亀山　智毅

酸化銅−リン酸塩系低融点ガラスの機械的性質

松下　和正

近年、様々な環境汚染問題や公害問題が深刻な問題となっている。そのため、環境汚染につながる恐れの物質については、その利用が元素や化合物単位で制限されている。現在、用いられている低融点ガラスに大量に含まれている鉛化合物もそのひとつである。そのため鉛含有低融点ガラスは近い将来に使用できなくなることが予想されている。以前、酸化銅−リン酸塩系ガラス中のＣｕ2+イオンを還元すると、ガラス転移温度が非常に低下するという報告があった。我々はこの酸化銅−リン酸塩系ガラスに着目し、新しい鉛フリー低融点ガラスであるの開発を目指している。酸化銅−リン酸塩系ガラスは、銅イオンの原子価が還元剤の添加により2価から1価に変化し、ガラス転移温度（Ｔｇ）や軟化温度（Ｔｆ）などの熱的な物性に様々な影響を与えることが知られている。しかし、熱的な性質だけで、低融点ガラスとしての実用性ができないのが現実である。本研究では、銅イオンの原子価を制御した酸化銅−リン酸塩系ガラスの密度やビッカース硬度などの機械的性質の測定を行い、グルコース還元による物性の変化やガラス構造変化の考察を行った。また、ガラス試料の作製条件を付け加え、より効率的でより高品質なガラス試料の作製を試みた。その結果、グルコースによる還元により１価の銅イオンの割合が大きくなるに従い、ガラス転移温度と硬度が低下する相関関係が確認できた。これらの現象は、還元対象物質であるＣｕＯが還元されることにより、配位数が6または4配位から2配位に変化し、ガラス構造は疎になることから起こると考えられている。また、ＣｕＯを含まない組成のビッカース硬さや、密度を測定することにより、リンイオンもグルコースにより還元されることがわかった。また、ガラス試料の作成条件を変更したことにより分析結果の精度を良くすることができた。それに伴い、従来は把握することができなかった、線熱膨張係数の組成または還元による変化の傾向を得ることができた。低融点ガラスは封着材として用いられるため熱膨張係数を制御することは重要である。組成の調整や、グルコースの添加量の制御による、熱膨張係数の制御が可能である本組成のガラスは、低融点ガラスになりえることを示唆している。