JP6165761B2 - 透明なアルミネートガラス、ガラスセラミック及びセラミック - Google Patents
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Description
本発明の材料は、同一の原料で調製される。典型的には、本願発明の透明又は半透明なセラミック及びガラスセラミックは、ガラスの焼き鈍しによって調製され、それらは、従ってそれらが由来するガラスと同一の構成を有する。
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
その材料の残部が、100質量%の式(MO)x(Al2O3)100−xの組成を含み、Mが元素Ba又はSrを表し、xが55から75の数を表す。
前記セラミックの総量に対して少なくとも60質量%の以下の式Iの組成を含む透明又は半透明なガラスセラミックに完全に関連する:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表す。
添加要素は、以下の割合である:
25%までのSiO2、好ましくは少なくとも5%のSiO2;
15%までのB2O3(0から15%のB2O3);
10%までのP2O5(0から10%のP2O5);
5%までのNa2O(0から5%のNa2O);
5%までのK2O(0から5%のK2O)。
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
この材料の残部が、100質量%の式(MO)x(Al2O3)100−xの組成を含み、Mが元素Ba又はSrを表し、xが55から75の数を表す。
x及びyが、30<x+y<50、より好ましくは30<x+y<45になるような数を有利には表し;及び/又は、
yが、xの5から10%の間の数であり、有利にはxの10%に等しく;又は
yが、xの0から5%の間の数であり、有利には0に等しく;及び/又は、
zが、有利には(100−x−y)の0から5%の間の数であり;及び/又は、
M2が、元素Mgを表し;又は、
M2が、元素Caを表し;及び/又は、
M3が、有利には元素Bを表し;及び/又は、
zが0に等しい。
(BaO)x(Al2O3)100−x (Ia)
xが、30≦x≦80、有利には30<x<45又は50<x<80、さらに有利には31<x<38になるような数を表す。
(SrO)x(Al2O3)100−x (Ib)
xが、30<x<50、より好ましくは30<x<45、さらに好ましくは36<x<41になるような数を表す。
(M1O)x(Al2O3)100−x (Ic)
M1が、元素Ba又はSrを表し、xが50から75の数を表す。
以前に記載の実施形態において、ガラスセラミックは、好ましくは、以下の組成を含む:
M1がBaを表し、x及びyが、30≦x+y≦80、有利には30<x+y<80、より有利には30<x+y<45又は50<x+y<80、さらに有利には30<x+y<40又は60<x+y<80であるような数であるような式(I)の組成;又は、
式(Ia)の組成から選択される式(I)の組成:
(BaO)x(Al2O3)100−x (Ia)
xが、30≦x≦80、有利には30<x<80、有利には30<x<45又は50<x<80、より有利には30<x<40又は60<x<80、さらに有利には31<x<38又は61<x<76、さらに有利には31<x<38であるような数を表し;又は、
M1がSrを表し、x及びyが、30≦x+y≦80、有利には30<x+y<80、より有利には30<x+y<45又は48<x+y<80、さらに有利には30<x+y<45又は52<x+y<80、さらに有利には36<x+y<41又は54<x+y<76であるような数であるような式(I)の組成;又は、
式(Ib)の組成から選択される式(I)の組成:
(SrO)x(Al2O3)100−x (Ib)
xが、30≦x≦80、有利には30<x<45又は48<x<80、より有利には30<x<45又は52<x<80、さらに有利には36<x<41又は54<x<76であるような数を表す。
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表す。
(SrO)x(Al2O3)100−x (Ib)
(M1O)x(Al2O3)100−x (Ic)
M1が、元素Ba又はSrを表し、xが50から75の数を表す。
本発明は、セラミックの総量に対して85質量%から100質量%、好ましくは95質量%から100質量%である少なくとも85質量%の以下の式(I)の組成を含む透明又は半透明なセラミックに特に関連する:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表す。
(M1O)x(Al2O3)100−x (Ic)
M1が、元素Ba又はSrを表し、xが、50から75の間の数を表す。
本発明はまた、ガラス製造法による透明又は半透明なセラミック又はガラスセラミックの製造方法に関連する。以前に示されたように、本発明において使用されるガラス製造法は、ガラスの焼き鈍し段階(結晶化を制御するためのガラスの熱処理)を含む。このガラスは、液体をもたらすその組成において原材料を溶融することによって調製され、続いてこの液体が凝固される。従って、本発明に使用されるガラス製造法は、透明なガラスの製造段階、及びそれに続くガラスの焼き鈍し段階を含む。ガラスの製造段階は、原料の焼き鈍し段階、及びそれに続くそれらの凝固を含む。
(1)透明なガラスであって、前記ガラスの総量に対して60質量%から100質量%などの少なくとも60質量%の、好ましくは少なくとも75質量%の以下の式(I)の組成を含む透明なガラスを製造する段階:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素を表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
補足物が以上に記載されたようなものであり、
(2)このガラスを900℃から1200℃の温度で15分間から24時間、好ましくは15分間から5時間30分間、好ましくは30分間から4時間又は1時間から2時間焼き鈍しする段階、
を含む。
(1)透明なガラスであって、前記ガラスの総量に対して少なくとも85質量%の以下の式(I)の組成を含む透明なガラスを製造する段階:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100−x−y−z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素を表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
(2)このガラスを900℃から1200℃の温度で15分間から24時間、好ましくは15分間から4時間、好ましくは30分間から時間焼き鈍しする段階、
を含む。
本発明は、最終的に、光学部品用の製造部品のための、本発明によるセラミック又はガラスセラミック又はガラスの使用に関する。
以下の実施例は、より詳細に本発明を示すためのものであり、限定的ではない。
バリウム及びストロンチウムアルミネートのガラスは、空力浮遊装置において酸化物の混合物を溶融することによって調製された:それぞれ(BaO)x(Al2O3)100−x及び(SrO)x(Al2O3)100−x。特定の分析は、M1がBaを表すとき32<x<37及び62<x<76、M1がSrを表すとき37<x<40及び55<x<76になるような場で行われた。
−アルカリ土類酸化物、アルミネート及び他の酸化物の粉末の混合;
−ペレタイザーを用いた混合物の圧縮。得られるペレットの小片(mgの数百分の一程度)が浮遊装置の円錐ノズル(9)に配置される。
−酸化物の混合物を溶融するために2つのレーザーCO2(2)による上部及び下部を介した試料(10)の放射。上場ガス流(この場合、アルゴン)(6)は、得られる液体混合物を空中浮揚させる。
−両方のレーザーによる瞬間的な切断。含浸中の材料の温度の増加に続いて、光学的な高温測定が行われる。球形のガラスが得られる。
本発明によるバリウムアルミネートの透明なセラミックは、焼き鈍し後に得られた。
反射透過(T)は、I/I0に等しいものとして定義され、I0は入射波の強度であり、Iは透過波の強度である。強度Iは、通常I0未満であり、入射波の一部として試料による反射、吸収及び拡散のために透過されない。研究された資料は、溝が無い2つの平行面を有するように研磨されなければはない。
表2に示されるセラミックは、以上に記載されるように調整されている。溶融及び焼き鈍し温度及び焼き鈍し時間は、表2に示されるようなものである。得られたセラミックは、透明(TP)又は半透明(TL)である。
2 CO2レーザー
3 光高温計
4 光高温計
5 冷却システム
6 上昇ガスフラックス
7 酸素分析装置
8 CDDカメラ
9 円錐ノズル
10 試料
11 酸化物混合物
13 ガラス
Claims (16)
- 孔を有しない透明又は半透明なセラミックであって、
前記セラミックの総量に対して少なくとも60質量%の以下の式Iの組成を含み:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100-x-y-z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
前記セラミックが、式(I)の組成に加えて、
−SiO 2 、二酸化ホウ素(B 2 O 3 )及び酸化リン(P 2 O 5 )から選択されるネットワーク成形酸化物、
−酸化ナトリウム(Na 2 O)及び酸化カリウム(K 2 O)から選択されるネットワーク改質アルカリ酸化物、
−希土類から選択されるドーパント、及び
−それらの組合せ
から選択される添加要素を100質量%に達するまでさらに含み、
前記セラミックが、結晶が1μmから100μmまでのサイズを有する多結晶構造を与え、
前記セラミックが、10nm未満である少なくとも90%の粒子結合を有する、透明又は半透明なセラミック。 - 孔を有しない透明又は半透明なガラスセラミックであって、
前記セラミックの総量に対して少なくとも60質量%の以下の式Iの組成を含み:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100-x-y-z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素で表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
前記ガラスセラミックが、式(I)の組成に加えて、
−SiO 2 、二酸化ホウ素(B 2 O 3 )及び酸化リン(P 2 O 5 )から選択されるネットワーク成形酸化物、
−酸化ナトリウム(Na 2 O)及び酸化カリウム(K 2 O)から選択されるネットワーク改質アルカリ酸化物、
−希土類から選択されるドーパント、及び
−それらの組合せ
から選択される添加要素を100質量%に達するまでさらに含み、
前記ガラスセラミックが、結晶が1μmから100μmまでのサイズを有する多結晶構造を与え、
前記ガラスセラミックが、10nm未満である少なくとも90%の粒子結合を有する、透明又は半透明なガラスセラミック。 - 前記セラミック又は前記ガラスセラミックの総量に対して少なくとも85質量%の以下の式Iの組成を含む請求項1に記載のセラミック又は請求項2に記載のガラスセラミック:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100-x-y-z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素を表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表す。 - x及びyが、30<x+y<45になるような数を表すことを特徴とする、請求項1又は3に記載のセラミック、又は、請求項2又は3に記載のガラスセラミック。
- 前記組成が、M1がBaを表し、x及びyが、30<x+y<45又は50<x+y<80になるような数を表すものであることを特徴とする、請求項1、3又は4に記載のセラミック、又は、請求項2から4の何れか一項に記載のガラスセラミック。
- 前記組成が、M 1 がBaを表し、x及びyが、30<x+y<40又は60<x+y<80になるような数を表すものであることを特徴とする、請求項5に記載のセラミック又はガラスセラミック。
- 前記組成が、式Ia(BaO)x(Al2O3)100−xの組成から選択され、xが30<x<45又は50<x<80になるような数を表すことを特徴とする、請求項1又は3に記載のセラミック、又は、請求項2又は3に記載のガラスセラミック。
- 前記組成が、式Ia(BaO)x(Al2O3)100−xの組成から選択され、xが31<x<38又は61<x<76になるような数を表すことを特徴とする、請求項7に記載のセラミック又はガラスセラミック。
- 前記組成が、M1がSrを表し、x及びyが、30<x+y<45又は52<x+y<80になるような数を表すようなものであることを特徴とする、請求項1又は3に記載のセラミック、又は、請求項2又は3に記載のガラスセラミック。
- 前記組成が、M 1 がSrを表し、x及びyが、36<x+y<41又は54<x+y<76になるような数を表すようなものであることを特徴とする、請求項9に記載のセラミック又はガラスセラミック。
- 前記組成が、式Ib(SrO)x(Al2O3)100−xの組成から選択され、xが30<x<45又は52<x+y<80になるような数を表すことを特徴とする、請求項1又は3に記載のセラミック、又は、請求項2又は3に記載のガラスセラミック。
- 前記組成が、式Ib(SrO)x(Al2O3)100−xの組成から選択され、xが36<x<41又は54<x<76になるような数を表すことを特徴とする、請求項11に記載のセラミック又はガラスセラミック。
- 15質量%までのSiO2を含む、請求項3から12の何れか一項に記載のセラミック又はガラスセラミック。
- (1)透明なガラスであって、前記ガラスの総量に対して少なくとも60質量%の以下の式Iの組成を含む透明なガラスを製造する段階:
(M1O)x(M2O)y((M3)2O3)z(Al2O3)100-x-y-z (I)
ここで、
M1が、Ba及び/又はSrから選択される元素を表し、
M2が、Mg又はCaから選択される元素を表し、
x及びyが、30≦x+y≦80になるような数を表し、
yが、xの0から10%の間であり、
M3が、B、Ga又はInから選択される元素を表し、
zが、(100−x−y)の0から10%の間である数を表し、
前記ガラスが、式(I)の組成に加えて、
−SiO 2 、二酸化ホウ素(B 2 O 3 )及び酸化リン(P 2 O 5 )から選択されるネットワーク成形酸化物、
−酸化ナトリウム(Na 2 O)及び酸化カリウム(K 2 O)から選択されるネットワーク改質アルカリ酸化物、
−希土類から選択されるドーパント、及び
−それらの組合せ
から選択される添加要素を100質量%に達するまでさらに含み、
(2)このガラスを900℃から1200℃の温度で15分間から24時間焼き鈍しする段階、
を含み、
あらゆる核生成段階を含まない、請求項1及び3から13の何れか一項に記載のセラミックの製造方法、又は、請求項2から13の何れか一項に記載のガラスセラミックの製造方法。 - 光学材料を製造するための、請求項1及び3から13の何れか一項に記載のセラミック、又は、請求項2から13の何れか一項に記載のガラスセラミックの使用。
- 医用画像、照明又は表示用の材料を製造するための請求項15に記載の使用。
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