JPS6172654A - フツ素雲母ガラスセラミツクスの製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は機械加工が可能であって、機械部品や電気機器
の材料に適したフッ素雲母ガラスセラミックスの製造法
に関する。

従来の技術 一般に雲母といえば天然雲母をさす。合成雲母はこの天
然雲母の（ＯＨ）イオンをＦ−イオンで置換したもので
、フッ素雲母とも呼ばれる。これは天然雲母に比較して
耐熱性が高く、この溶碍点は約１３６０℃で、安全使用
温度は１１００℃にも達する。

（後藤池：ファインセラミックス、１（１９８０）２０
０）従来のフッ素雲母ガラスセラミックスの製造法はフ
ッ素雲母を微粉末にしてガラスやリン酸化合物と混合し
、それを焼結してガラス結合フッ素雲母微結晶集合体を
つくる焼結法があげられる。これにはマイカレックスの
製造法（平野式：特公報昭４５−２１３８１）があり、
また、最近では、フッ素含有耐火粉末中で埋め焼きを特
徴とするフッ素雲母セラミックス焼結体の製造法（高見
昭雄：公開報　昭５５−１３６１７１）がある。し力、
し、。れらの焼結法の場合、微粒子雲母を必要とするこ
とや、この雲母粉末をプレス成形するため、成形品に異
方性がでたりあるいは大型成形品の場合、加圧設備や金
型に制約されるなど技術的課題が多い。

これに対し、原料を溶融し、ガラス化後、空気中でフッ
素雲母を析出させる結晶化法では、一度均一な融液にす
るため、気密性の良いものを得る。

また、ガラスの結晶化条件を適当に整えることによって
構成雲母粒子の大きさをそろえることができるなど利点
が多い。この発明には２５〜６０９６Ｓｉ０２．１５〜
３５％Ｒ２Ｏ５’　（Ｒ２０５”　３〜１５％Ｂ２Ｏ３
及び５〜２５％Ａ１２０６）、２〜２０％Ｒ２０（０〜
１５％に２０，０〜１５％Ｎａ２Ｏ，０〜１５％Ｒｂ２
Ｏと２〜２０９６　Ｃ５２０）、４〜２５％ＭｇＱ＋０
〜７％Ｌｉ２Ｏ（ＭｇＯ＋・Ｌｉ２Ｏ：　６〜２５％）
、４〜２０％Ｆからなるガラス物体（Ｇ、Ｈ，Ｂｅａｌ
ｌ　：特公報昭５４−３４７７５）がある。

イ巳 この結晶法の従来の製造法について述べると、原料は高
価で高品位のものを用い、アルミナ、仮焼マグネサイト
、フッ化マグネシウム等の単成分原料を混合し溶融する
。このため、餉えば密封白金ルツボ内で６時間溶融する
必要があった。

また、結晶化工程では空気中で核形成を７５０〜８５０
℃と、結晶成長を８５０〜１１００℃で８〜ＩＯ時間の
長時間加熱を行う必要があった。これらの理由から、１
　　　従来の結晶化法で得た製品は価格が極めて高くな
るという難点があった。

発明を解決しようとする問題点 上記の問題を解決するために、本発明は次のような手法
を用いた。

すなわち、従来の原料に比較して安価でＳｉＯ２、Ａｌ
２Ｏ３、Ｋ、、０の複合成分からなる陶石を用い、混合
や溶融を容易にする。安全使用温度の１１００°Ｃをこ
える温度でフッ素雲母析出を可能にし、結晶化時間を大
幅に短縮する。以上の結果により、本発明は安価で高品
質のフ′ツ素雲母がラスセラミックス主原料の陶イアに
、フッ素化合物などを混合する。

それを溶融し、成形・ガラス化してつくったガラス成形
物を、気化しやすいフッ素化合物と密閉容器の中で１１
００〜１３６０℃で加熱する。このフッ素あるいはフッ
素化合物の雰囲気中でガラス成形物にフッ素雲母を短時
間に且つ均一に結晶化させる製造法を提供する。

ここで用いた陶石は微粉砕し、水ひにより選別したもの
で、５μｍ以下が５０９６をこえる極めて細かい粒子か
らなる。更に従来の単成分原料のアルミナ、シリカなど
の高硬度あるいは高融点物質に比較し、陶石はＡｌ２Ｏ
３、ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏの複合成分である。

これらのことから、自動乳鉢で１〜２時間で他の原料と
容易に混合でき、溶破は白金ルツボ内で０゜５〜１時間
で均一になった。

従来技術よりより高温の１１００〜１３６０℃で核形成
及び結晶成長を空気中で試みると、フッ素雲母の安全使
用温度が１１００℃であるため、フッ素がフッ素雲母か
ら徐々に揮発し、フッ素雲母が分解する。本発明では気
化しやすいフン素化合物をセラミック容器中に入れ、ガ
ラス成形物と加熱した。その加熱容器模式図を牽はｒｃ
示す。この結果、フッ素あるいはフッ素化合物雰囲気が
容器中にできた。この雰囲気中では、１１００〜１：３
６０℃　の温度でもガラス物体からのフッ素の揮発を防
止でき、ガラス成形物の表層部及び内部ともに均一に７
ツ。

素雲母析出を可能にし、析出したフッ素雲母の分解を防
止した。更に、従来の結晶化温度より高温であるため、
ガラス物体中はフッ素雲母析出が容易となり、保持時間
０〜２時間で十分フッ素雲母を析出できた。

実施例 陶石は十分に粉砕後、水ひにより選別したものを原料と
した。その化学組成及び粒度分布を表１と２に示す。こ
の陶石原料にシリカ、フ、ツ化マグネ表　　１　　　　
　　　　　　　表　　２シウム、マグネシア、炭酸カリ
ウム、・ホウ酸を添加した。その配合割合を表３に示す
。

製品に気泡が残る場合に　　　　表　３配訃 は、０．２５％のＡｓ２０５を添　　原　科　（ｗｔ％
）加した。　　　　　　　　陶石　５７・７ＭｇＦ２　
　６．０ この配合した原料はよ　　Ｋ２ＣＯ３９，１く混合後、
自動乳鉢で更　　５ｉ０２　　４・５Ｍｇｏ　　　　１
１．５ を白金ルツボ内で１４００℃の温度で１時間溶融した。

それを炉外に引き出し、黒鉛ルツボを使用し、成形・ガ
ラス化した。その試料のＸ線回折パターン０°Ｃ）と測
定され、そのガラス転移点＋ｉ　Ｉ−Ｘ　＋Ｚ　６６０
°ｃ　ｆｌ′近にあった。

アルミナ容器中にガラス成形物を入れ、フン化マグネシ
ウムと共に加熱した。高温状態でこの試料容器内でフッ
化マグネシウムが揮発し、フッ　　−素あるいはフッ素
化合物雰囲気となり、ガラス成形物の表面に付着し、ガ
ラス成形物からのフッ素の揮やを阻止した。この方法に
より熱履歴を変えて実験した。その結晶化条件を表４に
示す。

表　　４ 保持時間１時間で行うときの結果は、１１８０〜１２２
０℃で結晶化するのが良好であった。この時、保持時間
を短くすることは温度を上昇させることになり、保持時
間を長くすることは温度を下げることになることは当然
推定される。この実験では昇温スピードを９０分で行っ
たが、あまり短いと雲母析出ｌｉｆにｌＵ度上昇するた
め、ガラス物体に変形を生じ黒♀（）などの型を必要と
した。

結晶化した製品のＸ線回折パターンを調べた。

その結果、１・分にフッ素雲母が析出しているのがわか
った。走査電子顕微鏡による破断面観察では５〜１０ｕ
ｍのフッ素雲母が観察され、その結晶方向はランダムで
ある。その試料の加工性は実用高速旋盤度５〜１００　
ｍ４ｉｎで加工できた。

本発明によるものと従来法によるものとの性能本発明は
に２０．　Ａｌ２Ｏ３，５ｉ０２からなる陶石を主原料
とすることで、原料コストを極めて低減できた。

更に、混合を簡素化し、溶融を従来の約１７６の時間に
短縮できた。また、ガラス物体中にフッ素雲母を析出さ
せる工程で、気化しゃすいフ、ノ素化合物を密閉容器の
中に入れ、加熱することで雰囲気をつくり、ガラス成形
物の成分ノくランスをくずさないことができた。この結
果、１１００°Ｃをこえる温度でガラス物体中の内部の
みならず表層部まで均一にフッ素雲母を析出させること
を可能（こし、従来法より高温であるから、）・ソ素雲
母析出翫シ間を約１／１０に短縮できた。

以上この製造法により、経済的効果は極めて大きく、製
造価格が高いため止むを得ず他の素材を利用していた分
野にも広く利用できるようになった。本発明によるもの
と従来のものとの比較では曲げ強度や圧縮強度を約２割
増加できた。

ッ素あるいはフッ素化合物雰囲気をつくり、ガラス物体
にフッ素雲母を析出させるためのセラミック容器模式図
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陶石を主原料とするフッ素含有混合物を溶融し、ガラス
   化してつくった成形物と、気化しやすいフッ素化合物を
   １１００〜１３６０℃の密閉容器の中で加熱し、この雰
   囲気中でガラス成形物にフッ素雲母を結晶化させること
   を特徴とするフッ素雲母ガラスセラミックスの製造法。