JPS6272539A - 結晶化ガラスの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、結晶化ガラスの製造方法に関する。

［従来技術Ｊ 正方晶ジルコニアを含有させた、高強度、高靭性の部分
安定化ジルコニアセラミクスが注目されている。これは
、酸化ジルコニウムに数モル％の酸化イツトリウムある
いは、酸化力ルシラム、酸化マグネシウムなどを添加し
た混合物を１通常の焼結方法により焼成して得られるも
のであるが、原料を非常に微細にすることが必要であり
、また、焼結も注意深く行なわないと、高強度、高靭性
のものが得られないという困難さがある。特に、酸化ジ
ルコニウム原料の微細化は、単に焼結性を上げる（残存
気孔率を減らす）ために必要なだけでなく、本質的にこ
の材料にとって重要な正方晶ジルコニアを安定化させる
ために必須のものである。

一方、　Ｓｉｇｈ−Ｚｒ０２系ガラスを熱処理し、正方
品ジルコニアを析出した結晶化ガラスも知られている。

この５ｉ０２−　Ｚｒ０ｚ系ガラスは失透し易いので１
通常の溶融法によって製造することは困難であり、シリ
コンアルキサイド及びジルコンアルキサイドを加水分解
してゲル化しこれを焼結するいわゆるゾル−ゲル法によ
って製造される。

しかしながら、かかるゾル−ゲル法によってガラスを製
造するのは、ゲル化反応に極めて長ｒＩ！ｔｆｆｆｌを
要し、ゲル体の乾燥もｕ時ｒＫＩを要する等生産性が極
めて悪い。加えて、アルコキサイドは通常のガラス材料
に比べると極めて高価であるという難点があった。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、ゾル−ゲル法を使用することなく生産性に優
れた溶融法によりガラスを製造し、これを結晶化処理す
ることにより生産性を向上すると共に安価な原料を使用
し、高強度、高靭性を有する結晶化ガラス製造法を提供
することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は重量％表示で木質的に ５ｉ０２　　　　　　３５〜７０ Ｚｒ０２　　　　　　　８〜４０ Ａ　１２０３　　　　　　０〜２０ Ｐ２０Ｓ　　　　　　　Ｏ〜】５ Ｃａ００〜５０ Ｚｎ００〜５０ ＧａＯ＋Ｚｎ０　　　　１０−−５０ Ｍｇ０＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ１０〜５ＯＮａ２０＋
に２０＋Ｌｉ２Ｏ０〜１０ からなる組成の溶融ガラスを所定形状に成形し、次いで
該成形したガラスを結晶化処理してガラス中に正方晶シ
ルコニ、アを析出することを特徴とする結晶化ガラスの
製造方法を提供するものである。

本発明においては特定組成となるように調合したガラス
原料を加熱し、溶融してガラス化し、該溶融ガラスを所
定の形状に成形する。かかるガラス組成の限定理由は次
の通りである。

５ｉ０２は、ガラスのネットワークボーマーであり、７
０％を越えても、３５％未満であってもガラス化が難か
しくなるので好ましくない、　ＺｒＯ２は、結晶処理に
よって析出する正方品ジルコニアの構Ｊ＆成分であり、
５％未満ではかかる結晶が析出し難く、４０％を越える
とガラス化が難くなるので、いずれも好ましくない＊　
Ａｌ２Ｏ３は、必須成分ではないが添加することにより
ガラスの耐候性を向上することができる。しかしながら
、２０％を越える添加はガラス化が難がしくなるので好
ましくない。

Ｐ２Ｏ５は必須成分ではないが添加することにより結晶
化処理の際の分相を促進し、正方晶ジルコニアの析出を
促進する。しかしながら、１５％を越える添加はガラス
化が難かしくなるので好ましくない。

ＣａＯ、ＺｎＯについてはガラスの溶解性を向上するた
め１者又は２者を総量で１０％以上添加する。一方、こ
れら成分の総量が５０％を越えると結晶化処理により正
方品ジルコニアが析出し難くなるので好ましくない。

ＭｇＯ，ＢａＯはＣａＯ／又はＺｎＯの一部と代替えす
ることができる。

Ｎａ２Ｏ，に２０．Ｌｉ２Ｏは、必須成分ではないが、
添加することによりガラスの溶融を促進することができ
る。しかしながら、それらの総量が１０％越えると正方
晶ジルコニアが析出し難くなるので好ましくない。

各成分については上記範囲中成の範囲のものが特に望ま
しい。

５ｉＯｚ　　　　　　　３５〜６０ Ｚ　ｒ０２１０〜３゜ Ａｈ（ｈ　　　　　　　Ｏ〜１５ Ｐ２０５　　　　　　０〜１２ ＣａＯＱ〜４０ ２１００〜４０ ＣａＯ＋Ｚｎ０　　　　１５〜４０ Ｍｇ０＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋Ｚｎ０１５〜４ＯＮａ２０４
に２０＋しｉ２０　　　　０〜ＩＯ本発明において使用
されるガラスは以上段すした成分で９０％以上占められ
、残部１０％にっしては、　Ａｓ２Ｏ３，ＳＯ３等の清
澄剤、ＴｉＯ２等の核形成剤、Ｃａｂ、１０等の着色剤
を添加することができる。

かかる組成の溶融ガラスは常法に従って、各ｙｉネ；１
を目標組成となるように調合し、　１５００〜１６００
℃にて１〜２４時間加熱することによって得られる。か
くして得られた溶融ガラスは、目的とする形状に成形さ
れる。

成形したガラスの結晶化処理は、ガラスの肉厚、析出結
晶の結晶化率等により変するが、通常、７５０〜１３０
０℃の温度で４〜３８時間保持することによって達成さ
れる。

かくして製造される結晶化ガラス中の正方晶ジルコニア
の結晶化率はほぼ５〜３０％であるが、これ以外にβ−
石英、　５ｉＣａ０３　、Ｃａ４Ｐ２０ｓ　＊５ｉｉＺ
ｒＣａ２０１２等の結晶も析出することが確認されてい
る。

未発リノにより得られた結晶化ガラスは美麗な１　　白
色を呈しており、建築材料としての利用が可能である。

また、本発明によるガラスセラミクス単味、またはセラ
ミクス繊維、ウィスカー等と複合化することにより、構
造材料として利用することができる。更に０本発明によ
るガラスセラミクスは、熱処理を極めて厳密に制御する
ことによって、透明ないしは半透明とすることが可能で
ある。

実施例 表１の目標組成となるように調合、混合したバッチを白
金製ルツボに入れ、電気炉中で１８００〜１６５０℃に
て１〜２時間溶融した後、流し出し、ガラスブロックを
得た０次いでこのガラスブロックを１００層／＠Ｘ　５
０ｍ１７脂Ｘ５ｍ／腸に切断し、これを同表の下方に示
す処理条件で結晶化処理した。かくして製造した結晶化
ガラ、スについて次の測定を行ない、その結果を同表に
記載した。

析出結晶：Ｘ線解析によって同定した・表中における結
晶の記号はそれぞれ次の通りである。

ｔ：正方晶ジルコニア Ｗ　：　５ｉＣａＯＪ ｃ　：　Ｃａ５Ｐ２０ｑ ｚ：５ｉａＺｒＣａ２０＋２ ｑ：β−石英 ｂ＝バリウム−ジルコニウム−シリケート系の結晶 破壊強度；３１）履Ｘ４ｍ／履Ｘ４ｏｍ＋／磨×の結晶
化ガラスを３０胸層の支点間に支持し、その中央部が破
損したときの荷重より曲げ強度を算出した。なお、１ｗ
定は室温、大気中で行なった。

破Ｊｊ１靭性；測定は、５ｋｇの荷重でビッカース圧子
を押し込み、生成したクラックの長さを計ることによっ
て行なった。比較例として本発明に使用するガラスとは
異なるガラスについて同様の測定を行なった。これらの
組成及び特性の測定結果は同表に併記した。

外観；肉眼により検査した。

表１に示したように、木２発明のガラス組成物は、いず
れも熱処理によって正方品ジルコニアが析出し、高い１
強度と靭性を示すことがわかる。

［発明の効果］ 本発明によれば生産性に優れた溶融法によって、ガラス
を製造することができかつ通常の結晶化処理によって、
正方晶ジルコニアを析出することができるので、高強度
、高靭性を示す結晶化ガラスの製造コストを大幅に低下
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％表示で本質的に ＳｉＯ＿２　３５〜７０ ＺｒＯ＿２　８〜４０ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０〜２０ Ｐ＿２Ｏ＿５　０〜１５ ＣａＯ　０〜５０ ＺｎＯ　０〜５０ ＣａＯ＋ＺｎＯ　１０〜５０ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ　１０〜５０ Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ＋Ｌｉ＿２Ｏ　０〜１０からなる
   組成の溶融ガラスを所定形状に成形し、次いで該成形し
   たガラスを結晶化処理してガラス中に正方晶ジルコニア
   を析出することを特徴とする結晶化ガラスの製造方法。 ２、前記ガラスの結晶化処理は、７５０〜１３００℃の
   温度範囲で行なわれる特許請求の範囲第１項記載の製造
   方法。 ３、前記ガラスは重量％表示で本質的に ＳｉＯ＿２　３５〜８０ ＺｒＯ＿２　５〜３０ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０〜１５ Ｐ＿２Ｏ＿５　０〜１ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ　５〜４５ Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ＋Ｌｉ＿２Ｏ　０〜１０からなる
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方法。