close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11825

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 03C 10/00
СТЕКЛО ДЛЯ ПРОЗРАЧНОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО
МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 20080289
(22) 2008.03.13
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Бобкова Нинель Мироновна; Рачковская Галина Евтихиевна;
Чертко Геннадий Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" (BY)
BY 11825 C1 2009.04.30
BY (11) 11825
(13) C1
(19)
(56) US 2002/0183187 A1.
US 2007/0293386 A1.
GB 1366701, 1974.
US 4461839, 1984.
US 5064460, 1991.
BY 2419 C1, 1998.
BY 5124 C1, 2003.
US 5173453 A, 1992.
(57)
Стекло для прозрачного стеклокристаллического материала, содержащее SiO2, Al2O3,
Li2O, ZnO, TiO2, P2O5 и Na2O, отличающееся тем, что дополнительно содержит SnO2 при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO2
51,0-61,5
Al2O3
9,0-13,0
Li2O
10,0-14,5
ZnO
5,0-7,5
TiO2
3,0-5,0
P2O5
4,0-8,0
Na2O
2,0-4,0
SnO2
1,0-2,0.
Изобретение относится к технологии получения стеклокристаллических материалов,
предназначенных для производства изделий технического и бытового назначения, обладающих низким, нулевым или слабоотрицательным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), высокой термо- и жаростойкостью.
Основой для получения термостойких и жаростойких стеклокристаллических материалов служат стекла литиевоалюмосиликатной системы. Кристаллические фазы, формирующиеся при термообработке стекол этой системы, обладают низким или отрицательным
значением ТКЛР (β-кварцевые или сподумено-эвкриптитовые твердые растворы) [1, 2],
что создает возможность регулирования значениями ТКЛР полученных при термообработке стеклокристаллических материалов, изменяя соотношение фаз в ситалле.
Получение прозрачных ситаллов возможно в очень ограниченной области составов
литиевоалюмосиликатной системы. Основным условием прозрачности ситаллов является
BY 11825 C1 2009.04.30
выделение при термообработке исходных стекол только одного типа кристаллов - βкварцевых твердых растворов с размером кристаллов не более 300 нм [2, 3]. Переход βкварцевых твердых растворов в сподумено-эвкриптитовые при изменении режимов термообработки приводит к потере прозрачности материала [4].
Известен состав стекла для прозрачного стеклокристаллического материала голубовато-серой окраски, имеющий состав, мас. %: SiO2 64-70; Аl2О3 17,5-20; Li2O 2,5-3,5; MgO
1,5-2,5; BaO 0-2; TiO2 2-4,5; ZrO2 1-2; Cl 0,2-0,5 [5]. Температура варки стекла составляет
1640-1650 °С с выдержкой в течение 16 часов. Для получения голубовато-серого прозрачного стеклокристаллического материала стекло подвергают термообработке при температуре 790 °С в течение 0,3 ч (голубой цвет) или по двухступенчатому режиму: первая
ступень - 790 °С в течение 0,3 ч, вторая ступень - 890 °С в течение 0,3 ч (серый цвет). Недостатком этого состава является очень высокая температура синтеза и длительность варки
до 16 часов, а также зависимость цветового тона от условий синтеза в результате частичного перехода β-кварцевых твердых растворов в β-сподуменовые.
Запатентован состав прозрачной стеклокерамики для окон печей, который содержит,
мас. %: SiO2 65-75; Аl2О3 15-25; Li2O 1-4; ZnO 0,5-2,0; Na2O (K2O) 0-2; TiO2 2-6; ZrO2 0-2;
BaO 0-2,5; F 0-1,2; Fe2O3 0,01-0,1 [6]. Температура варки стекла 1550-1600 °С, время варки
16 часов. С целью получения прозрачной стеклокерамики стекла подвергают двухступенчатой термообработке. Температура первой ступени составляет 750 °С в течение одного
часа и второй ступени - 825 °С в течение двух часов, либо при температуре 780 °С в течение двух часов и 900 °С в течение одного часа. Превалирующая кристаллическая фаза β-кварцевые твердые растворы. Недостатком данного состава также является высокая температура синтеза, длительность варки до 16 часов и двухступенчатость термообработки.
Наиболее близким к предлагаемому стеклу для прозрачного стеклокристаллического
материала по технической сущности и достигаемому результату является стеклокристаллической материал, содержащий в мас. %: SiO2 48-70; Аl2О3 18-30; Li2О 2,5-5; ТiO2 2-4;
ZrO2 1-4; MgO 1-2; Р2О5 1-12; ZnO 0-2 [7]. Стекло варится при температуре 1600-1650 °С с
выдержкой в течение 16 часов. Термообработка двухступенчатая: I ступень - температура
750-825 °С, выдержка 1 час и II ступень - температура 850-950 °С, выдержка 1 час. В зависимости от режима тепловой обработки изменяется окраска стеклокерамического материала
от голубого до черного цвета. Кристаллическая фаза - β-кварцевые твердые растворы, размер
кристаллов < 300 нм. Причем кроме β-кварцевых твердых растворов выделяются кристаллы титаната циркония - ZrTiO4. ТКЛР стеклокристаллического материала < 10⋅10-7 К-1, в
частности, для голубого состава - 6,7⋅10-7 К-1. Недостатком данного состава является высокая температура синтеза, двухступенчатость термообработки, нестабильность состояния
β-кварцевых твердых растворов, приводящая к изменению окраски материала от голубого
до черного цвета и, как следствие, к снижению светопрозрачности.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение температуры синтеза стекла,
обеспечение одноступенчатой термообработки, стабилизация кристаллической фазы при
сохранении светопрозрачности и близкого к нулю ТКЛР стеклокристаллического материала.
Для решения поставленной задачи предлагается стекло для прозрачного стеклокристаллического материла, включаещее SiO2, TiO2, Al2O3, Li2O, ZnO, P2O5, Na2O, SnO2, которое содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас. %: SiO2 5161,5; Аl2О3 9-13; Li2O 10-14,5; ZnO 5-7,5; TiO2 3-5; Р2О5 4-8; Na2O 2-4 и SnO2 1-2.
Отличительной особенностью предлагаемого состава стекла для стеклокриталлического материла является дополнительное введение Na2O и SnO2, способствующих стабилизации β-кварцевых твердых растворов, выделяющихся при термообработке.
Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе стекла
для прозрачного стеклокристаллического материала позволяет получить стеклокристаллический материал, светопропускание которого составляет 60-65 %, температурный ко2
BY 11825 C1 2009.04.30
эффициент линейного расширения находится в пределах от (+ 1,0⋅10-7) К-1 до (- 4,0⋅10-7) К-1.
Стабильной кристаллической фазой, выделяющейся при термообработке стекла, являются
только β-кварцевые твердые растворы.
Из источников литературы не известно стекло для прозрачного стеклокристаллического материала с данным сочетанием компонентов и нами предлагается впервые.
Для синтеза стекол применяют кварцевый песок, глинозем, углекислый литий, углекислый натрий, оксид цинка, диоксид титана, диоксид олова, аммоний фосфорнокислый
двузамещенный.
Варку стекла осуществляют в газовой пламенной печи при температуре 1540 ± 10 °С с
выдержкой при максимальной температуре 4 часа. Выработку стекломассы осуществляют
методами литья, прессования и выдувания в зависимости от вида изделий. Отжиг изделий
проводят при температуре 600 ± 20 °С с выдержкой в течение 1-2 часов.
Прозрачный стеклокристаллический материал получают путем кристаллизации стекла
в процессе термической обработки. Термообработку осуществляют по одноступенчатому
режиму при температуре 700-750 °С в течение 4 часов. При таком температурновременном режиме в стекле происходит формирование β-кварцевых твердых растворов с
размером кристаллов менее 300 нм, что обеспечивает достаточно высокую светопрозрачность полученного материала (60-65 %).
Конкретные примеры стекол для прозрачного стеклокристаллического материала и их
свойства приведены в таблице. Для сравнения даны составы и свойства стекла-прототипа.
Компоненты и свойства
SiO2
Аl203
Li2O
ZnO
MgO
ТiO2
P205
Na2O
SnO2
ZrO2
Температура варки стекла, °С
Температура термической
обработки, °С
I ступень
II ступень
Температурный коэффициент
линейного расширения прозрачного стеклокристаллического материала, α⋅107 К-1
Термостойкость, °С
Светопропускание, %
1
51,0
13,0
10,0
7,5
5,0
8,0
4,0
1,5
1540±10
Содержание компонентов, мас. %
2
3
Прототип [7]
56,5
61,5
48-70
10,5
9,0
18-30
11,5
14,5
2,5-5
6,5
5,0
0-2
1-2
4,0
3,0
2-4
6,0
4,0
1-12
3,0
2,0
2,0
1,0
1-4
1540±10
1540±10
1600-1650
700-750
-
700-750
-
700-750
-
750-825
850-900
1,0
-2,6
-4,0
6,7
830
60
845
63
870
65
-
Как видно из таблицы, стекло для прозрачного стеклокристаллического материала синтезируются при более низкой температуре (на 100 °С ниже), чем стекло-прототип. Значительно
сокращена продолжительность варки стекла по сравнению с прототипом. Получение прозрачного стеклокристаллического материала осуществляется при одноступенчатой термической обработке в температурном интервале ниже, чем для стекла-прототипа. Состав
предлагаемого стекла обеспечивает стабильность формирующейся при указанной термо3
BY 11825 C1 2009.04.30
обработке кристаллической фазы - β-кварцевых твердых растворов - и обусловливает получение стеклокристаллического материала со светопрозрачностью до 65 %.Указанные
преимущества заявляемого стекла позволяют получить прозрачный стеклокристаллический материал при меньших энергозатратах, что свидетельствует об энергосберегающей
технологии производства.
Область применения предлагаемого прозрачного стеклокристаллического материала изделия технического и бытового назначения: печатные платы для радиоэлектроники и
счетной техники, в лазерной технике для активных элементов оптических квантовых генераторов, в качестве деталей высокотемпературных установок, работающих в резкопеременном температурном режиме, а также термостойкая хозяйственная посуда, поддоны и
посуда для печей СВЧ и др.
Источники информации:
1. Бобкова Н.М. Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов / Н.М Бобкова. - Минск, 2007. - 301 с.
2. Стекло. Справочник.-М., 1973. - 416 с.
3. Кондратьев Ю.Н. Прозрачные среды на основе ситаллов. Катализированная кристаллизация стекла / Ю.Н. Кондратьев. - М., 1982. - С. 21-27.
4. Бойко P.M. Повышение светопрозрачности оптически прозрачных литиевоалюмосиликатных ситаллов / P.M. Бойко [и др.] // Стекло и керамика. - № 10. - 1996. - С. 25-27.
5. Патент 5064461 США, МПК5 С 03С 10/16, 1991.
6. Патент 4438210 США, МПК5 С 03С 3/22.
7. Патент 5064460 США, МПК5 С 03С 10/00, С 03С 10/14, 1991 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
86 Кб
Теги
by11825, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа