JPS61205659A - 多結晶硫化亜鉛の製造方法 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は多結晶硫化亜鉛（ＺｎＳ　）の製造方法に関す
るものである。

ＺｎＳは、一般には可視から赤外域における光学材料で
、特に赤外域における赤外光透過特性が良好なため、赤
外線応用機器の窓材やレンズ等の光学部品として多用さ
れる傾向にある。単結晶ＺｎＳは非常に良好な透光性を
存するが、小寸法のものしか製造されないため、上記の
光学部品等でかなりの大きさを必要とする用途には多結
晶ＺｎＳが不可欠になっている。

（従来技術とその問題点） 光学的用途に供することのできる多結晶ＺｎＳの製造方
法として従来知られているのは、ＣｖＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｆｉ　　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と
ＨＰ　（Ｈｏｔ　Ｐｒｅｓｓ　）法に大別される。ＣＶ
Ｄ法によるものは良好な透光性を示すが、気相蒸着の速
度が遅いため非能率的な製造法となり、高価になるため
特定の用途に限定される。

またＨＰ法によるものもかなり良好な透光性を示すが、
従来方法ではホットプレスの条件が７７０〜９１１ｉ５
℃の温度範囲、Ｉ　、　４［ｉ　〜２　、９２　ｔｏｎ
／ａｍ”の圧力範囲であり、かなりの高温且つ高圧条件
となっている（特公昭４ｌ−４１２）。このため、ホッ
トプレスを行うための型材にはタングステンカーバイド
（ＷＣ）あるいはモリブデン（ＭＯ）等を使用すること
が不可欠となっている。

また他のホットプレス法として、温度６００〜！５００
℃、圧力０　、５　ｔｏｎ／ｃｓ’以下の高温、低圧条
件を採用する試みもなされているが、赤外光透過率のレ
ベルは焼結助剤としての添加物を用いた場合でも、低い
ものであった（特開昭５Ｏ−２００ｆｔ）。

（発明の目的） 本発明は上記の問題点に鑑み、良好な透光性を示す多結
晶ＺｎＳをホットプレス法により工業的に安価に製造す
ることを可能とするものである。

また安価に製造するための条件として、ホットプレスの
型材が安価であり、かつ型の寿命が従来法に較べ大幅に
長い製造方法を提供するものである。

更に、透光性の良好な多結晶ＺｎＳを得るために不純物
吸収の原因となる焼結助剤等の添加物を全く用いないで
、高純度で微細なＺｎＳ粉末のみを真空中で熱間圧縮成
形し、良好な赤外光透過率を存する多結晶硫化亜鉛を製
造する方法を提供するものである。

（発明の内容） 前述の従来技術の問題点を解決するため、本発明者らは
硫化亜鉛原料粉末の粒径と熱間圧縮成形の温度及び圧力
条件との関係を詳細に検討した。

硫化亜鉛粉末は通常、例えば酸性溶液から酢酸イオンの
存在において、または微酸性溶液に硫化水素を反応させ
た沈殿から製造され゛る。この時の反応温度、濃度、溶
液のｐＨｅｔｃ、の条件により種々の粒径、形状の異っ
た粉末が得られる。

代表的な粉末として、１．２μｍ　、３．０μｍ　、５
．０μｍの３種の粒径の原料粉末を作成し、ＩＯ＝　ｔ
ｏｒｒ程度の真空中で種々の熱間圧縮成形の条件と赤外
光透過率の関係を検討した。

表１に温度、圧力を変化させた場合の波長１〜目μｍ範
囲での最高透過率を示す。試料は３冒−に両面光学研摩
加工し、赤外光透過率は、ダブルビーム式分光光度計で
測定した。

温度ｇｏｏ℃では、圧力を０　、８　ｗ　２　、　Ｏｔ
ｏｎ／ａｍ”の範囲で変化させれば、最高７２％の透過
率が得られる。

しかし、８００℃未満では、最高４０％以下の透過率し
か得られなかった。

これは粉末の塑性変形能が不十分なため、微小気孔が多
数残留し光散乱を起すためと考えられる。

表　　１ 一方、温度１１００℃では圧力を０．８〜１．ｏｔｏｎ
／ｃ♂の範囲で変化させれば最高５０％の透過率が得ら
れた。

しかし、アルミナ類のホットプレス型は数サイクルの使
用で破損した。また、温度１１００℃で圧力！、４〜２
　、　Ｏｔｏｎ／ｃｍ”の場合は、この型の破損が顕著
で著しく、透過率データが得られないことが判った。

以上の結果より、アルミナ製ホットプレス型を使用する
ときホットプレスの温度範囲は８００〜１０５０℃が適
当であると判断された。この温度範囲内でも３種の粒径
の異なる粉末では、平均透過率に差異が認められる。す
なわち比較的粗粒の５．０μｍの粉末の場合、０．８〜
１．０ｔｏｎ／ｃ■１の低圧域では最高（５０％Ｍ５５
％程度）の透過率だが、１．４〜２　、０　ｔｏｎ／ｃ
１１”の高圧域では最高６０〜６５％程度の透過率が得
られる。しかし、２．０ｔｏｎ／ｃ■８の高圧条件では
、アルミナ製ホットプレス型の耐久性は数■サイクル程
度であったため、１　、５　ｔｏｎ／ｃｓ”以上の圧力
あるいは５．０μｍを超える粒径の粉末では、実際の工
業的応用の点で問題のあることが判った。

一方、比較的微粒の藍、２μｍ及び３．０μｍの粉末の
場合８０Ｇ−１０５０℃の温度範囲では、いずれも最高
７０〜７２％の理論透過率に近い優れた透過率の得られ
ることが明らかとなった。

しかも従来の２　、　Ｏｔｏｎ／ｃ■１以上の高圧条件
で良好な透過率が得られるのみでなく、０．８〜１．４
ｔａｎ／ｃ■１の低圧条件でもかなり良好な透過率が得
られることが判った。前述の通り、２−Ｏｔｏｎ／ｃ♂
の圧力ではアルミナ製型の耐久性に問題があるが、１．
０〜１，４ｔｏｎ／ａｍ’の圧力では百サイクル程度で
も損傷が認められず、工業的応用の面で大きな利点とな
ると考えられる。

なお、１．２μｍと３．０μｍを比較すると、粒径が微
細な程、最大透過率を示す温度条件が低温域へ広がる傾
向が認められ、より微細な粉末が望ましいことが判る。

また、１．２〜３．０μｍ粉末では、０．８ｔｏｎ／ａ
ｍ’の低圧力条件でも５０〜５５％程度の透過率は得ら
れている。

以上の結果により、主に波長１〜ｉμｍの赤外光透過率
の良好な多結晶硫化亜鉛を工業的に有利に製造する方法
として、粒径５．０μｍ以下の微細な原料粉末を用い、
これを温度８００〜１０５０℃、圧力０３８〜Ｉ　、　
４　ｔｏｎ／ｃ■１、真空中の条件にてホットプレス成
形することが適当であることが判った。

（実施例１） 純度９９．９９％で、粒径が１．２μｍ　、３．０μｍ
　、５．１ｍと異なる３種の粉末を、内径２０ｍ−のア
ルミナ製型に入れ、真空度的１０−”　ｔｏｒｒの雰囲
気中で種々の温度及び圧力条件にてホットプレス成形を
行った。

温度は８００〜１１００℃、圧力は０　、８〜２　、　
Ｏｔｏｎ／Ｃ１１’で保持時間は３０分間一定とした。

条件の組み合せの詳細は表１の通りである。

ホットプレス後の試料は、両面光学研摩加工を行ない厚
さ３１−に仕上げ、ダブルビーム式赤外分光光度計にて
赤外光透過率を測定した。この結果は表１の通りである
。

（実施例２） 代表的な赤外分光測定例として、粒径１．２μｍの粉末
を温度３００℃、圧力１　、４　ｔｏｎ／ｃ■１にてホ
ットプレスしたサンプルの測定結果を第１図に示す。

赤外線応用機器で最も良く実用される、波長８〜１２μ
ｍ帯での赤外光透過率が良好である。

（実施例３） 比較的低温域でのホットプレス材の代表的な赤外分光測
定例を第２図に示す。使用した粉末の粒径は１．２μｍ
１ホツトプレス温度は８００℃、圧力は１　、４　ｔｏ
ｎ／ｃｍ”で３０分間キープした結果である。

８〜ＩＯμｍ波長帯に不純物吸収ピークが認められるが
、２〜５μｍの波長帯での赤外光透過率は、実施例２の
ものよりも良好であり、この波長帯を用いる光学系の材
料として適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２、第２図は実施例３で得た結果の一例
をグラフに示したもので、赤外光の透過率と波長の関係
である。 汰　１　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多結晶硫化亜鉛の製造において、原料粉末として
   粒径５．０μｍ以下の微細な高純度粉末を用い、これを
   温度８００〜１０５０℃、圧力０．８〜１．４ｔｏｎ／
   ｃｍ＾２の条件にて、真空中で熱間圧縮成形し、主に波
   長１〜１４μｍの赤外光透過率が良好な多結晶硫化亜鉛
   の製造方法。