Стекло

 

СТЕКЛО, включающее SiOj, , , , MRO, CaO, ,, TiOj, отличающееся тем. что, с целью повышения напряжений сжатия и термостабипьности после упрочнения за счет ионного обмена, оно содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: SiOj57,5-70 Al20j6-15 KjO1,5-5 Na O5-18 MRO4-8 CaO1-4 ,02-2 TiOg0,02-2

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 03 С 3/085

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580056/29-33

:(22) 15.04.83 (46) 23.03.85. Бюл. У 11 (72) E.Â.Ñîáîëåâ, Э.H.Каплина, Т.Г.Чернякова, О.ВД(еглова ,Н.К.Аксенова, H.Ñ.×Hõëàäçå и Н.Г. Григорян (71) Государственный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт стекла (53) 666.112.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1)) 547400 кл. С 03 С 3/04> 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

I 590270, кл. С 03 С 3/04, 1973 (прототип). (54) (57) СТЕКЛО, включающее $102, Al201, К О, Na О, МяО, Сао, Р О, TiO>, отличающееся тем, что, с целью повышения напряжений сжатия и термостабипьности после упрочнения за счет ионного обмена, оно содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.X:

8102 57, 5-70

А1,0, 6-1 5

1,5-5

5-18

MgO 4-8

СаО 1-4

Р2 О 0,02-2

Ti02 0,02"2

Таблица 1

Компоненты

Содержание, мас., в составе

1 J 2

3 4 5 6 Изве стный

67,08

3,9

70 69

15 14,09

4,96 2,5

57,5 63 . 65,4 - 67

6 12 8 - 7

S>O

А120, О, 954

15,74

f 5

2,5

К О

15 16i87 5 7

8,2

Na О

4 4,52

1 2

0,02 0,09

0,02 0,8

2,0

6 5

2,6 1,5

0,5 0,13

10 05

MgO

9,88

Сао

0 05

1,3

Т10

0,1

0,5

2 %

О, 03 6

0,22

F,2Ô, FeЗ

0,04

Mn0! 1146

Изобретение относится к составам стекол, предназначенных преимущественно для производства изделий технического назначения, например оболочек зарядов к перфораторам с посS ледующим упрочнением их методом ионного обмена.

Стеклянные оболочки зарядов к перфораторам предназначеныдля вскрытия нефтегазоносных пластов при повышен- fp ном давлений. В,связи с этим к ним предъявляются повышенные требования по баростойкости в процессе их эксплуатации.

Известно стекло (fj, включающее, мас. : SiOj 46-61 СаО 9-25", А120 6-16; Mgo 4,6-8; Na20 0,5-8,7, Fe.,0 0,1-1, Т10 2-7,4", 80 0,1-0,3, один oKHcan Hs группы Р2 05 Sn02 0,2-.

"4, 1, Температура варки 1480-1530 С.

Недостатком данного стекла является низкая склонность к ионообменному упрочнению вследствие высокого содержания оксида кальция, который оказывает тормозящее действие на щ диффузию ионов К и Na+.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является стекло (2, включающее., мас. .: 8102 66,02—

71,97, А120 1-6,72 Сао 8,8-9,88, 288 3

MgO 0 8-2 0; Na20 13 14-15 74

К О 0,24-2,39; Fe 0,036-0,36;

S2 0,024-0,24, Мпо 0 004-0 О4

Ог 0 ° 006 0 055 Р20 001 0,1 °

Йедостатком известйого стекла являются его невысокие ионообменные свойства, позволяющие при упрочнении получать стеклоизделия с большой глубиной сжатого слоя, а следовательно, и повышенными физико-механическими свойствами (в частности, баростойкостью).

Цель изобретения — повышение напряжений сжатия и термостабильности после упрочнения за счет ионного обмена.

Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее Si02, А120, К20, ЯагО, MgO, CaO, Р 0, TiO<-содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. :

$ .02 57,5-70

А120 6-1 5

Кго 1,$-5 агО 5-18

MgO 4-8

Сао 1-4

Р О О, 02-2

Т102 0,02-2

Конкретные составы стекол приведены в табл.

3 11462

Известно2 что двущелочные стекла облядают большей жесткостью структурного каркаса и, следовательно, меньшей склонностью к уплотнению структуры в процессе ионного обмена по сравнению с однощелочными. В то же время стекла, предназначенные для ионнообменного упрочнения, будут оптимальными, если они являются алюмосиликатными, имеющими соотношение 1п оксида алюминия к оксидч натрия близкое к единице.

Введение1в состав, стекла К О в количестве 1,5-5 мас.Х приводит к значительному увеличению глубины сжатого слоя после ионного обмена.

Это связано с тем, что наличие ионов калия в составе стекла облагчает диффузию ионов калия иэ упрочняющего расплава по собственным вакансиям.

Снижение содержания К О в составе стекла менее 1,5 мас.Ж не оказывает подобного действия. Увеличение количества К О в стекле более 5 мас.Х приводит к тому, что диффузия ионов калия по собственным вакансиям становится предпочтительной, что приводит Т а б л и ц а 2

Свойства

3 4 5 6 Известный

650 670 620 645

590 665

530

44 48 50 40

85 95 80 90

25 31 21 20

43

90

30

14,0

535

588 584 575 580

300 300 260 250

550 565

250 250

160 160

550 550

150

170 180 180 180

560 580 580 580

Концентрацию К 0 определяют методом рентгено2 флюоресцентного анализа.

ВНИИПИ Заказ 1308/18 Тираж 457 Прдписное филшшл ШШ "Пэйан Г.Уш1.оррд, ул.Проектжая, 4

Напряжения сжатия, МПа

Глубина сжатого слоя мкм

Баростойкость, МПа

Концентрация

Ké0, мас 7

Температура стеклования, ОС

Термостабильо ность, С

Термостойкость, ОС

Прочность на изгиб, MIIa

88 4 к значительному снижению напряжений сжатия при ионном, обмене.

В качестве сырьевых материалов для варки стекла используют песок, соду, сернокислый натрий, глинозем, поташ, мел, магнезию, оксид титана., фосфорнокислый аммоний. Температура варки стекла 1450-1500 С. Температу ра прессования оболочек перфораторов 1130-1150 С. Температура отжига оболочек 550 С. Упрочняют изделия . при 440 С в течение 4 ч. Баростойкость оболочек опреДеляют в сосуде высокого давления (СВД). Склеенные клеем К-250м корпус и крьппка выдерживались в СВД при определенном давлении и температуре в течение 2 ч.

После испытаний на стекле не должно быть посечек, трещин и попадания водЫ внутрь оболочки, Применение стеклянных оболочек . в зарядах перфораторов, обладающих повьипенной баростойкостью, дает значительный народнохозяйственный зкономический эффект 124500 руб.

Физико-химические свойства стекол после упрочнения ионным обменом приведены в табл. 2.