Zerodur
0±0.007×10という低い熱膨張係数-6/K
Zerodurガラスセラミックは、超低熱膨張係数を有するため、温度変動下でも優れた寸法安定性を維持し、機械的および熱的特性の変化を最小限に抑えることができます、 軽量加工に適している高精度のアプリケーションでよく使用される
メリット
- 高精度加工に対応。
- 温度変化に対する安定性が高い。
- 高い材料均質性、純度、構造均一性により、一貫した性能を実現。
- 荷重による変形が少ない。
- 酸や塩基を含む化学薬品に対する優れた耐性。
- 優れた真空適合性。
- 広い波長範囲で透明。
- 極めて低い熱膨張係数：0±0.007×10-⁶/K。
- 高い動作温度に耐える。
アプリケーション
- レーザージャイロスコープ用ミラー、ブラケット、コンポーネント
- 放射光X線ミラー
- 干渉計、光学テーブル、測長システム
- 分光計の光学部品
- レーザー干渉計と平面波面センサー
- 重力波検出器
- 人工衛星や天体望遠鏡の光学部品（ハッブル主鏡など）
- 超精密光学部品と大型望遠鏡ミラー基板
- X線望遠鏡用基板
- リングレーザージャイロスコープのアプリケーション
- 宇宙探査機用光学素子（彗星探査機など）
- フラットオプティクスとオプティカルフラット
- 宇宙技術用低膨張レーザー光学系
- 高精度光学測定用ガラス標準
- 機械式レーザー共振器部品
- 光ファイバー部品およびホルダー
- 軽量ハニカムサテライトミラーマウント
- 半導体リソグラフィー部品
- ウェハーステッパーコンポーネント
Zerodurプロパティ
機械的性質
| 物理的性質 | ゼロデュール® | ゼロデュール® K20 |
| 密度 ρ [g/cm³］ | 2.53 | 2.53 |
| ポアソン比 | 0.24 | 0.25 |
| 25°C - 600°C | 112 × 10-⁷/°C | 62 × 10-⁷/°F |
| ヌープ硬度 HK 0.1/20 (ISO9385) | 620 | 620 |
| 屈折率 nd | 1.5424 | -- |
| アッベ数 vd | 56.1 | -- |
| 20℃における熱伝導率λ [W/(m-K) | 1.46 | 1.63 |
| 20℃における熱拡散率 [10-⁶ m²/s］ | 0.72 | -- |
| 20℃における熱容量cp [J/(g-K) | 0.8 | 0.9 |
| 20℃におけるヤング率E [GPa]（平均値） | 90.3 | 84.7 |
| 580nmにおける内部透過率Ti／厚さ5mm | 0.95 | -- |
| 580nmにおける内部透過率Ti／厚さ10mm | 0.9 | -- |
| λ = 589.3 nmにおける応力光学係数K [10-⁶ MPa-¹] [10-⁶ MPa-¹]. | 3 | -- |
| 20℃における電気抵抗率 [Ω-cm］ | 2.6 × 10¹³ | -- |
| Tk100［℃］、ρ＝10⁸の温度［Ω・cm］ | 178 | -- |
化学的性質
| 化学的性質 | ゼロデュール | ゼロデュールK20 |
| 耐汚染性 | クラス0 | - |
| 気候抵抗 | クラス1 | - |
| 耐酸性クラス（ISO 8424） | 1 | - |
| 耐アルカリ性クラス（ISO 10629） | 1 | - |
| 耐加水分解性クラス（ISO 719） | HGB 1 | - |
| 20℃におけるヘリウムの透過率 [Atoms/(cm-s-bar) | 1.6 × 10⁶ | - |
| 100℃におけるヘリウムの透過率 [Atoms/(cm-s-bar) | 5.0 × 10⁷ | - |
| 200℃におけるヘリウムの透過率 [Atoms/(cm-s-bar) | 7.2 × 10⁸ | - |
熱膨張
| 熱膨張 | ゼロデュール |
| CTEグレード | CTE（0℃-50℃）*。 |
| ゼロジュール・エキスパンション・クラス2 | 0 ± 0.100 × 10-⁶/K |
| ZERODUR® エクスパンション クラス1 | 0 ± 0.050 × 10-⁶/K |
| ZERODUR® エクスパンション クラス0 | 0 ± 0.020 × 10-⁶/K |
| ZERODUR® エクスパンション クラス0 スペシャル | 0 ± 0.010 × 10-⁶/K |
| ZERODUR® エクスパンション クラス0 エクストリーム | 0 ± 0.007 × 10-⁶/K |
| ゼロデュール®テーラード | 調整済み ± 0.020 × 10-⁶/K (+0.010 ~ +0.010 × 10-⁶/K ご要望により) |
注：この値は参考値であり、バッチ条件により多少異なる場合がある。
機械加工 Zerodur
Zerodurで作られた精密部品は、通常、ダイヤモンド研削技術を用いて加工され、その後、必要に応じて化学機械的手法による光学研磨が行われる。 Zerodurを加工する際には、適切な切削工具の選択、切削速度のコントロール、材料の損傷を避けるための慎重な熱管理が極めて重要である。 機械加工後は、部品の表面に亀裂や欠けがないことを確認するため、徹底的な検査が欠かせない。 場合によっては、望ましい仕上げと性能基準を達成するために、超精密研磨が必要になることもあります。
ジュンドロ・セラミックス 長年培ってきた精密機械加工の専門技術を生かし、以下のような製品を製造している。 高品質Zerodurコンポーネント Zerodurは、常にお客様の仕様を満たし、またそれを上回る、日常的な機能性と特殊な性能の両方を保証するものです。精密なZerodur機械加工が必要な場合、当社の専門家チームがお客様のニーズに合わせたソリューションでお手伝いいたします。 お問い合わせ お客様の機械加工のニーズにお応えします。
Zerodur 5軸加工
ビデオでは、ZerodurプロトタイプをCNCで加工する工程を紹介しています。
よくある質問
Zerodurガラスセラミックとは？
Zerodur ガラスセラミック は、優れた光学特性、均一な内部構造、化学物質に対する強い耐性を持っています。その性能はコーニングのuleガラスに匹敵し、望遠鏡や計測機器などの精密光学用途や機械用途に最適です。
Zerodurの主な用途は？
Zerodurは、その卓越した寸法安定性と熱特性により、望遠鏡、科学機器用ミラー、レーザー光学系、半導体装置などの高精度機器に一般的に使用されている。
Zerodurグラスセラミックは従来のセラミックとどう違うのですか？
Zerodurは、温度変化により寸法が大きく変化することが多い従来のセラミックスとは異なり、熱膨張がゼロに近い独自の組成と構造を持っています。このため、Zerodurは高い安定性を必要とする用途に最適です。
Zerodurガラスセラミックは熱衝撃に強いですか？
はい、Zerodurは熱衝撃に対する優れた耐性を備えているため、損傷や歪みのリスクを負うことなく、急激な温度変化が起こりうる高温環境に適しています。
Zerodurガラスセラミックはどのような産業で使用されていますか？
Zerodurは、高い安定性と耐熱性が装置や機器の性能に不可欠な航空宇宙、光学、天文学、精密計測などの産業で広く使用されている。
Zerodurは機械加工が容易ですか？
Zerodurは高精度の機械加工が可能だが、硬くて脆いため、特殊な工具と技術を必要とする。所望の形状と表面仕上げを得るために、ダイヤモンド切削工具や研削工具を使用して加工されることが多い。
Zerodurと他のガラス素材との比較は？
ZerodurもULEガラスも超低膨張材料だが、組成と性能は異なる。
素材の種類 Zerodurは ガラスセラミック一方、ULEは 石英ガラス.
CTEの安定性： Zerodurは、熱膨張係数が約 0 ± 0.02 × 10-⁶/KULEより若干良い 0.03 × 10-⁶/K.
均質性： ULEは優れた光学的均質性を提供し、以下の用途に適している。 光学レンズとミラー.一方、Zerodurは以下を得意としている。 機械的および寸法的安定性に最適である。 精密ミラー基板と計測システム.
機械加工： Zerodurは、非常に低い内部応力で、サブミクロンの精度で研磨および機械加工が可能です。
👉 要するに、機械的安定性と熱的安定性を重視するならZerodurを、光透過率と均質性を重視するならULEを選ぶということだ。
クリアセラム（日本のオハラ社製）とZerodur（ドイツのショット社製）は、どちらも熱膨張がゼロに近い高級ガラスセラミックスである。
CTEパフォーマンス： クリアセラム-Z HSは、大きなブランクでより均質ですが、両者とも同様のCTE制御（~0 ± 0.02 × 10-⁶/K）を提供します。
光学的特性： クリアセラムは優れた透明性を提供し、以下の用途によく使用される。 光計測とレーザーシステム.Zerodurは、その長期的な寸法安定性が実証されており、以下の分野で広く使用されている。 天体観測用ミラーおよび半導体装置.
空室状況 SCHOTTは大型のZerodurブランクの豊富な経験と世界的な供給力を持ち、クリアセラムは日本やハイエンドの光学システムでより一般的である。
👉 Zerodurは大型精密光学部品に好まれることが多い。
3.大原微結晶ガラス対SCHOTT Zerodur
日本の大原微結晶ガラスとドイツのSCHOTT Zerodurは、同じ超安定ガラスセラミックス・ファミリーに属する。
素材の原産地： 大原はクリアセラムと関連微結晶材料を製造し、ショットはZerodurを製造している。
パフォーマンス どちらも優れた安定性、研磨性、温度による変形への耐性を示す。
アプリケーションの違い： 大原の素材はしばしば次のような理由で選ばれる。 小型高精度光学機器ではSCHOTT Zerodurが優勢である。 大型望遠鏡用ミラー、リソグラフィ用ステージ、航空宇宙用光学部品.
👉 ショットのZerodurは大型の構造用精密部品に使用され、大原は小型の光学用途に優れています。
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