Стекло

(54)(57) А 120 К тхО, о что, с ц сжатия и упрочнен оно соде 10 г,тем,довогова 810 гА 1,0к 2ВагОМрОСаО 1-4 0,02-2 0,02"2 тог СОЮЗ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Государственный ордена ТрКрасного Знамени научно-исследтельский институт стекла(56) 1. Авторское свидетельствУ 547400 кл. С 03 С 3/04 197прототип 2. Авторское свидетельство ъ 590270, кл, С 03 С 3/04, 197 ( ) СТЕКЛО, включающее 8О, 1 а,О, Мф), СаО, Ртличающе е сяелью повышения напряженийтермостабипьности послеия за счет ионного обмена,ржит указанные компонентыующем соотношении, мас.Й:57,5-706-151,5-55-18Таблица 1 Компоненты Содержание, мас. % в составе 12 3 4 5 6 Известный 67,083,9 70 69 15 14,09 4,96 2,5 57,5 63 . 65,4 . 676 12 8 7 810 0,954 15,74 2,5 15 1687 5 7 8,2 18 Ма О 4 4,521 20,02 0,090,02 0,8 2,0 6 52,6 1,50,5 0,131005 МяО 9,88 СаО 0,05 1,3 Т 10 0,1 0,5 О, 036 0,22 Ре , Ре 0041146Изобретение относится к составамстекол, предназначенных преимущественно для производства изделий технического назначения, например оболочек зарядов к перфораторам с пос 5ледующим упрочнением их методомионного обмена.Стеклянные оболочки зарядов к перфораторам предназначеныдля вскрытиянефтегазоносных пластов при повышен рном давлений. В,связи с этим к нимпредъявляются .повышенные требованияпо баростойкости в процессе их эксплуатации.Известно стекло 1включающее, цмас.%: 8102 46-61 СаО 9-25",А 1 О 6-16; МяО 4,6-8; НаО 0,5-8,7 ,РеО 0,1-1, Т 10 2-7,4", 80 0,1-0,3,одйн окисел из группы Р О 8 пО 0,2-,"41, Температура варки 1480-1530 С. З)Недостатком данного стекла является низкая склонность к ионообменному упрочнению вследствие высокогосодержания оксида кальция, которыйоказывает тормозящее действие на щдиффузию ионов К и На+.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является стекло 21включающее., мас.%: 810 66,02 -71,97, А 10 1-6,72 СаО 8,8-9,88,288 3МяО 0,8-,2,0; МаО 1314-15,74;К 0 0,24-2,39; Ре0,036-0,36;82 0,024-0,24, МпО 0 004-0 040006 0055 00 01 0,1Йедостатком известйого стекла являются его невысокие ионообменныесвойства, позволяющие при упрочненииполучать стеклоизделия с большой глубиной сжатого слоя, а следовательно,и повышенными физико-механическимисвойствами (в частности, баростойкостью). Цель изобретения - повышение напряжений сжатия и термостабильности после упрочнения за счет ионного обмена.Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее 810 А 1 О, КО, НаО, МяОСаО, РО ТдО.содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:810 57,5-70А 120 6-151,5-5Ма 20 5-18МяО 4-8СаО 1-4Р 20002 2Т 10 0,02-2Конкретные составы стекол приведены в табл.3 11462Известно 2 что двущелочные стекла облддает большей жесткостью структурного каркаса и, следовательно, меньшей склонностью к уплотнению структуры в процессе ионного обмена по сравнению с однощелочными, В то же время стекла, предназначенные для ионнообменного упрочнения, будут оптимальными, если они являются алюмосиликатными, имеющими соотношение 1 р оксида алюминия к оксидч натрия .близкое к единице. Введениев состав, стекла КО в количестве 1,5-5 мас.Х приводит к значительному увеличению глубины сжатого слоя после ионного обмена. Это связано с тем, что наличие ионов калия в составе стекла облагчает диффузию ионов калия иэ упрочняющего расплава по собственным вакансиям. Снижение содержания КО в составе стекла менее 1,5 мас.Х не оказывает подобного действия. Увеличение количества КО в стекле более 5 мас.Х приводит к тому, что диффузия ионов калия по собственным вакансиям становится предпочтительной, что приводитТ а б л и ц а 2 Свойства 3 4 5 6 Известный 650 670 620 645 590 665 530 45 44 48 50 40 85 95 80 90 25 31 21 20 28 43 60 90 80 30 14,0 23 535 588 584 575 580 300 300 260 250 550 565 250 250 160 160 550 550 150 90 170 180 180 180 560 580 580 580 80 Концентрацию К О определяют методом рентгено 2флюоресцентного анализа. ВВИИПИ Заказ 1308/18 Тираж 457 ПРдписное фялшал ШШ ффПаиафффг.Уагород, ул.Проектшая, 4 Напряжениясжатия, МПаГлубина сжатого слоямкмБаростойкость,МПаКонцентрацияКО, мас ХТемпературастеклования,Термостабильоность р СТермостойкость,Прочность наизгиб, МПа 88 4к значительному снижению напряженийсжатия при ионном, обмене.В качестве сырьевых материаловдля варки стекла используют песок,соду, сернокислый натрий, глинозем,поташ, мел, магнезию, оксид титана,фосфорнокислый аммоний, Температураварки стекла 1450-1500 С. Температура прессования оболочек перфораторов 1130-1150 С. Температура отжигаоболочек 550 С. Упрочняют изделия .при 440 С в течение 4 ч. Баростой"кость оболочек определяют в сосудевысокого давления (СВД), Склеенныеклеем Км корпус и крышка выдерживались в СВД при определенномдавлении и температуре в течение 2 ч.После испытаний на стекле не должнобыть посечек, трещин и попадания водЫ внутрь оболочки.Применение стеклянных оболочек .в зарядах перфораторов, обладающихповышенной баростойкостью, дает значительный народнохозяйственный зкономический эффект 124500 руб,Физико-химические свойства стеколпосле упрочнения ионным обменом приведены в табл. 2.