Стекло для стеклокристаллического материала

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТЕКЛО ДЛЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Бобкова Нинель Мироновна Чертко Геннадий Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Стекло для стеклокристаллического материала, включающее 2, 23, 2, 2 , 23, 23, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 25 и 2 при следующем соотношении компонентов, мас.2 5066 1731 23 2 1,58,0 2 25 2 15(56)2419 1, 1998.09183629 , 1997.4851372 , 1989.3642504 , 1968.11292616 , 1999. Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к производству стекла для стеклокристаллического материала, предназначенного для производства изделий технического и бытового назначения. Основой для получения жаро- и термостойких стеклокристаллических материалов могут служить стекла литиевоалюмосиликатной системы. Чрезвычайно низкий коэффициент термического расширения основных кристаллических фаз, способность выдерживать не разрушаясь резкие перепады температуры, самоглазурующиеся, с блеском и высокой белизной поверхности обуславливают широкое применение этого класса ситаллов, в том числе для производства товаров бытового назначения. 5124 1 Известен состав стекла для стеклокристаллического материала следующего состава, содержащий, мас.2 65-72 2 1,5-4,0 А 2 О 3 19,5-23,5 Т 2 3,5-5,5 до 2,50,5-2,8 , 2, 2 вместе взятые 1 2 и СаО 0,25 каждый А 2 О 3 до 1,5 1. Основными кристаллическими фазами, образующимися при термообработках, являются- сподумен, шпинель (А 2 О 3) и рутил (Т 2). ТКЛР полученного материала(11,6-17,4)10-7 К-1. К недостаткам указанного материала относятся сравнительно невысокая механическая прочность, высокие температуры варки (1600 С) и термообработки 1 ступень - 750-900 С в течение 1-6 ч и 2 ступень - 1000-1200 С в течение 1-8 ч. Известно также стекло для стеклокристаллического материала, включающее, мас.2 64,0-70,0 2 2,5-3,5 А 2 О 3 17,75-20,0 Т 2 2,0-4,51,5-2,50-2,0 2 1,0-2,0 С 0,5-2,0 2. Стеклокристаллический материал содержит в качестве единственной кристаллической фазы твердые растворы- кварца. Данная фаза обеспечивает ситаллу низкий ТКЛР(1010-7 К-1) и высокую термостойкость. Однако недостатками полученного материала также являются высокая температура варки (1650 С) и большая длительность выдержки при этой температуре (16 ч). Наиболее близким к заявленному составу является стеклокристаллический материал следующего состава, мас.2 60,0-67,5 2 1,5-3,0 23 19,5-22,52,0-3,2 2 3,0-5,51,1-1,7 23 1,6-5,0 2 1,6-2,0 23 0,5-1,0 3. Недостатком указанного материала является высокая температура термообработки,при получении стеклокристаллического материала (1050 С), что требует создания для этих целей специальных нетиповых печей для термообработки. Это приводит к дополнительным капитальным и энергетическим затратам. Задачей предполагаемого изобретения является разработка состава стекла для термостойкого стеклокристаллического материала с улучшенными технологическими свойствами, обеспечивающими снижение температур варки, выработки и термообработки, что приведет к снижению энергозатрат на его получение. Для решения поставленной задачи предлагается стекло для стеклокристаллического материала, включающее 2, А 2 О 3, 2, 2, , , 23 и которая дополнительно содержит 2 и 25, при следующем соотношении компонентов, мас.2 50-66 А 2 О 3 1731 2 1,5-8 Т 2 2-5 2 1-50,5-31-4 В 2 О 3 1-4 Р 2 О 5 3-16 23 0,5-,5. Следует отметить, что действие комплекса катализаторов более эффективно, чем отдельный оксид, поэтому в качестве катализатора кристаллизации, помимо Т 2, в исследуемую систему дополнительно вводится 2. Серьезным препятствием в использовании 2 является то, что он плохо растворяется в расплаве стекла, особенно при низком содержании 2. Однако при введении 2 в виде минерала циркона (22) данный оксид легко переходит в расплав при температуре плавления, при добавлении некоторого количества Р 2 О 5 и с повышением содержания 2. Известно, что оксид фосфора способен выполнять функции стеклообразователя за счет частичного замещения ионов 4 на Р 5 в кремнекислородном каркасе, что приводит к снижению температуры ликвидуса. К тому же Р 2 О 5 способен выступать и в роли катализатора кристаллизации стекол 4. Введение оксида фосфора в состав стекла для стеклокристаллического материала приводит к снижению температур варки и выработки стеклоизделий, повышению технологичности при выработке за счет снижения скорости твердения стекломассы. Варку предлагаемого стекла осуществляют при температуре 154010 С. В качестве сырьевых материалов для приготовления шихты используют кварцевый песок, глинозем, оксид цинка (цинковые белила), оксид титана, цирконовый концентрат, литий углекислый, борную кислоту, магний углекислый, одно- или двухзамещенный фосфат аммония и оксид мышьяка. Из стекломассы формуют изделия заданной конфигурации. 2 5124 1 Кристаллизацию стеклоизделий осуществляют по двухстадийному режиму путем термообработки при 700-800 С в течение 90-120 мин. с целью образования в материале зародышей кристаллизации и далее при 900-950 С в течение 60-90 мин. для формирования основной кристаллической фазы - алюмосиликата лития и создания мелкодисперсной структуры. Полученный материал обладает высокими прочностными свойствами, высокой термостойкостью и характеризуется самоглазурующейся блестящей поверхностью. Рекомендуется для изделий технического (отражатели оптических квантовых генераторов) и бытового (хозяйственная посуда, посуда для печей СВЧ) назначения. Составы разработанного материала и их физико-химические свойства приведены в табл. 1 и 2. Таблица 1 Примеры составов стекол Наименование компонентов 2 А 23 2 Физико-химические свойства полученных материалов Свойства Температура варки, С Температура выработки, С Температурный режим термообработок, Сступеньступень Коэффициент термического расширения,107-1 Термостойкость, С Предел прочности при изгибе, МПа Предел прочности при сжатии, МПа Микротвердость, МПа Плотность, кг/м 3 Химическая устойчивость, потери в массе образца,В 1 н. НС В 1 н.В воде 3 5124 1 Сопоставляя показатели физико-химических свойств, можно заключить, что предлагаемый стеклокристаллический материал (состав 2) имеет более низкие температуры варки и термообработки по сравнению с прототипом, что приводит к снижению энергозатрат на его получение и не требует содержания специальных кристаллизаторов. Составы, находящиеся за пределом заявленной области, характеризуются наличием крупнодисперсной структуры, несамоглазурующейся поверхностью, а также более низкой термостойкостью. Источники информации 1. Патент США 3582371, МПК С 04 В 33/00, 1971. 2. Патент США 5064461, МПК С 036 С 10/00, С 03 С 10/14, С 03 С 10/16, 1991. 3. Патент РБ 2419, МПК С 03 С 10/12, 1998. 4. Безбородов М.А. Стеклокристаллические материалы.- Мн. Наука и техника, 1982. С.256. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4