Термостойкое желтое светотехническое стекло

Изобретение относится к составам термостойких желтых стекол для изделий аэродромной техники. Технический результат изобретения заключается в стабилизации светотехнических параметров, а именно, коэффициента светопропускания и координат цветности в интервале температур 20-1750°С стекла, понижении температуры варки, выработки и отжига. Термостойкое желтое светотехническое стекло содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 48,0-53,0; Al2O3 - 23,0-27,0; Li2O - 3,0-4,5; Na2O - 1,5-3,5; Р2О3 - 2,0-3,5; TiO2 - 6,5-8,0; BaO - 2,5-3,5; CeO2 - 1,5-2,5; Sb2O3 - 0,5-1,0. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам термостойких желтых стекол для изделий аэродромной техники со стабильными при повышенных температурах эксплуатации светотехническими характеристиками.

Применение в сигнальных аэродромных огнях высокоинтенсивных источников излучения вызывает нагрев линз-светофильтров до температуры 175°С. При этой температуре цвет стекла, окрашенного молекулярными красителями, например сульфоселенидами кадмия, меняется, и стекло из желтого становится оранжевым. Так как коэффициент светопропускания и координаты цветности связаны между собой, то изменение коэффициента пропускания приводит к изменению и координат цветности. Поэтому проблема стабилизации цветовых параметров стекла в авиационной технике актуальна.

Известен состав желтого термостойкого стекла (авторское свидетельство СССР 1025075, опубл. 20.06.1983 г), включающий следующие компоненты, мас.%:

SiO2 67,0-72,0
B2O3 6,0-9,0
ZnO 1,0-2,0
Na2O 4,0-6,0
Al2O3 2,0-4,0
La2O3 0,5-2,5
CdO 0,2-0.7
Se 0,2-0,6
Li2O 0,5-2,0
BaO 5,0-10
CeO2 0,4-1,2
CdS 1,2-3,0

Это стекло, в силу полупроводниковой природы используемых красителей CdS и CdSe, не отличается стабильностью светотехнических параметров при повышенных рабочих температурах (повышение температуры стекла на каждые 50°С снижает интегральный коэффициент пропускания на 5-7%, координаты цветности могут выйти из желтой области).

Известно стекло (патент США 4461839 от 24.07.1984) состава:

SiO2 63,5-69,0
Al2O3 15-25,0
Li2O 2,5-4,0
Na2O 0,1-0,6
P2O5 0,1-0,6
K2O 0,1-0,6
TiO2 >2,5-6,0
BaO 0-5
ZrO2 0-2,0
Fe2O3 0,05-0,2
As2O3 0,4-0,8
CeO2 0-3

Светотехнические характеристики этого материала при указанных концентрациях церия и титана не будут соответствовать требованиям международной комиссии по освещению к цветовым координатам сигнальных стекол.

Минимальное содержание щелочных и щелочноземельных оксидов при высоком содержании SiO2 и Al2O3 указывает на высокие температуры варки 1550-1600°С, выработки и отжига 750-700°С стекла, что ограничивает его применение в производстве сложнопрофильных изделий линзового типа методом прессования.

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

SiO2 64-67
Al2O3 21-24
Li2O 2,6-3,7
BaO 0-2,0
TiO2 2,0-3,25
ZrO2 1,25-2,5
MgO 0,8-1,5
ZnO 0,7-4,2
As2O3 0-1,0
Sb2O3 0-1,0
CeO2 0-1,0

Температура варки этого состава составляет 1650°С, что затрудняет выработку сложнопрофильных светотехнических изделий, а предлагаемая концентрация титана и церия не обеспечит необходимые светотехнические параметры: интегральное светопропускание будет высоким (более 70%,) и координаты цветности не попадут в заданную область, т.е. стекло не пригодно для сигнальных огней.

Задачей изобретения является стабилизация светотехнических параметров (коэффициента светопропускания и координат цветности) в интервале температур 20-1750°С стекла, понижении температуры варки, выработки и отжига.

Это достигается тем, что стекло, содержащее: SiO2; Al2O3; Li2O, TiO2, CeO2 BaO; Sb2O3 дополнительно содержит Na2O и P2O5 в следующем соотношении, мас.%:

SiO2 48,0-53,0
Al2O3 23,0-27,0
LiO 3,0-4,5
Na2O 1,5-3,5
P2O5 2,0-3,5
TiO2 6,5-8,0
BaO 2,5-3,5
CeO2 1,5-2,5
Sb2O3 0,5-1,0

Авторы установили, что для получения требуемых координат цветности при температурах до 175°С необходимо иметь коэффициент светопропускания стекла 45%≤τ≤65%, что достигается совместным присутствием в стекле диоксидов титана и церия в выбранных концентрациях. Суммарное содержание красящих оксидов должно быть не менее 8% и не более 10 мас.%, а отношение TiO2/СеО2 3-5. Концентрация диоксида титана ограничивается 6,5-8 мас.%. Выход концентрации TiO2 за нижний предел изменяет координаты цветности - они перестают соответствовать цветовому графику МКО. При более высокой концентрации TiO2 при отжиге изделий наблюдается поверхностная кристаллизация стекла.

В процессе исследований было установлено, что при оптимальном соотношении стеклообразующих оксидов Li2O:Al2O3:SiO2 соответственно 1:7:14 модификация системы оксидами фосфора и натрия в выбранном соотношении улучшает его технологические свойства, а именно существенно снижает температуру варки стекла. Это позволяет изготавливать изделия линзового типа методом прессования на имеющихся промышленных печах с рабочей температурой 1570±10°С. Отжиг изделий проводится при температуре 650±10°С.

Дополнительно в стекло вводится NH4NO3 и оксид сурьмы для поддержания титана в высшей степени окисления и получения титано-цериевого комплекса, обеспечивающего требуемые светотехнические характеристики.

В таблице 1 приведены примеры конкретного выполнения составов, мас.%:

Таблица 1
Вводимый компонент Номер стекла
1 2 3
SiO2 55,5 54,0 48,5
Al2O3 27,0 23,0 26,5
Li2O 3,5 4,0 4,5
Na2O 1,5 3,0 3,5
TiO2 6,5 7,5 7,5
BaO 1,5 2,5 3.5
Sb2O3 0.5 1,0 1,0
P2O5 2,0 2,5 3.5
CeO2 2,0 2,5 1,5

Свойства полученных стекол представлены в таблице 2.

Таблица 2
Наименование свойств Ед. изм Номера стекол Прототип
1 2 3
Температура варки °С 1540 1530 1530 1650
Интервал отжига °С 650±10 650±10 650±10 >700
Температура выработки °С 1350-1400 1300-1350 1350-1400 >1500
Коэффициент светопропускания (20°С) % 45,0 48,5 50,0 >75
Координаты цветности (20°С) х 0,5419 0,5381 0,5412
у 0,4288 0,4355 0,4390
Коэффициент светопропускания (75C) % 44,5 48,1 49,6
Координаты цветности (175°С) х 0,5422 0,5389 0,5417
у 0,4286 0,4348 0,4381

Как видно из таблицы, предлагаемый состав стекла позволяет получить светотехнические характеристики, отвечающие требованиям, предъявляемым к материалам для аэродромных светосигнальных комплексов, снизить температуру варки и выработки, уменьшить кристаллизационную способность по сравнению с прототипом. Проведение выработки стекла при более низких температурах позволяет вырабатывать сложнопрофильные изделия без кристаллических включений.

Таким образом, предлагаемый состав стекла имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- стабильные при повышенных температурах коэффициент светопропускания 45%≤τ≤65% и координаты цветности, отвечающие требованиям международной системы МКО для сигнальных огней и ограниченные точками: х1=0,611 y1=0,372, х2=0,630 у2=0,372; х3=0,560 у3=0,470; х4=0,550 у4=0,420;

- улучшенные технологические свойства, а именно: пониженную температуру варки, расширенный температурный интервал выработки и пониженную температуру отжига, что расширяет возможности выработки линз-светофильтров методом прессования и позволяет получать изделия на существующих стекловаренных печах.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР 1025075, опубл. 20.06.1983 г.

2. Патент США 4461839 от 24.07.1984.

3. Патент США 4707458 от 17.11.1987 г.

Термостойкое желтое светотехническое стекло, включающее SiO2, Al2O3, Li2O, TiO2, Sb2O3, CeO2, BaO, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Na2O и
P2O5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 48,0-53,0; Al2O3 23,0-27,0; LiO2 3,0-4,5; Na2O 1,5-3,5; P2O5 2,0-3,5; TiO2 6,5-8,0; BaO 2,5-3,5; CeO2 1,5-2,5; Sb2O3 0,5-1,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам бессвинцовых электровакуумных стекол и может быть использовано при производстве электроизолирующего стекла для деталей и узлов электровакуумных приборов.

Изобретение относится к составам некристаллизующихся стекол, предназначенных для диэлектрической изоляции активных элементов кремниевых интегральных схем и создания структур кремний-на-изоляторе (КНИ) и кремниевых структур с диэлектрической изоляцией (КСДИ).

Стекло // 1813751
Изобретение относится к технологии силикатов , в частности стекла, используемого преимущественно для изготовления колб электроламп. .

Изобретение относится к бесщелочным диэлектрическим стеклам и может найти применение в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для защиты активной части кремниевых полупроводниковых приборов от неблагоприятных воздействий среды.

Изобретение относится к производству цветного стекла и может быть использовано для изготовления, например, товаров народного потребления, а также декоративно-художественных изделий.

Изобретение относится к составам бесщелочных диэлектрических стекол с низким коэффициентом линейного термического расширения и предназначено для применения в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для получения тонкопленочных защитных стеклянных покрытий на кремниевых полупроводниковых устройствах (тиристоры, диоды, транзисторы).

Стекло // 1512936
Изобретение относится к химически устойчивым стеклам, предназначенным для производства фотошаблонов. .

Стекло // 1470678
Изобретение относится к составам стекол, которые применяются для изготовления оболочек и различных деталей электроламп. .
Стекло // 2424989
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается производства стекла, которое может быть использовано для изготовления облицовочной плитки

Изобретение может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных элементов, применяемых в детекторах ионизирующих излучений, в частности нейтронов. Сцинтилляционное стекло получают из композиции SiO2, Li2CO3, MgO, Al2O3, AlF3, CeO2, а для подавления окисления ионов церия в стекло вводят добавку металлического кремния (Si) в количестве 0,001-10 мас.%. Техническим результатом является понижение температуры варки стекла, улучшенный выход сцинтилляций, оптическая однородность. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к стеклокерамике на основе метасиликата лития. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности, химической устойчивости стеклокерамики. Литиево-силикатное стекло или стеклокерамика имеют следующий состав, масс.%: SiO2 50-75, Li2O 10-25, ZrO2 и HfO2 5-30, K2O 0-8, Al2O3 0-8, добавки 0-15. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.
Изобретение относится к литиево-силикатной стеклокерамике и стеклу для использования в стоматологии. Технический результат – снижение температуры кристаллизации. Литиево-силикатная стеклокерамика содержит оксид одновалентного металла, выбранный из Rb2O, Cs2O и смесей таковых, от 0 до менее 5,1 мас.% Al2O3 и от 0 до менее 1,0 мас.% K2О. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл.

Стекло // 2614773
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов стекла, которые могут быть использованы в качестве отделочного материала в строительстве. Стекло содержит, мас. %: SiO2 49,5-64,5; Al2O3 10,5-20,0; Fe2O3 0,5-5,0; CaO 5,0-9,0; MgO 9,0-11,2; SO3 0,2-0,4; CaF2 2,0-4,0; B2O3 4,0-5,3. Технический результат – повышение прочности стекла. 1 табл.

Стекло // 2614774
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов хрустальных стекол, которые могут быть использованы для изготовления сортовой посуды. Стекло содержит, мас.%: SiO2 60,0-62,0; Na2O 0,8-1,5; K2O 12,0-12,5; ZnO 1,5-2,1; BaO 11,0-11,2; Sb2O3 1,8-2,0; SrO 1,0-4,0; CaO 8,0-8,5. Технический результат – повышение коэффициента преломления. 1 табл.

Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к производству стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения. Цветное стекло содержит, мас.%: SiO2 71,0-72,2; ВаО 3,9-4,3; СаО 6,0-7,5; K2O 15,5-16,8; MnO2 0,6-1,0; NiO 0,7-1,3. Технический результат - повышение термостойкости. 1 табл.

Стекло // 2631714
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения. Стекло содержит, мас.%: SiO2 57,0-59,0; MgO 5,0-7,2; TiO2 2,0-4,0; F' 0,5-1,0; B2O3 17,0-19,3; Sm2O3 12,0-16,0. Технический результат - снижение температуры варки стекла. 1 табл.

Стекло // 2631715
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения. Стекло содержит, мас. %: SiO2 53,0-55,0; Al2O3 3,0-6,0; ВаО 16,0-19,0; K2O 8,0-11,0; Fe2O3 4,0-5,0; AgO2 5,5-8,5; NiO 2,5-3,5. Технический результат - снижение температуры варки стекла. 1 табл.
Наверх