Стекло для стеклокристаллического материала

 

Использование: для получения стеклокристаллического материала (силикатной керамики) для текстильной, химической, электротехнической и других областей промышленности и техники, например в качестве деталей прядильного и нитенаправляющего оборудования в производстве химических и искусственных волокон. Сущность изобретения: стекло для стеклокристаллического материала содержит, мас. %: оксид кремния 48,5 - 52,0 БФ SiO₂; оксид алюминия 10,0 - 14,5 БФ Al₂O₃; оксид бора 0,5 - 2,0 БФ B₂O₃; оксид магния 7,0 - 9,0 БФ MgO; оксид кальция 10,0 - 11,0 БФ СаО, оксид цинка 1,0 - 2,0 БФ ZnO; оксид титана 0,1 - 0,5 БФ ТiO₂; оксид натрия 2,2 - 2,8 БФ Na₂О; оксид калия 1,0 - 2,0 БФ K₂O; оксид циркония 0,5 - 5,0 БФ ZrO₂; оксид железа 6,5 - 7,5 БФ Fe₂O₃; оксид железа 2,5-4,3 БФ FeO; оксид хрома 0,5 - 1,3 БФ Cr₂O₃; оксид марганца 0,2 - 0,5 БФ МnО; оксид фосфора 0,3-О,5 БФ P₂O₅. Химическая стойкость материала к соляной кислоте (потеря веса мг/дм²) 0,3 - 0,51, микротвердость при нагрузке 100 г, ГПА 10,2- 10,9. 2 табл.

Изобретение относится к составу стекла для стеклокристаллического материала и может быть использовано в текстильной химической, электротехнической и др. промышленностях и областях техники, например в качестве деталей прядильного нитенаправляющего и электротехнического оборудования.

Известно стекло для стеклокристаллического материала, включающее, мас.

SiO₂ 48 55 Al₂O₃ 12 22 В₂О₃ 0,02 1,0 МgО 4 8 CаО 7 10 Zn0 0,0 3 1,0 TiO₂ 0,5 2,5 Na₂O 0,3 2 K₂O 0,2 0,8 Fe₂O₃ 8,5 13,5
FeО 0,5 2,5
Cr₂O₃ 0,1 0,5
MnО 0,1 0,3
COO 0,05 0,1
P₂O₅ 0,15 1,0 (авт. св. СССР 568260, кл. С 0З С 3/04, опублик. 15.04.77).

Известное стекло для стеклокристаллического материала не позволяет получить изделие с оптимальными значениями химической стойкости и микротвердости.

Наиболее близким по составу и технической сущности, а также достигаемому результату к изобретению является стекло, включающее, мас
SiO₂ 40-60
Al₂O₃ 13 19
B₂O₃> 0 6
МgО 8 16
СаО 2 6
Zn0 3 9
Ti0₂ 5 12
Na₂O + K₂0 0 3
Zr0₂ 0 2
(патент Японии N6452632, кл.С 0З С 1O/OO, опублик. 1969).

Это стекло также не пригодно для стеклокристаллического материала, позволяющего получать изделия и детали с химической стойкостью и микротвердостью, необходимыми для использования в качестве деталей машин и оборудования химической, электротехнической и др.промышленностях и областях техники.

Цель изобретения разработка состава стекла для стеклокристаллического материала, позволяющего получать изделия и детали оборудования химического машиностроения, текстильных машин и др. областях.

Цель достигается тем, что стекло, включающее SiO₂, Аl₂О₃, В₂О₃, МgО, СаО, ZnО, Сr₂О₃, MnО и Р₂О₅ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 48,5 52,0
Al₂O₃ 10,0 14,5
B₂O₃ 0,5 2,0
МgО 7,0 9,0
СаО 10,0 11,0
ZnO 1,0 2,0
ТiO₂ 0,1 0,5
Na₂O 2,2 2,8
К₂O 1,0 2,0
ZrO₂ 0,5 5,0
Fе₂О₃ 0,5 7,5
FеО 2,5 4,3
Cr₂O₃ 0,5 1,5
МnО 0,2 0,5
Р₂О₅ 0,3 0,5
Присутствие в составе стекла FеО, Fe₂O₃, Сr₂О₃, MnО позволяет учитывать возможность проявления Fе⁺², F⁺³, Сr⁺³ в более энергетически насыщенных силикатах и алюмосиликатах таких как СаFе₂SiO₆ (Са, Mg) FеSiО₆, (Са Мg) Fе SiО₆, CaAl₂SiO₆, что обеспечивает большую энергетическую стабильность и распределение окислов в минеральных составляющих по сравнению с простыми силикатами и алюмосиликатами типа Ca₂SiO₄, СаАl₂О₄ или более насыщенными SiО₂, типа СаMgSi₂O₆, CaAl₂Si₂O₆. Это отвечает более равновесным фазовым соотношениям между простыми и усложненными силикатами и алюмосиликатами и способствует, в частности, улучшению химическое стойкости. TiO₂, ZrO₂, P₂O₅ способны образовывать в стекле ликвационные обособления и выделяться при кристаллизации в виде кристаллов рутила, циркона, повышающих микротвердость стеклокристаллического материала. Высоковязкое остаточное стекло, отвечающее составам нормативных плагиоклазов типа NaAlSi₃O₈, KAlSi₃O₈, обеспечивает повышенные значения химической стойкости и износоустойчивости стеклокристаллического материала, что улучшает эксплуатационные свойства изделий из него.

Экспериментально установлено, что введение в состав стекла ZnO более 2,0 мас. а, ZrO₂ более 5 мас. повышает его склонность к кристаллизации при выработке стекломассы и изделий из нее, что отрицательно влияет на эксплуатационные свойства изделий после термообработки. Одновременное присутствие в составе стекла B₂O₃, Al₂O₃, P₂O₅ понижает его склонность к кристаллизации при выработке изделий и не оказывает отрицательного влияния на химическую стойкость и микротвердость стеклокристаллического материала.

Предлагаемый состав стекла для стеклокристаллического материала синтезируют из технического и природного сырья: кварцевый песок, базальт, диабаз, пироксеновый порфириит, циркониевый концентрат, хромит и др. Состав стекла не предъявляет особых требований ни к чистоте сырья, ни к условиям приготовления шихты и варки стекломассы. Стекло варится при 1500 - 1580^oС.

Стекломассу используют для формования изделий, а также вырабатывают из нее стеклогранулят. Стеклогранулят после измельчения превращается в порошок, из которого могут быть отформованы всеми методами керамической технологии изделия самой сложной конфигурации. С учетом усадки при обжиге могут быть изготовлены изделия заданной конфигурации и размеров. В табл.1 изобретение поясняется конкретными составами стекла предполагаемого изобретения.

В табл. 2 приведены свойства стеклокристаллического материала на основе предлагаемого стекла в сравнении с прототипом.

В настоящее время в качестве нитенаправляющих деталей машин прядильного, ткацкого оборудования в текстильной промышленности используют нитепроводники из высокоглиноземистой керамики отечественного производства и импортной (Oxykeramik DIN, N 40685, ФРГ, 1977).

Однако в ряде случаев использование высокоглиноземистой керамики экономически нецелесообразно. Экспериментально подтверждено, что в ряде случаев экономически целесообразно и технически оправдано применение стеклокристаллических материалов (силикатной керамики). Подтверждением этому является опыт Японии по широкому использованию силикатной керамики.

Однако применение стеклокристаллического материала на основе стекла прототипа не обеспечивает необходимых эксплуатационных свойств деталей машин и оборудования в части их износостойкости и химической стойкости.

Преимуществом стекла предлагаемого изобретения является возможность достижения искомых эксплуатационных свойств деталей машин и оборудования, доступность сырья, воспроизводимость состава и технических характеристик стеклокристаллического материала на его основе.

Формула изобретения

Стекло для стеклокристаллического материала, включающее SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, МgО, СаО, ZnO, TiO₂, Na₂O, K₂O, ZrO₂, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Fe₂O₃, FeO, Cr₂O₃, MnO и P₂O₅ при следующем соотношении указанных компонентов, мас.

SiO₂ 48,5 52,0
Al₂O₃ 10,0 14,5
B₂O₃ 0,5 2,0
MgO 7,0 9,0
CaO 10,0 11,0
ZnO 1,0 2,0
TiO₂ 0,l 0,5
Na₂O 2,2 2,8
K₂O 1,0 2,0
ZrO₂ 0,5 5,0
Fe₂O₃ 6,5 7,5
FeO 2,5 4,3
Cr₂O₃ 0,5 l,5
MnO 0,2 0,5
P₂O₅ 0,3 0,5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2