[go: up one dir, main page]

JP7138906B2 - Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof - Google Patents

Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP7138906B2
JP7138906B2 JP2018027803A JP2018027803A JP7138906B2 JP 7138906 B2 JP7138906 B2 JP 7138906B2 JP 2018027803 A JP2018027803 A JP 2018027803A JP 2018027803 A JP2018027803 A JP 2018027803A JP 7138906 B2 JP7138906 B2 JP 7138906B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
iron oxide
glass
layer
oxide layer
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018027803A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019142738A (en
Inventor
圭弘 草野
実 福原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kake Educational Institution
Original Assignee
Kake Educational Institution
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kake Educational Institution filed Critical Kake Educational Institution
Priority to JP2018027803A priority Critical patent/JP7138906B2/en
Publication of JP2019142738A publication Critical patent/JP2019142738A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7138906B2 publication Critical patent/JP7138906B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

本発明は、金属光沢を有するセラミックス焼結体及びガラス成形品、並びにそれらの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to ceramic sintered bodies and glass moldings having metallic luster, and methods for producing them.

備前焼は日本の代表的な陶磁器の一つとして広く知られている。備前焼の特徴として、釉薬を使用しないことが挙げられる。備前焼の模様は、窯で焼成する際に成形品を載置する位置を変えたり、稲わらや灰を用いたりすることにより変化する。これらの特性を利用して様々な模様の焼物が作製されている。なかでも、黄金色の金属光沢を有する模様は「金彩」と呼ばれ、意匠性が高く珍重されている。このような「金彩」が現れるのは稀であり、当該模様を得るための正確な条件は不明であった。 Bizen ware is widely known as one of the representative ceramics of Japan. One of the characteristics of Bizen ware is that it does not use glaze. The pattern of Bizen ware can be changed by changing the position where the molded product is placed when fired in the kiln, or by using rice straw or ash. Using these characteristics, pottery with various patterns is produced. Among them, the pattern with a golden metallic luster is called “Kinsai” and is highly prized for its design. The appearance of such "kinsai" is rare, and the exact conditions for obtaining the pattern were unknown.

一方、釉薬を用いて「金彩」を付す方法(例えば、特許文献1)が知られている。しかしながら、金、銀、パラジウム等を含む高価な釉薬が必要であるため、コスト高になることが避けられなかった。 On the other hand, a method of adding "golden color" using a glaze is known (for example, Patent Document 1). However, since an expensive glaze containing gold, silver, palladium, etc. is required, the cost is inevitably high.

特開平8-119772号公報JP-A-8-119772

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、金属光沢を有する意匠性に優れたセラミックス焼結体及びガラス成形品を提供することを目的とする。また、このようなセラミックス焼結体及びガラス成形品の簡便な製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic sintered body and a glass molded article having metallic luster and excellent design. Another object of the present invention is to provide a simple method for producing such ceramic sintered bodies and glass moldings.

上記課題は、セラミックス基材の表面にガラス層及び酸化鉄層が形成されたセラミックス焼結体であって、前記ガラス層の表面に前記酸化鉄層が形成されており、前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するセラミックス焼結体を提供することによって解決される。
The above-mentioned problem is a ceramic sintered body in which a glass layer and an iron oxide layer are formed on the surface of a ceramic base material, the iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer, and the iron oxide layer is formed by: formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Ceramics having a metallic luster, comprising α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by and wherein the c-axis of the α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base. It is solved by providing a sintered body.

このとき、前記ガラス層の厚みが1~1000μmであり、かつ前記酸化鉄層の厚みが10~500nmであることが好ましい。xが0.05以上であることも好ましい。 At this time, it is preferable that the glass layer has a thickness of 1 to 1000 μm and the iron oxide layer has a thickness of 10 to 500 nm. It is also preferred that x is greater than or equal to 0.05.

前記酸化鉄層の表面にさらに複合体層が形成されており、前記複合体層がガラスマトリックス中に上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体を含有し、前記板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行であることも好ましい。このとき、前記複合体層の厚みが10~500nmであることがより好ましい。 A plate made of α-iron oxide in which a composite layer is further formed on the surface of the iron oxide layer, and the composite layer may be substituted with aluminum represented by the above formula (1) in a glass matrix. The thickness direction of the plate-like body is the c-axis of the α-iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body is parallel to the surface of the ceramic base. is also preferred. At this time, it is more preferable that the thickness of the composite layer is 10 to 500 nm.

このとき、前記ガラス層及び前記ガラスマトリックスがアルカリケイ酸塩ガラスからなるものであることも好ましい。 At this time, it is also preferable that the glass layer and the glass matrix are made of alkali silicate glass.

前記セラミックス焼結体からなる陶磁器及び建材が前記セラミックス焼結体の好適な実施態様である。 Porcelain and building materials comprising the ceramic sintered body are preferred embodiments of the ceramic sintered body.

前記セラミックス焼結体の製造方法であって、アルカリ金属元素を含むガス雰囲気中で、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するセラミックス基材を1100℃以上に加熱することにより、該セラミックス基材の表面に鉄イオンとアルカリ金属イオンを含有する溶融ガラス層を形成させる第1工程、還元雰囲気中で、前記ガラス層が形成された前記セラミックス基材を1100℃以上で熱処理することにより、前記ガラス層中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び酸化雰囲気中で、前記セラミックス基材を800~1000℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有する、前記セラミックス焼結体の製造方法も前記セラミックス焼結体の好適な実施態様である。 In the method for producing a ceramic sintered body, a ceramic base material containing 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 is heated to 1100° C. or higher in a gas atmosphere containing an alkali metal element. In the first step of forming a molten glass layer containing iron ions and alkali metal ions on the surface of the ceramic substrate, the ceramic substrate having the glass layer formed thereon is heated at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere. a second step of reducing the iron ions in the glass layer by heat treatment; and a third step of heat-treating the ceramic substrate at 800 to 1000° C. in an oxidizing atmosphere to form the iron oxide layer. The method for producing the ceramics sintered body, which has the above, is also a preferred embodiment of the ceramics sintered body.

上記課題は、ガラス基材の表面に酸化鉄層が形成されたガラス成形品であって、前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するガラス成形品を提供することによっても解決される。
The above problem is a glass molded product having an iron oxide layer formed on the surface of a glass substrate, wherein the iron oxide layer is represented by the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
A glass having metallic luster, which is composed of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by and in which the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the glass substrate. It is also solved by providing a molded product.

前記ガラス成形品の製造方法であって、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するガラス原料を1100℃以上に加熱することにより、溶融ガラスを形成させる第1工程、還元雰囲気中で、前記溶融ガラスを1100℃以上で熱処理することにより、前記溶融ガラス中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び酸化雰囲気中で、前記溶融ガラスを800~1100℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有する、ガラス成形品の製造方法が前記ガラス成形品の好適な実施態様である。 In the above method for producing a glass molded article, a first step of forming molten glass by heating a glass raw material containing 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 to 1100 ° C. or higher, a second step of heat-treating the molten glass at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere to reduce iron ions in the molten glass; and heat-treating the molten glass at 800 to 1100° C. in an oxidizing atmosphere. A preferred embodiment of the glass molded article is a method for manufacturing a glass molded article, which has a third step of forming the iron oxide layer by.

本発明のセラミックス焼結体及びガラス成形品は、金属光沢、特に黄金色の金属光沢を有し、意匠性に優れるため、様々な用途に好適に用いられる。また、本発明の製造方法によれば、このようなセラミックス焼結体及びガラス成形品を簡便に製造することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The ceramic sintered body and glass molded article of the present invention have a metallic luster, particularly a golden metallic luster, and are excellent in design, so that they can be suitably used in various applications. Moreover, according to the production method of the present invention, such ceramic sintered bodies and glass molded articles can be produced easily.

実施例1及び比較例1における、セラミックス焼結体の外観写真である。1 is an appearance photograph of a ceramic sintered body in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1及び比較例1における、セラミックス焼結体断面の電子顕微鏡写真及び元素マップ、並びに酸化鉄層の電子回折パターンである。1 shows electron micrographs and elemental maps of cross sections of ceramic sintered bodies and electron diffraction patterns of iron oxide layers in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 図2における電子顕微鏡写真gを拡大したものを示す。An enlarged view of the electron micrograph g in FIG. 2 is shown. 参考例1の備前焼における、断面の電子顕微鏡写真及び元素マップ、並びに複合体層の電子回折パターンである。1 shows an electron micrograph of a cross section, an elemental map, and an electron diffraction pattern of a composite layer in Bizen ware of Reference Example 1. FIG. 実施例1のセラミックス焼結体における、酸化鉄層と複合体層とを含む部分と、参考例1の備前焼における、複合体層を含む部分の透過電子顕微鏡画像及び電子回折パターンである。1 is a transmission electron microscope image and an electron diffraction pattern of a portion containing an iron oxide layer and a composite layer in a ceramic sintered body of Example 1 and a portion containing a composite layer in Bizen ware of Reference Example 1. FIG. 実施例1のセラミックス焼結体における、酸化鉄層と複合体層とを含む部分の透過電子顕微鏡画像、並びに酸化鉄層及び複合体層の電子回折パターンである。1 shows a transmission electron microscope image of a portion containing an iron oxide layer and a composite layer and electron diffraction patterns of the iron oxide layer and the composite layer in the ceramic sintered body of Example 1. FIG. 実施例5における、熱処理前と熱処理後のセラミックス焼結体の外観写真である。FIG. 10 is an appearance photograph of a ceramic sintered body before and after heat treatment in Example 5. FIG.

本発明のセラミックス焼結体は、セラミックス基材の表面にガラス層及び酸化鉄層が形成されたものであって、前記ガラス層の表面に前記酸化鉄層が形成されており、前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するセラミックス焼結体である。
The ceramic sintered body of the present invention is obtained by forming a glass layer and an iron oxide layer on the surface of a ceramic substrate, wherein the iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer, and the iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer. is the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Ceramics having a metallic luster, comprising α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by and wherein the c-axis of the α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base. It is a sintered body.

このようなセラミックス焼結体は、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するセラミックス基材を所定の条件で焼結する方法等により得ることができる。前記セラミックス基材を所定の条件で焼結することによって、当該基材の表面にガラス層が形成され、当該ガラス層の表面に酸化鉄層が形成される。 Such a ceramic sintered body can be obtained by, for example, a method of sintering a ceramic base material containing 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 under predetermined conditions. By sintering the ceramic base material under predetermined conditions, a glass layer is formed on the surface of the base material, and an iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer.

本発明のセラミックス焼結体におけるセラミックス基材は、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有することが好ましい。鉄元素の含有量が0.2質量%未満の場合、前記酸化鉄層が十分に形成されず、金属光沢が得られないおそれがある。鉄元素の含有量は0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。一方、鉄元素の含有量が5質量%を超える場合、セラミックス焼結体が赤みを帯びて外観が不良になるおそれがある。鉄元素の含有量は4質量%以下がより好ましい。前記セラミックス基材において、鉄元素は、Fe、Fe、FeO、Fe、FeOOH等として含有される。 The ceramic base material in the ceramic sintered body of the present invention preferably contains 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 . If the content of the iron element is less than 0.2% by mass, the iron oxide layer may not be sufficiently formed and metallic luster may not be obtained. The iron element content is more preferably 0.5% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more. On the other hand, if the iron element content exceeds 5% by mass, the ceramic sintered body may become reddish and have a poor appearance. The iron element content is more preferably 4% by mass or less. In the ceramic base material, the iron element is contained as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, Fe, FeOOH, or the like.

前記セラミックス基材に含まれる、鉄元素以外の元素としては、ケイ素元素、アルミニウム元素、カリウム元素、ナトリウム元素、チタン元素、カルシウム元素、マグネシウム元素等が挙げられる。これらの元素は酸化物として含まれていることが好ましい。なかでも、前記セラミックス基材がケイ素元素を主成分として含有することが好ましい。ここで、主成分とは、前記セラミックス基材中に最も多く含まれる成分を意味する。また、前記セラミックス基材がアルミニウム元素を含有することも好ましい。前記セラミックス基材中のケイ素元素の含有量はSiO換算で40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。一方、ケイ素元素の含有量は、通常、95質量%以下であり、85質量%以下が好ましい。前記セラミックス基材中のアルミニウム元素の含有量は、通常、Al換算で40質量%未満であり、25質量%以下が好ましい。一方、前記セラミックス基材中のアルミニウム元素の含有量は12質量%以上が好ましい。前記セラミックス基材に鉄元素、ケイ素元素及びアルミニウム元素以外の元素が含有される場合、それらの含有量は用途に合わせて適宜調整すればよいが、通常、カリウム元素の含有量はKO換算で4.0質量%以下であり、ナトリウム元素の含有量はNaO換算で4.0質量%以下であり、チタン元素の含有量はTiO換算で2.0質量%以下であり、カルシウム元素の含有量はCaO換算で2.0質量%以下であり、マグネシウム元素の含有量はMgO換算で2.0質量%以下である。 Elements other than iron contained in the ceramic substrate include silicon, aluminum, potassium, sodium, titanium, calcium, and magnesium. These elements are preferably contained as oxides. Above all, it is preferable that the ceramic base contains silicon element as a main component. Here, the main component means the component contained most in the ceramic base. Moreover, it is also preferable that the ceramic base contains an aluminum element. The content of silicon element in the ceramic base is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more in terms of SiO2 . On the other hand, the silicon element content is usually 95% by mass or less, preferably 85% by mass or less. The content of the aluminum element in the ceramic base is usually less than 40% by mass in terms of Al 2 O 3 , preferably 25% by mass or less. On the other hand, the aluminum element content in the ceramic base is preferably 12% by mass or more. When elements other than iron element, silicon element and aluminum element are contained in the ceramic base material, their contents may be appropriately adjusted according to the application. is 4.0% by mass or less, the content of sodium element is 4.0% by mass or less in terms of Na 2 O, the content of titanium element is 2.0% by mass or less in terms of TiO 2 , and calcium The element content is 2.0% by mass or less in terms of CaO, and the content of magnesium element is 2.0% by mass or less in terms of MgO.

前記セラミックス焼結体における前記セラミックス基材の形状は用途に応じて決定すればよく、特に限定されない。 The shape of the ceramic substrate in the ceramic sintered body may be determined depending on the application, and is not particularly limited.

前記セラミックス焼結体において、セラミックス基材の表面には前記ガラス層が形成される。前記ガラス層は、前記セラミックス基材の表面の少なくとも一部に形成されていればよい。表面の一部をマスキングしてセラミックス基材の焼結を行った場合、マスキングされた部分には前記ガラス層及び前記酸化鉄層が形成されず、金属光沢が現れない。このようにマスキングを利用することにより、様々なデザインのセラミックス焼結体が得られる。 In the ceramic sintered body, the glass layer is formed on the surface of the ceramic base. The glass layer may be formed on at least part of the surface of the ceramic base. When a part of the surface is masked and the ceramic base material is sintered, the glass layer and the iron oxide layer are not formed on the masked part, and metallic luster does not appear. By using masking in this way, ceramic sintered bodies of various designs can be obtained.

前記ガラス層を形成するガラスの種類は特に限定されないが、前記ガラス層がアルカリケイ酸塩ガラスからなるものであることが好ましい。また、前記アルカリケイ酸塩ガラスがアルミニウム元素を含有することがより好ましい。アルカリケイ酸塩ガラスからなるガラス層は、後述するセラミックス焼結体の製造方法により、簡便に形成することができる。 The type of glass forming the glass layer is not particularly limited, but the glass layer is preferably made of alkali silicate glass. Further, it is more preferable that the alkali silicate glass contains an aluminum element. A glass layer made of alkali silicate glass can be easily formed by a method for producing a ceramic sintered body, which will be described later.

前記ガラス層の厚みは1~1000μmであることが好ましい。当該厚みが1μm未満の場合、金属光沢が得られず、セラミックス焼結体の外観が不良になるおそれがある。前記厚みは、3μm以上がより好ましい。一方、当該厚みが1000μmを超える場合、当該ガラス層の形成に長時間を要するため生産性が低下するおそれがある。当該厚みは、500μm以下がより好ましく、100μm以下がさらに好ましく、50μm以下が特に好ましい。 The thickness of the glass layer is preferably 1 to 1000 μm. If the thickness is less than 1 μm, metallic luster cannot be obtained, and the appearance of the ceramic sintered body may be poor. More preferably, the thickness is 3 μm or more. On the other hand, if the thickness exceeds 1000 μm, it takes a long time to form the glass layer, which may reduce productivity. The thickness is more preferably 500 µm or less, still more preferably 100 µm or less, and particularly preferably 50 µm or less.

前記セラミックス焼結体において、前記ガラス層の表面には前記酸化鉄層が形成される。当該酸化鉄層は下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄を主成分として含有する。前記酸化鉄層が前記α-酸化鉄の結晶の隙間にガラス相を含んでいてもよい。
In the ceramic sintered body, the iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer. The iron oxide layer is represented by the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
It contains α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by as a main component. The iron oxide layer may contain a glass phase between the α-iron oxide crystals.

前記式(1)中、xは0~0.2である。xがこのような範囲であることにより、良好な金属光沢が得られる。意匠性が極めて高い黄金色の金属光沢が得られる点からは、xが0.01以上であり、前記酸化鉄層がアルミニウム置換α-酸化鉄を主成分として含有することが好ましい。このとき、xが0.05以上であることがより好ましい。 In the formula (1), x is 0 to 0.2. Good metallic luster can be obtained by setting x in such a range. From the viewpoint of obtaining a golden metallic luster with extremely high designability, it is preferable that x is 0.01 or more and that the iron oxide layer contains aluminum-substituted α-iron oxide as a main component. At this time, x is more preferably 0.05 or more.

そして、前記セラミックス焼結体において、前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である。すなわち、前記酸化鉄層の厚み方向とα-酸化鉄のc軸とが直交する。α-酸化鉄のc軸の方向は電子回折測定により求めることができる。 In the ceramic sintered body, the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base. That is, the thickness direction of the iron oxide layer is perpendicular to the c-axis of the α-iron oxide. The c-axis direction of α-iron oxide can be determined by electron diffraction measurement.

前記酸化鉄層の厚みは、本発明の効果が阻害されない範囲であれば特に限定されないが、10~500nmが好ましい。当該厚みが10nm未満の場合、金属光沢が得られないおそれがある。当該厚みは、20nm以上がより好ましい。一方、当該厚みが500nmを超える場合、セラミックス焼結体が赤みを帯びて外観が不良になるおそれがある。当該厚みは、300nm以下がより好ましい。 The thickness of the iron oxide layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but is preferably 10 to 500 nm. If the thickness is less than 10 nm, metallic luster may not be obtained. The thickness is more preferably 20 nm or more. On the other hand, if the thickness exceeds 500 nm, the ceramic sintered body may become reddish and have a poor appearance. The thickness is more preferably 300 nm or less.

本発明のセラミックス焼結体においては、このような酸化鉄層が前記ガラス層の表面に形成されることによって金属光沢が得られる。従来から、備前焼において、釉薬を用いることなく、稀に黄金色の金属光沢を有する「金彩」が現れる場合があることが知られていた。このような「金彩」は、これまで燃料の炭素が焼物の表面に付着して形成された薄膜の干渉色によるものであると考えられていた。しかしながら、このような機構が正しいかどうか確認されていなかったうえに、「金彩」が現れる正確な条件も不明であった。そこで、本発明者らは、備前焼に現れる「金彩」について分析した結果、「金彩」を有する備前焼の表面には、ガラス層とガラスマトリックス中にアルミニウム置換α-酸化鉄からなる板状体を有する複合体層が形成されていることを確認した。そして、備前焼に現れる「金彩」は、アルミニウム置換α-酸化鉄の黄金色と前記ガラス層の表面からの光の反射によるものであることが明らかになった。 In the ceramic sintered body of the present invention, metallic luster is obtained by forming such an iron oxide layer on the surface of the glass layer. It has long been known that in Bizen ware, 'Kinsai', which has a golden metallic luster, rarely appears without the use of glaze. Until now, it was thought that such "kinsai" was caused by the interference color of a thin film formed by the carbon of the fuel adhering to the surface of the pottery. However, the correctness of such a mechanism was not confirmed, and the exact conditions for the appearance of "golden color" were also unknown. Therefore, the present inventors analyzed the "kinsai" that appears in Bizen ware, and found that the surface of the Bizen ware that has "kinsai" has a plate-like body made of aluminum-substituted α-iron oxide in the glass layer and glass matrix. It was confirmed that a composite layer was formed. Then, it became clear that the "golden color" that appears in Bizen ware is due to the golden color of the aluminum-substituted α-iron oxide and the reflection of light from the surface of the glass layer.

本発明者らは、備前焼に現れる「金彩」を再現すべくさらに検討を重ねたところ、後述する所定の熱処理を行うことにより、セラミックス基材の表面に、前記ガラス層と前記酸化鉄層とが形成されるとともに、このようなセラミックス焼結体は良好な金属光沢を有することを見出した。さらに驚くべきことには、作家によって作成された備前焼は、板状体を形成するα-酸化鉄のc軸はセラミックス基材の表面に対して直交するのに対して、本発明のセラミックス焼結体では、α-酸化鉄のc軸はセラミックス基材の表面に対して平行であり、この点で両者は異なるものであることが分かった。 The inventors of the present invention have made further studies to reproduce the "kinsai" that appears in Bizen ware. It has been found that such a ceramic sintered body has good metallic luster while being formed. Even more surprisingly, the Bizen ware created by the artist is that the c-axis of the α-iron oxide forming the plate-like body is perpendicular to the surface of the ceramic substrate, whereas the ceramic sintering of the present invention In the solid, the c-axis of α-iron oxide is parallel to the surface of the ceramic substrate, and it was found that the two are different in this respect.

前記セラミックス焼結体において、前記酸化鉄層の表面にさらに複合体層が形成されており、前記複合体層がガラスマトリックス中に上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体を含有し、前記板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行であることが好ましい。このような複合体層が形成されることにより、前記セラミックス焼結体の外観がさらに良好となる。 In the ceramic sintered body, a composite layer may be further formed on the surface of the iron oxide layer, and the composite layer may be substituted with aluminum represented by the above formula (1) in the glass matrix. It contains a plate-shaped body made of α-iron oxide, the thickness direction of the plate-shaped body is the c-axis of the α-iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-shaped body is the ceramic base material. Parallel to the surface is preferred. By forming such a composite layer, the appearance of the ceramic sintered body is further improved.

前記複合体層において、前記ガラスマトリックス中には、上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体が含有される。そして、当該板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である。上記のとおり、ガラスマトリックス中にα-酸化鉄からなる板状体を有する複合体層は、作家によって作成された備前焼にも存在するが、このような備前焼では、板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、当該板状体におけるα-酸化鉄のc軸はセラミックス基材に対して直交する。このように、前記備前焼と本発明のセラミックス焼結体とは、板状体の厚み方向や当該板状体におけるα-酸化鉄のc軸の方向が異なる。板状体の厚み方向は電子顕微鏡観察により確認することができる。 In the composite layer, the glass matrix contains plate-shaped bodies made of α-iron oxide represented by the above formula (1), which may be substituted with aluminum. The thickness direction of the plate-like body is the c-axis of the α-iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body is parallel to the surface of the ceramic base. As mentioned above, a composite layer having a plate-shaped body made of α-iron oxide in a glass matrix is also present in Bizen ware created by an artist. - the c-axis of the iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate is perpendicular to the ceramic substrate. Thus, the Bizen ware and the ceramic sintered body of the present invention are different in the thickness direction of the plate-like body and the direction of the c-axis of α-iron oxide in the plate-like body. The thickness direction of the plate-like body can be confirmed by observation with an electron microscope.

前記複合体中のガラスマトリックスを形成するガラスの種類は、通常、前記ガラス層を形成するガラスと同じである。 The type of glass forming the glass matrix in the composite is usually the same as the glass forming the glass layers.

前記複合体層の厚みが10~500nmであることが好ましい。前記厚みは300nm以下であることがより好ましい。なお、前記複合体層全域に渡って前記板状体が均一に存在する必要はなく、部分的に欠落していても構わない。 The composite layer preferably has a thickness of 10 to 500 nm. More preferably, the thickness is 300 nm or less. It should be noted that it is not necessary for the plate-like body to exist uniformly over the entire composite layer, and it may be partially missing.

前記セラミックス焼結体のCIE1976L色空間における明度指数Lが50~70であり、クロマティクネス指数aが0.5~10であり、かつクロマティクネス指数bが10~30であることが好ましい。明度指数L、並びにクロマティクネス指数a及びbが上記範囲であるセラミックス焼結体は意匠性に極めて優れている。各指数は、分光測色計を用いて前記酸化鉄層が形成された部分を測定することにより求められる。 The ceramic sintered body has a CIE1976L * a * b * lightness index L * in a color space of 50 to 70, a chromaticness index a * of 0.5 to 10, and a chromaticness index b * of 10 to 30. is preferably A ceramic sintered body having a lightness index L * and a chromaticness index a * and b * within the above ranges is extremely excellent in design. Each index is determined by measuring the portion where the iron oxide layer is formed using a spectrophotometer.

本発明のセラミックス焼結体の製造方法は特に限定されないが、アルカリ金属元素を含むガス雰囲気中で、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するセラミックス基材を1100℃以上に加熱することにより、該セラミックス基材の表面に鉄イオンとアルカリ金属イオンを含有する溶融ガラス層を形成させる第1工程、還元雰囲気中で、前記ガラス層が形成された前記セラミックス基材を1100℃以上で熱処理することにより、前記ガラス層中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び酸化雰囲気中で、800~1000℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有する方法により得ることが好ましい。 The method for producing the ceramic sintered body of the present invention is not particularly limited. A first step of forming a molten glass layer containing iron ions and alkali metal ions on the surface of the ceramic base material by heating the ceramic base material to the above temperature, in a reducing atmosphere, the ceramic base material having the glass layer formed thereon. A second step of reducing iron ions in the glass layer by heat treatment at 1100° C. or higher, and a third step of forming the iron oxide layer by heat treatment at 800 to 1000° C. in an oxidizing atmosphere. It is preferably obtained by a method.

第1工程において、セラミックス基材を加熱することにより、該セラミックス基材の表面に鉄イオンとアルカリ金属イオンを含有する溶融ガラス層を形成させる。第1工程に供されるセラミックス基材は、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有する必要がある。このようなセラミックス基材に対して第1~3工程を行うことにより、前記酸化鉄層が形成される。第1工程に供されるセラミックス基材に含有される鉄元素以外の元素としては、前記セラミックス焼結体中のセラミックス基材に含有されるものと同様のものが挙げられる。 In the first step, the ceramic base is heated to form a molten glass layer containing iron ions and alkali metal ions on the surface of the ceramic base. The ceramic base material to be subjected to the first step must contain 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 . The iron oxide layer is formed by performing the first to third steps on such a ceramic substrate. Elements other than the iron element contained in the ceramic base material used in the first step include the same elements as those contained in the ceramic base material in the ceramic sintered body.

前記セラミックス基材の製造に用いられるセラミックス原料粉末として、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有する無機粉末が用いられる。例えば、陶磁器の製造に一般的に用いられる天然の粘土やそれを精製して得られる粉末であって、鉄元素の含有量が上記範囲であるものが挙げられる。このような粉末は低コストであり好ましい。また、粘土以外の無機粉末を適宜混合したものを用いることもできる。セラミックス原料粉末に含有される鉄元素以外の元素としては、前記セラミックス焼結体中のセラミックス基材に含有されるものと同様のものが挙げられる。 An inorganic powder containing 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 is used as the ceramic raw material powder used for producing the ceramic base material. Examples thereof include natural clays generally used in the production of ceramics and powders obtained by refining the clays and having an elemental iron content within the above range. Such powders are low cost and preferred. Moreover, what mixed suitably inorganic powders other than clay can also be used. Elements other than the iron element contained in the ceramic raw material powder include the same elements contained in the ceramic base material in the ceramic sintered body.

本発明の効果を阻害しない範囲であれば、セラミックス原料粉末に対して各種添加剤を添加しても構わない。これらの添加剤の含有量は、通常、セラミックス原料粉末100質量部に対して、50質量部以下であり、10質量部以下が好ましい。 Various additives may be added to the ceramic raw powder as long as they do not impair the effects of the present invention. The content of these additives is usually 50 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the raw ceramic powder.

前記セラミックス原料粉末に必要に応じて添加剤を加えた後、当該粉末を所定の形状に成形することにより未焼結のセラミックス基材を得る。このときの粉末の成形方法としては、粉末をプレス成形する方法や粉末に水を適量添加して練った後に成形する方法等が挙げられる。予め、アルカリ金属元素を含まないガスの雰囲気中で焼結したものを原料のセラミックス基材として用いることもできる。例えば、備前焼を原料のセラミックス基材とすることもできる。 After adding additives to the ceramic raw material powder as necessary, the powder is formed into a predetermined shape to obtain an unsintered ceramic base material. Examples of methods for molding the powder at this time include a method of press-molding the powder, a method of adding an appropriate amount of water to the powder, kneading the mixture, and then molding the mixture. It is also possible to use a ceramic base material that has been sintered in advance in an atmosphere of a gas that does not contain an alkali metal element. For example, Bizen ware can be used as a ceramic base material.

こうして得られた未焼結のセラミックス基材をアルカリ金属元素を含むガス雰囲気中で1100℃以上に加熱することにより、該セラミックス基材の表面に鉄イオンとアルカリ金属イオンとを含有する溶融ガラス層を形成させる。アルカリ金属元素を含むガス雰囲気中で前記セラミックス基材を加熱することにより、当該基材の表面近傍にアルカリ金属元素が拡散することにより、ガラス転移点の低い溶融ガラス層が容易に形成されるものと考えられる。前記アルカリ金属元素としては、カリウム、ナトリウム、リチウム等が挙げられ、なかでも、カリウム及びナトリウムが好ましく、カリウムがより好ましい。 A molten glass layer containing iron ions and alkali metal ions is formed on the surface of the ceramic substrate by heating the unsintered ceramic substrate thus obtained to 1100° C. or higher in a gas atmosphere containing an alkali metal element. form. By heating the ceramic substrate in a gas atmosphere containing an alkali metal element, the alkali metal element diffuses in the vicinity of the surface of the substrate, thereby easily forming a molten glass layer with a low glass transition point. it is conceivable that. Examples of the alkali metal element include potassium, sodium, lithium, etc. Among them, potassium and sodium are preferable, and potassium is more preferable.

アルカリ金属元素を含むガスを生成させる方法としては、セラミックス基材とともに、アルカリ金属塩を加熱する方法が挙げられ、具体的には、セラミックス基材の加熱に用いる炉の中に、アルカリ金属塩を配置する方法が挙げられる。セラミックス基材とともにアルカリ金属塩が加熱されることにより、アルカリ金属がセラミックス基材の周囲のガス中に含有され、それがセラミックス基材の表面から拡散浸透する。前記アルカリ金属塩としては、アルカリ金属の炭酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩等が挙げられ、中でも、アルカリ金属の炭酸塩が好ましい。第1工程におけるセラミックス基材の加熱は大気中で行ってもよいし、後述する第2工程と同様の還元雰囲気下で行ってもよいが、操作が簡便である点から前者が好ましい。 A method of generating a gas containing an alkali metal element includes a method of heating an alkali metal salt together with a ceramic substrate. Specifically, an alkali metal salt is placed in a furnace used for heating the ceramic substrate. There is a method of arranging. By heating the alkali metal salt together with the ceramic substrate, the alkali metal is contained in the gas surrounding the ceramic substrate and diffuses and permeates from the surface of the ceramic substrate. Examples of the alkali metal salt include alkali metal carbonates, halides, nitrates, etc. Among them, alkali metal carbonates are preferable. The heating of the ceramic substrate in the first step may be performed in the air or in a reducing atmosphere similar to that in the second step described later, but the former is preferred from the viewpoint of simple operation.

第1工程において、セラミックス基材を1100℃以上に加熱する。加熱温度が1100℃未満の場合、溶融ガラス層が十分に形成されないおそれがある。加熱温度は、1150℃以上が好ましい。一方、加熱温度は、通常、1300℃以下である。第1工程における、セラミックス基材の加熱方法としては、0.1~10℃/分にてセラミックス基材を室温から1100℃以上に昇温させる方法等が挙げられる。 In the first step, the ceramic base is heated to 1100° C. or higher. If the heating temperature is less than 1100°C, the molten glass layer may not be sufficiently formed. The heating temperature is preferably 1150° C. or higher. On the other hand, the heating temperature is usually 1300° C. or lower. As a method of heating the ceramic base material in the first step, there is a method of raising the temperature of the ceramic base material from room temperature to 1100° C. or higher at 0.1 to 10° C./min.

第2工程において、溶融ガラス層が形成された前記セラミックス基材を、還元雰囲気中で1100℃以上に熱処理することにより、前記ガラス層中の鉄イオンを還元させる。具体的には、Fe3+を、Fe2+又はFeに還元させる。このようにFe3+を一旦還元させることにより、その後の第3工程において、前記酸化鉄層が形成される。還元雰囲気中で前記セラミックス基材を加熱する方法としては、一酸化炭素を含む混合ガス中で前記基材を加熱する方法等が挙げられる。このときの混合ガス中の一酸化炭素の含有量は特に限定されないが、5体積%以上が好ましい。 In the second step, the ceramic base on which the molten glass layer is formed is heat-treated at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere to reduce iron ions in the glass layer. Specifically, Fe 3+ is reduced to Fe 2+ or Fe. By once reducing Fe 3+ in this manner, the iron oxide layer is formed in the subsequent third step. Examples of the method for heating the ceramic substrate in a reducing atmosphere include a method for heating the substrate in a mixed gas containing carbon monoxide. Although the content of carbon monoxide in the mixed gas at this time is not particularly limited, it is preferably 5% by volume or more.

第2工程における、前記セラミックス基材の処理温度は1100℃以上である。当該処理温度が1100℃未満の場合、ガラス中のFe3+が十分に還元されないおそれがある。一方、当該処理温度は、通常、1400℃以下であり、1300℃以下が好適である。前記セラミックス基材の処理時間は特に限定されないが、通常、0.5時間以上である。処理時間が0.5時間未満の場合、Fe3+が十分に還元されないおそれがある。一方、前記処理時間は、通常24時間以下である。 In the second step, the processing temperature of the ceramic base material is 1100° C. or higher. If the treatment temperature is lower than 1100° C., Fe 3+ in the glass may not be sufficiently reduced. On the other hand, the treatment temperature is usually 1400° C. or lower, preferably 1300° C. or lower. The treatment time of the ceramic substrate is not particularly limited, but is usually 0.5 hours or longer. If the treatment time is less than 0.5 hours, Fe 3+ may not be sufficiently reduced. On the other hand, the treatment time is usually 24 hours or less.

第3工程において、酸化雰囲気中で、前記セラミックス基材を800~1000℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる。これにより、第2工程で一旦還元されたFe2+及びFeが再度酸化されて、溶融ガラスマトリックス中で、α-酸化鉄の結晶が析出し、前記酸化鉄層及び前記複合体層が形成されるものと考えられる。酸化雰囲気中で、前記セラミックス基材を熱処理する方法としては、大気中で前記基材を熱処理する方法等が挙げられる。大気中の酸素によって前記基材が酸化されることにより、前記酸化鉄層及び前記複合体層が形成される。 In the third step, the iron oxide layer is formed by heat-treating the ceramic substrate at 800 to 1000° C. in an oxidizing atmosphere. As a result, the Fe 2+ and Fe once reduced in the second step are oxidized again, crystals of α-iron oxide are precipitated in the molten glass matrix, and the iron oxide layer and the composite layer are formed. It is considered to be a thing. Examples of the method of heat-treating the ceramic base material in an oxidizing atmosphere include a method of heat-treating the base material in the air. The iron oxide layer and the composite layer are formed by oxidizing the substrate with oxygen in the atmosphere.

第3工程における、前記セラミックス基材の処理温度は800~1000℃である。当該処理温度が800℃未満の場合、前記酸化層が十分に形成されないおそれがある。当該処理温度は、820℃以上が好ましく、870℃以上がより好ましい。一方、当該処理温度が1000℃を超える場合、形成されるα-酸化鉄の量が増えすぎることにより、得られるセラミックス焼結体が赤みを帯びて外観が不良になるおそれがある。前記処理温度は、980℃以下が好ましく、930℃以下がより好ましい。前記セラミックス基材の処理時間は特に限定されないが、0.1~4時間が好ましい。処理時間が0.1時間未満の場合、前記酸化層が十分に形成されないおそれがある。前記処理時間は、0.5時間以上がより好ましい。一方、前記処理時間が、4時間を超える場合、形成されるα-酸化鉄の量が増えすぎることにより、得られるセラミックス焼結体が赤みを帯びて外観が不良になるおそれがある。前記処理時間は、3時間以下がより好ましい。 In the third step, the processing temperature of the ceramic substrate is 800-1000.degree. If the treatment temperature is less than 800° C., the oxide layer may not be sufficiently formed. The treatment temperature is preferably 820° C. or higher, more preferably 870° C. or higher. On the other hand, if the treatment temperature exceeds 1000° C., the amount of α-iron oxide formed is excessively increased, and the resulting ceramic sintered body may be reddish and have a poor appearance. The treatment temperature is preferably 980° C. or lower, more preferably 930° C. or lower. The treatment time of the ceramic substrate is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 4 hours. If the treatment time is less than 0.1 hour, the oxide layer may not be sufficiently formed. The treatment time is more preferably 0.5 hours or longer. On the other hand, if the treatment time exceeds 4 hours, the amount of α-iron oxide formed is excessively increased, and the resulting ceramic sintered body may be reddish and have a poor appearance. The treatment time is more preferably 3 hours or less.

こうして得られるセラミックス焼結体は、金属光沢、特に黄金色の金属光沢を有していることから意匠性に優れる。しかも、このようなセラミックス焼結体は、高価な釉薬を使用することなく、簡便に製造することができる。したがって、当該セラミックス焼結体は、食器、美術工芸品、衛生陶器等の陶磁器、タイル等の建材等として好適に用いられる。前記セラミックス焼結体からなる陶磁器及び建材が本発明の好適な実施態様である。 The ceramic sintered body obtained in this way has a metallic luster, particularly a golden metallic luster, and is therefore excellent in design. Moreover, such a ceramic sintered body can be easily produced without using an expensive glaze. Therefore, the ceramic sintered body can be suitably used as tableware, arts and crafts, ceramics such as sanitary ware, building materials such as tiles, and the like. A preferred embodiment of the present invention is a ceramic ware and a building material comprising the ceramic sintered body.

本発明のガラス成形品は、ガラス基材の表面に酸化鉄層が形成されたガラス成形品であって、前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するガラス成形品である。前記セラミックス焼結体と同様に当該ガラス成形品においても、前記ガラス基材の表面に前記酸化鉄層が形成されることによって、金属光沢が得られる。
The molded glass product of the present invention is a molded glass product in which an iron oxide layer is formed on the surface of a glass substrate, and the iron oxide layer is formed by the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
A glass having metallic luster, which is composed of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by and in which the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the glass substrate. It is a molded product. In the same manner as in the ceramic sintered body, in the glass molding, metallic luster is obtained by forming the iron oxide layer on the surface of the glass substrate.

前記ガラス基材を形成するガラスが鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有することが好ましい。また、前記ガラス基材中のアルミニウム元素の含有量は、通常、Al換算で0~25質量%であり、0.1~25質量%が好ましい。前記ガラス基材を形成するガラスの種類は特に限定されないが、アルカリケイ酸塩ガラス及び鉛ガラスが好ましい。 It is preferable that the glass forming the glass substrate contains 0.2 to 5 mass % of iron element in terms of Fe 2 O 3 . Further, the content of the aluminum element in the glass substrate is usually 0 to 25% by mass, preferably 0.1 to 25% by mass, in terms of Al 2 O 3 . Although the type of glass forming the glass substrate is not particularly limited, alkali silicate glass and lead glass are preferred.

前記ガラス成形品における前記ガラス基材の形状は用途に応じて決定すればよく、特に限定されない。 The shape of the glass substrate in the glass molded article may be determined according to the application, and is not particularly limited.

前記ガラス成形品において、前記ガラス基材の表面には、前記セラミックス焼結体において形成されるものと同様の酸化鉄層が形成される。前記酸化鉄層は、前記ガラス基材の表面の少なくとも一部に形成されていればよい。 In the glass molded article, an iron oxide layer similar to that formed in the ceramic sintered body is formed on the surface of the glass substrate. The iron oxide layer may be formed on at least part of the surface of the glass substrate.

前記ガラス成形品において、前記酸化鉄層の表面にさらに複合体層が形成されており、前記複合体層がガラスマトリックス中に上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体を含有し、前記板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行であることが好ましい。当該複合体層は、前記セラミックス焼結体に形成される複合体層と同様のものである。 In the glass molded product, a composite layer may be further formed on the surface of the iron oxide layer, and the composite layer may be substituted with aluminum represented by the above formula (1) in the glass matrix α - A plate-shaped body made of iron oxide is contained, the thickness direction of the plate-shaped body is the c-axis of α-iron oxide, and the c-axis of α-iron oxide in the plate-shaped body is the surface of the glass substrate. preferably parallel to the The composite layer is the same as the composite layer formed on the ceramic sintered body.

本発明のガラス成形品の製造方法は特に限定されないが、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するガラス原料を1100℃以上に加熱することにより、溶融ガラスを形成させる第1工程、還元雰囲気中で、前記溶融ガラスを1100℃以上で熱処理することにより、前記溶融ガラス中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び酸化雰囲気中で、前記溶融ガラスを800~1100℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有する方法により得ることが好ましい。 The method for producing the glass molded article of the present invention is not particularly limited, but molten glass is formed by heating a glass raw material containing 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 to 1100 ° C. or higher. The first step is to heat the molten glass at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere to reduce iron ions in the molten glass, and the second step is to heat the molten glass to 800 to 1100° C. in an oxidizing atmosphere. It is preferable to obtain by a method having a third step of forming the iron oxide layer by heat treatment at .

第1工程において、ガラス原料を加熱することにより溶融ガラスを形成させる。第1工程に供されるガラス原料は、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有する必要がある。このようなガラス原料に対して第1~3工程を行うことにより、前記酸化鉄層が形成される。また、前記ガラス原料中のアルミニウム元素の含有量は、通常、Al換算で0~25質量%であり、0.1~25質量%が好ましい。鉄元素はFe、Fe、FeO、Fe等として、アルミニウム元素はAl等としてガラス原料に含有される。前記ガラス原料に含有させる鉄元素及びアルミニウム元素以外の元素は、ガラス基材の種類に合わせて選択すればよい。ガラス原料として無機粉末を適宜混合したものを用いてもよいし、鉄元素を含有するガラスを用いてもよい。 In the first step, molten glass is formed by heating frit. The glass raw material to be supplied to the first step should contain 0.2 to 5% by mass of iron element in terms of Fe 2 O 3 . The iron oxide layer is formed by subjecting such a glass raw material to the first to third steps. Further, the content of aluminum element in the glass raw material is usually 0 to 25% by mass, preferably 0.1 to 25% by mass, in terms of Al 2 O 3 . The iron element is contained as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, Fe or the like, and the aluminum element is contained as Al 2 O 3 or the like in the glass raw material. Elements other than the iron element and the aluminum element to be contained in the glass raw material may be selected according to the type of the glass substrate. A suitable mixture of inorganic powders may be used as the glass raw material, or a glass containing an iron element may be used.

前記ガラス原料を1100℃以上に加熱することにより、溶融ガラスを形成させる。第1工程における、ガラス原料の加熱方法としては、0.1~10℃/分にてガラス原料を室温から1100℃以上に昇温させる方法等が挙げられる。 Molten glass is formed by heating the frit to 1100° C. or higher. As a method of heating the frit in the first step, a method of raising the temperature of the frit from room temperature to 1100° C. or higher at a rate of 0.1 to 10° C./min.

第2工程において、前記溶融ガラスを還元雰囲気中で1100℃以上で熱処理することにより、前記溶融ガラス中の鉄イオン、特に表面近傍の鉄イオンを還元させる。当該工程は、上述した前記セラミックス焼結体の製造方法における第2工程と同様にして行うことができる。 In the second step, the molten glass is heat-treated at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere to reduce iron ions in the molten glass, particularly iron ions in the vicinity of the surface. This step can be performed in the same manner as the second step in the method for producing the ceramic sintered body described above.

第3工程において、酸化雰囲気中で、前記溶融ガラスを800~1100℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる。当該処理温度が800℃未満の場合、前記酸化層が十分に形成されないおそれがある。当該処理温度は、900℃以上が好ましい。一方、当該処理温度が1100℃を超える場合、形成されるα-酸化鉄の量が増えすぎることにより、得られるガラス成形品が赤みを帯びて外観が不良になるおそれがある。前記処理温度は、1050℃以下が好ましい。処理温度が異なること以外は、当該工程は、上述した前記セラミックス焼結体の製造方法における第3工程と同様にして行うことができる。 In the third step, the iron oxide layer is formed by heat-treating the molten glass at 800 to 1100° C. in an oxidizing atmosphere. If the treatment temperature is less than 800° C., the oxide layer may not be sufficiently formed. The treatment temperature is preferably 900° C. or higher. On the other hand, if the treatment temperature exceeds 1100° C., the amount of α-iron oxide formed is excessively increased, and the resulting glass molded article may be reddish and have a poor appearance. The treatment temperature is preferably 1050° C. or lower. This step can be performed in the same manner as the third step in the method for producing the ceramic sintered body described above, except that the treatment temperature is different.

こうして得られるガラス成形品も、金属光沢、特に黄金色の金属光沢を有していることから意匠性に優れるうえに、簡便に製造することができる。したがって、当該ガラス成形品は、食器、美術工芸品、タイル等の建材等として好適に用いられる。 The glass molded article obtained in this way also has a metallic luster, particularly a golden metallic luster, so that it is excellent in design and can be easily produced. Therefore, the glass molded product can be suitably used as tableware, arts and crafts, building materials such as tiles, and the like.

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically using examples.

実施例1
鉄元素をFe換算で2.77質量%、ケイ素元素をSiO換算で63.5質量%、アルミニウム元素をAl換算で21.6質量%、カリウム元素をKO換算で2.1質量%、チタン元素をTiO換算で0.7質量%、マグネシウム元素をMgO換算で0.7質量%含む粘土を乳鉢にて粉砕・混合した後、篩を用いて分級して、粒子径が100μm以下の粉を得た。これを加圧成形して直径20mm、厚み2mmの円盤形状の未焼結のセラミックス基材を得た。アルミナルツボ内に磁性ルツボを伏せてセットし、磁性ルツボの上に前記基材を載置した。磁性ルツボの周囲に0.03gの炭酸カリウム(KCO)の粉を配置した後、このアルミナルツボを電気炉中にセットして大気中で、毎分2.5℃の速度で1230℃まで昇温した(第1工程)。
Example 1
Iron element is 2.77% by mass in terms of Fe2O3 , silicon element is 63.5% by mass in terms of SiO2 , aluminum element is 21.6% by mass in terms of Al2O3 , and potassium element is in terms of K2O . After pulverizing and mixing clay containing 2.1% by mass of titanium, 0.7% by mass of titanium in terms of TiO2 , and 0.7% by mass of magnesium in terms of MgO in a mortar, the clay is classified using a sieve. , a powder having a particle size of 100 μm or less was obtained. This was pressure-molded to obtain a disk-shaped unsintered ceramic substrate having a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm. A magnetic crucible was placed face down in an alumina crucible, and the substrate was placed on top of the magnetic crucible. After placing 0.03 g of potassium carbonate (K 2 CO 3 ) powder around the magnetic crucible, this alumina crucible was set in an electric furnace and heated to 1230°C at a rate of 2.5°C per minute in the air. (first step).

1230℃に到達したところで、アルゴン/一酸化炭素=90/10(vol%)の混合ガスで電気炉内を置換し、その後前記混合ガスの導入を継続しながら、1230℃にて6時間保持した(第2工程)。その後、引き続き混合ガスを導入しながら、毎分1.5℃の速度で900℃までアルミナルツボを冷却した。900℃に到達したところで、混合ガスの導入を中止して、大気を導入し、アルミナルツボを900℃にて2時間保持した(第3工程)。その後は電気炉の電源を切り室温まで冷却した。 When the temperature reached 1230°C, the inside of the electric furnace was replaced with a mixed gas of argon/carbon monoxide = 90/10 (vol%), and then the mixture was kept at 1230°C for 6 hours while continuing to introduce the mixed gas. (Second step). After that, the alumina crucible was cooled to 900° C. at a rate of 1.5° C./min while continuously introducing the mixed gas. When the temperature reached 900° C., the introduction of the mixed gas was stopped, air was introduced, and the alumina crucible was held at 900° C. for 2 hours (third step). After that, the electric furnace was turned off and cooled to room temperature.

[外観観察]
得られたセラミックス焼結体の外観写真を図1(b)に示す。当該セラミックス焼結体は黄金色の金属光沢を有しており、外観が極めて良好であった。
[Appearance observation]
A photograph of the appearance of the obtained ceramic sintered body is shown in FIG. 1(b). The ceramic sintered body had a golden metallic luster and an extremely good appearance.

[電子顕微鏡観察、元素マッピング及び電子回折測定]
日本電子株式会社製電子顕微鏡「JEM-2800」を用いて得られたセラミックス焼結体断面の電子顕微鏡観察、元素マッピング及び電子回折測定を行った。図2の下段に、得られたセラミックス焼結体断面の電子顕微鏡写真(g)、当該断面の元素マップ(h:Fe、i:Al、j:Si、k:K、l:Fe+Al+Si)を示す。図3に、図2の電子顕微鏡写真gを拡大したものを示す。電子顕微鏡観察の結果から、基材の表面にガラス層1(厚み5μm)が形成され、ガラス層1の表面に酸化鉄層2(厚み100nm)が形成され、さらに酸化鉄層2の表面に複合体層3(厚み100nm)が形成されていることが確認された。そして、元素マップの結果から、ガラス層1の部分は、Si、Al、K等の元素が含まれていることが確認された。この結果から、ガラス層1はアルミニウム元素を含むアルカリケイ酸塩ガラスからなるものであると考えられる。図2及び3の電子顕微鏡写真g中の電子回折パターンは、酸化鉄層2の電子回折測定を行って得られたものである。当該電子回折パターン及び元素マッピングによる組成分析の結果から、酸化鉄層2は、下記式で示されるアルミニウム置換α-酸化鉄からなるものであることが確認された。さらに、電子回折測定の結果から、酸化鉄層2におけるα-酸化鉄のc軸がセラミックス基材に対して平行である(前記c軸が酸化鉄層2の厚み方向に対して直交する)ことが確認された。
α-Fe1.87Al0.13
[Electron microscope observation, elemental mapping and electron diffraction measurement]
Using an electron microscope "JEM-2800" manufactured by JEOL Ltd., the cross section of the ceramic sintered body obtained was subjected to electron microscope observation, elemental mapping and electron diffraction measurement. In the lower part of FIG. 2, an electron micrograph (g) of the cross section of the obtained ceramic sintered body and an elemental map (h: Fe, i: Al, j: Si, k: K, l: Fe+Al+Si) of the cross section are shown. . FIG. 3 shows an enlarged electron micrograph g of FIG. From the results of electron microscope observation, a glass layer 1 (thickness 5 μm) was formed on the surface of the base material, an iron oxide layer 2 (thickness 100 nm) was formed on the surface of the glass layer 1, and a composite was formed on the surface of the iron oxide layer 2. It was confirmed that the body layer 3 (thickness 100 nm) was formed. From the results of the elemental map, it was confirmed that elements such as Si, Al, and K were contained in the portion of the glass layer 1 . From this result, it is considered that the glass layer 1 is made of alkali silicate glass containing aluminum element. The electron diffraction patterns in the electron micrographs g of FIGS. 2 and 3 were obtained by electron diffraction measurement of the iron oxide layer 2 . From the electron diffraction pattern and compositional analysis results by elemental mapping, it was confirmed that the iron oxide layer 2 consisted of aluminum-substituted α-iron oxide represented by the following formula. Furthermore, from the results of electron diffraction measurement, the c-axis of the α-iron oxide in the iron oxide layer 2 is parallel to the ceramic substrate (the c-axis is perpendicular to the thickness direction of the iron oxide layer 2). was confirmed.
α - Fe1.87Al0.13O3

得られたセラミックス焼結体表面の透過電子顕微鏡観察及び電子回折測定を行った。セラミックス焼結体表面をそのまま測定した場合、複合体層3中のガラスマトリックスが存在することにより、複合体層3中の板状体4や酸化鉄層2の電子回折測定を行うことができなかった。したがって、47%のフッ化水素水溶液を用いてセラミックス焼結体からガラスマトリックスを除去した後、四塩化炭素が入ったサンプル管内にセラミックス焼結体を入れた。超音波により結晶を四塩化炭素中に分散させてから、当該四塩化炭素をマイクログリッドに滴下した。得られた酸化鉄層2と複合体層3とを含む試験片の透過電子顕微鏡観察及び電子回折測定を行った。その結果を図5(b)及び図6に示す。図5(b)及び図6に示されるとおり、酸化鉄層2の表面に板状体4が形成されていた。そして、板状体4の電子回折測定(図6の電子回折パターン5)と元素マッピングの結果から、板状体4は、酸化鉄層2を形成しているものと同じアルミニウム置換α-酸化鉄からなるものであることが確認された。さらに、電子回折測定の結果から、板状体4の厚み方向が板状体4におけるα-酸化鉄のc軸であり、かつ板状体4におけるα-酸化鉄のc軸がセラミックス基材の表面に対して平行であることが確認された。 The surface of the obtained ceramic sintered body was observed with a transmission electron microscope and electron diffraction was measured. When the surface of the ceramic sintered body was measured as it was, the presence of the glass matrix in the composite layer 3 prevented electron diffraction measurement of the plate-like body 4 and the iron oxide layer 2 in the composite layer 3. rice field. Therefore, after removing the glass matrix from the ceramic sintered body using a 47% hydrogen fluoride aqueous solution, the ceramic sintered body was placed in a sample tube containing carbon tetrachloride. After ultrasonically dispersing the crystals in carbon tetrachloride, the carbon tetrachloride was added dropwise to the microgrid. A transmission electron microscope observation and an electron diffraction measurement of the test piece including the obtained iron oxide layer 2 and composite layer 3 were performed. The results are shown in FIGS. 5(b) and 6. FIG. A plate-like body 4 was formed on the surface of the iron oxide layer 2 as shown in FIGS. 5(b) and 6 . From the results of electron diffraction measurement (electron diffraction pattern 5 in FIG. 6) and elemental mapping of the plate-like body 4, the plate-like body 4 is the same aluminum-substituted α-iron oxide that forms the iron oxide layer 2. It was confirmed that it consisted of Furthermore, from the results of electron diffraction measurement, the thickness direction of the plate-like body 4 is the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body 4, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body 4 is the ceramic base material. It was confirmed to be parallel to the surface.

[色の測定]
コニカミノルタ社製分光測色計「CM-2600d」を用いて、得られたセラミックス焼結体(酸化鉄層2と複合体層3とが形成された部分)のCIE1976L色空間における明度指数L、並びにクロマティクネス指数a及びbを測定した。JIS Z8722-2000に準拠し、測定条件をSCI(正反射光込み)方式とし、光源をCIE標準光源D65、視野角を10°、測定範囲を3mmφとして測定した。得られたセラミックス焼結体の明度指数Lは61.4であり、クロマティクネス指数aは6.1であり、クロマティクネス指数bは20.1であった。
[Color measurement]
CIE1976L * a * b * color space of the obtained ceramic sintered body (the portion where the iron oxide layer 2 and the composite layer 3 are formed) using a Konica Minolta spectrophotometer "CM-2600d" The lightness index L * , and the chromaticness indices a * and b * were measured. Based on JIS Z8722-2000, the measurement conditions were SCI (specular reflection included) method, the light source was CIE standard light source D65, the viewing angle was 10°, and the measurement range was 3 mmφ. The resulting ceramic sintered body had a lightness index L * of 61.4, a chromaticness index a * of 6.1, and a chromaticness index b * of 20.1.

参考例1
図4に、作家が作製した金彩備前焼における、断面の電子顕微鏡写真(a)、当該断面の元素マップ(b:Fe、c:Al、d:Si、e:K、f:Fe+Al+Si)を示す。電子顕微鏡観察の結果から、基材の表面にガラス層(厚み2μm)が形成され、ガラス層の表面に複合体層(厚み100nm)が形成されていることが確認された。図4の電子顕微鏡写真a中の電子回折パターンは、複合体層の電子回折測定を行って得られたものである。この電子回折測定の結果から、複合体層中の板状体を形成しているα-酸化鉄のc軸がセラミックス基材に対して直交する(前記c軸と複合体層の厚み方向が平行)ことが確認された。
Reference example 1
FIG. 4 shows a cross-sectional electron micrograph (a) and an elemental map (b: Fe, c: Al, d: Si, e: K, f: Fe + Al + Si) of the cross section of Kinsai Bizen ware produced by the artist. From the results of electron microscopic observation, it was confirmed that a glass layer (thickness: 2 μm) was formed on the surface of the substrate, and a composite layer (thickness: 100 nm) was formed on the surface of the glass layer. The electron diffraction pattern in the electron micrograph a of FIG. 4 was obtained by electron diffraction measurement of the composite layer. From the results of this electron diffraction measurement, the c-axis of the α-iron oxide forming the plate-like body in the composite layer is perpendicular to the ceramic substrate (the c-axis and the thickness direction of the composite layer are parallel ) was confirmed.

図5(a)に、作家が作製した金彩備前焼における、複合体層を含む部分の透過電子顕微鏡画像及び電子回折パターンを示す。この透過電子顕微鏡画像及び板状体の電子回折測定(図5(a)中の回折パターン)の結果から、前記備前焼における板状体の厚み方向が板状体におけるα-酸化鉄のc軸であり、かつ板状体におけるα-酸化鉄のc軸がセラミックス基材の表面に対して直交することが確認された。 FIG. 5(a) shows a transmission electron microscope image and an electron diffraction pattern of a portion including the composite layer in the Kinsai Bizen ware made by the artist. From this transmission electron microscope image and the result of electron diffraction measurement of the plate (diffraction pattern in FIG. 5(a)), the thickness direction of the plate in the Bizen ware is the c-axis of α-iron oxide in the plate. It was confirmed that the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body was perpendicular to the surface of the ceramic substrate.

作家が作製した備前焼の金彩の部分の色の測定を実施例1と同様にして行った結果、明度指数Lは46~58であり、クロマティクネス指数aは0.4~3.5であり、クロマティクネス指数bは9~12であった。 As a result of measuring the color of the gold colored part of Bizen ware produced by the artist in the same manner as in Example 1, the lightness index L * was 46 to 58, and the chromaticness index a * was 0.4 to 3.5. and the chromaticness index b * was 9-12.

実施例2及び3
第3工程における処理温度を変更(実施例2:950℃、実施例3:850℃)したこと以外は実施例1と同様にしてセラミックス焼結体を得た。第3工程において950℃にて熱処理した場合(実施例2)、得られたセラミックス焼結体は赤味を帯びた金属光沢を有しており、外観が良好であった。また、色の測定を実施例1と同様にして行った結果、明度指数Lは59.7であり、クロマティクネス指数aは3.6であり、クロマティクネス指数bは11.3であった。850℃にて熱処理した場合(実施例3)、得られたセラミックス焼結体は黄褐色の金属光沢を有しており、外観が良好であった。また、色の測定を実施例1と同様にして行った結果、明度指数Lは54.7であり、クロマティクネス指数aは2.2であり、クロマティクネス指数bは10.5であった。このように、第3工程における処理温度を調整することにより、得られるセラミックス焼結体の色調をコントロールできることが確認された。
Examples 2 and 3
A ceramic sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the treatment temperature in the third step was changed (Example 2: 950°C, Example 3: 850°C). When heat-treated at 950° C. in the third step (Example 2), the resulting ceramic sintered body had a reddish metallic luster and a good appearance. Further, the color was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the lightness index L * was 59.7, the chromaticness index a * was 3.6, and the chromaticness index b * was 11.3. there were. When heat-treated at 850° C. (Example 3), the resulting ceramic sintered body had a yellow-brown metallic luster and had a good appearance. Further, the color was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the lightness index L * was 54.7, the chromaticness index a * was 2.2, and the chromaticness index b * was 10.5. there were. Thus, it was confirmed that the color tone of the resulting ceramic sintered body can be controlled by adjusting the treatment temperature in the third step.

実施例4
実施例1と同様にして、粒子径が100μm以下の粉(粘土)を得た。得られた粉1gと炭酸カリウム0.2gを混合して得られた粉末をルツボに入れて、電気炉中で1450℃にて1時間加熱した後、冷却することにより薄い緑色のガラスを得た。得られたガラスを粉砕して粉末を得た。得られた粉末をルツボに入れて、電気炉中にセットしたことと、炭酸カリウム(KCO)の粉を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、第1~3工程を行うことにより、ガラス成形品を得た。当該ガラス成形品は黄金色の金属光沢を有しており、外観が極めて良好であった。
Example 4
A powder (clay) having a particle size of 100 μm or less was obtained in the same manner as in Example 1. A powder obtained by mixing 1 g of the obtained powder and 0.2 g of potassium carbonate was placed in a crucible, heated in an electric furnace at 1450° C. for 1 hour, and then cooled to obtain a pale green glass. . The resulting glass was pulverized to obtain powder. The obtained powder was placed in a crucible and set in an electric furnace. A molded glass article was obtained by carrying out the steps. The glass molded product had a golden metallic luster and an extremely good appearance.

実施例5
実施例1と同様にして得られた未焼結のセラミックス基材を電気炉中にセットして大気中、1230℃にて1時間焼成を行った。こうして得られたセラミックス焼結体を未焼結のセラミックス基材の代わりに用いたこと以外は実施例1と同様にして、第1~3工程を行った。図7に、得られた熱処理(第1~3工程)後のセラミックス焼結体[図7(b)]と熱処理前のセラミックス焼結体[図7(a)]の外観写真を示す。熱処理後のセラミックス焼結体[図7(b)]は黄金色の金属光沢を有しており、外観が極めて良好であった。
Example 5
An unsintered ceramic substrate obtained in the same manner as in Example 1 was set in an electric furnace and fired in the atmosphere at 1230° C. for 1 hour. Steps 1 to 3 were performed in the same manner as in Example 1, except that the ceramic sintered body thus obtained was used instead of the unsintered ceramic base material. FIG. 7 shows photographs of the appearance of the obtained ceramic sintered body after heat treatment (steps 1 to 3) [FIG. 7(b)] and the ceramic sintered body before heat treatment [FIG. 7(a)]. The ceramic sintered body after the heat treatment [FIG. 7(b)] had a golden metallic luster and an extremely good appearance.

比較例1
第2工程を行ってからアルミナルツボを900℃まで冷却した後、900℃にて2時間保持する第3工程を行うことなく、電気炉の電源を切り室温まで冷却したこと以外は実施例1と同様にしてセラミックス焼結体を得た。得られたセラミックス焼結体の外観写真を図1(a)に示す。当該セラミックス焼結体は光沢を有していたが、金属光沢ではなかった。色の測定を実施例1と同様にして行った結果、明度指数Lは60.9であり、クロマティクネス指数aは-0.7であり、クロマティクネス指数bは1.2であった。得られたセラミックス焼結体断面の電子顕微鏡観察、元素マッピング及び電子回折測定を実施例1と同様にして行った。図2の上段に、得られたセラミックス焼結体断面の電子顕微鏡写真(a)、当該断面の元素マップ(b:Fe、c:Al、d:Si、e:K、f:Fe+Al+Si)を示す。セラミックス焼結体の表面にはガラス層が形成されていたものの、ガラス層の表面には非常に薄いα-酸化鉄の層が形成されているのみであった。
Comparative example 1
After cooling the alumina crucible to 900 ° C. after performing the second step, without performing the third step of holding at 900 ° C. for 2 hours, the electric furnace was turned off and cooled to room temperature. A ceramic sintered body was obtained in the same manner. A photograph of the appearance of the obtained ceramic sintered body is shown in FIG. The ceramic sintered body had luster, but did not have metallic luster. Color measurements were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, the lightness index L * was 60.9, the chromaticness index a * was −0.7, and the chromaticness index b * was 1.2. rice field. Electron microscopic observation, elemental mapping, and electron diffraction measurement of the cross section of the obtained ceramic sintered body were carried out in the same manner as in Example 1. The upper part of FIG. 2 shows an electron micrograph (a) of the cross section of the obtained ceramic sintered body, and an elemental map (b: Fe, c: Al, d: Si, e: K, f: Fe + Al + Si) of the cross section. . Although a glass layer was formed on the surface of the ceramic sintered body, only a very thin layer of α-iron oxide was formed on the surface of the glass layer.

1 ガラス層
2 酸化鉄層
3 複合体層
4 板状体
5、6 電子回折パターン
REFERENCE SIGNS LIST 1 glass layer 2 iron oxide layer 3 composite layer 4 plate 5, 6 electron diffraction pattern

Claims (11)

セラミックス基材の表面にガラス層及び酸化鉄層が形成されたセラミックス焼結体であって、
前記ガラス層の表面に前記酸化鉄層が形成されており、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0.05~0.2である。]
で表されるアルミニウム置換α-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するセラミックス焼結体。
A ceramic sintered body in which a glass layer and an iron oxide layer are formed on the surface of a ceramic base material,
The iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0.05 to 0.2. ]
Made of aluminum- substituted α-iron oxide represented by
A ceramic sintered body having metallic luster, wherein the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base.
セラミックス基材の表面にガラス層酸化鉄層及び複合体層が形成されたセラミックス焼結体であって、
前記ガラス層の表面に前記酸化鉄層が形成され、前記酸化鉄層の表面に前記複合体層が形成されており、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行であり、
前記複合体層がガラスマトリックス中に上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体を含有し、
前記板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するセラミックス焼結体。
A ceramic sintered body in which a glass layer , an iron oxide layer and a composite layer are formed on the surface of a ceramic base material,
The iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer, and the composite layer is formed on the surface of the iron oxide layer ,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Consists of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by
the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base ;
The composite layer contains a plate-shaped body made of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by the above formula (1) in a glass matrix,
The thickness direction of the plate-like body is the c-axis of the α-iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-like body is parallel to the surface of the ceramic base material, and has metallic luster. Ceramic sintered body.
前記複合体層の厚みが10~500nmである、請求項に記載のセラミックス焼結体。 3. The ceramic sintered body according to claim 2 , wherein said composite layer has a thickness of 10 to 500 nm. 前記ガラス層及び前記ガラスマトリックスがアルカリケイ酸塩ガラスからなるものである、請求項2又は3に記載のセラミックス焼結体。 4. The ceramic sintered body according to claim 2 , wherein said glass layer and said glass matrix are made of alkali silicate glass. 前記ガラス層の厚みが1~1000μmであり、かつ前記酸化鉄層の厚みが10~500nmである、請求項1~4のいずれかに記載のセラミックス焼結体。 5. The ceramic sintered body according to claim 1, wherein said glass layer has a thickness of 1 to 1000 μm and said iron oxide layer has a thickness of 10 to 500 nm. 請求項1~のいずれかに記載のセラミックス焼結体からなる陶磁器。 A ceramic ware comprising the ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 5 . 請求項1~のいずれかに記載のセラミックス焼結体からなる建材。 A building material comprising the ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 5 . セラミックス基材の表面にガラス層及び酸化鉄層が形成された セラミックス焼結体の製造方法であって、
アルカリ金属元素を含むガス雰囲気中で、鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するセラミックス基材を1100℃以上に加熱することにより、該セラミックス基材の表面に鉄イオンとアルカリ金属イオンを含有する溶融ガラス層を形成させる第1工程、
還元雰囲気中で、前記ガラス層が形成された前記セラミックス基材を1100℃以上で熱処理することにより、前記ガラス層中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び
酸化雰囲気中で、前記セラミックス基材を800~1000℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有し、
前記ガラス層の表面に前記酸化鉄層が形成されており、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe 2-x Al (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記セラミックス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するセラミックス焼結体の製造方法。
A glass layer and an iron oxide layer were formed on the surface of the ceramic substrate A method for producing a ceramic sintered body,
In a gas atmosphere containing an alkali metal element, Fe2O.3A first step of forming a molten glass layer containing iron ions and alkali metal ions on the surface of the ceramic substrate by heating the ceramic substrate containing 0.2 to 5% by mass in conversion to 1100 ° C. or higher;
a second step of reducing iron ions in the glass layer by heat-treating the ceramic base on which the glass layer is formed at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere;
A third step of forming the iron oxide layer by heat-treating the ceramic base material at 800 to 1000° C. in an oxidizing atmosphere.death,
The iron oxide layer is formed on the surface of the glass layer,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe 2-x Al x O. 3 (1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Consists of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by
The c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the ceramic base material, and has metallic lusterA method for producing a ceramic sintered body.
ガラス基材の表面に酸化鉄層が形成されたガラス成形品であって、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0.05~0.2である。]
で表されるアルミニウム置換α-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するガラス成形品。
A glass molded product in which an iron oxide layer is formed on the surface of a glass substrate,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe2 - xAlxO3 ( 1)
[In the formula, x is 0.05 to 0.2. ]
Made of aluminum- substituted α-iron oxide represented by
A glass molded article having metallic luster, wherein the c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the glass substrate.
ガラス基材の表面に酸化鉄層及び複合体層が形成されたガラス成形品であって、
前記酸化鉄層の表面に前記複合体層が形成されており、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe2-xAl (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行であり、
前記複合体層がガラスマトリックス中に上記式(1)で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなる板状体を含有し、
前記板状体の厚み方向がα-酸化鉄のc軸であり、かつ前記板状体におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するガラス成形品。
Iron oxide layer on the surface of the glass substrateand composite layerA glass molded product in which
The composite layer is formed on the surface of the iron oxide layer,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe2-xAlxO.3 (1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Consists of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by
The c-axis of the α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the glass substrate.the law of nature,
The composite layer contains a plate-shaped body made of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by the above formula (1) in a glass matrix,
The thickness direction of the plate-shaped body is the c-axis of the α-iron oxide, and the c-axis of the α-iron oxide in the plate-shaped body is parallel to the surface of the glass substrate.A glass molded article having a metallic luster.
ガラス基材の表面に酸化鉄層が形成された ガラス成形品の製造方法であって、
鉄元素をFe換算で0.2~5質量%含有するガラス原料を1100℃以上に加熱することにより、溶融ガラスを形成させる第1工程、
還元雰囲気中で、前記溶融ガラスを1100℃以上で熱処理することにより、前記溶融ガラス中の鉄イオンを還元させる第2工程、及び
酸化雰囲気中で、前記溶融ガラスを800~1100℃で熱処理することにより前記酸化鉄層を形成させる第3工程を有し、
前記酸化鉄層が下記式(1)
α-Fe 2-x Al (1)
[式中、xは0~0.2である。]
で表されるアルミニウムで置換されていてもよいα-酸化鉄からなり、
前記酸化鉄層におけるα-酸化鉄のc軸が前記ガラス基材の表面に対して平行である、金属光沢を有するガラス成形品の製造方法。
An iron oxide layer was formed on the surface of the glass substrate A method for manufacturing a glass molded product,
Fe2O.3A first step of forming molten glass by heating a glass raw material containing 0.2 to 5% by mass in terms of conversion to 1100 ° C. or higher,
a second step of reducing iron ions in the molten glass by heat-treating the molten glass at 1100° C. or higher in a reducing atmosphere;
A third step of forming the iron oxide layer by heat-treating the molten glass at 800 to 1100° C. in an oxidizing atmosphere.death,
The iron oxide layer has the following formula (1)
α-Fe 2-x Al x O. 3 (1)
[In the formula, x is 0 to 0.2. ]
Consists of α-iron oxide optionally substituted with aluminum represented by
The c-axis of α-iron oxide in the iron oxide layer is parallel to the surface of the glass substrate, and has metallic lusterA method for manufacturing a glass molded article.
JP2018027803A 2018-02-20 2018-02-20 Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof Active JP7138906B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018027803A JP7138906B2 (en) 2018-02-20 2018-02-20 Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018027803A JP7138906B2 (en) 2018-02-20 2018-02-20 Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019142738A JP2019142738A (en) 2019-08-29
JP7138906B2 true JP7138906B2 (en) 2022-09-20

Family

ID=67770907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018027803A Active JP7138906B2 (en) 2018-02-20 2018-02-20 Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7138906B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683056B (en) * 2020-12-04 2022-08-02 曲靖云铝淯鑫铝业有限公司 Oven process for accelerating formation of high-quality glaze layer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015224166A (en) 2014-05-29 2015-12-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing tabular hematite and acicular goethite

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3124746A1 (en) * 1981-06-24 1983-01-13 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen PLAIN-SHAPED PIGMENT OF FORMULA AL (DOWN ARROW) X (DOWN ARROW) FE (DOWN ARROW) 2 (DOWN ARROW) - (DOWN ARROW) X (DOWN ARROW) O (DOWN ARROW), DOWN ARROW
JPS6330384A (en) * 1986-07-24 1988-02-09 福井県 Manufacture of ceramic with luster
DE3636076A1 (en) * 1986-10-23 1988-04-28 Merck Patent Gmbh PLATE-SHAPED IRON OXIDE PIGMENTS

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015224166A (en) 2014-05-29 2015-12-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing tabular hematite and acicular goethite

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019142738A (en) 2019-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cheng et al. Fabrication and characterization of anorthite-based ceramic using mineral raw materials
Ke et al. Dolomite, wollastonite and calcite as different CaO sources in anorthite-based porcelain
Tite The production technology of Italian maiolica: a reassessment
JP5708050B2 (en) Red translucent zirconia sintered body and method for producing the same
CN109476532A (en) Glass ceramics through zirconia toughening
CN107285765A (en) A kind of preparation method of colored cubic polycrystal zirconia ceramics
Cheng et al. Characterization of transparent glaze for single-crystalline anorthite porcelain
JP2016030717A (en) Red zirconia sintered body and manufacturing method thereof
JP2017114758A (en) Zirconia sintered body and use thereof
JPWO2017169905A1 (en) Red paint for ceramic decoration
JP7138906B2 (en) Ceramic sintered body, glass molded article and manufacturing method thereof
CN109748506A (en) Metallic crystal glaze, ceramic tile and preparation method thereof
JP2017160108A (en) Light gray zirconia sintered body and method for producing the same
JPH04193760A (en) Colored light-transmissive alumina sintered body and its production
KR102293418B1 (en) Antibacterial glaze composition and manufacturing method of porcelain using the composition
WO2019004090A1 (en) Colored ceramic
JP2015054801A (en) Zirconia sintered compact and application of the same
KR102269261B1 (en) Manufacturing method of high hardmess glaze layer having white jade texture
JP6878950B2 (en) Blue zirconia sintered body and its manufacturing method
Dudnik et al. Sintering of ultradisperse powders based on zirconium dioxide
CN104193418A (en) Preparation method of green glaze of Ru porcelain
JP6672833B2 (en) Colored zirconia sintered body and method for producing the same
Hasanuzzaman et al. Investigation of methods to prevent pin‐holing defect in tableware ceramic industry
Maggetti et al. White earthenware from Lorraine (1755–c. 1820): provenance and technique
CN107324766A (en) China clay and production technology, product that a kind of Tao Yin is combined

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201023

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211005

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220506

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7138906

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150