ガラス－金属間の接合と中間ガラスに関する研究

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研究目的本研究では、ガラスと金属の接合および異種ガラス間の中間ガラスを用いた接合を実践し、使用温度や圧力の計測と接合の際に発生する歪みと破損の関係を明らかにし、製作可能なガラス器具の拡大を図ることを目的とする。研究方法1. 実験器具で使用されるサイズ(6mmから30mm程度)の各種コバールシールを製作する。2. コバール以外の金属とガラスとの直接接合を行う。また、コバールと他金属を溶接したものを製作する。3. 各種ガラスへの接合のため中間ガラスや金属封入用ガラスについて検討し実際に加工する。4. 1～3で製作した接合管の使用温度範囲・使用圧力範囲を計測する。5. 1～4のデータに加え、接合の際に発生する歪と破損との関係を探る。研究成果ガラスと金属の接合では、金属の脱気や水素還元処理、ガラスに接合される部分の研磨やエッジの加工などの前処理と、接合される金属表面の酸化膜を最適な状態にしておくことが重要である。また、加工は短時間でおこない金属の過度な酸化を防ぐことで気密な接合が得られる。これらを踏まえ実践した結果、良好なガラスー金属の接合が可能となった。加工後の破損原因としては、金属との接合不良のほか、残存する歪み、中間ガラスの厚さや接合の滑らかさが関係していることがわかった。さらに、これまで問題となっていた接合部が長くなってしまう点についても、最終的に接合するガラスの種類に応じて中間ガラスを完成させておき、金属と封着用ガラスの接合後すぐに溶着することで、接合部分の短縮と短時間での加工が可能になり、より品質の高い接合が可能になった。この結果、装置設計の自由度が増し、今まで対応できなかったガラス器具の製作も可能となった。