Verfahren zur Herstellung eines transparenten Keramikkörpers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten, zumindest teilweise kristallinen Keramikkörpers, auf das Erzeugnis des Verfahrens sowie auf die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Teleskopspiegelrohlings.
In der holländischen Offenlegungsschrift 6509 945 sind thermisch kristallisierbare Gläser beschrieben, die sich besonders eignen für die Herstellung von durchsichtigen Gegenständen mit geringer Wärmeausdehnung, insbesondere von Teleskopspiegelrohlingen. Derartige Gläser lösen eine Reihe von Problemen, die bei der Herstellung von praktisch durchsichtigen Gegenständen mit geringer Wärme ausdehnung auftreten, insbesondere bei der Herstellung von Teleskopspiegelrohlingen, die eine sehr gleichmässige Zusammensetzung und auch eine sehr gleichmässige Wärmeausdehnung haben müssen.
Eines der schwierigsten Probleme ist dasjenige der Herstellung eines Spiegelrohlings oder sonstigen Gegenstandes, der durchwegs eine vollständig gleichmässige Zusammensetzung aufweist. Ist diese Zusammensetzung nicht ganz gleichmässig, so wird, nachdem der Gegenstand kristallisiert worden ist, auch der Wärmeausdehnungskoeffizient nicht gleichmässig sein, und es wird die Form des geschliffenen und nachbearbeiteten Spiegels bei Temperaturänderungen unerwünschte Anderungen erfahren.
Ein anderes schwieriges Problem, das bei der Herstellung von solchen durchsichtigen, thermisch kristallisierten Teleskopspiegelrohlingen mit geringer Wärmeausdehnung auftritt, ist jenes, dass in einem Glas Kristallkeime zu rasch auftreten können oder dass das Kristallwachstum zu rasch vor sich gehen kann. Solche Probleme sind besonders schwierig zu lösen bei der Herstellung von Teleskopspiegelrohlingen von geringem Gewicht, auch dann, wenn ein massiver Spiegelrohling hergestellt wird und besonders dann, wenn der Spiegelrohling im Giessverfahren aus einer Glasschmelze hergestellt wird.
Wenn nämlich die Glasschmelze in eine Form gegossen und dann die Aussenoberfläche der Glasmenge zu rasch abkühlt und wieder mit heissem Glas überschüttet wird, so neigt das Glas dazu, zu früh Keime zu bilden und vorzeitig zu kristallisieren; es entstehen so Striemen von verhältnismässig grossen Kristallen in der verfestigten Glaskeramik des Rohlings, nachdem dieser der Wärmebehandlung für die Keimbildung und die Kristallisation unterworfen worden ist.
Eine andere Schwierigkeit, die mit der Tendenz zusammenhängt, zu rasch Keime zu bilden und eine zu grosse Kristallwachstumsgeschwindigkeit aufzuweisen, besteht in der Tendenz von solchen Gläsern, an der Oberfläche zu kristallisieren unter Temperaturbedingungen, unter denen das Innere des Glaskörpers noch nicht kristallisiert. Dieses Problem ist besonders schwierig zu lösen.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die vollständige oder zumindest teilweise Behebung der vorstehend beschrie benen Nachteile ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass thermisch kristallisierbares Glas, enthaltend bis zu 2,5 Gew.% TiO2 oder bis zu 4 Gew.% ZrO2 oder ein Gemisch davon in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 4 Gew.% als Kristallkeimbildner sowie 58-72 Gew.% SiO2, 19-24 Gew.% Al203, 3-5 Gew.% Li2O, 2-6 Gew.% CaO und insgesamt e1,5 Gew.% R20, worin R für jedes andere Alkalimetall der Gruppe IA des periodischen Systems als Lithium steht, wobei die genannten Stoffe 98-100 Gew.
o des Glases ausmachen und der Mengenanteil an CaO + R20 minus Li2O weniger als 1 Gew.% beträgt, geschmolzen, zu einem Körper verformt und dieser bis zu mindestens teilweiser Kristallisation hitzebehandelt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäss zu verwendende Glas mindestens 98 Gel.% der genannten Stoffe sowie gegebenenfalls Antimon- oder Arsenoxide als Frischungsmittel und an Verunreinigungen eine oder mehrere der Verbindungen ZnO, Bs03, P205, wobei der Mengenanteil an ZnO und PnO;; nicht mehr als je 0,3 Gew.%, an B203 nicht mehr als 0,2 Gew.%, an ZnO+PO5 nicht mehr als 0,4 Gew.% und an ZnO+BO3- nicht mehr als 0,3 Gew.% beträgt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Keramikkörper, welcher einen durchschnittlichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 0-3000 C zwischen -5.10-7 und +5.10-7/0 C aufweist, der als überwiegende, lithiumhaltige Kristallphasen Kristalle mit ss-Eukryptit- oder ss-Spodumen Struktur oder Mischungen davon enthält, welche Kristalle in wahlloser Anordnung im Keramikkörper verteilt und in einer glasigen Matrix eingebettet sind und eine maximale Teilchengrösse unterhalb 0,33 y aufweisen.
Das im erfindungsgemässen Verfahren zu verwendende, thermisch kristallisierbare Glas enthält also im wesentlichen SiO2 + A1203 + CaO + Li20 d- TiO2 +ZrO2 + R2O.
Wie schon erwähnt, muss nur TiO2 oder ZrO2 vorhanden sein. Das Glas enthält vorzugsweise, wenn man von geringen Anteilen von Frischungsmitteln, wie z. B.
Antimonoxid oder Arsenoxid, absieht, 98-100 Gew.% von SiO +Al203 + CaO+Li2O +TiO2+ZrO2+R2O.
Dabei steht R für irgendein Alkalimetall anders als Lithium aus der Gruppe 1 A des periodischen Systems, üblichenveise Natrium und/oder Kalium. Die vorerwähnten Bestandteile sind im Gesamtglas zudem in der in nachfolgender Tabelle I dargelegten Zusammensetzung vorhanden.
Tabelle l
Bestandteil Gew. % SiOr 58-72
Al2O3 19-24
Li2O 3-5
CaO 2-6 TiO2 0-2,5 Zero; 0-4
Total R2O 0-1,5
TiO2+ZrO2 bis zu 4 (CaO + R2O ausser Li2O) weniger als 1
Als R2O ist vorzugsweise Na20 oder K2O in einer Menge von 0-1 Gew.% vorhanden.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass, um die Ungleichmässigkeitsprobleme zu lösen, die entstehen durch Verflüchtigung von Bestandteilen aus der Oberfläche der Glasschmelze, ferner um eine zu hohe Keimbildungsgeschwindigkeit und Kristallwachstumsgeschwindigkeit zu vermeiden und ferner auch um eine Oberflächenkristallisation zu vermeiden, die Anteile an ZnO, P205 und B303 so niedrig wie möglich gehalten werden sollten.
Ferner sollten nicht mehr als 0,3 Gew.% an ZnO oder P30, und nicht mehr als 0,2 Gew.% von BW03 vorhanden sein. Des weiteren sollten nicht mehr als 0,4 % ZnO + P2O5 und nicht mehr als 0,3 % ZnO + B203 vorhanden sein. Obwohl es scheinen könnte, dass diese kleinen Anteile ganz unwichtig seien, hat sich doch herausgestellt, dass ihr Einfluss sehr entscheidend ist, wenn sie in grösseren Mengen vorliegen. Sogar wenn sie nur in den erwähnten Mengen vorliegen, sind sie bereits schädlich.
Beispielsweise ist BJOs eine verflüchtigbare Komponente und verursacht auch die Verflüchtigung von Li2O und von Na2O.
Thermisch kristallisierbare Gläser und Glaskeramiken, die bessere Resultate ergeben, haben die nachfolgend in der Tabelle II angegebene Zusammensetzung.
Tabelle II
Bestandteil Gew. % SiG2 6X71
A1203 19-24 Li2O 3,8-4,5
CaO 3-5
TiO2 0-2,5
ZrO2
Na2O 01
K2O 0-1
Total R2O (ausgenommen Li2O) 0-1,5
TiO2+ZrO2 bis zu 4 (CaO + R20 weniger Li2O) weniger als 1
Sobald einmal Glas gegenstände der gewünschten Form erhalten worden sind, werden diese Gegenstände an Ort und Stelle einer Keimbildungs- und Kristallisationswärmebehandlung unterworfen, zur Durchführung der Keimbildung im richtigen Ausmass und der anschlie ssenden Kristallisation zwecks Bildens eines glaskeramischen Artikels, der kristallisiert ist, eine geringe Wärmeausdehnung hat; es kann sich dabei z. B. um einen Spiegelrohling handeln, der durchsichtig ist.
Die Temperaturbereiche für den Keimbildungs- und Kristallisationsvorgang hängen von der jeweiligen Glaszusammensetzung ab. Die Temperatur für den Keimbildungsvorgang ist meistens eine solche, bei welcher die Viskosität des Glases zwischen 1010 und 1014 und bevorzugt 1011,5 Poises beträgt. Sobald die Keimbildung vollzogen ist, kann die Temperatur des thermisch kristallisierbaren Glases auf einen Temperaturbereich erhöht werden, innerhalb welchem eine raschere Kristallisation erfolgt, aber üblicherweise nicht über die Temperatur, bei welcher die Viskosität etwa 108 Poises beträgt, wie beim Originalglas.
Bei der Herstellung von durchsichtigen Gegenständen mit geringer Wärmeausdehnung, wie etwa von Spiegeirohlingen, soll die Kristallisationstemperatur, welcher der Gegenstand ausgesetzt wird, üblicherweise nicht höher als 816-8990 C oder gar 9270 C betragen, weil bei zu hoher Temperatur leicht in undurchsichtiger Gegenstand entsteht und auch leicht der Wärmeausdehnungskoeffizient zu hoch wird. Die Zeitdauer, die erforderlich ist für die Keimbildung und die Kristallisation, hängt von der jeweiligen Zusammensetzung ab und auch von der Grösse des Gegenstandes, der in Herstellung begriffen ist. Eine Zeitdauer zwischen 2 und 100 Stunden kann richtig sein für einen kleinen Spiegelrohling, eine solche von 1000, 3000 oder noch mehr Stunden kann erforderlich sein für einen sehr grossen Teleskopspiegelrohling.
Dies hängt damit zusammen, dass Glas ein sehr schlechter Wärmeleiter ist und es deshalb viel Zeit braucht, um alle Abschnitte des Spiegelrohlinges gleichmässig zu erhitzen.
Es ist noch zu erwähnen, dass der ganze Keimbildungs- und Kristallisationsvorgang bei einer wenig hohen Temperatur durchgeführt werden kann, im Bereich bei welchem das ursprüngliche Glas eine Viskosität hat, die zwischen 1010 und 1014 Poises beträgt. Es wird z. B. auf das Beispiel IV hingewiesen, in welchem das Glas während 1000 Stunden auf einer Temperatur belassen wurde, bei welcher seine Viskosität etwa 1011,5 Poises betrug.
Fachleute werden somit verstehen, dass die Kristallisation (das Kristallwachstum) in den meisten Fällen bei derselben Temperatur durchgeführt werden kann wie der Keimbildungsvorgang. Bei wenig hohen Temperaturen, bei denen die Keimbildungsgeschwindigkeit verhältnismässig gross ist, ist die Kristallisationsgeschwindigkeit geringer, und zwar viel geringer als bei hohen Temperaturen. Nichtdestoweniger kann die isotherme Keimbildung und Kristallisation ausgeführt werden bei einer und derselben Temperatur, falls die Erhitzungsdauer genügend lang ist, wie dies im Beispiel IV der Fall ist. Der Vorgang ist zuerst meistens gänzlich ein Keimbildungsvorgang, und dann schliesst sich eine Kristallisation bzw. ein Kristallwachstum an.
Somit ist es offensichtlich möglich, die Keimbildung und einen Teil der Kristallisation bei einer wenig hohen Temperatur und anschliessend die restliche Kristallisation bei einer höheren Temperatur durchzuführen.
Im vorliegenden Zusammenhang bestehen die Bestandteile der Gläser, welche wir willkürlich Keimbildner nennen, aus Zur03 und TiO2.. Es sind bereits in der Vergangenheit Theorien aufgestellt worden, die besagen, dass solche Keimbildner Keime bilden durch Ausfällung von submikroskopischen Kristalliten von TiO2, ZrO usw. und dass die grösseren kristallinen Arten entstehen bei der nachfolgenden Wärmebehandlung durch Kristallisation direkt auf diese Keime.
Es scheint nun aber wahrscheinlich zu sein, dass viele dieser vorbekannten Gläser und auch die erfindungsgemässen Gläser zuerst eine mikroskopische oder submikroskopische verstreute Glasphase bilden und dass diese verstreute Phase irgendwie die Bildung der hauptsächlichen kristallinen Arten einleitet, wobei sie es den grösseren kristallinen Arten einmöglicht, in der ganzen der Wärmebehandlung unterworfenen Glasmasse im wesentlichen homogen zu kristallisieren, und so mithilft, die maximale Grösse der Kristalle zu begrenzen durch Entstehenlassen von vielen Kristallentstehungsstellen.
Jedenfalls bezieht sich der im vorliegenden Zusammenhang verwendete Begriff Keimbildner auf TiO2 und ZrO2, und er bedeutet lediglich, dass solche Oxyde in Glas, wenn dieses richtig wärmebehandelt wird, den Effekt einer Bildung von sehr vielen homogen verstreuten Kristallen haben, also von sehr viel mehr, als ohne den Keimbildner entstehen würden.
Ferner sind die beim Keimbildungsvorgang gebildeten Keime definiert entweder als fein verteilte submikroskopische, unmischbare Glasphase oder als submikroskopische Vorläufer von kristallinen Arten oder Kristallite.
Obwohl eine wirksame (bis zu 4% betragende) Menge eines Keimbildners, also von TiO2 und/oder ZrO2, in den in den Tabellen I und II angeführten erfindungsgemässen Gläsern erforderlich ist, wird meistens ein zwischen 1,5 und 4 % betragender Anteil an TiO2 + ZrO in solchen Gläsern verwendet. In den meisten Fällen beträgt der Anteil an TiO2+ZrO2 zwischen 2 und 4%.
Es wurde gefunden, dass sehr zufriedenstellende, durchsichtige Glaskeramiken erhalten werden können, wenn der Anteil an Li2O 3-5 beträgt. Die nachfolgende Kristallisation durch Wärmebehandlung ergibt eine Glaskeramik, welche die erwünschte geringe Wärmeausdehnung und die gewünschte Transparenz hat.
Glaskeramikartikel, wie z. B. Teleskopspiegelrohlinge, sind aus besonderen Zusammensetzungen hergestellt, nämlich aus thermisch kristallisierbaren Gläsern, wie oben spezifiziert, die zum Lithium-, Calcium-, Alu- minosilicatsystem gehören, welche fähig sind, an Ort und Stelle thermisch kristallisiert zu werden zur Bildung von sogenannten Glaskeramiken, die einen linearen Wärme ausdehnungskoeffizienten haben, der sehr gering ist und in gewissen Fällen gleich Null sein kann. Solche Glaskeramiken können als vorherrschende lithiumhaltige kristalline Phasen Kristalle mit Beta-Eucryptit- oder Beta-Spodumen-Struktur oder Mischungen davon enthalten, wie aus der x-Strahlen-Diffraktionsprüfung hervorgeht.
Eine Vielzahl von solchen Kristallen ist vorzugsweise in zufälliger Orientierung in der ganzen Keramik enthalten und in einer glasigen Matrix verstreut, welche nach durchgeführter Kristallisation verbleibt. Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Spiegelrohlings haben alle Kristalle des thermisch kristallisierten Glases vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 1/3 micron als grösste Abmessung, und der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient liegt vorzugsweise zwischen -3 10 - und + 3 +3. 10-7. Es können auch Glaskeramiken erhalten werden, deren Wärme ausdehnungskoeffizient bei 0 liegt.
Die erfindungsgemäss hergestellten Glaskeramikgegenstände sind als transparent anzusehen, wenn die Kristalle einen Durchmesser von weniger als 1/3 micron als grösste Abmessung aufweisen; dieser Durchmesser beträgt vorzugsweise weniger als 1/4 micron, und die besten Resultate werden nachgewiesen, wenn dieser Durchmesser weniger als 1/io micron beträgt.
Ein Spiegelrohling mit konkaver Fläche kann erhalten werden unter Anwendung der üblichen Bearbeitungsvorgänge, wie Schleifen, Polieren und Nachbearbeiten, damit er die für astronomische Zwecke erforderliche genaue Form und Krümmung erhält; es kann aber auch ein Spiegel hergestellt werden, der die Krümmung bzw. konkave Oberfläche schon zum vornherein aufweist. In diesem Fall ist der Arbeitsaufwand für das Schleifen, Polieren und Nachbearbeiten der Oberfläche erheblich herabgesetzt. Nachfolgend erhält diese Oberfläche noch einen dünnen Überzug aus Aluminium nach einem der bekannten Verfahren; die Oberfläche könnte auch nach einem anderen Verfahren reflektierend gemacht werden.
Der Begriff Beta-Eucryptit wird oft verwendet für eine Kristallart, die auf ein Mol Lithium ein Mol Tonerde und zwei Mole Kieselerde enthält; der Begriff wird im vorliegenden Zusammenhang verwendet zur Umschreibung von kristallinen Arten, welche die Beta Eucryptit-Struktur aufweisen, wie sie sich bei x-Strahlen Diffraktionsprüfung zeigt, die Spitzen können aber leicht verschoben werden, wenn der jeweilige Anteil an Kieselerde vom genauen Wert von zwei Molen entweder nach oben oder nach unten geringfügig abweicht.
In ähnlicher Weise ist der Begriff Beta-Spodumen-Kristalle verwendet, um im allgemeinen Sinne kristalline Arten zu bezeichnen, welche die kristalline Struktur von Beta Spodumen aufweisen und auf vier Mole von Kieselerde ein Mol Tonerde und ein Mol Lithium enthalten, wobei die Spitzen geringfügig verschoben sein können, wenn die kristalline Struktur etwas mehr oder etwas weniger als vier Mole von Kieselerde enthält. In den Ansprüchen sind die Begriffe Beta-Eucryptit und Beta-Spodumen je in dieser umfassenderen Bedeutung zu verstehen.
Die nachfolgenden Beispiele dienen lediglich zur Erläuterung der Erfindung. Die 40 cm Rohlinge hatten eine Nenndicke von etwa 9 cm.
Beispiel I
Ein 40-cm-Teleskopspiegelrohling wird geformt, indem man Satzbestandteile zusammenschmilzt und die Schmelze in eine geeignete Graphit-Form giesst, welche auf etwa 4250 C vorgewärmt worden ist. Sobald die Viskosität des Körpers genügend hoch ist, um dem Körper selbsttragende Eigenschaften zu geben, wird der Körper aus der Form herausgenommen und in der Luft abgeschreckt, um die Keimbildung auf ein Minimum herabzusetzen.
Danach wird der Körper bzw. Teleskopspiegelrohling während 300 Stunden einer Wärmebehandlung bei 7750 C unterworfen. Man erhielt dadurch einen genügend durchsichtigen, kristallisierten glaskeramischen Spiegelrohling mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (0 bis 3000 C) von weniger als 210-7. Das kristallisierbare Glas hatte die nachfolgend angegebene Zusammensetzung:
:
Bestandteil Gew. % SiOt 67,34 Al203 20,8
CaO 3,48 Li9O 3,87 TiOo 1,78 ZrO2 1,99 Sb2O8 0,32 Na2O 0,45 K2O 0,19
Beispiel II
Es wurde ein durchsichtiger Teleskopspiegelrohling aus einem Glas geformt, das die nachfolgend angegebene Zusammensetzung hatte:
:
Bestandteil Gew.% Silo2 68,4
Al203 22
CaO 2 Li2O 3,9
TiO2 1 ZrO2 1,5 Na2O 0,7 K2O 0,2 sb-o3 0,3
Die Glasschmelze wird in eine geeignete Form gegossen zur Bildung eines 40-cm-Spiegelrohlings, und dieser wird an der Luft abgeschreckt, um die Keimbildung auf ein Mindestmass herabzusetzen. Danach wird der Spiegelrohling einer Wärmebehandlung bei 7250 C ausgesetzt während 260 Stunden und bei 8750 C während etwa einer Stunde. Man erhält einen zufriedenstellend durchsichtigen, kristallisierten glaskeramischen Spiegelrohling, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient (0-300 C) praktisch gleich Null ist.
Ein anderer 40-cm-Spiegelrohling wird in ähnli cher Weise geformt aus dem gleichen Glas und wird nach einer Wärmebehandlung bei 7050 C während 240 Stunden mit einem Temperaturanstieg von 5,50 C pro Stunde auf 8400 C erhitzt und dann bei dieser Temperatur gehalten während 64 Stunden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des sich ergebenden, durchsichtigen, kristallisierten glaskeramischen Spiegelrohlings beträgt dann 2,9 10 7 (0-3000 C).
Beispiel 111
Ein Teleskopspiegelrohling wurde aus dem nachfolgend definierten Glas angefertigt:
Bestandteil Gew. %
SiO2 68,1 AlrOs 20,9
CaO 3,5
Li2O 3,8
TiO2 1,8 ZrO 1,5 NaeO 0,1 Sb2O3 0,3
Auch in diesem Fall wird der Teleskopspiegelrohling geformt durch Eingiessen in eine geeignete Graphit Form, welche auf eine Temperatur von ungefähr 4270 C vorgewärmt wurde. Der gegossene Rohling wurde dann an Luft abgeschreckt, um die Keimbildung auf ein Minimum herabzusetzen. Danach wurde der Spiegelrohling einer isothermischen Wärmebehandlung bei 7750 C (die Viskosität dieses Glases beträgt bei 7790 C etwa 1011,5 Poises) während einer Zeitdauer von 1000 Stunden unterworfen, um die Keimbildung und die Kristallisation zu vollziehen.
Man erhielt so einen durchsichtigen kristallisierten Spiegelrohling mit einem durchschnittlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (0-3000 C) von - 0,3 10-7
Beispiel IV
Ein 30-cm-Teleskopspiegelrohling wird geformt aus einem Glas mit der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung:
Bestandteil Gew. % 5102 67,6 Alu03 20,9
CaO 4
Li2O 3,8
TiO2 1,8
ZrO2 1,5 Na2O 0,1 Sb2O3' 0,3
Der Spiegelrohling wurde während 1000 Stunden einer Wärmebehandlung bei 7250 C unterworfen. Es ergab sich ein durchsichtiger, kristallisierter glaskeramischer Spiegelrohling mit einem Wärmeausdehnungs koeffizienten von 0,8 10 10-7 (0-3000 C).
Beispiel V
Ein Teleskopspiegelrohling wurde aus einem Glas mit der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung geformt:
Bestandteil Gew. % Si02 66,6
A1203 20,9
CaO 4,5
Li2O 3,8
TiO2 1,8 Zero2 2,0 Na2O 0,1
SbO3 0,3
Der gegossene Spiegelrohling, der einen Durchmesser von 40 cm hatte, wurde dann einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 7750 C während 1000 Stunden unterworfen. Es ergab sich ein durchsichtiger, glaskeramischer Spiegelrohling mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten 0,3. 10-7 (0w300 C).
Beispiel VI
Ein 30-cm-Teleskopspiegelrohling wurde geformt aus einem Glas mit der nachfolgend angeführten Zusammensetzung: ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
Bestandteil Gew. % 5102 69
A1203 19
CaO 4 Li2O 3,8
TiO2 1,8
ZrO2 2 Na2O 0,1 Sb2O5
Der gegossene Spiegelrohling wurde während 480 Stunden einer Temperatur von 7450 ausgesetzt. Es ergab sich ein durchsichtiger, kristallisierter Spiegelrohling mit einem durchschnittlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (0-3000 C) von 0I,6 10-7.
Beispiel VII
Ein 40-cm-Teleskopspiegelrohling wird geformt aus einem Glas mit der folgenden Zusammensetzung:
Bestandteil Gew.% 5102 69,9
A1203 18
CaO 4
Li2O 4
ZrO2 3,5 Na2O 0,1
Sb203 0,3
Der gegossene Spiegelrohling wird während 480 Stunden einer Temperatur von 7850 C ausgesetzt. Es ergibt sich ein durchsichtiger, kristallisierter Spiegelrohling mit einem durchschnittlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (0-301)0 C) von -5. 10-.
Das in Beispiel I verwendete Glas wurde vorbereitet, indem man zuerst die nachfolgend angeführten Bestandteile zusammenschmolz:
Bestandteil Gewicht in kg
Zirkonsand 5,150
Petalit 197,800
Tonerde 18,000
Kalkstein (55,4% CaO) 8,190
TiO2 2,280
Li2CO3 1,110
Natriumantimonathydrat (63,2 % Sb20s, 12%Na2O) 0,950 Nagel 1,000
Beispiel VIII
Ein 109-cm-Teleskopspiegelrohling wird geformt aus einem Glas mit der nachfolgend angeführten Zusammensetzung:
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
Bestandteil Gew.%
SiO2 67,4
A1203 20,8
Li2O 3,53
CaO 3,46
ZrO2 2,05
TiO2 1,76 Na2O 0,5 K2O 0,2
Sb2O3 0,3
Der gegossene Spiegelrohling wird nach dem Abkühlen während einer Stunde auf 6250 C gehalten, dann mit einem Temperaturanstieg von 220 C pro Stunde auf 7450 C erhitzt, während 25 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, sodann mit einem Temperaturanstieg von 170 C pro Stunde weiterhin erhitzt bis auf eine Temperatur von 8400 C, während drei Stunden auf dieser Temperatur gehalten und schliesslich mit einer Tempe raturabnahme von 170 C pro Stunde auf 7050 C und anschliessend mit einer Temperaturabnahme von 550 C pro Stunde auf Raumtemperatur abgekühlt.
Der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient des durchsichtigen glaskeramischen Spiegelrohlings, den man so erhält, beträgt - 0,5. - 10-7 im Temperaturbereich zwischen 0 und 380 C und praktisch gleich Null im Temperaturbereich zwischen 0 und 3000 C.
Beispiel IX
Es wird ein 4fficm-Teleskopspiegelrohling geformt aus einem Glas mit der nachfolgend angeführten Zusammensetzung:
Bestandteil Gew.%
SiO2 67,7
A1203 20,9 8,50 C pro Stunde auf 7450 C erhitzt und während 32 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, dann mit einer Temperaturzunahme von 30 C pro Stunde auf eine Temperatur von 78,50 C weitererhitzt, während 3/4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, dann mit einer Temperaturabnahme von 30 C pro Stunde auf eine Temperatur von 7450 C abgekühlt und weiter mit einer Temperaturabnahme von 8,50 C pro Stunde bis auf Raumtemperatur.
Der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient des so erhaltenen durchsichtigen glaskeramischen Spiegelrohlings beträgt im Bereich von 0-300 C 0,6 - 10-7.
Beispiel XII
Ein etwa 5 cm dicker 33-cm-Teleskopspiegelrohling wird geformt aus einem Glas mit der nachfolgend angeführten Zusammensetzung:
Bestandteil Gew. % 5102 68,1
A1203 20,6 H2O 3,2
CaO 3,5 Zero2 2
TiO2 1,7
Na2O 0,5
K20 0,2 Sb2Og 0,3
Der gegossene Spiegelrohling wird nach Abkühlung auf 6500 C während 2 Stunden auf dieser Temperatur belassen, dann mit einer Temperaturzunahme von 8,50 C pro Stunde auf 7450 erhitzt, während 16 Stunden auf dieser Temperatur belassen, weiterhin bei einer Temperaturzunahme von 4,50 C pro Stunde auf 8150 C erhitzt, während 10 Stunden auf dieser Temperatur belassen,
dann mit einer Temperaturabnahme von 4,5 C pro Stunde auf 7450 C abgekühlt und weiterhin mit einer Temperaturabnahme von 550 C pro Stunde auf Raumtemperatur abgekühlt.
Der durchschnittliche Wärmeausdehnungskoeffizient des durchsichtigen glaskeramischen Spiegelrohlings, der so erhalten wird, beträgt 3,6- 10-7 im Temperaturbereich von e3000 C.
Es geht aus der obigen Beschreibung hervor, dass die Erfindung vielerlei Fortschritte bringt, unter anderem Gegenstände ergibt mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und hervorragender Durchsichtigkeit.
Nebst Teleskopspiegelrohlingen können auch andere Gegenstände aus Glas und Glaskeramik nach der Erfindung hergestellt werden, unter anderem solche, die als Mauerblöcke oder Bodenbelagsplatten im Baugewerbe Verwendung finden.