DD113885B1 - Machinable glass ceramic - Google Patents
Machinable glass ceramicInfo
- Publication number
- DD113885B1 DD113885B1 DD113885B1 DD 113885 B1 DD113885 B1 DD 113885B1 DD 113885 B1 DD113885 B1 DD 113885B1
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- glass
- glass ceramic
- temperature
- machinable
- glasses
- Prior art date
Links
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 title claims description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 6
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Inorganic materials [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N BeO Chemical compound O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003251 Na K Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing Effects 0.000 description 2
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K AlF3 Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 241000216690 Gracula religiosa Species 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L Magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L Magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910003301 NiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000006105 batch ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006092 crystalline glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000012297 crystallization seed Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 101700050189 ifa-1 Proteins 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 239000011776 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- WSNJABVSHLCCOX-UHFFFAOYSA-J trilithium;trimagnesium;trisodium;dioxido(oxo)silane;tetrafluoride Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[F-].[F-].[F-].[F-].[Na+].[Na+].[Na+].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O WSNJABVSHLCCOX-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Description
- A- - A-
Titel der ErfindungTitle of the invention
Maschinell bearbeitbare GlaskeramikMachinable glass ceramic
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft maschinell bearbeitbare Glaskeramiken mit sehr guter chemischer Resistenz, vergleichsweise geringer thermischer Ausdehnung und hoher Temperaturwechselbeständigkeit, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to machinable glass ceramics with very good chemical resistance, comparatively low thermal expansion and high thermal shock resistance, and a process for its preparation.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Zur Herstellung von Glaskeramiken auf dem Wege der gesteuerten Kristallisation sind bisher viele Möglichkeiten bekannt geworden. Auf Grund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften konnte dadurch das Einsatzgebiet des Werkstoffes Glas beträchtlich erweitert werden. Aber erst in jüngster Zeit ist es gelungen, auch maschinell bearbeitbare Glaskeramiken zu entwickeln, was zusätzlich Applikationsmöglichkeiten von Glaskeramiken schafft.For the production of glass-ceramics by way of controlled crystallization, many possibilities have hitherto been known. Due to their excellent properties, the field of application of the material glass could be considerably extended. But only recently has it been possible to develop machinable glass-ceramics, which additionally creates application possibilities for glass-ceramics.
So wurde erstmals die Herstellung von maschinell bearbeitbaren Fluor-Glimmer-Glaskeramiken beschrieben. Die allgemeine Formel für Fluorglimmer lautet Хл с /До 7ZAJ0 wobei die mit X, Y und Z gekennzeich-Thus, the production of machinable fluorine-mica glass-ceramics has been described for the first time. The general formula for fluoromica is Х л с / До 7ZAJ 0 where the symbols marked X, Y and Z
neten Kationen folgende Radien haben: X=1 bis 1,6 A, Y=O,6 bis 0,9 A, Z=O,3 bis 0,5 A.Cations have the following radii: X = 1 to 1.6 A, Y = O, 6 to 0.9 A, Z = O, 3 to 0.5 A.
Hierbei geht man von Gläsern des Systems SiOp-RpO^-RpO-MgO-F aus, wobei R2O5, А12°з und Bp°3 ^11^ S20Li20> RbpO oder CSpO sein können.In this case one starts from glasses of the system SiOP RPO ^ -RpO-MgO-F, wherein R 2 O 5, А1 2 ° з and B p ° 3 ^ 11 ^ S may be 0Li 2 2 0> RbpO or CSPO.
Eine maschinelle Bearbeitbarkeit von Glaskeramiken des einfachen Systems K2O-LIgO-Al2O^-SiO2-F kann nur unter Zugabe beträchtlicher Mengen an B2O^ erzielt werden. Um die angestrebten guten dielektrischen Eigenschaften der Glaskeramiken zu erreichen, wird insbesondere K2O zur Besetzung der X-Stellen in der allgemeinen Formel für Fluorglimmer verwandt« Die chemische Beständigkeit dieser Materialien wird Jedoch durch den Einsatz von B2O-, und K2O verschlechtert.Machinability of glass ceramics of the simple system K 2 O-LIgO-Al 2 O 3 -SiO 2 -F can only be achieved by adding considerable amounts of B 2 O 3 . In particular, to achieve the desired good dielectric properties of the glass-ceramics, K 2 O is used to occupy the X-positions in the general formula for fluoromica. However, the chemical resistance of these materials is enhanced by the use of B 2 O- and K 2 O. deteriorated.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ausgehend von dem Ziel, eine maschinell bearbeitbare Glaskeramik mit ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften zu entwickeln, ist in einer Veröffentlichung auf den Einsatz von B2O^ verzichtet v/orden. Die benötigten hohen Gehalte von BaO bzw«, SrO in den Ausgangsgläsern führen Jedoch zu einer starken Verschlechterung der chemischen Resistenz dieser Glaskeramiken und beeinflussen durch ihre Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zusätzlich die thermischen Eigenschaften ungünstig1. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer maschinell bearbeitbaren Glaskeramik mit verbesserter chemischer Beständigkeit, guten thermischen Eigenschaften sowie einer hohen mechanischen Festigkeit.Starting from the goal of developing a machinable glass ceramic with excellent dielectric properties, the publication of the publication does not require the use of B 2 O 3 . However, the required high contents of BaO or SrO in the starting glasses lead to a severe deterioration in the chemical resistance of these glass ceramics and, by increasing their coefficient of thermal expansion, additionally adversely affect the thermal properties 1 . The object of the invention is to provide a machinable glass ceramic with improved chemical resistance, good thermal properties and high mechanical strength.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ausgangsglas aus:This object is achieved in that the starting glass of:
45 - 70 % SiO2 45-70 % SiO 2
10 - 30 % Ai2O3 10 - 30 % Ai 2 O 3
7 - 23 % MgO7-23% MgO
3 - 6 % F3 - 6 % F
3 - 15 fa Na2O besteht wobei bis su 10 Gew.->3 - 15 fa Na 2 O consists of up to su 10 wt .->
des Ka2O durch K2O ersetzt sein können.of Ka 2 O may be replaced by K 2 O.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß sich aus Gläsern des Systems liapO-MgO-AlpO,-SiOp-F Glaskeramiken mit maschineller Bearbeitbarkeit herstellen lassen, obwohl die den natürlich vorkommenden Phlogopiten vergleichbare Kristallphase nicht mehr als 50 Vol.-% der Gesamtmasse beträgt«The invention is based on the surprising finding that glasses of the system liapO-MgO-AlpO, -SiOp-F can be used to prepare glass-ceramics with machinability, although the crystal phase comparable to the naturally occurring phlogopites does not exceed 50% by volume of the total mass "
Die maschinelle Bearbeitbarkeit von Glaskeramiken aus Gläsern des einfachen Systems NapO-MgO-A^O^-SiOp-F macht es möglich, auf solche Komponenten wie K2O, B2O,, BaO oder SrO zu verzichten, die in bisher bekannter Weise zur Ausscheidung der Glimmerstruktur und damit der maschinellen Bearbeitbarkeit unbedingt notwendig waren. Der bewußte Ausschluß dieser Komponenten bringt für die Eigenschaften der glaskeramischen Materialien große Vorteile und erlaubt, die Aufgabe der Erfindung zu realisieren.The machinability of glass ceramics from glasses of the simple system NapO-MgO-A ^ O ^ -SiOp-F makes it possible to dispense with such components as K 2 O, B 2 O, BaO or SrO, which in previously known manner were absolutely necessary for the elimination of the mica structure and thus machinability. The deliberate exclusion of these components brings great advantages for the properties of the glass-ceramic materials and allows to realize the object of the invention.
Da die Komponenten K2O, B2O,, BaO und auch SrO die chemische Beständigkeit der Gläser und auch der aus ihnen hergestellten glaskeramischen Materialien stark vermindert, führt der Verzicht auf sie zu Glaskeramiken mit hoher chemischer Resistenz, Die chemische Beständigkeit wird zusätzlich durch den hohen Gehalt an SiO2 und Zugabe von Al2O, erhöht. Da solche großen Kationen, wie sie durch den Einbau von K2O, BaO oder SrO in der Glasstruktur kommen, gleichzeitig den thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhöhen, werden durch den Ausschluß dieser Komponenten vorteilhafte thermische Eigenschaften erzielt und bessere 'Temperaturwechselbeständigkeiten erreicht.Since the components K 2 O, B 2 O ,, BaO and also SrO greatly reduces the chemical resistance of the glasses and also of the glass-ceramic materials produced from them, the absence of them leads to glass ceramics with high chemical resistance, the chemical resistance is additionally through the high content of SiO 2 and addition of Al 2 O, increased. Since such large cations, as they come in the glass structure by the incorporation of K 2 O, BaO or SrO, at the same time increase the thermal expansion coefficient, the exclusion of these components advantageous thermal properties are achieved and achieved better 'thermal shock resistance.
Somit können erfindungsgemäß maschinell bearbeitbare Glaskeramiken hergestellt werden, die sich zusätzlich durch ausgezeichnete chemische, thermische und mechanische Eigenschaften auszeichnen und somit alle bisher bekannten Glaskeramiken in ihrer möglichen Anwendungsbreite übertreffen· Die teilweise Substitution von Na2O durch KpO führt in einigen Fällen zu einer Verbesserung der maschinellen Bearbeitbarkeit, obwohl sich gleichzeitig die chemische Beständigkeit und auch die thermischen Eigenschaften dadurch verschlechtern.Thus can be prepared according to the invention machinable glass ceramics, in addition distinguished by excellent chemical, thermal and mechanical properties, and thus surpass all glass ceramics previously known in their potential application in width x The partial substitution of Na 2 O by KPO in some cases leads to an improvement in machinability, although at the same time the chemical resistance and also the thermal properties deteriorate.
In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Glaskeramiken erweist sich gegebenenfalls auch ein Gemisch von Na2O und KpO oder von KpO und Li2O als günstig. Das Ausgangsglas besteht ausDepending on the intended use of the glass-ceramics, a mixture of Na 2 O and KpO or of KpO and Li 2 O proves to be favorable as well. The starting glass consists of
50 - 69 SiO2 15-28 Al2O, 8-18 MgO50-69 SiO 2 15-28 Al 2 O, 8-18 MgO
3 - 7 F 5-12 Na2O.3 - 7 F 5-12 Na 2 O.
Es kann auch bis zu wenigen Prozenten, aber insgesamt nicht mehr als 9 Gew.~% der verträglichen Oxide enthalten: Pe2O3, FeO, NiO, TiO2, ZrO2, ZnO, CaO, BeO oder CoO. Diese Zusätze können zur Anpassung des Ausgangsglases an die jeweiligen Schmelzbedingungen oder zur Variation der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Ausgangsglases bzw. des glaskeramischen Produkts von Bedeutung sein. Man muß Jedoch berücksichtigen, daß in einigen Fällen, so z.B. bei höherem Eisenoxidgehalt, die maschinelle Bearbeitbarkeit sich verschlechtert oder daß der Zusatz von solchen Komponenten wie CaO die chemische Beständigkeit des Glases und der Glaskeramiken vermindert«It may also contain up to a few percent but not more than 9% by weight of the compatible oxides: Pe 2 O 3 , FeO, NiO, TiO 2 , ZrO 2 , ZnO, CaO, BeO or CoO. These additives may be important for the adjustment of the starting glass to the respective melting conditions or for varying the chemical and physical properties of the starting glass or the glass-ceramic product. However, it has to be taken into account that in some cases, eg higher iron oxide content, machinability deteriorates or that the addition of such components as CaO reduces the chemical resistance of the glass and the glass ceramics.
Die Erfindung betrifft somit eine maschinell bearbeitbare Glaskeramik, bestehend bis zu 5>0 Vol.-% der Gesamtmasse aus einer der natürlichen Phlogopiten vergleichbaren Kristallphase, welche gleichzeitig eine sehr hohe chemische Resistenz,, vergleichsweise geringe thermische Ausdehung und eine hohe Temperatui'wechselbeständigkeit besitzt. Bei bekannten anderen Glaskeramiken werden zwar in einigen Fällen die gewählten Zusammensetzungen der Ausgangsgläser berührt; es kommt jedoch bei einer Temperbehandlung der Gläser ausnahmslos zu einem Ausscheiden von Cordierit, Mullit oder Tridymit als Kristallphase. Niemals erhält man Phlogopite, und im Gegensatz zur Erfindung können die genannten ausgezeichneten Eigenschaften der glaskeramischen Materialien in keiner Weise erreicht werdenоThe invention thus relates to a machinable glass ceramic comprising up to 5% by volume of the total mass of one of the natural phlogopites comparable crystal phase, which at the same time has a very high chemical resistance, comparatively low thermal expansion and high Temperatui'wechselbeständigkeit. In known other glass-ceramics, although in some cases the selected compositions of the starting glasses are touched; However, an annealing treatment of the glasses invariably causes the precipitation of cordierite, mullite or tridymite as the crystal phase. Phlogopites are never obtained, and in contrast to the invention, the stated excellent properties of the glass-ceramic materials can not be achieved in any way
Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die erschmolzenen Gläser des ifa^-MgO-AlgO^-SiO^F-System beim Kühlen unter die Transformationstemperatur zu einem Körper geformt. Anschließend v/erden die Glaskörper einer für das Ausscheiden der notwendigen Menge an Phlogopitkristallen gezielten Temperbehandlung unterworfen.According to the method of the invention, the molten glasses of the ifa 1 -MgO-AlgO 2 -SiO 4 F system are formed into a body upon cooling below the transformation temperature. Subsequently, the glass bodies are subjected to an annealing treatment which is targeted for the removal of the necessary amount of phlogopite crystals.
Dazu werden die Gläser eine ausreichend lange Zeit auf einer Temperatur zwischen 600 bis 1100 0G gehalten. Dabei scheidet sich eine Phlogopitkristallphase aus, die 20 bis 50 Vcrl.-% der Gesamtmasse des Ausgangsglases beträgt.For this purpose, the glasses are kept for a sufficiently long time at a temperature between 600 to 1100 0 G. In this case, a phlogopite crystal phase precipitates, which amounts to 20 to 50% by volume of the total mass of the starting glass.
Für die Herstellung des glaskeramischen Materials erweist sich ein Zweistufentemperprogramm als günstig, wobei im ersten Temperschritt das Glas eine bestimmte Zeit im Gebiet der maximalen Keimbiidungstemperatur getempert wird. Auf den so zur Ausscheidung gebrachten Kristallisationskeimen wachsen beim anschließenden Tempern in der Mbe der Temperatur des maximalen Kristallwachstums die Phlogopitkristalle auf.For the production of the glass-ceramic material, a Zweistufentemperprogramm proves to be favorable, wherein in the first annealing step, the glass is annealed for a certain time in the region of the maximum Keimbiidungstemperatur. On the crystallization seeds so precipitated, the phlogopite crystals grow on subsequent tempering in the peak crystal growth temperature.
Aus Gründen der Ökonomie ist es günstig, möglichst genau bei der Temperatur der maximalen Keimbildung bzw. der des maximalen Kristallwachstums zu tempern.For reasons of economy, it is beneficial to temper as accurately as possible at the temperature of maximum nucleation or maximum crystal growth.
Deshalb ist es notwendig, diese Temperaturen zu bestimmen. Das geschah mit Hilfe der Differentialthermoanalyse, röntgenographischer Methoden oder durch Dichtemessungen bzw. Kombination einer dieser Methoden mit einer Temperbehandlung im Gradientenofen.Therefore, it is necessary to determine these temperatures. This was done with the aid of differential thermal analysis, X-ray methods or density measurements or a combination of these methods with an annealing treatment in a gradient oven.
Die so bestimmte Temperatur der maximalen Keimbildung liegt etwa 70 bis 900C über dem dilatometrisch bestimmten Tg.-Punkt. Für die erfindungsgemäß untersuchten Gläser entspricht das einem Temperaturbereich von 600 bis 75O0C. Die mit Hilfe der Differentialthermoanalyse-Untersuchungen bestimmten Temperaturen des maximalen Kristallwachstums liegen im Bereich von 800 bis 11000C.The thus determined maximum temperature of nucleation is about 70 to 90 0 C above the dilatometrically Tg. certain point. For the present invention investigated glasses corresponding to a temperature range of 600 to 75O 0 C. The determined by means of differential thermal analysis studies of the maximum crystal growth temperatures are in the range of 800 to 1100 0 C.
Demnacli ist es günstig, die Gläser auf einer Temperatur von 600 bis 75Q0G zu erhitzen und bei dieser Temperatur so lange zu halten, bis die Keimbildung im wesentlichen abgeschlossen ist, und anschließend die Gläser auf 800 bis 1100°C zu erhitzen und sie auf dieser Temperatur bis zur Beendigung der Kristallisation zu halten· Für die Keimbildung ist im allgemeinen ein Halten auf der ersten Temperstufe von 2 bis 5 Std. und für das Kristallwachstum ein Halten von 1 bis 5 Std. auf der zweiten Temperstufe notwendig.Demnacli it is convenient to heat the glasses at a temperature of 600 to 75Q 0 G and hold at this temperature until the nucleation is substantially complete, and then heat the glasses to 800 to 1100 ° C and they on For the nucleation it is generally necessary to keep at the first tempering stage for 2 to 5 hours and for the crystal growth to last for 1 to 5 hours at the second tempering stage.
In einigen Fällen werden auch durch einstufiges Tempern auf einer Temperatur im Bereich von 700 bis 10400C befriedigende Ergebnisse erzielt«In some cases satisfactory results are achieved by single-stage annealing at a temperature in the range of 700 to 1040 ° C. "
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Tabelle 1 enthält Ausführungsbeispiele der Gläser, die nach der erfindungsgemäßen Temperbehandlung Glaskeramiken mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten. Die Angaben erfolgen in Gewichtsprozent. (Siehe Tabellen 1 und 2). Als Gemengerohstoffe werden eingesetzt: doppelt gemahlener Quarzit bzw. Sand, Aluminiumoxid oder basisches Aluminiumoxid, Magnesiumcarbonat und Magnesiumfluorid bzw. Aluminiumfluorid.Table 1 contains exemplary embodiments of the glasses which, after the tempering treatment according to the invention, obtain glass ceramics with excellent properties. The information is given in percent by weight. (See Tables 1 and 2). Mixed raw materials used are: double-milled quartzite or sand, aluminum oxide or basic aluminum oxide, magnesium carbonate and magnesium fluoride or aluminum fluoride.
Um die Fluorverdampfunp: während des Einschmelzprozesses so minimal wie möglich zu halten, ist es sinnvoll, möglichst wasserfreie Gemengerohstoffe zu verwenden. Auf diese Weise werden über 50 % der eingesetzten Fluormenge in das Glas eingebaut.In order to keep the Fluorverdampfunp: minimally during the melting process, it makes sense to use as anhydrous mixed raw materials. In this way more than 50 % of the amount of fluorine used is incorporated into the glass.
Die Gemengebestandteile wurden in der Kugelmühle homogenisiert, in einem Gasofen bei I5OO bis 1$5°°C erschmolzen und zu Stäben, Blöcken oder Scheiben verarbeitet.The batch ingredients were homogenized in the ball mill, melted in a gas oven at 150 ° C to 1 $ 5 ° C and processed into bars, blocks or slices.
Die erschmolzenen Gläser sind klar (Gläser Fr. 1 bis 5 und Nr. 7) oder auch auf Grund der Entmischung getrübt (Glas Nr.6 und 8).The molten glasses are clear (glasses Fr. 1 to 5 and no. 7) or even disturbed due to segregation (glass nos. 6 and 8).
Danach wurden die Gläser einer differenzierten Temperbehandlung unterworfen, wobei die Aufheizgeschwindigkeit bis zum (jeweiligen Haltepunkt 3°C/min betrug, jedoch auch größer sein kann.Thereafter, the glasses were subjected to a differentiated tempering treatment, wherein the heating rate up to (respective breakpoint was 3 ° C / min, but may be greater.
Nach abgeschlossener Kristallisation kühlten die Proben mit der Abkühlgeschwindigkeit des Ofens ab· Die Eigenschaften der Glaskeramiken, insbesondere die maschinelle Bearbeitbarkeit hängen sehr stark vom gewählten Temperprogramm ab. Das zeigt Tabelle 2, in der einige der Temperprogramme aufgeführt sind, denen die Gläser Nr. 1 und Nr. 5 bzw. Nr. 9 bis Nr. 12 unterworfen worden sind. Einige der wichtigsten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Glaskeramiken, hergestellt durch geeignete Temperbehandlung der Gläser aus Tabelle 1 sind in der Tabelle 3 aufgeführt. Die angegebene hydrolytische Klasse, die Laugenklasse und die Säureb*ständigkeit wurden nach den dafür üblichen Standardvorschriften ermittelt.After completion of the crystallization, the samples cooled down with the cooling rate of the furnace. The properties of the glass-ceramics, in particular the machinability, are very much dependent on the tempering program selected. This is shown in Table 2, which lists some of the annealing programs to which the glasses No. 1 and No. 5 and No. 9 to No. 12 have been subjected. Some of the most important properties of the glass ceramics according to the invention, prepared by suitable tempering treatment of the glasses from Table 1, are listed in Table 3. The specified hydrolytic class, the alkali class and the acid resistance were determined according to the usual standard procedures.
Die chemische Beständigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Materialien entspricht somit voll der gestellten Aufgabe. Ebenso wurden die entsprechenden Parameter für die thermischen und mechanischen Eigenschaften erreicht.The chemical resistance of the materials according to the invention thus fully corresponds to the task. Likewise, the corresponding parameters for the thermal and mechanical properties were achieved.
Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der Glaskeramiken liegt zwischen 50 und 70 Z 10""^/0C.The linear thermal expansion coefficient of the glass ceramics is between 50 and 70 Z 10 "" / 0 C.
Außerdem zeigen die feinkristallinen Glaskeramiken sowohl eine verhältnismäßig hohe Biegebruchfestigkeit (18 bisIn addition, the finely crystalline glass-ceramics show both a relatively high bending strength (18 to
20 kp/mm ) als auch eine große Temperaturwechselbeständigkeit.20 kp / mm) as well as a large thermal shock resistance.
Es ist für die Erzielung diesem genannten Eigenschaften günstig, die Kristallisationsprozesse so ablaufen zu lassen, daß sich eine durchschnittliche Kristallgröße von 2/am bilden kann.It is favorable for achieving this mentioned property to run the crystallization processes so that an average crystal size of 2 / am can be formed.
SiO2 62,5 60,2 58,4 60,0 59,9 60,1SiO 2 62.5 60.2 58.4 60.0 59.9 60.1
0, 20,5 20,0 18,4 19,2 18,1 19,00, 20.5 20.0 18.4 19.2 18.1 19.0
MgO 7,4 10,0 13,0 8,1 7,0 7,8MgO 7.4 10.0 13.0 8.1 7.0 7.8
Na2O 5,7 6,0 6,3 8,9 11,3 7,0Na 2 O 5,7 6,0 6,3 8,9 11,3 7,0
F 3,9 3,8 3,9 3,8 3,7 6,1F 3.9 3.8 3.9 3.8 3.7 6.1
7 8 9 10 11 127 8 9 10 11 12
SiO2 50,1 70,0 45,2 52,1 48,3 52,5SiO 2 50.1 70.0 45.2 52.1 48.3 52.5
К 30,0 10,2 23,0 20,2 23,1 21,3 К 30.0 10.2 23.0 20.2 23.1 21.3
MgO 8,2 8,1 21,2 16,1 13,4 12,3MgO 8.2 8.1 21.2 16.1 13.4 12.3
Na2O 8,0 7,9 3,5 3,0 2,8 3,2Na 2 O 8.0 7.9 3.5 3.0 2.8 3.2
K2O - - 3,6 5,2 9,2 7,1K 2 O - - 3.6 5.2 5.2 9.2 7.1
F 3,7 3,8 3,5 3,4 3,2 3,6F 3.7 3.8 3.5 3.4 3.2 3.6
Temperprogramm Kristallphase BemerkungenAnnealing program crystal phase remarks
h 670°C h 860°Ch 670 ° C h 860 ° C
Natrium-Fluo го-Sodium fluo го-
Phlogopit sehr gute maschinelle BearbeitbarkeitPhlogopit very good machinability
h 7ОСГС h 960°Ch 7ОСГС h 960 ° C
Natrium-Fluo го Phlogopit sehr gute maschinelle BearbeitbarkeitSodium Fluo го phlogopite very good machinability
h 96СГСh 96СГС
liatrium-Fluoro· Phlogopit gute maschinelle Bearbeitbarkeitsodium fluoro-phlogopite good machinability
h 870υ0 h 10500Ch 870 υ 0 h 1050 0 C
kaum auswertbare Röntg enre f1exe sprödehardly evaluable X-ray source F1EXE brittle
h 700üC h 1170ü0h 700 ü C h 1170 ü 0
keine Kristallisation glasig-Sprödeno crystallization glassy-brittle
h 960üCh 960 ü C
Na-K-Phlogopit gute maschinelle Be arb e itb arke itNa-K phlogopite good machin ity
h 980"Ch 980 "C
Na-K-Phlogopit gute maschinelle BearbeitbarkeitNa-K phlogopite good machinability
hH
Діа-К-Phlogopit gute maschinelle BearbeitbarkeitДіа-К-phlogopite good machinability
-1ο--1ο-
Temperprogramm Kristallphase BemerkungenAnnealing program crystal phase remarks
1,5h 9600C1.5h 960 0 C
Na-K-Plogopit gute maschinelle BearbeitbarkeitNa-K-Plogopit good machinability
Eigenschaft Experimentelle vVerte für Glaskeramiken aus Gläsern Nr. 1-8Property Experimental vVerte for glass ceramics made of glasses Nos. 1-8
linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient (in"10"V C)linear thermal expansion coefficient (in "10" V C)
1234-567 81234-567 8
60 64 70 73 75 62 58 5060 64 70 73 75 62 58 50
Säurebeständigkeit (Ausätzung_ in mg/dm ) 8,3 11,8 12,4 - 15»7 - 4,4Acid resistance (Ausätzung_ in mg / dm) 8,3 11,8 12,4 - 15 »7 - 4,4
mechanische bearbeitbarkeitmechanical workability
aus- aus- sehr aus- sehr gut bege- ge- gut ge- gut friezeich- zeich- dinet zeich- net gendexcept very good good good friezeich- dinet- dinet draws attention
net befie- digendnet
Claims (1)
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2133652C3 (en) | Glass ceramic with fluorophlogopite crystals, which is characterized by good dielectric properties, thermal shock resistance and improved machinability | |
| DE2404623C3 (en) | Devitrifiable glass, convertible into a glass ceramic, of the system SiO2 -Al2 O3 - CaO - MgO - Na2 O and as a nucleating agent TiO2, process for its production and its use | |
| EP0805125B1 (en) | Alkali free aluminoborosilicate glass and its use | |
| DE69915428T2 (en) | Glass ceramics with low expansion | |
| DE60008978T2 (en) | Crystallized Li2O-Al2O3-SiO2 glass and the necessary crystallizable glasses | |
| DE3927174C2 (en) | Dyed low expansion transparent glass-ceramic and method of making the same | |
| DE102015116097B4 (en) | Chemically resistant glass and its use | |
| DE4013392C2 (en) | ||
| DE102011009769A9 (en) | High strength alkali alumo-silicate glass | |
| DE2263234A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH STRENGTH AND TEMPERATURE RESISTANT GLASS OBJECTS BY SURFACE CRYSTALLIZATION | |
| DE4213579A1 (en) | Alkali-free glass with good thermal and chemical resistance - used for semiconductor substrates | |
| DE2428678C2 (en) | Glass ceramic articles of great strength and methods of making them | |
| DE1421886A1 (en) | Process for the production of ceramic-like products from glass by microscopic crystallization | |
| DE102010043326A1 (en) | Process for strength-enhancing ceramization of a floated crystallizable glass | |
| DE102010035544B4 (en) | Transparent glass ceramics | |
| DE102009021115B4 (en) | Silica glasses with high transmission in the UV range, a process for their preparation and their use | |
| DE1421866A1 (en) | Ceramic article and process for its manufacture | |
| DE2815312C2 (en) | Machinable micaceous glass-ceramic | |
| DE1496488A1 (en) | Glass-ceramic fabric | |
| DE102011107831B4 (en) | Transparent glass ceramics | |
| DD113885B1 (en) | Machinable glass ceramic | |
| DE2658035C2 (en) | Composition for machinable micaceous glass-ceramics | |
| DE2812859A1 (en) | Titanium di:oxide contg. glass of high mechanical strength - is produced by single or double crystallisation heat treatment process | |
| DE2452076A1 (en) | Glass-ceramic having good mechanical workability - based on sodium magnesium aluminosilicate glass contg. fluorophlogopite crystals | |
| DE1496489A1 (en) | Glass-ceramic fabric |