーク放電により溶解した。ある程度溶融物が生成され
たあと、少しずつ電極を広げ、上昇させ、Ａｒガス（濃
度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の孔（内
径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しながらプラ
ズマ放電により完全に溶融した。この溶融物を電気炉を
傾動させて水槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２４】得られたセルシアン組成ガラスは若干緑色
を呈していたが透明であった。溶融後のガラス組成Ｓｒ
Ｏ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：２．１となっ
ていた。このガラスを１４００℃で結晶化、粉砕し、粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、セルシアンの単
一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形
し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定した結果
４．７×１０-6／℃、誘電率εは７．２（１ＭＨｚ）で
あった。
を呈していたが透明であった。溶融後のガラス組成Ｓｒ
Ｏ：Ａｌ2 Ｏ3 ：ＳｉＯ2 は１：１．１：２．１となっ
ていた。このガラスを１４００℃で結晶化、粉砕し、粉
末Ｘ線回折により同定を行ったところ、セルシアンの単
一相であった。この粉末を１０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形
し、１５００℃で熱処理後、熱膨張率を測定した結果
４．７×１０-6／℃、誘電率εは７．２（１ＭＨｚ）で
あった。
【００２５】（比較例）セルシアンガラスを合成するた
めに、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、高
純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２となるように
混合した。これを図１に示した内張りがアルミナシリカ
系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ７９％、
シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式会社製耐
火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入した。溶解初
期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アーク放電
により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあと、少
しずつ電極を広げ、上昇させ、Ｏ2 ３０容積％Ａｒガ
ス（濃度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の
孔（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しなが
ら完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動させて水
槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
めに、原料として炭酸バリウム、低ソーダアルミナ、高
純度ケイ砂を溶融後、モル比で１：１：２となるように
混合した。これを図１に示した内張りがアルミナシリカ
系の溶融鋳造耐火物（重量分析値で、アルミナ７９％、
シリカ１６％、その他５％からなる旭硝子株式会社製耐
火物ＣＢ−Ｍ）のアーク溶融電気炉に投入した。溶解初
期段階では、黒鉛電極を接触させ、その接触アーク放電
により溶解した。ある程度溶融物が生成されたあと、少
しずつ電極を広げ、上昇させ、Ｏ2 ３０容積％Ａｒガ
ス（濃度９５％以上）を黒鉛電極（外径１５０ｍｍ）の
孔（内径５０ｍｍ）から１０リットル／ｍｉｎ流しなが
ら完全に溶融した。この溶融物を電気炉を傾動させて水
槽中に流し込み、ガラスカレットを得た。
【００２６】得られたセルシアン組成ガラスは黒みがか
っていた。溶融後のガラス組成ＢａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｓ
ｉＯ2 は１：１．１：２．１となっており不純物として
炭素成分が０．５％混入していた。このガラスを１４０
０℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定を行っ
たところ、セルシアンの単一相であった。この粉末を１
０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理後、
熱膨張率を測定した結果５．７×１０-6／℃、誘電率ε
は７．２（１ＭＨｚ）であった。また、得られた焼結体
中に多数の気泡が確認された。
っていた。溶融後のガラス組成ＢａＯ：Ａｌ2 Ｏ3 ：Ｓ
ｉＯ2 は１：１．１：２．１となっており不純物として
炭素成分が０．５％混入していた。このガラスを１４０
０℃で結晶化、粉砕し、粉末Ｘ線回折により同定を行っ
たところ、セルシアンの単一相であった。この粉末を１
０００ｋｇ／ｃｍ2 で成形し、１５００℃で熱処理後、
熱膨張率を測定した結果５．７×１０-6／℃、誘電率ε
は７．２（１ＭＨｚ）であった。また、得られた焼結体
中に多数の気泡が確認された。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、高耐熱性、低熱膨張
性、電気絶縁性を有するセルシアン組成物をその特性を
損なうことなく、大量にかつ容易にえることができる。
性、電気絶縁性を有するセルシアン組成物をその特性を
損なうことなく、大量にかつ容易にえることができる。
【図１】本発明方法に使用するアーク溶融電気炉の断面
説明図
説明図
１：窯 ２：水冷管 ３：耐火物 ４：黒鉛電極 ５：貫通孔 ６：気体 ７：ガラス原料 ８：溶融ガラス ９：出湯口 １０：ガスボンベ
Claims (5)
- 【請求項１】セルシアン組成物を生成しうる原料をアー
ク溶融電気炉内で８０容積％以上のＡｒ、ＨｅまたはＮ
ｅのいずれか１つ以上の雰囲気下でアーク溶融し、つい
で急冷することを特徴とするセルシアン組成物の製造方
法。 - 【請求項２】セルシアン組成物を生成しうる原料を、黒
鉛電極を備えたアーク溶融電気炉内で、８０容積％以上
がＡｒ、ＨｅまたはＮｅのいずれか１つの不活性ガスを
黒鉛電極の中心部長手方向に形成した中空孔より吹き込
みながらアーク溶融し、ついで急冷することを特徴とす
るセルシアン組成物の製造方法。 - 【請求項３】セルシアン組成物が、ＢａＯ（ＳｒＯ）：
ｘＡｌ2 Ｏ3 ：ｙＳｉＯ2 （ここでｘ＝０．５〜１、ｙ
＝１．５〜２．５）からなるバリウム（ストロンチウ
ム）アルミノシリケートである請求項１または２記載の
セルシアン組成物の製造方法。 - 【請求項４】アーク溶融後水中に出湯し、急冷すること
を特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のセルシアン
組成物の製造方法。 - 【請求項５】アーク溶融を、熱溶融鋳造耐火物を内張り
とした電気炉内で行うことを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のセルシアン組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264253A JPH11100225A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | セルシアン組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264253A JPH11100225A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | セルシアン組成物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11100225A true JPH11100225A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17400616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9264253A Withdrawn JPH11100225A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | セルシアン組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11100225A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514872A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-12 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ｂｓａｓ粉末 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP9264253A patent/JPH11100225A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514872A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-05-12 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ｂｓａｓ粉末 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061010 |