(57)【要約】【課題】低融点化に効果があるとされるＰｂＯやＢｉ２Ｏ３を含まなくても、高硬度でありながら、ガラス転移点が相対的に低いため製造の容易な、高硬度酸化物ガラスガラス組成物を提供すること。【解決手段】Ｂ２Ｏ３、遷移金属酸化物、希土類酸化物からなる成分組成を有し、ビッカース硬度Ｈｖが６００ｋｇ／ｍｍ２以上であり、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下であることを特徴とする高硬度ガラス組成物。成分組成は、重量比で、Ｂ２Ｏ３を２０ｗｔ％〜５０％、遷移金属酸化物を４ｗｔ％〜４５ｗｔ％、希土類酸化物を２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ２Ｏ３、遷移金属酸化物、希土類酸化物からなる成分組成を有し、ビッカース硬度Ｈｖ
が６００ｋｇ／ｍｍ２以上であり、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下であることを特徴
とする高硬度ガラス組成物。
【請求項２】
成分組成が、重量比で、Ｂ２Ｏ３を２０ｗｔ％〜５０％、遷移金属酸化物を４ｗｔ％〜４
５ｗｔ％、希土類酸化物を２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載
の高硬度ガラス組成物。
【請求項３】
前記遷移金属酸化物がＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯのうちから選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする請求項１又は２記載の高硬度ガラス組成物。
【請求項４】
前記希土類酸化物がＮｄ２Ｏ３又はＬａ２Ｏ３であることを特徴とする請求項１，２，又
は３記載の高硬度ガラス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網目形成酸化物としてＢ２Ｏ３を含む酸化物ガラス組成物に関し、さらに具
体的には、Ｂ２Ｏ３−遷移金属酸化物−希土類酸化物系高硬度ガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドの接着・封止用ガラスやさらにセラミックや金属の接着・封止用ガラスとし
て、低融点ガラスが開発されてきたが、ガラスの融点を下げるために、従来、ＰｂＯやＢ
ｉ２Ｏ３を含むガラスが多く採用されてきた。ＰｂＯやＢｉ２Ｏ３はガラスを低融点化す
るのに効果的であることが知られているが、人体や環境に与える影響が大きく、多くの産
業分野で使用が避けられてきている。
【０００３】
そのため、ＰｂＯやＢｉ２Ｏ３を含まない低融点ガラスが提案されている。例えば、Ｂ
２Ｏ３を必須成分とするものが知られている（特許文献１、特許文献２）。これらのガラ
スは低融点化を目的とするものであり、開示された内容には、硬度に関する記述がなく、
これらの技術思想によって、高硬度ガラスを得ることは困難である。つまり、本発明とは
技術思想が異なる。
【０００４】
また、磁気ディスク用ガラス基板等の用途においては、高硬度ガラスが求められている
。さらに、高硬度ガラスの硬度を保持したまま、融点を下げることができれば、例えば、
対象物の耐熱温度が低くても高硬度ガラスで接着・封止することができるといったメリッ
トがある。また、ガラスの融点が下がるということは、ガラス溶融炉において、より低い
溶融温度を設定することができ、ガラス製造の省エネルギー化につながる。
【０００５】
また、磁気ディスク用ガラス基板としては、基板表面にアルカリ元素を他のアルカリ元
素と置換することにより、機械的強度を向上させた化学強化ガラスが知られている。しか
し、化学強化ガラスでは複雑なイオン交換工程が必要であり、製造効率の向上が難しかっ
た。
【０００６】
上述の技術的、社会的背景から、ＰｂＯを含まない高硬度ガラスが提案されている。例
えば、磁気ディスク用ガラス基盤用の高硬度ガラスとして、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２
Ｏ３、アルカリ金属酸化物を必須成分とする高硬度ガラスが開示されている（特許文献３
、特許文献４）。これらの高硬度ガラスの硬度は、ビッカース硬度Ｈｖが６９０以下のガ
ラスを提供するものでありまた、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物
を必須成分とすることから本発明とは異なる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２４４５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４９３４３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０４３０号公報
【特許文献４】特開２００４−１６１５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般にガラス組成物の硬度が大きくなると、ガラス転移点も高くなる傾向があることが
知られている。例えば、国際ガラスデータベースＩｎｔｅｒｇｌａｄ６において、Ｔｇが
既知であり、かつ１００ｇ荷重条件において最も高いビッカース硬度を有するガラスは、
２０Ａｌ２Ｏ３−５５ＳｉＯ２−２５ＳｍＯ３(mol%)という組成であるが、ビッカース硬
度Ｈｖは７６５Ｋｇ／ｍｍ２、ガラス転移温度（Ｔｇ）は１０８８℃であり、非常にガラ
ス転移温度が高いという特徴を有する。
【０００９】
そこで、低融点化に効果があるとされるＰｂＯやＢｉ２Ｏ３を含まなくても、高硬度で
ありながら、ガラス転移点が相対的に低いため製造の容易な、高硬度酸化物ガラスガラス
組成物を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、全く新規な発想に基
づき、従来は低融点ガラスに用いられることが多いＢ２Ｏ３をガラス形成物質として必須
成分とし、低融点化に効果があるとされるＰｂＯやＢｉ２Ｏ３を含まなくても、高硬度で
ありながらガラス転移点が相対的に低い高硬度ガラスを鋭意研究し、本発明を完成させた
ものである。つまり、本発明は、Ｂ２Ｏ３をガラス形成物質として必須成分とし、さらに
、遷移金属酸化物と希土類酸化物を必須成分とする相対的にガラス転移点の低い高硬度ガ
ラス組成物に関するものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、（１）Ｂ２Ｏ３、遷移金属酸化物、希土類酸化物からなる成分組
成を有し、ビッカース硬度Ｈｖが６００ｋｇ／ｍｍ２以上であり、ガラス転移温度Ｔｇが
７００℃以下であることを特徴とする高硬度ガラス組成物である
【００１２】
また、本発明は、（２）成分組成が、重量比で、Ｂ２Ｏ３を２０ｗｔ％〜５０％、遷移
金属酸化物を４ｗｔ％〜４５ｗｔ％、希土類酸化物を２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％であること
を特徴とする上記（１）の高硬度ガラス組成物である。
【００１３】
本発明の低融点ガラス組成物によれば、ビッカース硬度Ｈｖが６００ｋｇ／ｍｍ２以上
という高硬度でありながら、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下と低い高硬度ガラスが得
られるので、ビッカース硬度Ｈｖが６００ｋｇ／ｍｍ２以上が必要とされる製品を低温で
製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガラス組成物によって、ガラスの耐久性や化学的安定性を利用した部品・部材
の開発・設計や、接着や封止に適したガラスの開発・設計が容易になり、多くの工業製品
の性能向上に多大な貢献をなすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は、Ｂ２Ｏ３、遷移金属酸化物、希土類
酸化物からなる成分組成を有する高硬度ガラス組成物であり、ビッカース硬度Ｈｖが６０
０ｋｇ／ｍｍ２以上であり、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下であることを特徴とする
。
【００１６】
さらに詳しくは、重量比で成分組成がＢ２Ｏ３を２０ｗｔ％〜５０％、遷移金属酸化物
を４ｗｔ％〜４５ｗｔ％、希土類酸化物を２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％となるように、各酸化
物の粉末を均一にまぜ、白金やアルミナ等の耐熱坩堝にいれ、加熱溶融し、ガラスを冷却
するための保持物上に流しだして冷却することにより、ガラス組成物を得る。保持物とし
てはステンレス鋼板のようなプレートを用いて溶融物を室温まで急冷することが高硬度ガ
ラスを得る上で好ましい。
【００１７】
Ｂ２Ｏ３はガラスの網目構造を構成する成分であり、他の網目形成酸化物となる物に比
べ、融点が低いという特徴も持ち合わせている。前記含有範囲を外れると、ガラスが黒色
に着色するか、白色に結晶化し、ガラスが形成されなくなる。
【００１８】
遷移金属酸化物はガラス化を促進する成分であり、かつガラスの硬度を上げる成分であ
る。前記含有範囲を外れると、ガラスが形成されなくなるか、ビッカース硬度Ｈｖが６０
０ｋｇ／ｍｍ２に満たなくなる。遷移金属酸化物としては、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ
、ＺｎＯ等をあげることができる。例えば、遷移金属酸化物がＦｅ２Ｏ３単独の場合は、
１０ｗｔ％〜４５ｗｔ％を組成成分として含有することが好ましい。遷移金属酸化物がＣ
ｕＯ単独の場合は、４ｗｔ％〜３０ｗｔ％を組成成分として含有することが好ましい。遷
移金属酸化物がＮｉＯ単独の場合は、４ｗｔ％〜３０ｗｔ％を組成成分として含有するこ
とが好ましい。
【００１９】
希土類酸化物はガラス化を促進する成分であり、かつガラスの硬度を上げる成分である
。希土類酸化物としては、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等をあげることができる。希土類酸化
物が前記含有範囲の２０ｗｔ％〜６０ｗｔ％を外れると、ガラスが形成されなくなるか、
ビッカース硬度Ｈｖが６００ｋｇ／ｍｍ２に満たなくなる。
【００２０】
本発明のガラス組成物は、これを母相として、物性の改善やコスト低減のために、他の
成分を加えたガラス組成物とすることができる。例えば、ビッカース硬度Ｈｖをさらに高
めたり、ガラス転移温度Ｔｇをさらに低下させたりするためにガラス組成物の成分として
知られる様々な他の成分を加えることができる。また、他の物性を改善することも同様で
ある。さらに、コスト低減のために、様々な他の改質成分を加えることができる。
【００２１】
また、製造工程における不可避的な不純物、例えばアルミナ坩堝を用いた場合には、Ａ
ｌ２Ｏ３が成分として本発明のガラス組成物に含まれることになるが、Ｂ２Ｏ３、遷移金
属酸化物、希土類酸化物の成分の割合が前記含有範囲にあればよい。
【００２２】
本発明の高硬度ガラス組成物においては、人体や環境に与える影響が大きいＰｂＯやＢ
ｉ２Ｏ３等を加えないことが好ましいが、人体や環境に配慮した使用方法が取られ、かつ
、特別な物性が要求される場合は、必ずしもＰｂＯやＢｉ２Ｏ３等の含有が制限されるも
のではない。
【００２３】
ビッカース硬度は、得られた試料の表面を研磨し、マイクロビッカース硬度計で測定し
た。荷重条件は１００ｇとした。ガラス転移点は、示差熱分析により測定した。
【実施例１】
【００２４】
Ｂ２Ｏ３―ＮｉＯ―Ｎｄ２Ｏ３系高硬度ガラス。出発原料としてＨ3ＢＯ3、ＮｉＯ、
Ｎｄ2Ｏ3を所定量混合してアルミナ坩堝にいれ、並列坩堝溶融炉を用いて１２００℃で２
０分間溶融、保持した後、溶融物をステンレス鋼板上に流しだし、急冷を行うことでガラ
ス生成物を得た。得られたガラスの分析組成（ｗｔ％）、ガラス転移温度Ｔｇ、ビッカー
ス硬度Hvを表に示す。
【００２５】
【表１】
2007254239.tif 000002
【００２６】
上述の組成において、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下、ビッカース硬度Hvが６００
ｋｇ／ｍｍ２以上のガラス組成物が得られた。また、ガラス組成物は、重量比で、Ｂ２Ｏ
３を３２ｗｔ％〜３８％、遷移金属酸化物であるＮｉＯを６ｗｔ％〜２４ｗｔ％、希土類
酸化物であるＮｄ2Ｏ3を４０ｗｔ％〜５６ｗｔ％含有する成分組成であった。
【実施例２】
【００２７】
Ｂ２Ｏ３―Ｆｅ２Ｏ３―Ｎｄ２Ｏ３系高硬度ガラス。出発原料としてＨ3ＢＯ3、Ｆｅ２
Ｏ３、Ｎｄ2Ｏ3を所定量混合してアルミナ坩堝にいれ、並列坩堝溶融炉を用いて１２００
℃で２０分間溶融、保持した後、溶融物をステンレス鋼板上に流しだし、急冷を行うこと
でガラス生成物を得た。得られたガラスの分析組成（ｗｔ％）、ガラス転移温度Ｔｇ、ビ
ッカース硬度Hvを表に示す。
【００２８】
【表２】
2007254239.tif 000003
【００２９】
上述の組成において、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下、ビッカース硬度Hvが６００
ｋｇ／ｍｍ２以上のガラス組成物が得られた。また、ガラス組成物は、重量比で、Ｂ２Ｏ
３を２８ｗｔ％〜３６％、遷移金属酸化物であるＦｅ２Ｏ３を１２ｗｔ％〜４０ｗｔ％、
希土類酸化物であるＮｄ2Ｏ3を２７ｗｔ％〜５２ｗｔ％含有する成分組成であった。
【実施例３】
【００３０】
Ｂ２Ｏ３―ＣｕＯ―Ｎｄ２Ｏ３系高硬度ガラス。出発原料としてＨ3ＢＯ3、ＣｕＯ、
Ｎｄ2Ｏ3を所定量混合してアルミナ坩堝にいれ、並列坩堝溶融炉を用いて１２００℃で２
０分間溶融、保持した後、溶融物をステンレス鋼板上に流しだし、急冷を行うことでガラ
ス生成物を得た。得られたガラスの分析組成（ｗｔ％）、ガラス転移温度Ｔｇ、ビッカー
ス硬度Hvを表に示す。
【００３１】
【表３】
2007254239.tif 000004
【００３２】
上述の組成において、ガラス転移温度Ｔｇが７００℃以下、ビッカース硬度Hvが６０ｋ
ｇ／ｍｍ２以上のガラス組成物が得られた。また、ガラス組成物は、重量比で、Ｂ２Ｏ３
を３３ｗｔ％〜４２％、遷移金属酸化物であるＣｕＯを６ｗｔ％〜２６ｗｔ％、希土類酸
化物であるＮｄ2Ｏ3を３３ｗｔ％〜５５ｗｔ％含有する成分組成であった。
【００３３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の具体的構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等があっても本発明に含まれる。例えば
、遷移金属酸化物や希土類酸化物は単独であってもよいし、複数のものが含有されるもの
であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、製品に傷がつくことが極端に嫌われる高級ガラス食器等のガラス製品
を低温で製造することができ、かつ、ガラス転移温度以上に加熱することにより、形状に
変更を加えるといった二次加工も容易にできるので、これらの産業に利用することができ
る。また、高硬度な接着・封止用ガラスや磁気ディスクガラス基板にも利用できる。