Декоративный стеклокристаллический материал

Авторы патента:

C03C10/10 - кристаллическая фаза, содержащая алюмосиликат щелочного металла

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к составам декоративного стеклокристаллического материала, который может быть использован для производства облицовочных и художественных изделий. Сущность изобретения заключается в том, что декоративный стеклокристаллический материал дополнительно содержит P₂O₅ при следующем соотношении компонентов, мас. %: SiO₂ - 46,11-51,93, TiO₂ - 6,81-8,77 Al₂O₃ - 5,82-8,36, Fe₂O₃ - 2,56-5,93, CaO - 18,57-19,96, MgO - 2,49-3,26, Na₂O - 5,50-5,9, K₂O - 0,86-1,20, B₂O₃ - 1,44-2,03, P₂O₅ - 0,81-1,61. Шихта для производства декоративного стеклокристаллического материала включает сфеновый концентрат, апатит, карбонатит, доломит, буру и стеклобой, а также плагиопегматит или нефелиновый концентрат и кварц. Достигаемый технический результат заключается в том, что декоративный стеклокристаллический материал имеет небольшие различия в свойствах расплава и коэффициентах линейного термического расширения при сохранении высоких декоративных качеств. При производстве материала используют весьма доступные отходы и побочные продукты горнодобывающей промышленности. 3 табл.

Известен декоративный стеклокристаллический материал [1] имеющий следующий состав, мас. SiO₂ 61,50-66,00, Al₂O₃ - 14,5-17,0, TiO₂ 0,05-0,15, Fe₂O₃ 0,50-2,00, FeO - 0,50-2,00, CaO 5,00-8,50, MgO 2,50-6,00, Na₂O 4,00-5,50, K₂O 0,35-1,00, MnO 0,05-3,0, Cr₂O₃ 0,50-1,00.

Недостатком известного материала является то, что он немногоцветен и имеет невысокие декоративные свойства.

Известен также декоративный стеклокристаллический материал [2] имеющий следующий состав, мас. SiO₂ 35,5-54,6, Al₂O₃ - 3,4-22,0, FeO 0,1-0,4, Fe₂O₃ 0,9-16,7, CaO 7,6-17,2, MgO - 0,1-1,1, Na₂O 2,8-13,5, K₂O 0,1-5,7, TiO₂ 9,5-25,0, B₂O₃ 0,2-6,3.

Известный материал имеет ряд недостатков. К их числу относятся существенные различия в величинах коэффициентов линейного термического расширения наиболее отличающихся по составу слоев. Различия значений этого параметра превышают 10% Между этими слоями возникает ряд промежуточных по составу и свойствам слоев, что несколько сглаживает эти различия. Однако, учитывая, что процесс образования промежуточных слоев неуправляем, такие различия могут приводить к возникновению опасных напряжений, появлению микротрещин и даже полному разрушению изделий. Данный материал обладает недостаточно высокими декоративными качествами.

Изобретение направлено на решение задачи получения декоративного стеклокристаллического материала, который при меньшем различии свойств отдельных слоев характеризуется достаточно высокой декоративностью.

Поставленная задача решается тем, что декоративный стеклокристаллический материал, содержащий SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O и B₂O₃, согласно изобретению, дополнительно содержит P₂O₅ при следующем соотношении компонентов, мас. SiO₂ 46,11-51,93, TiO₂ - 6,81-8,77, Al₂O₃ 5,82-8,36, Fe₂O₃ 2,56-5,93, CaO 18,57-19,96, MgO 2,49-3,28, Na₂O 5,50-5,98, K₂O - 0,86-1,20, B₂О₃ 1,44-2,03, P₂O₅ 0,81-1,61.

Шихта для производства декоративного стеклокристаллического материала имеет следующий состав, мас. плагиопегматит 25,06-29,39, сфеновый концентрат 27,09-34,32, апатит 1,48-1,96, карбонатит 11,29-13,24, доломит 3,76-4,41, бура 4,00-4,69, стеклобой 19,61-19,70.

Шихта для производства декоративного стеклокристаллического материала имеет следующий состав, мас. нефелиновый концентрат 8,27-9,69, кварц - 16,79-19,70, сфеновый концентрат 27,09-34,32, апатит 1,48-1,96, карбонатит 11,29-13,24, доломит 3,76-4,41, бура 4,00-4,69, стеклобой 19,61-19,70.

В качестве сырья используют отходы и побочные продукты горнопромышленного комплекса.

Декоративный эффект достигается за счет того, что при температуре выработки в составе стекломассы содержатся по меньшей мере два несмешивающихся расплава, которые образуют слои, имеющие минимальные различия их свойств.

Содержание P₂O₅ в составе стеклокристаллического материала менее 0,81 мас. ухудшает декоративность готового материала. При содержаниях P₂O₅ выше 1,61 мас. значительно увеличивается вязкость расплава.

Содержание TiO₂ ниже 6,81 мас. ухудшает декоративные свойства материала и увеличивает вязкость расплава, а при содержании TiO₂ выше 8,77 мас. возрастает склонность расплава к кристаллизации.

Оксид бора вводят в состав расплава для снижения температуры варки стекла, улучшения его выработочных свойств и снижения различий в величинах вязкости и поверхностного натяжения не смешивающихся при температуре выработки расплавов. При содержаниях его менее 1,44 мас. вследствие различий в величинах вязкости и поверхностного натяжения затрудняется выработка материала. Увеличение содержания B₂O₃ выше 2,03 мас. не приводит к заметному улучшению свойств расплава и вследствие этого нецелесообразно по экономическим соображениям.

Количественные соотношения других компонентов подобраны таким образом, чтобы свойства расплавов и полученного материала разного состава были близкими.

Максимальные различия величин коэффициентов линейного термического расширения слоев получаемого материала не превышают 5% Варку ведут при температуре 1350-1400^oC, после чего материал вырабатывают литьем. В процессе литья несмешивающиеся расплавы образуют рисунок, который характеризуется разнообразной яркой окраской и высоким контрастом.

Преимущества и свойства получаемого стеклокристаллического материала поясняются следующими примерами.

Пример 1. Шихту, содержащую плагиопегматит, сфеновый концентрат, апатит, карбонат, доломит, буру и стеклобой в соотношениях, приведенных в табл. 1, варят в корундовом тигле при температуре 1350^oC с изотермической выдержкой в течение 4 с. Выработку осуществляют при температуре 1200^oC литьем. Отжиг ведут при температуре 600^oC с последующим снижением температуры до 20^oC в течение 12 ч. Состав стеклокристаллического материала приведен в табл. 2. Полученный материал обладает высоким декоративным качеством широкой цветовой гаммой, ярким контрастным рисунком в бежевых, медовых, сиреневых, голубых и коричневых тонах, не содержит дефектов в виде микротрещин и пузырей. Оксидный состав отдельных слоев, определенный с помощью микрозонда (кроме оксида бора, определенного химически), и величины коэффициентов линейного термического расширения приведены в табл. 3. Различия значений последнего не превышают 1,7% Пример 2. Шихта содержит те же компоненты, что и в примере 1. Соотношение компонентов приведено в табл. 1, состав стеклокристаллического материала в табл. 2. Варку ведут при температуре 1400^oC с изотермической выдержкой в течение 3 ч. Выработку и отжиг осуществляют как в примере 1. Декоративные свойства полученного материала и состав слоев аналогичны примеру 1. Имеет место большое количество светлых слоев.

Пример 3. Шихту, содержащую нефелиновый концентрат, кварц, сфеновый концентрат, апатит, карбонатит, доломит, буру и стеклобой в соотношениях, приведенных в табл. 1, варят в корундовом тигле при температуре 1400^oC с изотермической выдержкой в течение 4 ч. Выработку и отжиг осуществляют по примеру 1. Материал обладает высоким декоративным качеством, не содержит микротрещин и пузырей. Оксидный состав отдельных слоев, определенный с помощью микрозонда (кроме оксида бора, определенного химически), и величины коэффициентов линейного термического расширения приведены в табл. 3. Различия значений этого параметра не превышают 1,6% Пример 4. Шихта содержит те же компоненты, что и в примере 3. Соотношения компонентов приведены в табл. 1, состав материала в табл. 2. Варку, выработку и отжиг ведут аналогично примеру 3. Декоративные свойства полученного материала и состав слоев аналогичны примеру 3.

Из приведенных примеров и таблиц видно, что предлагаемый декоративный стеклокристаллический материал по сравнению с прототипом имеет меньшие различия в свойствах расплава и коэффициентах линейного термического расширения при сохранении высоких декоративных качеств материала. При производстве стеклокристаллического материала используют весьма доступные отходы и побочные продукты горнодобывающей промышленности.

Формула изобретения

Декоративный стеклокристаллический материал, содержащий SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O и B₂O₃, отличающийся тем, что он дополнительно содержит P₂O₅ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 46,11 51,93 TiO₂ 6,81 8,77 Al₂O₃ 5,82 8,36 Fe₂O₃ 2,56 5,93 CaO 18,57 19,96 MgO 2,49 3,28 Na₂O 5,50 5,98
K₂O 0,86 1,20
B₂O₃ 1,44 2,03
P₂O₅ 0,81 1,61ы

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к области петрургии и составам мраморовидных материалов

Стекло(lafehth04u^;библио' p-iia // 371181

Стекло для изготовления стеклокристаллическихматериалов // 203857

Патент 203176 // 203176

Стеклокерамика, способ ее получения и применения // 2293071

Стеклянный уплотнитель для батарей твердооксидных электролитических элементов (soec) // 2561097

Изобретение относится к батарее твердооксидных электролитических элементов (SOEC), изготовляемой способом, который включает следующие стадии: (a) формирование первого блока батареи элементов путем чередования по меньшей мере одной соединительной пластины и по меньшей мере одного узла элемента, причем каждый узел элемента содержит первый электрод, второй электрод и электролит, расположенный между этими электродами, а также обеспечение стеклянного уплотнителя между соединительной пластиной и каждым узлом элемента, причем стеклянный уплотнитель имеет следующий состав: от 50 до 70 мас.% SiO2, от 0 до 20 мас.% Аl2О3, от 10 до 50 мас.% СаО, от 0 до 10 мас.% МgО, от 0 до 2 мас.% (Na2O+K2O), от 0 до 10 мас.% В2O3 и от 0 до 5 мас.% функциональных элементов, выбранных из TiO2, ZrO2, F2, P2O5, МоО3, Fе2O3, MnO2, La-Sr-Mn-O перовскита (LSM) и их комбинаций; (b) превращение указанного первого блока батареи элементов во второй блок со стеклянным уплотнителем толщиной от 5 до 100 мкм путем нагревания указанного первого блока до температуры 500°C или выше и воздействия на батарею элементов давлением нагрузки от 2 до 20 кг/см2; (c) превращение указанного второго блока в конечный блок батареи твердооксидных электролитических элементов путем охлаждения второго блока батареи, полученного на стадии (b), до температуры ниже, чем на стадии (b), при этом стеклянный уплотнитель на стадии (a) представляет собой лист стекловолокон. Также изобретение относится к применению Е-стекла в качестве стеклянного уплотнителя в батареях твердооксидных электролитических элементов. Предлагаемые батареи демонстрируют малую степень ухудшения свойств в процессе эксплуатации. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ изготовления изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава // 2604611

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава. Измельчают аморфное стекло мокрым способом до получения водного шликера, формуют заготовки в гипсовых формах. Затем их повторно перерабатывают в шликер, формуют изделия и термообрабатывают в две стадии. На первой стадии проводят термообработку при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10-20°С/час. Затем на второй стадии проводят термообработку при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. 1 табл.