ガラスの化学的安定性に影響を与える要因

ケイ酸塩ガラスの耐水性と耐酸性は主にシリカとアルカリ金属酸化物の含有量によって決まります。シリカの含有量が高くなるほど、シリカ四面体の相互結合の程度が大きくなり、ガラスの化学的安定性が高くなります。アルカリ金属酸化物の含有量が増加すると、ガラスの化学的安定性が低下します。さらに、アルカリ金属イオンの半径が大きくなると、結合強度が弱まり、一般に化学的安定性が低下します（耐水性：Li+>Na+>K+）。

ガラス中に 2 種類のアルカリ金属酸化物が同時に存在すると、「混合アルカリ効果」によりガラスの化学的安定性が極度に高まりますが、これは鉛ガラスでより顕著になります。

ケイ酸塩ガラスでは、ケイ素酸素をアルカリ土類金属または他の二価金属酸化物で置換すると、ガラスの化学的安定性が低下する可能性があります。ただし、安定性を低下させる効果はアルカリ金属酸化物に比べて弱いです。二価酸化物の中で、BaO と PbO が化学的安定性に最も強い影響を及ぼし、次に MgO と CaO が続きます。

化学組成が 100SiO 2+(33.3 1 x) Na2O+zRO(R2O: または RO 2) のベース ガラスにおいて、N azO の部分を CaO、MgO、Al2O 3、TiO 2、zRO 2、BaO などの酸化物に置き換えます。耐水性、耐酸性の順位は以下の通りです。

耐水性：ZrO 2 >Al2O: >TiO 2 >ZnO≧MgO＞CaO≧BaO。

耐酸性: ZrO 2 >Al2O: >ZnO>CaO>TiO 2 >MgO≧BaO。

ガラス組成の中で、ZrO 2 は最高の耐水性と耐酸性を備えているだけでなく、最高の耐アルカリ性も備えていますが、耐火性もあります。 BaOはダメだよ。

三価酸化物、アルミナ、酸化ホウ素ではガラスの化学的安定性にも「ホウ素異常」現象が現れます。 6. ナトリウム – カルシウム – ケイ素 – 塩ガラス xN agO・y CaO・z SiO: において、酸化物の含有量が関係式 (2-1) を満たす場合、かなり安定したガラスが得られます。

C – 3 (+y) (2-1)

要約すると、ガラス構造ネットワークを強化し、構造を完全かつ緻密にすることができるすべての酸化物は、ガラスの化学的安定性を向上させることができます。逆に、ガラスの化学的安定性は低下します。