(57)【要約】【課題】従来の耐フッ酸性ガラスよりも耐フッ酸性を格段に向上させる。【解決手段】Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０〜３５ｍｏｌ％含有するものとすることで、耐フッ酸性が格段に向上する。また、Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５〜２５ｍｏｌ％、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを０．５〜１２ｍｏｌ％含有するものとすることで、耐フッ酸性が格段に向上すると共に、熱膨張係数を大きくし、屈服点を低くすることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０〜３５ｍｏｌ％含有することを特徴とする耐フッ酸性ガラス
【請求項２】
Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５〜２５ｍｏｌ％、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを０．５〜１２ｍｏｌ％含有することを特徴とする耐フッ酸性ガラス
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ酸（フッ化水素酸）に侵されにくいガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年フッ素工業の進歩につれて耐フッ酸性のガラスが必要とされている。また、半導体やガラス基板の洗浄にはフッ酸が使用されるため、洗浄装置のフッ酸と接触する部材として耐フッ酸性のガラスの用途がある。また、実験用の容器、分光光度計のサファイアセルの接着剤としても、耐フッ酸性ガラスが必要とされる。
【０００３】
従来の耐フッ酸性のガラスとしては、Ｐ２Ｏ５が６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３が２１．８８ｍｏｌ％、ＺｎＯが１５．２３ｍｏｌ％の組成からなるものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の耐フッ酸性ガラスは、耐フッ酸性が不十分で、フッ酸と接触する部材として用いた場合、浸食されるのが早く、早期に交換しなければならなかった。本発明は、従来の耐フッ酸性ガラスよりも耐フッ酸性を格段に向上させることを課題としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０〜３５ｍｏｌ％含有することを特徴とする耐フッ酸性ガラスである。すなわち、従来知られている耐フッ酸性ガラスに対して、Ａｌ２Ｏ３の割合を減らしてＺｎＯの割合を増やすことで、耐フッ酸性が著しく向上することを発見したのである。Ｐ２Ｏ５は５５ｍｏｌ％よりも少ないと耐フッ酸性が悪くなり、７０ｍｏｌ％よりも多いと耐水性が悪くなる。Ａｌ２Ｏ３は５ｍｏｌ％よりも少ないと耐水性が悪くなり、１５ｍｏｌ％よりも多いと耐フッ酸性が悪くなる。ＺｎＯは２０ｍｏｌ％よりも少ないと耐フッ酸性が悪くなり、３５ｍｏｌ％よりも多いと耐水性が悪くなる。
【０００６】
また本発明は、Ｐ２Ｏ５を５５〜７０ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１５ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５〜２５ｍｏｌ％、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを０．５〜１２ｍｏｌ％含有することを特徴とする耐フッ酸性ガラスである。これは、請求項１のガラス組成に対して、ＺｎＯをやや減らすかわりにＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを添加したものである。これによって、熱膨張係数を大きくし、屈服点を低くすることができる。ガラスを接着剤として用いる場合は被接着物の熱膨張率に近くするために熱膨張係数を調整する必要があり、また屈服点は６００℃以下とすることが望ましいが、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを適宜量添加することで、熱膨張係数を調整し、屈服点を低下することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ガラス原料として関東化学株式会社製のリン酸（特級）、リン酸アルミニウム（鹿１級）及びリン酸亜鉛四水和物（鹿１級）を使用し、ガラス原料調合後、１００℃で２時間以上乾燥させた後、電気炉で１３５０〜１４５０℃の温度で１時間溶融し、徐冷して次の実施例１〜４及び比較例のガラスを作成した。実施例１から実施例４にかけては次第にＡｌ２Ｏ３の割合を減少させてＺｎＯの割合を増加させている。比較例は従来知られている耐フッ酸性ガラスである。
実施例１：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１８．５０ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１８．６２ｍｏｌ％
実施例２：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１５．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝２２．１２ｍｏｌ％
実施例３：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝２７．１２ｍｏｌ％
実施例４：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝５．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝３２．１２ｍｏｌ％
比較例１：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝２１．８８ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１５．２３ｍｏｌ％
【０００８】
各実施例及び比較例について耐フッ酸性試験、実施例３、４及び比較例１について耐水性試験を行った。
耐フッ酸性試験は次のように行った。粉砕して３００〜５００μｍに粒度調整した試料のガラス１ｇに４６％フッ酸溶液２５ｍｌを加え、常温で１時間３６〜４０ｒｐｍの往復運動を与え、その後濾過、水洗、乾燥したガラスの重量を測定し、ガラス重量減少率を求めた。
耐水性試験は次のように行った。粉砕して３００〜５００μｍに粒度調整した試料のガラス１ｇに蒸留水５０ｍｌを加え、煮沸状態で１時間３６〜４０ｒｐｍの往復運動を与え、その後濾過、水洗、乾燥したガラスの重量を測定し、ガラス重量減少率を求めた。
耐フッ酸性試験及び耐水性試験の結果を表１に示す。
【表１】
2004075491.tif 000002
【０００９】
表１から明らかなように、実施例はいずれも比較例に比べて格段に耐フッ酸性に優れたものとなっているが、実施例３が最もよい結果を示し、比較例１に比べて７倍以上の耐フッ酸性の向上が見られる。また、実施例３が耐水性が高いことから、実施例１、２もほぼ同じ耐水性を有するものと推定できる。実施例４はやや耐水性が悪くなっている。
【００１０】
次に、最も結果のよかった実施例３の組成で、Ａｌ２Ｏ３の割合を固定とし、Ｐ２Ｏ５の割合を減少させると共にＺｎＯの割合を増加させるような実施例５及び比較例２を作成し、耐フッ酸性の試験を行った。実施例５、比較例２の組成は次の通りとした。
実施例５：　Ｐ２Ｏ５＝５５．００ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝３５．００ｍｏｌ％
比較例２：　Ｐ２Ｏ５＝５０．００ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．０ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝４０．００ｍｏｌ％
【００１１】
ここでの耐フッ酸性試験は常温で３時間３６〜４０ｒｐｍの往復運動を与えた以外（前記の試験では１時間）は、前記の耐フッ酸性試験と同じである。結果は以下の通りである。
実施例５：　ガラス重量減少率＝１８％
比較例２：　ガラス重量減少率＝８７％
Ｐ２Ｏ５の割合が５５ｍｏｌ％よりも少なくなると、耐フッ酸性は急激に悪化することがわかる。
【００１２】
次に、最も結果のよかった実施例３の組成で、Ｐ２Ｏ５及びＡｌ２Ｏ３の割合を固定とし、ＺｎＯの割合を減少させると共にＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを添加した実施例６〜１０を作成した。その組成は次の通りである。
実施例６：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝２２．１２ｍｏｌ％、ＳｒＯ＝５％
実施例７：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１７．１２ｍｏｌ％、ＳｒＯ＝１０％
実施例８：Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１５．６２ｍｏｌ％、ＳｒＯ＝１１．５％
実施例９：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１７．１２ｍｏｌ％、Ｌｉ２Ｏ＝１０％
実施例１０：　Ｐ２Ｏ５＝６２．８８ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３＝１０．００ｍｏｌ％、ＺｎＯ＝１７．１２ｍｏｌ％、Ｎａ２Ｏ＝１０％
【００１３】
実施例３、６〜１０について耐フッ酸性試験（３時間）、熱膨張係数測定、屈服点測定を行った。その結果を表２に示す。
【表２】
2004075491.tif 000003
【００１４】
表２に示されるように、ＳｒＯの添加量を増やしていくと、熱膨張係数は次第に大きくなり、屈服点は次第に低くなるが、耐フッ酸性は悪化する。また、添加量が０．５ｍｏｌ％未満では添加効果は小さい。したがって、添加量は０．５〜１２ｍｏｌ％程度が好ましい。Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏのようなアルカリ成分を添加したときも、熱膨張係数は大きくなり、屈服点は低くなる。このように、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ又はＮａ２Ｏを適宜量添加することで、熱膨張係数及び屈服点を調整することができる。サファイアの接着剤として用いる場合には、サファイアの熱膨張係数が８３．３であるので、これに近い実施例８が適当である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の耐フッ酸性ガラスは、従来の耐フッ酸性ガラスに比べて格段の耐フッ酸性能を有するので、フッ素工業界等においてフッ酸と接触する部材として用いた場合、浸食されにくく耐久性が格段に向上する。また、ＳｒＯやＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏのようなアルカリ成分を添加することで、熱膨張係数と屈服点を調整できるので、特に接着剤として用いる場合に所望の熱膨張係数や屈服点を有する耐フッ酸性ガラスを得ることができる。