(57)【要約】【課題】  メカノケミカル効果が起こりやすく、微粒子表面を完全に被覆できる微粒子表面被覆用ガラス粉末を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の微粒子表面被覆用ガラス粉末は、微粒子の表面を被覆するためガラス粉末において、屈伏点が５２０℃以下であることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子の表面を被覆するためのガラス粉末において、屈伏点が５２０℃以下であることを特徴とする微粒子表面被覆用ガラス粉末。
【請求項２】
示差熱分析（マクロＤＴＡ）において、結晶化による発熱ピークが検出されないことを特徴とする請求項１に記載の微粒子表面被覆用ガラス粉末。
【請求項３】
モル％表示で、Ａｇ2Ｏ  ２０〜６０％、Ｐ2Ｏ5  １５〜６０％、ＴｅＯ2  ２〜５０％含有するガラスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子表面被覆用ガラス粉末。
【請求項４】
モル％表示で、Ａｇ2Ｏ  ２０〜６０％、Ｐ2Ｏ5  １５〜６０％、ＴｅＯ2  ２〜５０％、Ｎｂ2Ｏ5  ０〜２０％、ＺｎＯ  ０〜２０％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子表面被覆用ガラス粉末。
【請求項５】
モル％表示で、Ｂ2Ｏ3  ３５〜５５％、ＳｉＯ2  ０〜１５％、ＺｎＯ  ２５〜５０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ０〜３０％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子表面被覆用ガラス粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子の表面を被覆するためのガラス粉末に関し、特にメカノケミカル効果により、金属微粒子、セラミック微粒子、ガラス微粒子等の微粒子の表面を被覆するためのガラス粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属微粒子、チタン酸バリウム、窒化珪素、フェライト等のセラミック微粒子、およびガラス微粒子の集合体もしくはそれらの集積体は、バルク体に比べて比表面積が大きいことから、バルク体にない電磁気特性、誘電特性、あるいは光学特性が得られる。
【０００３】
ところが、比表面積が大きいために、酸化などの品質劣化が起こりやすく、また、微粒子が凝集すると微粒子特有の特性が失われるため、ガラス、樹脂等の中に微粒子を均質に分散させる、あるいは表面にガラス、樹脂等を被覆させた微粒子を集積させる（焼結させる）ことが必要となる。
【０００４】
しかし、樹脂は一般に耐熱性が低く、水分が透過しやすい（耐水性が低い）ため、微粒子の酸化や水分との反応による劣化を防止する効果は小さい。一方、ガラスは耐熱性が高く、水分が透過し難い（耐水性が高い）ため、微粒子の酸化や水分との反応による劣化を防止する効果は非常に高い。
【０００５】
微粒子の表面をガラスで被覆する方法としては、ゾル−ゲル法などの液相合成法やＣＶＤなどの気相合成法がある。しかし、液相合成法では、反応触媒として酸やアルカリを使用するため、合成時に微粒子表面が酸化され易い、あるいは微粒子成分が溶出し易い。また、気相合成法では被覆ガラスの緻密化のために５００℃以上の高温処理を必要とするため、微粒子表面が酸化されるなど変質し易い。
【０００６】
近年、酸やアルカリ等の触媒や高温処理を必要としない微粒子表面への被覆方法として、メカノケミカル効果を利用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。尚、メカノケミカル効果とは、機械的操作によって、物質に加えられる機械的エネルギーで物質自体の構造が変化し、これにともなって物質の物理的あるいは化学的性質が変化する効果のことである。
【特許文献１】特公平４−７８３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
メカノケミカル効果を利用し、微粒子表面にシリケート系ガラスを被覆しようとしても、微粒子表面をガラスによって完全に被覆できないという問題があった。完全にガラスによって被覆できないと、微粒子の表面が酸化されたり、空気中の水分、ＣＯ2等と反応して異質物が形成されたりしてしまう。
【０００８】
本発明は、メカノケミカル効果が起こりやすく、微粒子表面を完全に被覆できる微粒子表面被覆用ガラス粉末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、鋭意検討した結果、屈伏点が低いガラス粉末を使用すれば、微粒子の表面を完全に被覆できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明の微粒子表面被覆用ガラス粉末は、微粒子の表面を被覆するためのガラス粉末において、屈伏点が５２０℃以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の微粒子表面被覆用ガラス粉末は、屈伏点が５２０℃以下であるため、メカノケミカル効果を起こさせた際、具体的には、微粒子と、微粒子よりも平均粒径の小さいガラス粉末とを、ポットミル等によって混合した際、ガラス粉末が容易に軟化変形を起こし、微粒子の表面を完全に被覆することができる。屈伏点の好ましい範囲は、１５０〜５１０℃であり、より好ましい範囲は１５０〜５００℃である。尚、上記微粒子とは、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属微粒子、チタン酸バリウム、窒化珪素、フェライト等のセラミック微粒子、もしくはガラス微粒子を指し、その粒径は１〜７０μｍである。
【００１２】
また、上記した構成において、ガラス粉末は、平均粒径が、微粒子の平均粒径の０．０１〜３０％であることが好ましい。
【００１３】
また、ガラス粉末が、示差熱分析（マクロＤＴＡ）における軟化点（ＴＦ１）が５９０℃以下であると、上記の効果が得られやすいため好ましい。軟化点の好ましい範囲は２００〜５８０℃であり、より好ましい範囲は、２００〜５７０℃である。
【００１４】
本発明の微粒子表面被覆用ガラス粉末は、示差熱分析（マクロＤＴＡ）において、結晶化による発熱ピークが検出されないことが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、微粒子を焼結させる際に、焼結性が損なわれない。すなわち、示差熱分析（マクロＤＴＡ）において、結晶化による発熱ピークが検出されるようなガラス粉末であると、微粒子表面に被覆されたガラスにおいて、焼結時に結晶が析出して、微粒子同士の融着を阻害するからである。
【００１６】
本発明のガラス粉末は、モル％表示で、Ａｇ2Ｏ  ２０〜６０％、Ｐ2Ｏ5  １５〜６０％、ＴｅＯ2  ２〜５０％含有するガラスからなることが好ましい。
【００１７】
Ａｇ2Ｏは、ガラスの屈伏点、軟化点を低くする成分である。２０％よりも少ないとガラスの屈伏点、軟化点が高くなる傾向がある。一方、６０％よりも多いとガラス化しにくい傾向がある。Ａｇ2Ｏの含有量は、２２〜５５％であると好ましく、２５〜５０％であるとより好ましい。
【００１８】
Ｐ2Ｏ5は、ガラスの骨格を形成する成分であり、ガラスの骨格を形成する成分の中ではガラス屈伏点、軟化点を上昇させにくい。１５％よりも少ないとガラスが不安定になる傾向があり、６０％よりも多いと耐水性が低下する傾向がある。Ｐ2Ｏ5の含有量は、１７〜５０％であると好ましく、２０〜３５％であるとより好ましい。
【００１９】
ＴｅＯ2は、ガラスを安定化する効果を有する成分であり、ガラスを安定化する成分の中ではガラスの屈伏点、軟化点を上昇させにくい。２％よりも少ないとガラスを安定化する効果が充分に得られにくく、５０％よりも多いとガラスの耐水性が損なわれやすい。ＴｅＯ2の含有量は、５〜４５％であると好ましく、７〜４０％であるとより好ましい。
【００２０】
上記した以外にも、下記の成分を必要に応じて添加することができる。
【００２１】
Ｎｂ2Ｏ5は、ガラスの耐候性を高める成分であり、２０％まで添加することができる。２０％よりも多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなりやすい。Ｎｂ2Ｏ5の含有量は１５％以下であると好ましく、１２％以下であるとより好ましい。
【００２２】
ＺｎＯは、ガラスを安定化する成分であり、２０％まで添加することができる。２０％よりも多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなりやすい。ＺｎＯの含有量は１５％以下であると好ましく、１２％以下であるとより好ましい。
【００２３】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスを安定化する成分であり、１０％まで添加することができる。１０％よりも多いとガラスの耐候性が損なわれやすい。Ｂ2Ｏ3の含有量は７％以下であると好ましく、５％以下であるとより好ましい。
【００２４】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスを安定化する成分であり、２０％まで添加することができる。２０％よりも多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなりやすい。Ａｌ2Ｏ3の含有量は１５％以下であると好ましく、１２％以下であるとより好ましい。
【００２５】
また、本発明のガラス粉末として、モル％表示で、Ｂ2Ｏ3  ３５〜５５％、ＳｉＯ2  ０〜１５％、ＺｎＯ  ２５〜５０％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  ０〜３０％含有するガラス粉末であってもよい。
【００２６】
Ｂ2Ｏ3は、ガラスを安定化させる成分であり、３５％よりも少ないとガラスが結晶化しやすくなる傾向があり、５５％よりも多いとガラスの耐候性が損なわれやすい。Ｂ2Ｏ3の含有量は３８〜５３％であると好ましく、４０〜５０％であるとより好ましい。
【００２７】
ＳｉＯ2は、ガラスを安定化させる成分であり、１５％まで含有させることができる。１５％よりも多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなりやすい。ＳｉＯ2の含有量は、２〜１４％であると好ましく、４〜１３％であるとより好ましい。
【００２８】
ＺｎＯは、ガラスの屈伏点、軟化点を低下させる成分であり、２５％よりも少ないと、ガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなり、５０％よりも多いと、ガラスが結晶化しやすくなる傾向がある。ＺｎＯの含有量は、２６〜４５％であると好ましく、２８〜４０％であるとより好ましい。
【００２９】
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは、ガラスの屈伏点、軟化点を低下させる成分であり、これらは合量で３０％まで含有させることができる。これらの合量は、１〜２５％であると好ましく、３〜２０％であるとより好ましい。
【００３０】
上記した以外にも、下記の成分を必要に応じて添加することができる。
【００３１】
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスを安定化させる成分であり、１０％まで添加することができる。１０％よりも多いとガラスの粘性が高くなる傾向があり、ガラスの屈伏点、軟化点が高くなる。Ａｌ2Ｏ3の含有量は０〜７％であると好ましく、０〜５％であるとより好ましい。
【００３２】
また、本発明のガラス粉末は、熱膨張係数が６０〜２００×１０-7／℃であることが好ましい。このようにすれば、微粒子との熱膨張係数の差が小さくなり、メカノケミカル効果により微粒子表面に被覆された際、熱膨張係数の差による被覆の割れや剥離は発生しにくい。熱膨張係数は、６５〜１９０×１０-7／℃であると好ましく、７０〜１８５×１０-7／℃であるとより好ましい。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明のガラス粉末を、実施例を用いて詳細に説明する。
【００３４】
表１に本発明の実施例１〜４を示し、表２に実施例５及び比較例を示す。
【００３５】
【表１】
2008087974.tif 000002
【００３６】
【表２】
2008087974.tif 000003
【００３７】
実施例１〜５及び比較例のガラスは、以下のようにして作製した。
【００３８】
まず、表１、２に記載の組成となるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて８００〜１５００℃で１時間溶融した。
【００３９】
次に、溶融ガラスを白金ルツボからカーボン板の上に流しだして厚さ約７ｍｍのガラス板を成形した。
【００４０】
最後に、ガラス板をアニールして、各実施例の特性測定用試料を作製した。
【００４１】
得られた実施例１〜５及び比較例のガラスについて屈伏点、軟化点（ＴＦ１）、熱膨張係数を測定した。
【００４２】
表１から明らかなように、実施例１〜５は、屈伏点が２５８〜５００℃であり、軟化点が３１５〜５７０℃であったため、微粒子表面に完全に被覆できた。また、熱膨張係数は７３〜１７８×１０-7／℃であった。一方、比較例は、屈伏点が５９０℃であり、軟化点が８２０℃であったため、微粒子表面にうまく被覆することができなかった。
【００４３】
なお、屈伏点は、直径５．０ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状の試料を作製し、ディラトメーターを用いて、３℃／ｍｉｎの昇温速度で測定した。
【００４４】
軟化点（ＴＦ１）は、５ｇのガラス片を粉砕し、３５０メッシュのステンレス篩を通過したガラス粉末を用いて、試料体積が約０．４ｃｃの示差熱分析（マクロＤＴＡ、リガク製ＤＴＡ測定装置ＴＡＳ−３００）によって測定した。
【００４５】
熱膨張係数は、直径５．０ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱状の試料を作製し、ディラトメーターを用いて３０〜２００℃において熱膨張曲線を測定し、平均熱膨張係数を算出した。
【００４６】
結晶化の有無の判断は、上記示差熱分析において、６００℃以下の温度域で結晶化による発熱ピークが検出されるかどうかで、発熱ピークが検出された場合を「あり」、検出されなかった場合を「なし」とした。
【００４７】
微粒子の被覆状態は、平均粒径が１０μｍのチタン金属微粒子と平均粒径が１μｍの上記実施例のガラス粉末を混合して、メカノケミカル装置を用いてチタン金属微粒子表面にガラスを被覆させて、メカノケミカル処理を行う前における金属微粒子の導電性に対し、メカノケミカル処理を行った後における金属微粒子の導電性が低下したかどうかで評価し、導電性が低下した場合を「被覆できた」、導電性が低下しなかった場合を「被覆できなかった」とした。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明の微粒子表面被覆用ガラス粉末は、メカノケミカル効果によって、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム等の金属微粒子、チタン酸バリウム、窒化珪素、フェライト等のセラミック微粒子、もしくはガラス微粒子の表面を、完全に被覆することができるため、その微粒子は、磁性体部品、誘電体部品、光学部品等に好適である。