Стекло для прозрачного стеклокристаллического материала на основе ганита

)5 СОЗ С 10/ Е ИЗОБ ИСАНИ амические матери - 113.750 НОГО СТЕКЛОАТЕРИАЛА НА- 2822-70 ие роем,что нэ ос" содерцинка титана о вво- винца ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) СТЕКЛО ДЛЯ ПРОЗРАЧКР И СТАЛ Л И Ч Е СКОГО МОСНОВЕ ГАНИТА(57) Изобретение относится к прозрачным стеклокристаллическим материалам, которые находят все более широкое применение Изобретение относится к прозрачнымстеклокерамическим материалам, которыенаходят все более широкое применение вкачестве конструкционных и функциональных материалов (оптических, люминесцентных и т, д.) и в различных областях техники,а также для изготовления товаров народного потребления.Целью изобретения является снижентемпературы варки и повышение светоппускания стеклокерамики,Поставленная цель достигается в высокопрозрачную стеклокерамик нове кристаллической фазы ганита жащуюоксид алюминия А 20 з окси ЕЛО, диоксид кремния Я 02, диоксид Т 102, оксид калия К 20, дополнитель дят оксид мышьяка АБ 203 и оксид в качестве конструкционных и функциональных материалов (оптических, люминесцентных и т. д,) в различных областях техники, а также для изготовления товаров народного потребления, Сущность изобретения: стекло для стеклокристаллического материала содержит следующие оксиды, мас. ф 6: оксид алюминия 10-28 БФ А 12 Оз: оксид цинка 8-22 Бф ЕпО; оксид кремния 30 - 70 БФ 902; оксид титана 1,5 - 8 БФ 71 О 2; оксид калия 0,1 - 3 Бф К 20; оксид мышьяка 0,5-1 Бф Аз 20 з; оксид свинца 2 - 17 Бф РЬО.Для получения люминесценции стекло содержит оксид переходного элемента 0,03-1 из группы; оксид хрома Бф Сг 20 з, оксид никеля Бф %0; оксид кобальта Бф СоО или ф по крайней мере, один оксид 1-3 редкозе-мельного элемента, Характеристика стекла:температура варки 1520-1580 С, 1 з, и. ф-лы, 1 табл,1 ьвВм РЬО при следующем соотношении компонентов, мас. ,:А 2 ОЗ 10ЕпО 8 -Я 02 30ТЗО 2 1,5 - 8К 20 0,1 - 3Аз 20 з 0,5 - 1 1РЬО 2 - 17Для получения люминесценции в стеклокерамику можно ввести оксиды переходных элементов Сг 20 з, Й О, СоО 0,03-1 мас.или оксиды редкоземельных элементов Рг, Иб, Яп), Ец, бб, ТЬ, Оу, Но, Ег, Тц, УЬ 1-3 мас. %,Стекла в стеклообразующей области псевдотройной цинкоалюминийсиликатной системе в зависимости от химического состава, температуры кристаллизации, а также от количества и вида катализатора в процессе кристаллизации способны образовывать кристаллические фазы виллемита 22 пО) ЯО 2, ганита ЕпО А 20 э твердых растворов 3-кварца или 7 п-петалита, 5Необходимым условием кристаллизации ганита в цинкоалюмосиликатной системе являются достаточно высокое содержание оксидов цинка и алюминия при их эквимолярном соотношении и присутст10 вии в качестве катализатора объемного зародышеобразования оксида титана, В присутствии оксида титана не образуются такие метастабильные фазы как виллемит 2 ЕпОЯО 2 и твердые растворы 3-кварца и Еп-петалита, Эти условия обуславливают содержание А 20 з 10 мас. %; 2 пО 8 мас.%;Т 02 1,5 мас,%, Максимальнодопустимое содержание указанных оксидов, при котором в рассматриваемойпсевдочетырехкомпбнентной системе происходит стеклообразование составляет для А 20 з Л 28 мас. %; для ЕпО22 мас. %; для ТО 2 5 8 мас. %.В ведение оксида свинца позволяет сни зить вязкость расплава исходного стекла, ускорить процессы расплавления и рафинирования, улучшить рабочие характеристики стекла. Оксид свинца вместе с оксидом кремния образуют остаточную стеклофазу,30 причем присутствие РЬО не оказывает влияния на фазовый состав стеклокерамики, Присутствии РЬ2 % не прйводит к заметному снижению температуры варки стекла, а при содержании РЬ17 мас. / в цинкао 35 люминийсвинецсиликатной системе нарушается стеклообразование, Оксид свинца, являясь условным стеклообразующим оксидом, обычно замещает оксид кремния, не нарушая беспорядочную трехмерную сетча 40 тую структуру стекла. Оксид калия является модифицирующим оксидом и при его введении в состав стекла целостность непрерывной структурной сетки стекла нарушается, что способствует расстекловыванию стекла.45 Исходные стекла для стеклокерамики должны обладать устойчивостью к самопроизвольному расстекловыванию, поэтому содержание оксида калия в предлагаемом составе ограничено до 3 мас. , В то же.о 50 время, как показали экспериментальные исследования, присутствие оксид калия0,1 мас. % в составе исходного стекла способствует получению тонкозернистой структуры стеклокерамики, т. е, способствует55 получению высокоп розрачного материала.Указанные выше оксиды переходных и редкоземельных элементов при содержании1 и3 мас. % соответственно не оказывают влияния на стеклообраэование системы, Введение оксидов переходных элементов 1 мас, %, а оксидов редкоземельных элементов 3 мас. % приводит к снижению светопропускания стеклокерамики в видимой и ближней ИК-областях спектра, что очевидно связано сих каталиэирующим действием, при этом переходные элементы Сг, ч, Со встраиваются в кристаллическую решетку ганита,Термообработку исходного цинкалюминийсвинецсиликатного стекла проводят в температурах интервала 680 - 780 и 800- 950 С в течение 2 - 8 ч каждый. Указанный режим обеспечивает заданный фазовый состав стеклокерамики и определенные свойства, в данном случае светопропускание стеклокерамики. Первая ступень термообработки 680 - 780 С в течение 2 - 8 ч обеспечивает максимальное образование центров кристаллизации, при температурах выше или ниже указанных и времени менее 2 ч эффективность процесса зародышеобраэования, обеспечивающая тон козернистость микроструктуры, снижается, Выдержива-. ние заготовок исходного стекла в указанном температурном интервале более 6 ч нецелесообразно, т, к. значительно удлиняет процесс ситаллизации.Вторая ступень термообработки 800- .950 С в течении 2 - 8 ч обеспечивает условия роста кристаллов на зародышах, При более низких температурах рост кристаллов либо не происходит, либо идет очень медленно; при более высоких температурах размеры образующихся кристаллов настолько велики, что образцы стеклокерамики начинают опалесцировать, цто обуславливает значительные потери света на рассеивание, либо стеклокерамика становится глухой. РоСт кристаллов в указанном температурном интервале для Ьредлагаемых составов стекло- керамики завершается за 2-8 ч.П р и м е р . Исходную шихту готовят механическим смешением оксидов и солей (нитратов, карбонатов) исходных компонентов: А 20 з, ЕпО, РО 2, Т 02, РЬО, К 20, Аз 20 з согласно заданной стехиометрии (см. табли. цу).Варку стекла проводят в алундовых тиглях(Ч = 0,1 л и 1 м) при температурах 1520 -1580 С в течение 2 - 4 ч. Формование изделий проводят отливом в формы, Термическую обработку стеклянных заготовок проводят по режимам, указанным в таблице. В предлагаемые составы стеклокерамики на стадии приготовления шихты в виде оксидов вводили указанные выше переходные редкоземельные элементы (см. таблицу). Максимумы полос люминесценции1811512 АгОз 7 пО ЯОг ТОг КгО АзгОз 15 РЬ 0 10-288 - 2230-7015 - 80,1 - 3,00,5 - 1,02-17. Рек енпатурарки Сорерканне Орине р тернертк онентов с. КнтегральноасаетопРюпусканне, 8 030 2 оо/во Сто Область ламм- нес- ценнини ступеньссач туенСС 69 840/2 850/8 650/6 Вао/4 950/8 воо/а 930/6 В 7 О/В 840/В 810/6 4570 1520 1520 ,1520 ,1580 1520 1570 1560 720/5 700/6 690/4 1 1;0 5,8 5,012,0 5,015,8 В, 016,0 6,62,0 5,016,7 6,52,0 1,53,0 3,02,85 2,5158 8,0 0,2 14 49,3 В,35,47,1,0 1,01,5 1, 0 82,882,9е 15,7 В,5 18,5 20,3 780/2 Вво/а 750/2 730/6 740/4 700/6 23,О,1,5, о 56,1 42,1 5 В, 7 412 0аказ 14 б 2 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 10 полученных образцов также приведены в таблице,Как видно из приведенных данных, варка стекол проводится при температурах 1520-1580 С, что на 70 - 100 ОС ниже, чем для известного состава стеклокерамики, Это позволяет значительно интенсифицировать процесс получения прозрачной стеклокераВики на основе кристаллической фазы ганита, упрощает поиск футеровочных огнеупорных материалов для ванных и горшковых печей,Предлагаемый состав стеклокерамики является высокопрозрачным в видимой и ближней ИК-областях спектра, что позволяет использовать его в качестве матрицы для введения ионов-активаторов (переходйые и редкоземельные элементы) для получения новых ломинесцентных материалов,Формула изобретения 1. Стекло для прозрачного стеклокристаллического материала на основе ганита,включающее АгОз, ЕпО, ЯОг, ТОг. КгО, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью снижения температуры варки и повышения светопропускания стеклокерамики, оно дополни тельно содержит АэгОз и РЬО приследующем соотношении компонентов, мас. О: 2. Стекло по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью получения люминесценции стеклокерамики, оно содержит оксид пере ходного элемента из группы СггОз, МО, СоОв количестве 0,03 - 1,0 мас, О или редкоземельного элемента в количестве 1-3 мас. .