Вид РИД
Изобретение
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.
Стеклокристаллическийматериал,включающийSiO,AlО,LiО,TiO,ZrO,ASO,SbO,отличающийсятем,чтоондополнительносодержитРОиСаОвследующемсоотношении,мас.%:SiO45,0-65,0AlО20,0-35,0LiO3,2-5,0РО4,0-10,0TiO3,0-4,0ZrO1,0-2,8СаО1,0-3,0MgO0,5-2,8AsO0,5-1,5SbO0,3-1,0c0c1211none1131