JPS60131851A - リン酸塩レ−ザガラスの耐熱衝撃強度を増加させる方法 - Google Patents

リン酸塩レ−ザガラスの耐熱衝撃強度を増加させる方法

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JPS60131851A
JPS60131851A JP58237760A JP23776083A JPS60131851A JP S60131851 A JPS60131851 A JP S60131851A JP 58237760 A JP58237760 A JP 58237760A JP 23776083 A JP23776083 A JP 23776083A JP S60131851 A JPS60131851 A JP S60131851A
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JP
Japan
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glass
shock resistance
phosphate laser
laser glass
heat
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Pending
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JP58237760A
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English (en)
Inventor
Sadahiro Nakajima
貞洋 中島
Chiemi Kanamori
金森 智恵美
Hisayoshi Toratani
久良 虎溪
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/02Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass

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  • 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)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Lasers (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、リン酸塩レーザガラスの表面にガラス質の
被膜を形成して光ボンピングに対する耐5)熱衝撃強度
および破壊強度を増加させる方法に関する。
最近、ガラスレーザに対して、高速繰り返し発振の要請
が高まっている。リン酸塩レーザガラス拡狭いスペクト
ル幅を有していて、このような発1.0振用ガ2スとし
て優れた特性を有している。しかし高速繰り返し発振を
行なうと励起光であるフラッシュランプからの熱がガラ
ス内部に蓄積し、レーザガラスの温度が上昇してしまう
。このため通常は、水冷あるいは空冷が行なわれている
。しかIl、るにこの水冷等をしてもガラスの場合は結
晶と異なり熱伝導率が小さいので、内部に蓄積した熱が
、冷却媒体に拡散しに〈<、その結果、ガラス内部に大
きな温度分布が発生□しやすい。このためこの温度分布
による熱応力によってガラス破壊がもたらされてしまう
。これを防ぐ手段としてはガラスの耐熱衝撃強度の増加
が必要とされる。
ここでこの耐熱衝撃強度Rの一般式は次のように表わさ
れる。
(1−μ)にS R−□ ■ αE ここで、μはポアソン比、には熱伝導率、Sは破壊(曲
げ)強度、αは熱膨張係数、Eはヤング率である。
熱伝導率に等は、その物質については定数なので、上式
から組成のきまったガラスの耐熱衝撃強度を増加させる
には、ガラスの破壊強度を増大させればよいことがわか
る。 □ そして従来のこのようにガラスの耐熱衝撃強度を増加さ
せる方法として杜、例えばイオン交換によるガラス表面
の化学強化方法がある。しかしながら従来のこの化学強
化方法は、この方法を採るために組成した特定のガラス
にしか適用できず、高速繰り返し発振特性を重視したリ
ン酸塩レーザガラス等のその他の組成のガラスには適用
できないという問題点があった。また、イオン交換によ
って表面に形成された圧縮応力層は、ガラスの温度が上
昇するとイオンが移動して消失するという性質を有して
いる。
この発明は、このような従来の問題点を解決する′こと
を目的としたもので、次のような研究の結果完成された
ものである。即ち金属アルコキシド等から作成した部分
縮重合ゾル溶液をリン酸塩レーザガラス表面に浸漬法等
によりコーチ−インクし1熱処理して、ガラス質の被膜
を形成することにより、ガラスの破壊強度、および耐熱
衝撃強度を大幅に増大し得ることを見出した。
而してこの発明は、金属アルコキシドその他の有機金属
化合物の1種または2種以上をアルコールその他の有機
溶媒に溶解したものを加水分解し、これに部分縮重合反
応を行々わせて得たゾル溶液をリン酸塩レーザガラスの
表面にコーティングし、さらにこのコーテイング膜を熱
処理することによりガラス質の被膜とすることを特徴と
している。
有機金属化合物としては、Si、8%Na1Atその他
のガラスを形成し得、る金属元素からなる化合物が用い
られる。例えば8402単成分ガラス被膜とするために
は、金属アルコキシドのケイ酸アルキル等を用いればよ
いし、8102 B20z Na2O3成分系ガラス被
膜とするためには、金属アルコキシドの例えばケイ酸エ
チル・、ホウ酸メチル、およびナトリウムメチラートの
混合物を用いればよい。
一方、有機溶媒としては、アルコール、アセチルアセト
ンが一般的である。上記の有機金属化合物の1種あるい
は2・種以上を、この有機溶媒に溶解、シ、充分混合し
たのち加水分解のための水を、そのままの形で、あるい
は有機溶媒で希釈した形で添加し、攪拌、混合し加水分
解、縮重合を行なわせる。この際溶液中の有機金、属化
合物の濃度が0.1モル/却から5モル/Jc9の範囲
に入るように調整する。0.1モル/却以下では、コー
ティング時に充分な厚みの膜が形成されず、5モル/#
以上では、加水分解に続いて起る縮重合反応の速度が大
きすぎて、溶液がゼリー状に固化してしまい、コーティ
ング溶液として使用できない。
有機金属化合物と水の比率も適正なコーティング溶液を
作成するための重要なパラメータである。
加水分解用に加えられる水の好ましい量は、有機金属化
合物の種類によって異なるが、有機金属化合物1モルに
対して、およそ、1モルから5モルの範囲である。これ
以下の水の量の場合、コーティング可能な部分縮重合し
たゾル溶液を得るには、きわめて長い反応時間を必要と
するし、これ以上の水の量の場合、溶液のゲル化が速く
、安定なコーティング溶液が得られにくい。
適当な量の水で加水分解し、熟成によって部分縮重合さ
せたゾル溶液に、リン酸塩レーザガラスを浸漬する、等
の方法で、膜をコーティングすることができる。この膜
を後述の各実施例で示すような熱処理条件で焼成するこ
とによりガラス質の被膜が得られる。
この発明によるガラスの耐熱衝撃強度の増大の原因は、
イオン交換法の場合のような、表面圧縮応力層の形成に
よるというよりも、むしろ、ガラスの表面に存在する微
細なキズをガラス質の被膜がある程度消失させることに
よるためと考えられる。これは次の実施例で示すように
、Sin、ガラス被膜と5t02BzOs−NaxO系
ガラメガラス被膜た場合、膨張係数の小さい、即ち、大
きな圧縮応力層が形成されると予想される5I02ガラ
ス被膜の方が、耐熱衝撃強度が必ずしも大きくないこと
がらこのように考えられるものである。
次に実施例を述べる。なおこの発明は以下の実施例の範
囲に限定されるものではない。
実施例1 ケイ酸エチルのエチルアルコール溶液を加水分解した後
、室温に放置し部分縮重合化を行なわせ、コーティング
溶液とした。この溶液に、光沢研磨した5φ×4011
II++のリン酸塩レーザガラスを浸漬し、引き上げて
コーティングを行なった。これを室温で乾燥したのち、
徐々に350 ’Cまで昇温し、5時間保持してガラス
質の被膜を得た。このようにして作成された被膜つきガ
ラスの曲げ強度は1400#/cdlとなり、コーティ
ングのないガラスの曲げ強度670Jc’i/Cdに較
べ、約2.1倍に強化された。■式から耐熱衝撃強度も
同様に2.1倍になる。
実施例2 光沢研磨した5φ×40簡のリン酸塩レーザガラスに実
施例1と同様にしてコーティングを施した。
得られた被膜つきガラスの曲げ強度は19oo#/cf
Aとなり、コーティングのないガラスの曲げ強度900
ki/ct/lに較べ約2.1倍に強化された。耐熱衝
撃強度は、tよは2.1倍になる。
実施例3 ケイ酸エチル、ホウ酸メチル、ナトリウムメチラートを
混合したエチルアルコール溶液を加水分解し、部分縮重
合化して得られたコーティング溶液に、光沢研磨した5
φ×40閣のリン酸塩レーザガラスを浸漬しコーティン
グを行なった。これを、室温で乾燥したのち、徐々に3
80 ’Cまで昇温し、24時間保持してガラス質の被
膜を得た。このようにして作成された被膜つきガラスの
曲げ強度は2000却/−となり、コーティングのない
ガラスの曲げ強度9008/cr/lに較べ、約2.2
倍に強化された。
耐熱衝撃強度もは#!1″2.2倍になる。
実施例4 側面を粗ずり仕上げした5 X 5 X 40mmのリ
ン酸塩レーザガラスに実施例1と同様にして、コーティ
ングを施し、400℃で2時間保持してガラス質の被膜
を形成させた。得られた被膜つきガラスの曲げ強度は9
20kg/cdlとなり、コーティングのないガラスの
曲げ強度520#/Jに較べて約1.8倍に強化された
。耐熱衝撃強度もほぼ1.8倍になる。
実施例5 ケイ酸エチル、ホウ酸メチル、ナトリウムメチラート、
アルミニウムインプロポキシドを混合したインプロパツ
ール溶液を加水分解し、部分縮重合化して得られたコー
ティング溶液に光沢研磨した5φX 40m5+のリン
酸塩レーザガラスを浸漬し、コーティングを行なった。
これを室温で乾燥したのち、徐々に400℃まで昇温し
、12時間保持してガラス質の被膜を得た。このように
して作成された被膜つきガラスの曲げ強度は、1700
 Ay/dと、コーティングのないガラスの曲げ強度8
00却/c!に較べ約2.1倍に強化された。耐熱衝撃
強度も#まぼ2.1倍になる。
次いで上記各実施例を、その他の実施例とともに次表に
まとめて示す。
(以下余白)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 金属アルコキシドその他の有機金属化合物の1種
    または2種以上をアルコールその他の有機溶媒に溶解し
    たものを加水分解し、これに部分縮合反応を行なわせて
    得たゾル溶液をリン酸塩レーザガラスの表向にコーティ
    ングし、さらにこのコーテイング膜を熱処理することに
    よりガラス質の被膜とすることを特徴とするリン酸塩レ
    ーザガラスの耐熱衝撃強度を増加させる方法。 2 有機金属化合物を形成している金属元素は、別、B
    %Nm、Atその他のガラスを形成し得る金属元素であ
    る特許請求の範囲第1項記載のリン酸塩レーザガラスの
    耐熱衝撃強度を増加させる方法。
JP58237760A 1983-12-19 1983-12-19 リン酸塩レ−ザガラスの耐熱衝撃強度を増加させる方法 Pending JPS60131851A (ja)

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