Результат интеллектуальной деятельности: СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к производству прозрачных в видимой области спектра стеклокристаллических материалов (ситаллов) с ультранизким ТКЛР, повышенными значениями светопропускания, термо- и химической стойкости, термостабильностью основных свойств и линейных размеров при изменении температуры для изделий прецизионной оптики.

Известен состав прозрачного стеклокристаллического материала (авторское свидетельство СССР 695156, опубл. 27.06.05), включающий следующие компоненты, мас.%:

Недостатками данного материала являются:

- низкая кислотостойкость, что значительно снижает качество оптической обработки и соединения изделий методом оптического контакта;

- невысокая прозрачность в видимой области спектра (порядка 70%).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стеклокристаллический материал (патент США 4707458 от 17.11.1987 г), содержащий следующие компоненты, мас.%:

Данный стеклокристаллический материал характеризуется размерами кристаллов порядка 50 нм и низким ТКЛР в диапазоне температур от минус 50 до плюс 100°С - (минус 1,0 до плюс 1,0) 10^-7, К^-1.

Однако температура варки этих стекол составляет 1650°С, что затрудняет получение однородного материала.

Целью изобретения является снижение и стабилизация ТКЛР в области рабочих температур, повышение химической стойкости, улучшение технологических параметров, в частности, снижение температуры варки, выработки и ситаллизации стекол.

Это достигается тем, что стеклокристаллический материал, включающий SiO₂, Al₂О₃, Li₂O, TiO₂, ZrO₂, As₂O₃, Sb₂О₃, дополнительно содержит P₂O₅ и СаО в следующем соотношении, мас.%:

Авторы экспериментально установили, что введение комбинированного катализатора (TiO₂+ZrO₂+P₂O₅) в указанных количествах приводит к повышению светопропускания и изменению соотношения кристаллической и стеклофазы. Совместное присутствие оксидов фосфора, магния и кальция в выбранном соотношении улучшает технологические свойства и позволяет получать качественное стекло на существующих промышленных печах при температурах 1570±10°С. Кроме того, для данного ситалла характерно незначительное увеличение теплового расширения вплоть до температуры 700-800°С, а в интервале температур от минус 20 до плюс 40°С ТКЛР практически равен нулю.

В таблице 1 приведены следующие примеры конкретного выполнения составов стеклокристаллического материала, мас.%.

Авторы считают, что по полученному результату и для практического применения состав 3 является оптимальным.

Сочетание приведенного состава и выбранного режима кристаллизации с максимальной температурой термообработки 760-800°С позволило получить наноструктурированный ситалл с уменьшенными по сравнению с прототипом размерами кристаллов в два раза - 25-30 нм и содержанием в качестве основной кристаллической фазы твердых растворов β-эвкриптита со структурой высокотемпературного кварца. Уменьшение размеров кристаллов также способствует повышению прозрачности ситалла.

В таблице 2 приведены свойства синтезированных стеклокристаллических материалов.

Из приведенных данных видно, что предлагаемый состав стеклокристаллического материала позволяет существенно снизить температуру варки, уменьшить температурный коэффициент термического расширения, получить тонкодисперсную структуру и увеличить светопропускание.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 695156, опубл. 27.06.05.

2. Патент США 4707458 от 17.11.1987 г.