JP6417526B2 - 霞石結晶相を含む光形成性ガラスセラミック - Google Patents
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Description
を含み、そのガラスセラミック相が少なくとも1つの霞石相を含む、ガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物を含む。
b)その感光性ガラスに、その感光性ガラスの露光領域をセラミック化させるのに十分であるが、その感光性ガラスの未露光領域をセラミック化させるのに不十分である温度と時間の熱処理を施す工程であって、熱処理された露光領域が少なくとも1つの霞石相を含むものである工程、
を有してなる方法を含む。
先に述べたように、改善された機械的強度を示す高結晶質ナノ相ガラスセラミック物品、および特に選択的にセラミック化され得るものを得ることが極めて望ましい。さらに、そのような物品が、そのガラスセラミック物品中に存在するナトリウム陽イオンをカリウム陽イオンと交換することにより達成されるまたは生じるであろう高い表面圧縮応力を示すことによって、そのような改善された機械的強度を示すことが都合よい。そのような材料により、そうでなければ透明な無結晶ガラス上に結晶相の選択的な模様を付けることができるであろう。用途に応じて、その結晶相は、半透明から不透明であり得、いくつかの実施の形態において、着色さえされ得る。さらに、そのガラスおよびガラスセラミックは、異なる機械的性質と光学的性質を有し得る。
ここに記載されたガラスから形成されるガラスセラミックは、霞石(Na2O・K2O・Al2O3・SiO2)結晶相を含む。この霞石ガラスセラミックは、半透明または不透明であることがあり、ガラスとは異なる機械的性質および光学的性質を有することがある。模様の付けられた複合体の霞石ガラスセラミック/ガラスにおいて、それらの相の一方または両方が、改善された破壊靭性を有することがある。何故ならば、結晶領域とガラス領域における異なる熱膨張のために、露光領域と未露光領域との間に制御された応力を生じさせることができるからである。いくつかの実施の形態において、そのガラス相とガラスセラミック相は、K+対Na+の異なるイオン交換速度を有し、これは、いくつかの実施の形態において、全体強度および破壊靭性を増加させ得る。
少なくとも1つの霞石結晶相を含むガラスセラミックを製造する方法が、さらにここに開示されている。その方法は、核形成中心を形成するのに十分な時間に亘り、十分なエネルギーの電磁放射線に前駆体ガラスを暴露し、次いで、その暴露された前駆体ガラスをガラスセラミックに転化させるのに十分な時間に亘り十分な温度で前駆体ガラスを加熱する各工程を有してなり、その温度は、暴露されていない前駆体ガラスをガラスセラミックに転化させるのを回避するのに十分に低く、その前駆体ガラスは、ほぼ
原材料(SiO2、Al2O3、Ce2O3、Sb2O3、Na2Oなど)をバッチ配合し、混合することによって、ガラスセラミックを調製する。各バッチ組成物を、4〜6時間に亘り1650℃で電気炉内のPt坩堝内で溶融し、鋼板上に注ぎ出す。得られたガラスを約450〜475℃で徐冷する。得られた前駆体ガラスの組成(質量%で表す)が表Iに示されている。
前記組成物がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、実施形態1に記載の感光性ガラス組成物。
前記組成物がリチウムを実質的に含まない、実施形態1に記載の感光性ガラス組成物。
前記組成物が0質量%超のP2O5をさらに含む、実施形態1に記載の感光性ガラス組成物。
前記組成物がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、実施形態7に記載のガラスセラミック組成物。
前記組成物がリチウムを実質的に含まない、実施形態7に記載のガラスセラミック組成物。
前記組成物が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、実施形態7に記載のガラスセラミック組成物。
前記組成物が0質量%超のP2O5をさらに含む、実施形態7に記載のガラスセラミック組成物。
前記組成物が熱的または化学的に強化されている、実施形態7に記載のガラスセラミック組成物。
前記組成物がイオン交換により化学強化されている、実施形態14に記載のガラスセラミック組成物。
を含み、前記ガラスセラミック相が少なくとも1つの霞石相を含む、ガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の各々がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の各々がリチウムを実質的に含まない、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラスセラミック相が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方が0質量%超のP2O5をさらに含む、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方が熱的または化学的に強化されている、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方がイオン交換により化学強化されている、実施形態23に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラス相および前記ガラスセラミック相が異なるレベルにイオン交換されている、実施形態24に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラスセラミック相が半透明または不透明であり、前記ガラス相が透明である、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
前記ガラスセラミック相が不透明であり、前記ガラス相が透明である、実施形態16に記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
b)前記感光性ガラスに、該感光性ガラスの前記露光領域をセラミック化させるのに十分であるが、該感光性ガラスの未露光領域をセラミック化させるのに不十分である温度と時間の熱処理を施す工程であって、熱処理された露光領域が少なくとも1つの霞石相を含むものである工程、
を有してなる方法。
前記感光性ガラスがTiO2およびZrO2を実質的に含まない、実施形態28に記載の方法。
前記感光性ガラスがリチウムを実質的に含まない、実施形態28に記載の方法。
前記感光性ガラスの前記露光領域が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、実施形態28に記載の方法。
前記電磁放射線の波長が400nm未満である、実施形態28に記載の方法。
前記暴露時間が約1分から約60分である、実施形態34に記載の方法。
前記電磁放射線の励起エネルギーが約0.1J/cm2から約500J/cm2である、実施形態28に記載の方法。
前記電磁放射線の平均強度が約1mW/cm2から約10W/cm2である、実施形態28に記載の方法。
前記熱処理が、前記ガラスを約650℃から約720℃の温度に加熱する工程を含む、実施形態28に記載の方法。
前記熱処理が約1時間から約6時間の期間に亘り行われる、実施形態38に記載の方法。
前記少なくとも部分的に露光され、熱処理された感光性ガラスを熱的または化学的に強化する工程をさらに含む、実施形態28に記載の方法。
少なくとも部分的に露光され熱処理された感光性ガラスがイオン交換により化学強化されている、実施形態40に記載の方法。
Claims (41)
- 前記組成物がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、請求項1記載の感光性ガラス組成物。
- 前記組成物がリチウムを実質的に含まない、請求項1記載の感光性ガラス組成物。
- 前記組成物が0質量%超のP2O5をさらに含む、請求項1記載の感光性ガラス組成物。
- 前記組成物がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、請求項7記載のガラスセラミック組成物。
- 前記組成物がリチウムを実質的に含まない、請求項7記載のガラスセラミック組成物。
- 前記組成物が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、請求項7記載のガラスセラミック組成物。
- 前記組成物が0質量%超のP2O5をさらに含む、請求項7記載のガラスセラミック組成物。
- 前記組成物が熱的または化学的に強化されている、請求項7記載のガラスセラミック組成物。
- 前記組成物がイオン交換により化学強化されている、請求項14記載のガラスセラミック組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の各々がTiO2およびZrO2を実質的に含まない、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の各々がリチウムを実質的に含まない、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラスセラミック相が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方が0質量%超のP2O5をさらに含む、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方が熱的または化学的に強化されている、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相の一方または両方がイオン交換により化学強化されている、請求項23記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラス相および前記ガラスセラミック相が異なるレベルにイオン交換されている、請求項24記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラスセラミック相が半透明または不透明であり、前記ガラス相が透明である、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記ガラスセラミック相が不透明であり、前記ガラス相が透明である、請求項16記載のガラス・ガラスセラミック・ハイブリッド組成物。
- 前記感光性ガラスがTiO2およびZrO2を実質的に含まない、請求項28記載の方法。
- 前記感光性ガラスがリチウムを実質的に含まない、請求項28記載の方法。
- 前記感光性ガラスの前記露光領域が少なくとも1つのリチウムアルミノケイ酸塩相またはリン酸塩相をさらに含む、請求項28記載の方法。
- 前記電磁放射線の波長が400nm未満である、請求項28記載の方法。
- 前記暴露時間が約1分から約60分である、請求項34記載の方法。
- 前記電磁放射線の励起エネルギーが約0.1J/cm2から約500J/cm2である、請求項28記載の方法。
- 前記電磁放射線の平均強度が約1mW/cm2から約10W/cm2である、請求項28記載の方法。
- 前記熱処理が、前記ガラスを約650℃から約720℃の温度に加熱する工程を含む、請求項28記載の方法。
- 前記熱処理が約1時間から約6時間の期間に亘り行われる、請求項38記載の方法。
- 前記少なくとも部分的に露光され、熱処理された感光性ガラスを熱的または化学的に強化する工程をさらに含む、請求項28記載の方法。
- 少なくとも部分的に露光され熱処理された感光性ガラスがイオン交換により化学強化されている、請求項40記載の方法。
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