JPS58104043A - 金属基体に使用されるガラスセラミツクとその製造方法 - Google Patents
金属基体に使用されるガラスセラミツクとその製造方法Info
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- JPS58104043A JPS58104043A JP57205378A JP20537882A JPS58104043A JP S58104043 A JPS58104043 A JP S58104043A JP 57205378 A JP57205378 A JP 57205378A JP 20537882 A JP20537882 A JP 20537882A JP S58104043 A JPS58104043 A JP S58104043A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
- C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
- C23D5/02—Coating with enamels or vitreous layers by wet methods
-
- 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
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
- H05K1/053—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガラスセラミックコーティングとその製造方
法に関す・る。
法に関す・る。
本件発明と同一人の出願に係り本件出願と同一の発明の
名称から成る特許出願には、電子回路板の開発について
説明している。すなわち、該特許出願にも説明している
ように、回路板は、誘電体が被覆された基体から成り、
その誘電体の表面に所望の導電性金属から成る回路が形
成される。そのような基体ないしは回路板は、一般に3
種類の材料、すなわち、有機プラスチック、セラミック
ウェファ−1および磁器材料が被覆された鋼から製され
るのが一般的であった。。本件発明と同一人の出願に係
る上記特許出願には、それらの材料のそれぞれの欠点に
ついての説明がなされている。
名称から成る特許出願には、電子回路板の開発について
説明している。すなわち、該特許出願にも説明している
ように、回路板は、誘電体が被覆された基体から成り、
その誘電体の表面に所望の導電性金属から成る回路が形
成される。そのような基体ないしは回路板は、一般に3
種類の材料、すなわち、有機プラスチック、セラミック
ウェファ−1および磁器材料が被覆された鋼から製され
るのが一般的であった。。本件発明と同一人の出願に係
る上記特許出願には、それらの材料のそれぞれの欠点に
ついての説明がなされている。
上記特許出願は、更に、米国特許第4,256゜796
号による開示について概説している。この米国特許は、
磁器材料が被覆された金属から成る回路板に関し、該「
磁器材料」は、実質的にアルカリ金属酸化物を含まず、
酸化物を基準にしたモルパーセントで次の組成から本質
的に成る失透化(devitrified )ガラスで
ある: Ba0 6〜25 Mg0+任意成分として CaOおよび(または)ZnO30〜608203
13〜35 Sin2 10〜25 モルパーセントで表わされた範囲を重量パーセントで表
わされる範囲に直接変換することはできないが、上述の
組成を重量パーセントで概算(該特許に例示されている
組成も参照する)すると次のようになる。
号による開示について概説している。この米国特許は、
磁器材料が被覆された金属から成る回路板に関し、該「
磁器材料」は、実質的にアルカリ金属酸化物を含まず、
酸化物を基準にしたモルパーセントで次の組成から本質
的に成る失透化(devitrified )ガラスで
ある: Ba0 6〜25 Mg0+任意成分として CaOおよび(または)ZnO30〜608203
13〜35 Sin2 10〜25 モルパーセントで表わされた範囲を重量パーセントで表
わされる範囲に直接変換することはできないが、上述の
組成を重量パーセントで概算(該特許に例示されている
組成も参照する)すると次のようになる。
Bad”’ 16〜50
Mg0 16〜42
CaOO−11
ZnOo〜11
CaO−1−ZnOO〜11
BzOs 12〜34
SiO2lo〜23
ZrOg □〜5
Al2O20〜5
SnO* O〜5
ZrO2+Al 203 + 5nu2Q 〜5該米国
特許には、上述の組成のバッチを溶融し、該溶融物から
ガラスフリットを形成し、金輌基体(最も好ましいのは
低炭素鋼)の表面に前記クラスフリットのコーティング
を施し、次いで、コーティングが施された基体を少な(
とも750℃、好ましくは800’〜850℃の温度に
充分な時間煉焼して、フリットをほぼ同時に互いに焼結
させて一体的な物質となし且つ千の場に結晶を生じさせ
る(煉焼時間は一般〕←、5〜30分の範囲である)こ
とが記載されている。得られるコーテ−インクは、結晶
度が高く(すなわち、約50〜90体積−が結晶である
)、残部がガラス相となっている。主要結晶相は、Ba
O・2MO・2sichであり、ここで、MOはMgO
から成り、任意成分としてCaOおよび(または) Z
nOを含む。
特許には、上述の組成のバッチを溶融し、該溶融物から
ガラスフリットを形成し、金輌基体(最も好ましいのは
低炭素鋼)の表面に前記クラスフリットのコーティング
を施し、次いで、コーティングが施された基体を少な(
とも750℃、好ましくは800’〜850℃の温度に
充分な時間煉焼して、フリットをほぼ同時に互いに焼結
させて一体的な物質となし且つ千の場に結晶を生じさせ
る(煉焼時間は一般〕←、5〜30分の範囲である)こ
とが記載されている。得られるコーテ−インクは、結晶
度が高く(すなわち、約50〜90体積−が結晶である
)、残部がガラス相となっている。主要結晶相は、Ba
O・2MO・2sichであり、ここで、MOはMgO
から成り、任意成分としてCaOおよび(または) Z
nOを含む。
2M0−8203が第二の結晶相を構成し、ここで、M
Oは、やはりMgOから成り、任意成分としてCaOお
よび(または) ZnOを含む。得られるコーティング
は、高い熱膨張係数を有し、0℃から熱変形温度()7
00℃)の範囲に亘り、110 X 10−’/’Cま
たはそれ以上である。そのように熱膨張係数が高いこと
は、金属基体(好ましくは低炭素鋼)が熱膨張係数が高
いことに適合するので有益である。
Oは、やはりMgOから成り、任意成分としてCaOお
よび(または) ZnOを含む。得られるコーティング
は、高い熱膨張係数を有し、0℃から熱変形温度()7
00℃)の範囲に亘り、110 X 10−’/’Cま
たはそれ以上である。そのように熱膨張係数が高いこと
は、金属基体(好ましくは低炭素鋼)が熱膨張係数が高
いことに適合するので有益である。
本発明と同一人の出願に係る上述の特許出願には、金属
基体に施されることができるガラスセラミックコーティ
ングであって、米国% 許第4.256.796号のコ
ーティングよりも耐熱性が高(、熱膨張係数(25°〜
600℃)が約80〜125 X 10−’/’Cの範
囲に存するガラスセラミックコーティングが開示されて
いる。咳コーティングは、本質的にアルカリ金属酸化物
を含まず、酸化物を基準にした重量パーセントで表わし
て、 MgOs〜35 Ca0 0〜35 Zn0 0〜15 CaO+Zn0 10〜35 AI 203 0〜10 IhOs O〜25 Si(h 25〜50 P20!I 0%−10 B203−1−P20s 4〜25から本質的に
成る。このコーティングは、米国特許第4,256,7
96号に記載された方法と類似の方法で調製される。但
し、少なくとも850℃の温度下に焼結と結晶化を組合
せた工程が行なわれる。形成される結晶相は、CaOお
よび(または) ZnOの存在に依存する。
基体に施されることができるガラスセラミックコーティ
ングであって、米国% 許第4.256.796号のコ
ーティングよりも耐熱性が高(、熱膨張係数(25°〜
600℃)が約80〜125 X 10−’/’Cの範
囲に存するガラスセラミックコーティングが開示されて
いる。咳コーティングは、本質的にアルカリ金属酸化物
を含まず、酸化物を基準にした重量パーセントで表わし
て、 MgOs〜35 Ca0 0〜35 Zn0 0〜15 CaO+Zn0 10〜35 AI 203 0〜10 IhOs O〜25 Si(h 25〜50 P20!I 0%−10 B203−1−P20s 4〜25から本質的に
成る。このコーティングは、米国特許第4,256,7
96号に記載された方法と類似の方法で調製される。但
し、少なくとも850℃の温度下に焼結と結晶化を組合
せた工程が行なわれる。形成される結晶相は、CaOお
よび(または) ZnOの存在に依存する。
ジオプサイド(CaO@MgO・28i0意) 、ホウ
酸マグネシウA (2Mg0@B*Os )、ウィレマ
イト(2ZnO@5iOz )、アケルマナイト(2C
aO−MgOe2SiOs )オヨヒxンxfifiイ
) (MgO@Si(h)等の相の存在が認められる。
酸マグネシウA (2Mg0@B*Os )、ウィレマ
イト(2ZnO@5iOz )、アケルマナイト(2C
aO−MgOe2SiOs )オヨヒxンxfifiイ
) (MgO@Si(h)等の相の存在が認められる。
該コーティングは、変形その他の悪影響を受けることな
く、1000℃までの温度あるいは1000℃を超える
温度にまで骸焼されることができる。
く、1000℃までの温度あるいは1000℃を超える
温度にまで骸焼されることができる。
本発明は、熱変形を受けることなく950℃よりも高温
に反覆して燻焼されることができ、約75〜150X1
0−7/’Cの熱膨張係:e(25°〜600°C)を
有するガラスセラミックコーティングであって、金属基
体上に使用されるのに好適で、アルカリ金属酸化物を本
質的に含まず、BaO−MgO−BzOs −8iOz
系に属し、A120a、CaOおよびZnOから成る群
より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を有するガラ
スセラミック」−ティングの製造に関する。すなわち、
本廠明のコーティングは、アルカリ金属酸化物i:、、
本質的に含まず、散化物を基準にした重量ノ(−セント
で表わして次の組成から本質的に成る: BaO10〜60 B203 5〜30 Sing 25〜40 Altos O〜 15 Ca0 0〜15 Mg0 10〜35 Zn0 0〜16 A1203+CaO+Zn0 5〜20最終的
に得られるコーティング中に存在する結晶相の特徴は、
組成中の任意成分との金属酸化物の種類および量に支配
される0例えば、かなりの量のA420gが存在し他の
任意成分が存在しないか極めて少量しか含まれていない
ときには、六方セルシアン(BaO・AjgOs・2S
iOi )が主要結晶相として形成される。これに対し
て、MgOが主成分となり他の任意成分としての金属−
化物が存在しないか極く少量しか存在していない場合に
は、BaO・2Mg0・28i02が主要結晶相となる
。組成物の好ましい範囲は、 Ba0 10〜40 B203 6〜15 8i0z 25〜38 Mg0 10〜30 CaOO〜15 Zn0 0〜16 Al霊0魯 0〜10 CaO+ZnO+A1gon 5〜18から
成る。
に反覆して燻焼されることができ、約75〜150X1
0−7/’Cの熱膨張係:e(25°〜600°C)を
有するガラスセラミックコーティングであって、金属基
体上に使用されるのに好適で、アルカリ金属酸化物を本
質的に含まず、BaO−MgO−BzOs −8iOz
系に属し、A120a、CaOおよびZnOから成る群
より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を有するガラ
スセラミック」−ティングの製造に関する。すなわち、
本廠明のコーティングは、アルカリ金属酸化物i:、、
本質的に含まず、散化物を基準にした重量ノ(−セント
で表わして次の組成から本質的に成る: BaO10〜60 B203 5〜30 Sing 25〜40 Altos O〜 15 Ca0 0〜15 Mg0 10〜35 Zn0 0〜16 A1203+CaO+Zn0 5〜20最終的
に得られるコーティング中に存在する結晶相の特徴は、
組成中の任意成分との金属酸化物の種類および量に支配
される0例えば、かなりの量のA420gが存在し他の
任意成分が存在しないか極めて少量しか含まれていない
ときには、六方セルシアン(BaO・AjgOs・2S
iOi )が主要結晶相として形成される。これに対し
て、MgOが主成分となり他の任意成分としての金属−
化物が存在しないか極く少量しか存在していない場合に
は、BaO・2Mg0・28i02が主要結晶相となる
。組成物の好ましい範囲は、 Ba0 10〜40 B203 6〜15 8i0z 25〜38 Mg0 10〜30 CaOO〜15 Zn0 0〜16 Al霊0魯 0〜10 CaO+ZnO+A1gon 5〜18から
成る。
上記の組成から得られるコーティングは、主要結晶相と
してBaO・2Mg0・28i02を含有し、変形その
他の悪影響を受けることなく950℃を超える温度に燻
焼されることができ、約120〜140 X 10−’
/’Cの熱膨張係数(25°〜600°C)を有する
。このような熱膨張係数を有することによって、該コー
ティングは、低炭素鋼、例えば、Vitrenamel
(米国ペアVA/バニア州°PittsburghのU
、S。
してBaO・2Mg0・28i02を含有し、変形その
他の悪影響を受けることなく950℃を超える温度に燻
焼されることができ、約120〜140 X 10−’
/’Cの熱膨張係数(25°〜600°C)を有する
。このような熱膨張係数を有することによって、該コー
ティングは、低炭素鋼、例えば、Vitrenamel
(米国ペアVA/バニア州°PittsburghのU
、S。
5tee1社により販売)、および、チタン安定化鋼、
例えば、Ti −Namel (米国イリノイ州Chi
cagOのIn1and 8tee1社により販売)ヤ
チタン安定化430ステンレス鋼(米国ペンシルバニア
州ReadingのCarpenter Techno
logy社により販売)などの熱膨張係数(25°〜6
00℃)が約140〜15°0×10−1/℃の材料に
使用されると特に有用となる。
例えば、Ti −Namel (米国イリノイ州Chi
cagOのIn1and 8tee1社により販売)ヤ
チタン安定化430ステンレス鋼(米国ペンシルバニア
州ReadingのCarpenter Techno
logy社により販売)などの熱膨張係数(25°〜6
00℃)が約140〜15°0×10−1/℃の材料に
使用されると特に有用となる。
本発明のコーティングを調製し塗着する方法は、次の5
つの基本的な工程から成る:第1の工程として、所定の
組成のガラス形成用パッチが溶融される。
つの基本的な工程から成る:第1の工程として、所定の
組成のガラス形成用パッチが溶融される。
第2の工程として、溶融物が冷却されてガラスが形成゛
され、該ガラスが微細な粉末な(・しはフリットに粉砕
される。
され、該ガラスが微細な粉末な(・しはフリットに粉砕
される。
第3の工程として、前記フリットの液体スラリか調製さ
れる。
れる。
第4の工程として、基体の表面上に前記スラリかコーテ
ィングとして施される。次−・で、第5の工程として、
コーティングが施された基体が少なくとも850℃の温
度に煉焼されて、フリット粒子をほぼ同時に互いに融着
させて一体的な実質的に非孔質の(ピンホールのない)
コーティングとし且つ多量の結晶化を起こさせる。
ィングとして施される。次−・で、第5の工程として、
コーティングが施された基体が少なくとも850℃の温
度に煉焼されて、フリット粒子をほぼ同時に互いに融着
させて一体的な実質的に非孔質の(ピンホールのない)
コーティングとし且つ多量の結晶化を起こさせる。
通常、焼結中にガラスが充分な流動性を有して本質的に
非孔質のコーティングを形成させ且つ多音の結晶を発生
させるためには、米国規格の雇325の篩(44ミクロ
ン)を通過するような粒子にガラスフリットを粉砕する
のが好ましい。より好ましくは、該粒子は直径が5〜2
0ミクロンの範囲の大きさを有するようにする。ガラス
を粉砕して微細なフリットにすることを促進させるため
には、溶融ガラスの流れを水のプールに流し込んで比較
的小粒子に分解するとよい。しかる後、そのような粒子
を更に粉砕して所望の微細粒子を得る。
非孔質のコーティングを形成させ且つ多音の結晶を発生
させるためには、米国規格の雇325の篩(44ミクロ
ン)を通過するような粒子にガラスフリットを粉砕する
のが好ましい。より好ましくは、該粒子は直径が5〜2
0ミクロンの範囲の大きさを有するようにする。ガラス
を粉砕して微細なフリットにすることを促進させるため
には、溶融ガラスの流れを水のプールに流し込んで比較
的小粒子に分解するとよい。しかる後、そのような粒子
を更に粉砕して所望の微細粒子を得る。
水性スラリを調製してもよいが、特定の塗着方法につい
ては有機液体のベクヒルを用いることか好ましい。多く
の場合、有機ベヒクルは水よりも迅速に蒸発するので、
乾燥およびそれに続く融着工程を速くすることにな奎。
ては有機液体のベクヒルを用いることか好ましい。多く
の場合、有機ベヒクルは水よりも迅速に蒸発するので、
乾燥およびそれに続く融着工程を速くすることにな奎。
更ニ、有機ビヒクルの方が水よりも、広範囲のフリット
組成物について一層良好な非孔質コーティングを生じる
ようである。
組成物について一層良好な非孔質コーティングを生じる
ようである。
基体にスラリを塗着するための多くの手法は車紋分野に
おいて良く知られている。例えば、スラリな単に基体上
に流し込む手法、スラリ中に基体を浸漬する手法、基体
の表面上にスラリを噴霧する方法、あるいは、電気泳動
塗着によって基体にスラリを施す手法がある。後の2つ
の手法が、一般により均一なコーティングを与える点か
ら好ましい。粒子およびベヒクルの操作濃度は、スラリ
を塗着するために採用した方法に依存し、実験によって
簡単に決定される。例えば、比較的揮発性の有機ベヒク
ル(例えば、2−プロパツール)を用いてスプレー被蝋
用のスラリを調製する場合には、液−の濃度は、約70
〜90 ml/l/粒子100イ&イ41持る。ベヒク
ルの量が多すぎると、塗着されたコーティングが流れ謳
くなる。反対に、液体の1が少なすぎると、ベヒクルの
迅速な蒸発により、残存する液体の量が不充分となり、
塗着されたコーティングが弱くなる。燻焼工程中の流動
は極めて制限されており塗着中の欠点は焼結後に現われ
るので、極めて均一で高密度の塗着コーティングを得る
ことは重要である。
おいて良く知られている。例えば、スラリな単に基体上
に流し込む手法、スラリ中に基体を浸漬する手法、基体
の表面上にスラリを噴霧する方法、あるいは、電気泳動
塗着によって基体にスラリを施す手法がある。後の2つ
の手法が、一般により均一なコーティングを与える点か
ら好ましい。粒子およびベヒクルの操作濃度は、スラリ
を塗着するために採用した方法に依存し、実験によって
簡単に決定される。例えば、比較的揮発性の有機ベヒク
ル(例えば、2−プロパツール)を用いてスプレー被蝋
用のスラリを調製する場合には、液−の濃度は、約70
〜90 ml/l/粒子100イ&イ41持る。ベヒク
ルの量が多すぎると、塗着されたコーティングが流れ謳
くなる。反対に、液体の1が少なすぎると、ベヒクルの
迅速な蒸発により、残存する液体の量が不充分となり、
塗着されたコーティングが弱くなる。燻焼工程中の流動
は極めて制限されており塗着中の欠点は焼結後に現われ
るので、極めて均一で高密度の塗着コーティングを得る
ことは重要である。
塗着されたコーティングの燻焼は、少なくとも約850
℃の温度において、ガラス粒子が本質的に同時に融着し
て一体的な実質的に非孔質のコーティングとなり且つそ
の中に多量の結晶化が起こるような充分な時間に亘り実
施される。一般的には、過剰な流動を起こすことなく粒
子を融着させるには、烟焼時の最高温度は約1000℃
である。燗焼時間は、上限温度における数分間から下限
温度における約−15分の範囲に存するのが通常である
。
℃の温度において、ガラス粒子が本質的に同時に融着し
て一体的な実質的に非孔質のコーティングとなり且つそ
の中に多量の結晶化が起こるような充分な時間に亘り実
施される。一般的には、過剰な流動を起こすことなく粒
子を融着させるには、烟焼時の最高温度は約1000℃
である。燗焼時間は、上限温度における数分間から下限
温度における約−15分の範囲に存するのが通常である
。
−着時間をこれ以上長くして操作することもできるが、
燗焼工程を長くすることに伴なう費用の増加を償う程に
最蔚製品の特性を実質的に向上させることはないようで
ある。
燗焼工程を長くすることに伴なう費用の増加を償う程に
最蔚製品の特性を実質的に向上させることはないようで
ある。
本発明の材料は、焼結工程中の雰囲気によって影畳な受
けないが、基体となる材料(例えば、低炭素鋼)が酸化
を受けることを防止するために不活性または還元性雰囲
気の使用を必要とすることがある。また、基体上に金楓
性の銅および(または)ニッケルから成る被蝋を施して
おくと、酸化を防止し且つ本発明のコーティングの結合
を促進するので有益である。しかしながら、そのような
条件が必要か否かも実験によって容易に決定することが
できる。
けないが、基体となる材料(例えば、低炭素鋼)が酸化
を受けることを防止するために不活性または還元性雰囲
気の使用を必要とすることがある。また、基体上に金楓
性の銅および(または)ニッケルから成る被蝋を施して
おくと、酸化を防止し且つ本発明のコーティングの結合
を促進するので有益である。しかしながら、そのような
条件が必要か否かも実験によって容易に決定することが
できる。
コーティングの熱膨張係数および(または)耐火性が実
質的に変化しない限りは、8i0、Zr0z 、Pb0
%よびBizOsのごとき適合性を有する金楓酸化物の
少量を含有させてもよい。
質的に変化しない限りは、8i0、Zr0z 、Pb0
%よびBizOsのごとき適合性を有する金楓酸化物の
少量を含有させてもよい。
そのような添加物は、一般に、約10−を超えない。従
来から用いられているガラス着色剤を通常量で添加させ
ることもできる。
来から用いられているガラス着色剤を通常量で添加させ
ることもできる。
以下、本1発明の好ましい実施例について説明する。
表1には、本発明で用いられるガラス組成物の例が酸化
物を基準にした重量部で示されている。各成分の合計は
100または100に近くなっているので、表中に示す
値は実際には重量パーセントを表わしているものと考え
てよい。実際のバッチ成分は、酸化物その他の化合物か
ら成り、他の成分と共に溶融されたときに、適当な割合
の所望の酸化物に転化する。
物を基準にした重量部で示されている。各成分の合計は
100または100に近くなっているので、表中に示す
値は実際には重量パーセントを表わしているものと考え
てよい。実際のバッチ成分は、酸化物その他の化合物か
ら成り、他の成分と共に溶融されたときに、適当な割合
の所望の酸化物に転化する。
バッチ成分は、均一な溶融物が得られるように互いに混
練されボールミル操作に供され、白金ルツボに導入され
る。核ルツボは、約1350°〜1450℃で操作され
ている炉に移され、バッチは約4〜6時間溶融される。
練されボールミル操作に供され、白金ルツボに導入され
る。核ルツボは、約1350°〜1450℃で操作され
ている炉に移され、バッチは約4〜6時間溶融される。
(揮発によるB2O3の損失は、約10″%までと考え
られた。)溶融物を清澄な液体として水を含有している
容器に入れて、比較的細かいガ・:′・111゛ ラス粒子を形成させる。゛ソ□の後、該粒子を乾燥させ
、ボールミル操作に供して325メツシユの篩を通過す
るようにする。
られた。)溶融物を清澄な液体として水を含有している
容器に入れて、比較的細かいガ・:′・111゛ ラス粒子を形成させる。゛ソ□の後、該粒子を乾燥させ
、ボールミル操作に供して325メツシユの篩を通過す
るようにする。
へ1 屑 鱈 −“ 1 メ j
〜1 函 鱈 6 ° ! メ 謬
゛: 澗 王 = “ ゴ 大
t/J 1−LJ −愕 リ N
≧上記の組成物が所望のコーティングを得るのに
適しているか否かを大略評価するための簡単なテストを
行なった。このテスト法の実施するために、325メツ
シユの篩を通過するように粉砕されたガラスフリットか
ら少量のベヒクルを用いて、直径約0.5’で高さ約0
.5′の円形ボタンを圧縮成形した。該ボタンを約90
0°〜950℃で操作されている炉に導入して、該炉中
で25分間保持した。焼結されたボタンを視覚観察する
ことによって、流動性、結晶化度、結晶の大きさ、およ
び表面の性質を評価することができる。流動性が良好で
結晶化度の大きい組成物をX線回折分析に供して存在す
る結晶相を同定し、また、約2’X Q、5’X O,
2−5’の形状を有するように焼結後圧綿成形した棒状
物について熱膨張係数を測定・した。
≧上記の組成物が所望のコーティングを得るのに
適しているか否かを大略評価するための簡単なテストを
行なった。このテスト法の実施するために、325メツ
シユの篩を通過するように粉砕されたガラスフリットか
ら少量のベヒクルを用いて、直径約0.5’で高さ約0
.5′の円形ボタンを圧縮成形した。該ボタンを約90
0°〜950℃で操作されている炉に導入して、該炉中
で25分間保持した。焼結されたボタンを視覚観察する
ことによって、流動性、結晶化度、結晶の大きさ、およ
び表面の性質を評価することができる。流動性が良好で
結晶化度の大きい組成物をX線回折分析に供して存在す
る結晶相を同定し、また、約2’X Q、5’X O,
2−5’の形状を有するように焼結後圧綿成形した棒状
物について熱膨張係数を測定・した。
ボタンによって示される流動性の定性的な評価として、
流動性が大きくなるに従って1〜50等級に分類した。
流動性が大きくなるに従って1〜50等級に分類した。
すなわち1.1は焼結のみが起こり流動が生じないもの
、2は極めて僅かの流動が生じながら僅かに縁部が丸く
なったもの、3は縁部が丸く5なり良好な流動が認めら
れたもの、4はボタンが完全に丸くなったもの、すなわ
ち、流動性が高いもの、5は流動性が極めて高くパドル
状を呈していたものをそれぞれ表わす。経験によると、
本質的に「ピンホールの無い」コーティングを得るため
には、少なくとも等級3で示される流動性が必要である
ことがわかった。幾つかの組成、物においては、等級2
で表わされる流動性は、煉焼温度を、高くすることによ
って向上させられる。ガラスは極めて迅速に結晶化する
傾向があるので、溶焼時間を長くしても流動性は大きく
ならないのが一般的である。
、2は極めて僅かの流動が生じながら僅かに縁部が丸く
なったもの、3は縁部が丸く5なり良好な流動が認めら
れたもの、4はボタンが完全に丸くなったもの、すなわ
ち、流動性が高いもの、5は流動性が極めて高くパドル
状を呈していたものをそれぞれ表わす。経験によると、
本質的に「ピンホールの無い」コーティングを得るため
には、少なくとも等級3で示される流動性が必要である
ことがわかった。幾つかの組成、物においては、等級2
で表わされる流動性は、煉焼温度を、高くすることによ
って向上させられる。ガラスは極めて迅速に結晶化する
傾向があるので、溶焼時間を長くしても流動性は大きく
ならないのが一般的である。
すなわち、ある与えられた温度における流動は1、主と
して、結晶化の前に起こる。
して、結晶化の前に起こる。
表2には、上述のボタンテスト中に生じた流動性の視覚
評価、電子顕微鏡で調べたときの存在する結晶量の定−
性評価(結晶化度が高いとは50体体積上超えていると
考えられるものを示す)および結晶の平均直径(結晶の
大きさが、細かいとは5ミクロンより小さいもの、中と
は5〜10ミ身ロンを示す)、X線回折分析によって同
定された結晶相の種類、および、ガラスセラミックの分
野において従来より行なわれている手法に従い圧縮成形
され煉焼された棒状物について測定された25゜〜60
0℃における熱膨張係数(X 10−’ 7℃)が示さ
れている。
評価、電子顕微鏡で調べたときの存在する結晶量の定−
性評価(結晶化度が高いとは50体体積上超えていると
考えられるものを示す)および結晶の平均直径(結晶の
大きさが、細かいとは5ミクロンより小さいもの、中と
は5〜10ミ身ロンを示す)、X線回折分析によって同
定された結晶相の種類、および、ガラスセラミックの分
野において従来より行なわれている手法に従い圧縮成形
され煉焼された棒状物について測定された25゜〜60
0℃における熱膨張係数(X 10−’ 7℃)が示さ
れている。
1゜
* q=ニガラス
BMsSz = BzOs・2Mg0・28i0zMS
=MgO・Sing VS=X線回折パターンに 非常に強いピークが存する i3 = // 強いピークが存する M = // 中程度のピークが存する VW= 、/ 非常に弱いピークが存する 表2を表1と一緒に調べると、最終製品に存在するム晶
に与えるガラス組成物の影響が良く判る。フリットを粉
砕して全体の粒子径を皐き゛るだけ小さくすること、お
よび(°または)焼結時間を長くすると、発生する結晶
の量を多くすることができる。
=MgO・Sing VS=X線回折パターンに 非常に強いピークが存する i3 = // 強いピークが存する M = // 中程度のピークが存する VW= 、/ 非常に弱いピークが存する 表2を表1と一緒に調べると、最終製品に存在するム晶
に与えるガラス組成物の影響が良く判る。フリットを粉
砕して全体の粒子径を皐き゛るだけ小さくすること、お
よび(°または)焼結時間を長くすると、発生する結晶
の量を多くすることができる。
上述したように、有iベヒクルを使用する方が、水性ス
ラリよりも均一で良好んコーティングを生じさせるよう
である。例えば、メタノール、エタノール、1−プロパ
ツール、2−プロパツール、1−ブタノール、およびニ
トロセルローズバインダを含み酢酸アミル等の液体を用
いて本発明に使用できる7リツトのサスペンションをv
4製することができる。
ラリよりも均一で良好んコーティングを生じさせるよう
である。例えば、メタノール、エタノール、1−プロパ
ツール、2−プロパツール、1−ブタノール、およびニ
トロセルローズバインダを含み酢酸アミル等の液体を用
いて本発明に使用できる7リツトのサスペンションをv
4製することができる。
密度、均一性、および塗着速度に関して最上のコーティ
ングは2−プロパツールを用いた場合に得られた。
ングは2−プロパツールを用いた場合に得られた。
実験によると、1−プロパツールよりも2−プロバノー
ルを用いるスラリの方が良好な塗着を与え、また、1−
ブタノールよりも2−ブタノールのスラリの方が良好な
コーティングを与えることが示された。吸着分子による
立体障害によって、2−プロパツールおよび2−ブタノ
ールが、それぞれ、1−プロパツールおよび1−ブタノ
ールよりも効果的になるものと考えられる。OH−基は
、2−プロ1′\ パノールの炭素鎖の末端ではなく側部に結合する。一般
に、この種の側部結合によって、粒子のサスペンション
が良好になることが認ベヒクルとしてメタノールを使用
することは塗着速度を極めて迅速にはするが、多くの場
合、得られる塗着物が弱くなり、その結果、焼結後のコ
ーティングは所望される程には高密度で均一にはならな
い。
ルを用いるスラリの方が良好な塗着を与え、また、1−
ブタノールよりも2−ブタノールのスラリの方が良好な
コーティングを与えることが示された。吸着分子による
立体障害によって、2−プロパツールおよび2−ブタノ
ールが、それぞれ、1−プロパツールおよび1−ブタノ
ールよりも効果的になるものと考えられる。OH−基は
、2−プロ1′\ パノールの炭素鎖の末端ではなく側部に結合する。一般
に、この種の側部結合によって、粒子のサスペンション
が良好になることが認ベヒクルとしてメタノールを使用
することは塗着速度を極めて迅速にはするが、多くの場
合、得られる塗着物が弱くなり、その結果、焼結後のコ
ーティングは所望される程には高密度で均一にはならな
い。
電気泳動塗着は、常に、最上のコーティングを生じさせ
るようであった。しかしながら、この方法は、フリット
粒子が析出する傾向が強いので、サスペンションをはぼ
常時攪拌しながら実施されなければならない。電気泳動
塗着の効果は、電圧、粒子の濃度、粒子の大きさ、およ
び塗層時間等の因子によって支配されることは良く知ら
れている。所望のコーティングを生じさせるには次の範
囲の条件が好適であることが、見出された。
るようであった。しかしながら、この方法は、フリット
粒子が析出する傾向が強いので、サスペンションをはぼ
常時攪拌しながら実施されなければならない。電気泳動
塗着の効果は、電圧、粒子の濃度、粒子の大きさ、およ
び塗層時間等の因子によって支配されることは良く知ら
れている。所望のコーティングを生じさせるには次の範
囲の条件が好適であることが、見出された。
電 圧:50〜400ボルト(直流)粒子のm度=
15〜200グラム/液体100 ml 粒子の大きさ: (325メツシユ、鼾声しくは平均5
〜20ミクロン 厚さ0.006’の焼結後のコーティングを得るための
時間:粒子の濃度が高い場合には5秒間、粒子の濃度が
低い場 合には1分間 塗潰されたコーティングは、数百度に加熱されることに
よって、乾燥され、ベヒクル中に存在する任意の有機バ
インダは除去される。
15〜200グラム/液体100 ml 粒子の大きさ: (325メツシユ、鼾声しくは平均5
〜20ミクロン 厚さ0.006’の焼結後のコーティングを得るための
時間:粒子の濃度が高い場合には5秒間、粒子の濃度が
低い場 合には1分間 塗潰されたコーティングは、数百度に加熱されることに
よって、乾燥され、ベヒクル中に存在する任意の有機バ
インダは除去される。
次いで、コーティングが塗着された基体は、850°〜
1ooo℃゛の範囲の温度に操作されている炉の中に導
入されて燃焼される。
1ooo℃゛の範囲の温度に操作されている炉の中に導
入されて燃焼される。
温度の選歌が適当であるときには、典型的な燃焼工程は
、塗着された粒子が約1分間でガラス化(ビトリフイケ
ーショ/)シ、次いで、20〜30秒間で結晶化するこ
とから成る。結晶化は次の1.5〜2分間以内に完結す
るので、全焼結時間は平均3〜5分間であるのが一般的
である。このような経過は、燃焼中に材料によって示さ
れる不透明度の変化を観察することによって視覚的に追
跡することができる。すなわち、ガラス化のみが存しフ
リット粒子が流動しているときは、ガラス体は透明であ
る。結晶が形成されると漸次不透明になってゆく。
、塗着された粒子が約1分間でガラス化(ビトリフイケ
ーショ/)シ、次いで、20〜30秒間で結晶化するこ
とから成る。結晶化は次の1.5〜2分間以内に完結す
るので、全焼結時間は平均3〜5分間であるのが一般的
である。このような経過は、燃焼中に材料によって示さ
れる不透明度の変化を観察することによって視覚的に追
跡することができる。すなわち、ガラス化のみが存しフ
リット粒子が流動しているときは、ガラス体は透明であ
る。結晶が形成されると漸次不透明になってゆく。
上述したように、実質的にすべての流動&ま、ガラス化
状態が生じている短期間に起こるものと考えられる。し
たがって、基体を均一に且つ完全に被覆するためには、
ガラス化状態が充分な流動性を有していなければならな
−・。
状態が生じている短期間に起こるものと考えられる。し
たがって、基体を均一に且つ完全に被覆するためには、
ガラス化状態が充分な流動性を有していなければならな
−・。
しかしながら、従来のガラス釉薬コーティングとは異な
り、本発明の結晶化コーティングは、燃焼中にホールや
エツジの周りにメニスカスを形成しない。
り、本発明の結晶化コーティングは、燃焼中にホールや
エツジの周りにメニスカスを形成しない。
表3には、1”X 2’X O,045の430Tiス
テンレス鋼(耐酸化性の高いチタン安定化ステンレス鋼
)のストリップに、2−プロノ(ノールをベヒクルとし
て用い、表1に示した実施例の幾つかを電気泳動塗着し
、空気中で4分間925℃に煉焼して〜0.00,6’
の厚さにすることによって得られたコーティングについ
て測定した6檀の電気的性質が記されている。
テンレス鋼(耐酸化性の高いチタン安定化ステンレス鋼
)のストリップに、2−プロノ(ノールをベヒクルとし
て用い、表1に示した実施例の幾つかを電気泳動塗着し
、空気中で4分間925℃に煉焼して〜0.00,6’
の厚さにすることによって得られたコーティングについ
て測定した6檀の電気的性質が記されている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 熱変形を受けることなく950℃よりも萬温
に繰り返して賎焼されることができ、約75〜150
X 10−7/’Cの熱膨張係数(25°〜600°G
)を有し、且つ、その組成が、酸化物を基準にした重量
ノ(−セントで表わして、 BaO’ 10−60 8203 55−3 0Sin 25−40 、%1zOs O−15 CaU 0−15 M蜆 1O−35 Zn0 0−16 AI 20B +CaO+ZnO5−20から本質的に
成り、実質的にアルカリ金属酸化物を含まないことを特
徴とするガラスセラミック。 (2) Ba0 10−40820
3 6−25 Sin225−38 MgO1O−30 CaO0−15 Zn0 0−16 A1203 0−10 CaO+ZnO+Al 203 5−18から本質
的に′成る特許請求の範囲第1項記載のガラスセラミッ
ク。 (3) ta) 実質的にアルカリ金属酸化物を含ま
ず、酸化物を基準にした重量パーセントで表わして、 ’BaO10−60 BzOs 5−30 Sin225−40 A120S O−15 CaO”0−15 Mg0 10−35 Zn0 0 −16 Al 203−)CaO+Zn0 5−20から
本質的に成るガラスバッチを溶融する工程、 (b) その溶融物を冷却してガラスとし、核ガラス
を粉砕して米国規格4325の篩を通過する微細粒子に
する工程、 (C) 前記ガラス粒子の液体スラリを調製する工程
、 (d) 前記コーティングをコーティングとして所望
の基体上に施す工程、その後、 (e) 前記コーティングを少なくとも850℃の温
度に燻焼して、前記ガラス粒子をはぼ同時に互いに焼結
させて一体的な本質的に非孔質のコーティングとし、且
つ、!′11 多量の結晶化を起こさせる工程、 からなることを%徴とする熱変形を受けることなく95
0℃よりも高温に反覆して■焼されることができ、約7
5〜150×10’/’Cの熱膨張係数(25°〜60
0℃)を有するガラスセラミックの製造方法。 (4) 前記ガラスが、 BaO10−40 B203 6−25 8i0225−38 MgO1O−30 CaO0−15 Zn0 0−16 A1203 0−10 CaO+ZnO+AI zos 5−18から本
質的に成る特許請求の範囲第3項記載の方法。 (5) 前記液体が、有機ベヒクルである特許請求の
範囲第3項記載の方法。 (6) 前記液体が、−機バインダを追有する特許請
求の範囲第・・′5項記載の方法。 □″′( (力 前記基体が、低炭素鋼およびチタン安定化鋼から
成る群から選ばれる特許請求の範囲第3項記載の方法。 (8)前記スラリか、電気泳動塗着によって前記基体上
に施される特許請求の範囲第7項記載の方法。 (9) 前記コーティングが、850°〜1000℃
の範囲の温度に燻焼される特許請求の範囲第3項記載の
方法。 aI#記コーティングが、約3〜5分間燗焼される特許
請求の範囲第3項記載の方法。
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