Стекло

 

Союз Советскик

Социалисткческкк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 734153

3 т

В !

\ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19,12.77 (2! ) 2557350/29-3 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 15 05.80, Бюллетень М 18 (51)М. Кл.

С 03 С 3/12

Ваударатеаиимб кемитет

СССР до делам иаабретеиий и открытий . (53) УДК 666. . 112.9 (088.8) Дата опубликования описания 18.05.80

В. Б, Лазарев, С. Ф. Мвренкин, Б, Хусейнов, B. Я. Шевченко и А. П. Чернов (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт общей и неорганической химии им, Н. С. Курнакова AH СССР (7! ) Заявитель (54) СТЕКЛО

Изобретение относится к составам стекла и может найти применение для получения крупных, высококачественных стекол, прозрачных в ИК диапазоне.

Известно стекло, включающее, мол,%:

AS 40-60, Pg 15-55 1 40-60 1

Такое стекло не обеспечивает получения высококачественных крупногабаритных изделий..

Наиболее близким к изобретению по составу является стекло, содержащее кад!

О мий и мышьяк в соотношении 1;2, соответствующем стехиометрическому составу Сс As (2) !

Стекло прозрачно в ИК диапазоне, однако стеклообразуюшие свойства C3l невысоки, и образцы стекла диаметром

3 мм содержат значительное коли чество кристаллической фазы, которая ухудшает оптические свойства (уменьшается коэффициент пропускания), прочност ные характеристики из-эа наличия границ раздела фаз и не позвсляет осущесз

2 влять механическую обработку стекла (резка, шлифовка, полировка).

Цель изобретения — улучшение оптических и повышение прочностных характеристик стекла

Эта цель достигается тем, что предлагаемое. стекло, включающее СД и AS, дополнительно содержит при следующем соотношении ингредиентов, мол.%:

M 29-32,5

3,5-12,5

Остальное.

Стекло получают сплавлением кадмия, мышьяка и иода в два этапа. Сначала о при 250 С с выдерживанием при этой температуре не менее шести часов с посо ледующим нагреванием до 750 С и гомогенизацией образовавшегося расплава.

Способность к стеклообразованию у (скА5 обусловлена взаимодействием между собой атомов АЬ, В структуре кристаллического Г5Аь каждый атом 4s образует связи !а-А с двумя ближайшими соседямт в спиральной цепи с винтовой

7341 осью, параллельной тетрвэдрической оси.

Аналогичные цепи с неупорядоченным рвспсьпожением и пространстве сохраняются в ст екл ооб раз нам Сб As, Для увеличения стеклообразуюших

5 свойств необходимо разрыхление полимерного каркаса с частичным обрывом связей E d — As . Это достигается введением дополнительного элемента, способного образовывать преимущественно, 1о связи с атомами кадмия. Таким элементом может быть ., у которого энергия связи ЬЗ-3 значительно выше, чем As-3. При этом решающим фактором является количество вводимого 3 . При малых конпентрациях > (3,5%) степень раз рыхления полимерного каркаса незначительна. Наоборот, введение больших количеств ) (12,5%) приводит к полной деполимериэации стеклообрвзного каркаса, о а также к взрыву ампул из-за высоких давлений Э z при синтезе.

Методами дифференциально-термического, рентгенофазового и микроструктурного анализов был установлен оптимальный интервал концентраций вводимого J

При добавлении д, в количествах 3,512,5 мол.% к кадмию и мышьяку удается получать крупные и однородные стекла.

Пример 1. Навеску Cd 14,780 г марки KQ-00 с общим содержанием примесей 5 10 "sec.%, предварительно протравленного в 50%-ной HNO> марки ч.д.а. (для снятия окисной пленки с поверх- З5 ности), и навеску Д 19,668 r марки о.с,ч. 21-5 с общим содержанием примесей 1.10 вес.%, а также нввеску

5,552 r марки о.с.ч.>трехкратно пересублимированного (с целью очистки от труднолетучих примесей), помещают в тонкостенную кварцевую ампулу диаметром 40 мм и длиной 120 мм, пред53 4 варительно покрытую пленкой углерода.

Ампулу ввкуумируют при температуре, жидкого азота до 1 10 торр и отпаивают. Сплавление компонентов проводят в вертикальной печи сопротивления типа

СУОЛ. Для создания безградиентного температурного поля по длине ампулы в печь помешают массивный металлический блок. Сплавление проводят в„рва этапа.

Первоначально нагревают ампулу до о

250 С и выдерживают при этой температуре шесть часов, íà втопом этапе температуру повышают до 750 С и образовавшийся расплав гомогенизируют в течение суток.

При быстром охлаждении (закалка со скоростью 2 град/с и выше) до комнатной температуры получают однородное стекло в виде темно-серебристого слит кв весом 40 r следующего состава, мол,%: кадмий 32,423 иод -3>52; мышьяк

64,06. Полученное стекло не содержит включений кристаллической фазы, обладает .высокой степенью оптической однородности, коэффициент пропускания 80%, прочность 270 кг/мм . При нагревании наблюдаются следующие тепловые эффектьи первый эндотермический соответствует разо мягчению стекла tg =278 С, второй соответствует температуре перехода стеклообразного вещества в кристаллическое о о

Ь =370 С, третий t„„=630 С вЂ” температуре плавления. Термические напряжения, приводящие к растрескиванию стекла, снимают отжигом в течение 30-40 ч о при 200-250 С.

Аналогично были получены стекла других составов. Методами дифференцивльнотермического, рентгенофазного и микро.структурного анализов, измерением микротвердости исследован их фазовый состав, а также изучены спектральные характеристики (табл. и чертеж).

l. 33,333 66,667

2. ЗЗв32 65е28 1,4

3. 33,02 64,87 2, 11

4. 32,42 64,06 3,52 270 323

734153 6

Продолжение таблицы

° л

5. 31,04 63,3 5 66 272 320

30 57 61 57 7,86 277 325

7, 29 61 57,99 12,4 278 370

На чертеже представлены спектры пропускания образцов стекол. Коэффициент пропускания образцов без включения крис таплической фазы составляет 80%. в щ интервале длин волн 5-20 мкм (образцы

4,5,6,7), а образцы, содержащие кристаллическую фазу, имеют коэффициент пропускания ниже 207о в том же интервапе длин волн (образцы 1,2,3). 25

Результаты испытания показали, что образцы стекла диаметром до 40 мм не содержат включений кристаллической фазы по сравнению со стеклом состава

СЙА.з, обладают высокой степенью on- 30 г тической однородности и коэффициентом пропускания выше 80% в интервале длин волн 5-20 мкм при толщине 2 мм, что в 4 раза больше, чем в составе, описанном в прототипе. Механические свой- 35 ства полученных образцов достаточно высоки, что позволяет осуществлять механическую обработку (резка, шлифовка, полировкф необходимую для приготовления оптическкх иэделий. Полученные об- @ раэцы стекла могут быть использованы в качестве материала для изготовления оптических фильтров ИК диапазона волн и элементов волоконной оптики.

Формула изобретения

Стекло, включающее С6 и Ав, о тличающееся тем,что,сцелью улучшения оптических и повышения прочHocTHblx характеристик, оно дополнитеш но содержит J при следующем соотношении ингредиентов, мол.%:

M 29-32,5

3,5-12, 5

Ае Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3117013, кл. 106-47, опублик 1965.

2. Угай Я. А.,Зюбина Т. А. и Алейников К. Б. Получение и электрические свойства стеклообразного СЙ А Неорганические материалы. 1968, т. 1У, % 1, с. 17-21, (прототип).

734153

Составитель И. БуравцеваРедактор И. Марголис Техред М. КузьмаКорректор С. Шекмар

Заказ 1995/30 Тираж 528 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-3G÷, . РРаеу ш ск ая нHаeб6„д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектнли, 4