DE1421866C

DE1421866C - Verfahren zur Herstellung eines mecha msch sehr festen Glas Kristall Mischkorpers mit relativ niedrigem Warmeausdehnungskoef fizienten

Info

Publication number: DE1421866C
Authority: DE
Inventors: Peter William Partridge Graham Stafford McMillan (Großbritannien)
Original assignee: The English Electric Co Ltd , London
Publication date: 1972-08-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mechanisch sehr festen Glas-Kristall-Mischkörpers mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, bei dem zunächst ein Glasgegenstand unter Zusatz von Kernbildnern hergestellt und anschließend zur gesteuerten Entglasung einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Die Herstellung von Glas-Kristall-Mischkörpern (»Glas-Keramik«) durch gesteuerte Entglasung bestimmter entglasbarer Gläser mittels kontrollierter Wärmebehandlung ist bekannt.· Die hierbei erhaltenen Glas - Keramik - Körper haben auf Grund vorteilhafter Eigenschaften zunehmend Anwendung als Werkstoffe für die verschiedensten Verwendungszwecke gefunden. Sie besitzen eine relativ hohe mechanische Festigkeit, die nicht nur größer als die mechanische Festigkeit der als Ausgangsstoff verwendeten entglasbaren Gläser ist, sondern häufig auch größer als die Festigkeit vergleichbarer traditioneller, durch Brennen erhaltener Keramikstoffe ist. Ein besonderer Vorteil der durch Entglasung entglasbarer Gläser gewonnenen Glas-Kristall-Mischkörper besteht darin, daß vor der gesteuerten Entglasung die Ausgangsgläser nach herkömmlichen Glasbearbeitungsverfahren (wie beispielsweise Gießen, Ziehen oder Pressen) in einfacher Weise in die für das Enderzeugnis gewünschte Form gebracht werden können, wobei diese Formgebung bei vorsichtig kontrollierter Durchführung der Entglasungs-Wärmebehandlung unverändert aufrechterhalten werden kann. Dies stellt gegenüber den traditionellen Keramikwerkstoffen, die bekanntlich während des Brennvorgangs einer nicht unbeträchtliehen, unkontrollierbaren Schrumpfung unterliegen und daher nach dem Brennen im erhärteten Zustand einer schwierigen und kostspieligen Nachbearbeitung bedürfen, eifien erheblichen Vorteil dar.

Im Zusammenhang der gesteuerten Entglasung ist es auch bereits bekannt, den entglasbaren Ausgangsgläsern sogenannte Mineralisatoren als Keim- oder Kernbildner zuzusetzen und die Entglasungs-Wärmebehandlung in einem 2stufigen Verfahren durchzuführen, in dessen erster oder Kernbildungsstufe das Glas vorsichtig auf eine Temperatur im Bereich des Erweichungspunktes erhitzt wird, wobei um die erwähnten Keim- oder Kernbildner als Kristallisationszentren eine Kristallisation einsetzt; das sich hierbei ausbildende Kristallgefüge reicht bei vor-

sichtiger Verfahrensführung zur Aufrechterhaltung ^lder Formstabilität des Formkörpers im Verlauf der nachfolgenden zweiten oder Endkristallisations-Wärmebehandlung, die üblicherweise bei höheren Temperaturen erfolgt.

Aus der deutschen Patentschrift 570 148 ist die Verwendung von Verbindungen des Chroms, Mangans, Zirkons, Cers, Titans, Vanadiums, Eisens usw. als Kernbildner bekannt. Die Metalle können in verschiedenen Verbindungsformen, beispielsweise als Oxide oder als Karbonate, Silikate, Borate oder Aluminate verwendet werden. Auch die Verwendung von Wolframsäure, Molybdänsäure, Zinksilikaten usw. als Mineralisatoren bzw. Kristallisatoren, die nicht nur als Katalysatoren lediglich reaktionsanregend und beschleunigend wirken, sondern an der Reaktion quantitativ oder annähernd vollkommen teilnehmen und selbst ausgeschieden werden, ist aus der deutschen Patentschrift bekannt. Auch die kombinierte Anwendung mehrerer dieser Mineralisatoren bzw. Kristallisatoren und insbesondere eine Kombination von Titan, Wolfram und Mangan bzw. ihre Verbindungen ist aus der deutschen Patentschrift bekannt.
Aus der britischen Patentschrift 829 447 ist die

Verwendung von Titandioxid als Kernbildner bekannt, wobei das Titandioxid in einem verhältnismäßig hohen Anteil von 2 bis 20 Gewichtsprozent vorliegt und praktisch einen der Hauptbestandteile des Glases bildet. Ähnliches gilt für die deutsche Auslegeschrift 1 090 397, aus der die Verwendung von Titandioxid in einer Menge von 3 bis 7 Gewichtsprozent als Keimbildner in Gläsern des Systems

SiO₂-Li₂O-Al₂O₃

bekannt ist.

Aus »Glasteknisk Tidskrift«, Nr. 15 (1960), S. 158, ist allgemein die Verwendung von Fluoriden, Phosphaten oder Titandioxid als Katalysator für die Entglasung von Gläsern erwähnt.

Der vorliegenden Erfindung liegt als spezielle Aufgabenstellung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Glas-Kristall-Mischkörpers der eingangs genannten Art zugrunde, der eine besonders hohe mechanische Festigkeit bei relativ niedrigen Werten des Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen soll. Die Erfüllung dieser Forderung, d. h. Erzielung eines Glas-Keramik-Werkstoffes mit der Eigenschaftskombination : hohe mechanische Festigkeit und niedri- ger Wärmeausdehnungskoeffizient, ist deshalb schwierig, weil erfahrungsgemäß diese beiden Eigenschaften sich gegenläufig verhalten, d. h. Maßnahmen, welche die mechanische Festigkeit erhöhen, "üblicherweise auch einen Anstieg des Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Folge haben, und umgekehrt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß für den Glasgegenstand· zumindest 90 Gewichtsprozent folgende Hauptbestandteile:

SiO₂ 45 bis 82

Al₂O₃ 10 bis 36

Li₂O 0 bis 25

MgO O bis 32

und als Kernbildner Wolframoxid, Molybdänoxid, Vanadiumoxid und/oder Titanoxid in Verbindung mit Metallphosphaten in einer Menge verwendet werden, die einem Gehalt des Endprodukts von 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent von Molybdäntrioxid und/ oder Wolframtrioxid, von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Vanadiumpentoxid, von 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent Titandioxid und von 0,5 bis 6,0 Gewichtsprozent Phosphorpentoxid im fertiggestellten Glas entspricht.

Der Erfindung liegt die überraschende Feststellung zugrunde, daß bei Verwendung eines Ausgangsglases in einem bestimmten Zusammensetzungsbereich des SiO₂ -Al₂O₃-Systems (mit Li₂O und MgO als fakultativen weiteren Hauptbestandteilen) durch die gleichzeitige Anwendung zweier Komponenten als Keimbildner, von denen die eine P₂O₅ und die andere eines der Metalloxide TiO₂, MoO₃, WO₃, V₂O₅ ist, Glas-Keramik-Werkstoffe erhalten werden, die — bei allgemein niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten — eine wesentlich höhere Festigkeit besitzen, als sie vergleichbare Gläser bei Verwendung der Metalloxide, und zwar entweder allein oder verschiedener Kombinationen von Metalloxiden, ohne P₂O₅ bzw. bei Verwendung von P₂O₅ allein als Kernbildner, erhalten werden. Die durch die erfindungsgemäße Keimbildner-Kombination erzielte Verbesserung ist dabei so ausgeprägt, daß sie keinesfalls nur als die Summe der Einzelwirkungen der verwendeten Keim-

40 bildner-Komponente erklärt werden kann. Die mit der erfindungsgemäßen Kombination erzielte Wirkung ist um so überraschender, als P₂O₅ allein zwar für Al₂O₃-arme Gläser Wirksamkeit als Keimbildner zeigt, jedoch seine Wirksamkeit mit zunehmenden Al₂O₃-Gehalt des Glases sich verringert. Die Erfindung betrifft nun gerade Gläser mit starkem Al₂O₃-Gehalt, in denen P₂O₅ an sich als Keimbildner unwirksam ist.

Im folgenden werden allgemeine und spezielle Beispiele der Erfindung erläutert.

Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten glasbildenden Bereiche in dem System SiO₂ — Al₂O₃ — Li₂O — MgO, wobei der Gehalt an Al₂O₃ vorzugsweise nicht unter 10% beträgt, sind in der Zeichnung dargestellt; im einzelnen zeigen

Fig. 1 bis 7 Diagramme, welche die Prozentgehalte von Al₂O₃, Li₂O und MgO für verschiedene Prozentgehalte von SiO₂ in dem quaternären System

MgO — Al₂O₃ — Li₂O — SiO₂
zeigen,

F i g. 8 die Prozentgehalte von SiO₂, Al₂O₃ und Li₂O in dem ternären System Li₂O — Al₂O₃ und SiO₂,

Fig. 9 die Prozentgehalte von SiO₂, Al₂O₃ und MgO in einem alternativen ternären System

MgO-Al₂O₃-SiO₂

Vorzugsweise liegen die Hauptbestandteile in den folgenden Zusammensetzungsbereichen:

SiO₂ 55 bis 75

Al₂O₃ ■ 15 bis 30

Li₂O :_t 2 bis 15

MgO · O bis 20

Die Hauptbestandteile sollen zusammen mit der gewünschten Menge des Kernbildners mindestens 90% des Glases ausmachen. Die verbleibenden 10% des Glases können aus verschiedenen nicht wesentlichen Bestandteilen bestehen, von denen einige an dem glasartigen Grundkörper des Keramikstoffes zusammen mit restlichem SiO₂, Al₂O₃, Li₂O und MgO beteiligt sind. Art und zulässige Gewichtsmengen dieser nicht wesentlichen Bestandteile sind folgende:

I. Alkalimetalloxide (Na₂O und K₂O): O bis 5 Gewichtsprozent, entweder allein oder zusammen; II. Zinkoxid (ZnO): O bis 10 Gewichtsprozent;

III. Calciumoxid (CaO): O bis 5 Gewichtsprozent;

IV. Borexid (B₂O₃): O bis 10 Gewichtsprozent.

Als Ausgangsrohstoffe für die Hauptbestandteile können verwendet werden:

Gemahlener Quarz SiO₂

Aluminiumoxid Al₂O₃

Aluminiumhydroxid Al(OH)₃

Lithiumcarbonat Li₂CO₃

Magnesiumoxid MgO

Für die Nebenbestandteile können als Ausgangsrohstoffe dienen:

Natriumcarbonat Na₂CO₃

Natriumnitrat NaNO₃

Kaliumcarbonat K₂CO₃

Kaliumnitrat KNO₃

Zinkoxid ZnO

Calciumcarbonat CaCO₃

Borsäure H₃BO₃

Die Ausgangsrohstoffe werden vor dem Schmelzen gründlich gemischt. Als weitere Bestandteile des Gomengas werden geeignete Mengen der Kernbildner zugesetzt. Diese können zweckmäßig in Form von Wolframtrioxid, Molybdäntrioxid, Vanadiumpentoxid und/oder Titandioxid zusammen mit Phosphorpentoxid vorliegen. Jedoch können auch andere Verbindungen von Wolfram, Molybdän, Vanadin und/oder Titan zusammen mit einem Metallphosphat verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie mit der Glaszusammensetzung kompatibel sind. Zu derartigen Verbindungen gehören Alkalimolybdate, -wolframate, -vanadate und -titanate.

Das geschmolzene Glas wird mittels üblicher Glasformungstechnik, wie Gießen oder Pressen, iri gewünschter Weise geformt. Sollte ein Lagern der Gegenstände vor dem Entglasen erforderlich sein, so werden die Gegenstände bei einer geeigneten, von der Glaszusammensetzung abhängigen Temperatur getempert. Für die gesteuerte Entglasung durch Hitzebehandlung wird die Temperatur der Gegenstände mit einer 1O⁰C pro Minute nicht übersteigenden, vorzugsweise zwischen 3 und 5° C pro Minute betragenden Geschwindigkeit auf eine Temperatur gesteigert, die zwischen dem Erweichungspunkt (Mg-Punkt) des Glases und 50¹C über dem Erweichungspunkt liegt.

Falls jedoch ein Lagern der Gegenstände nicht erforderlich ist, werden sie direkt in einen bei der genannten Temperatur gehaltenen Ofen übergeführt. In beiden Fällen werden die Gegenstände bei dieser Temperatur während einer Zeitspanne gehalten, die von der Glaszusammensetzung abhängt und zwischen 2 Minuten und 2 Stunden oder mehr betragen kann. Diese Behandlung verursacht die Bildung von Kernen, welche im Glas dispergiert sind. Die Temperatur wird dann weiter mit einer 1O⁰C pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit auf die endgültige Kristallisationstemperatur gesteigert, welche je nach der Glaszusammensetzung zwischen etwa 700 und etwa 1250°C liegt. Diese Temperatur wird mindestens 15 Minuten, vorzugsweise aber 2 Stunden aufrechterhalten, wobei die Zeit wiederum von der Zusammensetzung abhängt. Während dieser Verfahrensstufe tritt die Kristallisation ein, wobei ein dichter Keramikgegenstand mit eng miteinander verzahnten Kristallen erhalten wird. Man läßt die Gegenstände dann mit einer 10° C pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit abkühlen, wobei gewöhnlich die normale Abkühlungsgeschwindigkeit des Ofens genügt.

Nachstehend werden fünf besondere Verfahrensbeispiele gegeben. Es werden glasbildende Rohstoffgemische von folgenden gewichtsprozentualen Zusammensetzungen bei 1500⁰C in einem Schmelzhafen vom Molochittypus geschmolzen.

Zusammensetzung Nr.

Siliciumdioxid SiO₂"

Aluminiumoxid Al₂O₃

Lithiumoxid Li₂O

Magnesiumoxid MgO

Kaliumoxid K₂O

Zinkoxid ZnO

Phosphorpentoxid P₂O₅

Molybdäntrioxid MoO₃

Wolframtrioxid WO₃

Vanadiumpentoxid V₂O₅

Titandioxid TiO₂

61,0

18,2

5,6

4,1

5,2
2,4

3,5

61,7
18,5

5,7

4,2
5,3
2,4
2,2

62,5
18,5

5,7

4,2 5,3 2,4

1,4

62,4
18,7

5,7

4,2
5,3
2,4

1,3

65,1

19,3

5,8

2,7
4,5

1,4
1,2

Die Gläser werden dann mittels üblicher Glastechnik, wie Gießen oder Pressen, zu dem gewünschten Gegenstand geformt.

Proben der Glaszusammensetzungen wurden dann nach den Angaben der folgenden Tabelle hitzebehandelt. Die Temperatur jeder Probe wurde mit einer Geschwindigkeit von 5°C pro Minute auf die in Zeile A der Tabelle angegebene Temperatur gesteigert und auf dieser Temperatur während 2 Stunden gehalten. Dann wurde die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5⁰C pro Minute auf die in Zeile B der Tabelle angegebene Temperatur gesteigert; diese Temperatur wurde während 2 Stunden aufrechterhalten, worauf die Temperatur der Proben mit einer Geschwindigkeit von etwa 5° C pro Minute auf Zimmertemperatur erniedrigt wurde.

	Erste Haltetemperatur, ° Zweite Halteiempcratur,	C	ι I	2	Zi	Str.	4	5
A. B.		⁰C	700 ! 1000 ;	600 950			700 1000	700
	isammen setzung 3	1000
700 1000

Es ergab sich, daß die Proben in mikrokristalline Keramikstoffe umgewandelt waren, welche gute mechanische Festigkeit und folgende lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 20 bis 500⁰C aufwiesen:

Versuchsreihe 1

Zusammensetzung Nr.

2
3
4
5

Ausdehnungskoeffizient
(pro ⁰C) im Bereich 20 bis 5(X) C

20,6 χ 10"⁷
25,9 χ 10~⁷

23.0 χ 10~⁷
15,4 χ 10~⁷

13.1 χ 10"⁷

Es zeigte sich, daß die so hergestellten erfindungsgemäßen Glas-Keramikstoffe feinere Kristallstrukturen und bessere mechanische Festigkeit aufwiesen als ähnliche Glas-Keramikstoffe, bei denen Phosphate allein oder eines oder mehrere der Metalloxide ohne Phosphat als Kernbildner verwendet waren.

Diese durch die Erfindung erzielte erhebliche Verbesserung gegenüber der Verwendung von Phosphaten allein oder Metalloxiden allein als Kernbildner ergibt sich anschaulich aus den beiden folgenden Versuchsreihen.

Durch diese Versuchsreihe soll nachgewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Verwendung von P₂O₅ und TiO₂ in Kombination als Keimbildner in Al₂O₃-reichen Grundgläsern des Systems

SiO₂-Al₂O₃-Li₂O

ίο gegenüber gleichen oder vergleichbaren Gläsern mit P₂O₅ allein als Keimbildner, eine Vervielfachung der mechanischen Festigkeit, bei gleichwertigen oder sogar ebenfalls verbesserten (verkleinerten) Wärmeausdehnungskoeffizienten, ergeben.

Die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellte Versuchsreihe betrifft vier Beispiele, die hinsichtlich der Zusammensetzung des Grundglases im wesentlichen übereinstimmen (geringfügige Unterschiede der Prozentsätze sind durch die Abwandlungen in den Keimbildnern bedingt); sämtliche Zusammensetzungen enthielten P₂O₅ als Keimbildner, die Zusammensetzungen nach den Beispielen 8 und 9 außerdem TiO₂ als Keimbildner. Die Wärmebehandlung war für sämtliche Beispiele gleich und bestand aus einer Kernbildungstemperung von 2 Stunden bei 70O⁰C und einer anschließenden Endkristallisationsbehandlung von 2 Stunden bei 1000° C.

Beispiel	SiO₂	Al₂O₃	Li₂O	P₂O₅	TiO₂	K₂O	ZnO	Mechanische Festigkeil Modul	Warmeausdchnungs- kocffizient/pro' C
							r	(kg/cm²)
6	63,5	18,8	5,7	.-- 2,4	O	4,3	5,3	315	14,8 X ΙΟ"⁷
7	61,7	18,5	5,7	4,6	O	4,2	5,3	224	18,8 χ ΙΟ"⁷
8	62,4	18,7	5,7	2,4	1,3	4,2	5,3	1185	15,4 χ 10~⁷
9	62,9	18,9	5,7	2,4	0,5	4,3	5,3	1735	24,7 χ 10"⁷

Wie ersichtlich werden in den erfindungsgemäßen Beispielen 8 und 9, welche P₂O₅ und TiO₂ in Kombination als Keimbildner enthalten, Glas-Keramik-Werkstoffe erhalten, die eine beträchtlich höhere mechanische Festigkeit, bei vergleichbarem oder sogar verbessertem (verringertem) Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen wie die Beispiele 6 und 7, die nur P₂O₅ als Keimbildner enthalten.

Versuchsreihe 2

Diese Versuchsreihe dient dem Nachweis, daß die erfindungsgemäße kombinierte Anwendung von P₂O₅ und den verschiedenen Metalloxiden als Keimbildnern Glas-Keramikkörper wesentlich höhere Festigkeit (bei allgemein niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten) ergibt, als die Verwendung nur der Metalloxide allein als Keimbildner.

Für diese Versuchsreihe wurden 12 Glaszusammen-Setzungen gemäß der nachfolgenden Tabelle hergestellt. Die 12 Beispiele stimmen hinsichtlich der Zusammensetzung des Grundglases im wesentlichen überein (geringfügige Unterschiede der Prozentsätze sind durch die Abwandlungen in den Keimbildnern bedingt).

Beispiel	SiO₂	Li₂O	K₂O	ZnO	Anteile in Gewichlsprozen	Al₂O., J	PjO₅	MoO₃	WO,	TiO₂
	62,6	5,7	4,2	5,3	MgO	18,7	2,4	1,1
1006	61,7	5,7	4,2	5,3		18,5	2,4	2,2	—
1007	63,5	5,7	4,3	5,3	—	18,7	—	2,5	—	—
1008	62,2	5,7	4,2	5,2	—	18,5	2,4	—	1,8	—
1009	61,0	5,6	4,1	5,2	— ■	18,2	2,4	—	3,5	—
1010	62,5	5,6	4,2	5,3	—	18,5	—	—	3,9	—
1011	62,9	5,7	4,3	5,3	—	18,9	2,4	—		0,5
1022	62,4	5,7	4,2	5,3	—	18,7	2,4	—		1,3
1023	63,4	5,8	4,3	5,4	- —	18,9		—:		2,2
1024	65,0	5,8	4,5	—		19,5	-	2,5
1044	64,1	5,8	4,5		2,7	19,3	2,5	U
1046	65,1	5,8	4,5		2,7	19,3	1,4	1,2 .
1053				2,7

209 635/18

ίο

Die Wärmebehandlung war für die verschiedenen Beispiele im wesentlichen gleich und bestand jeweils aus einer Kernbildungstemperung von 2 Stunden bei 600 bis 700"C und einer anschließenden Endkristallisationsbehandlung von 2 Stunden bei 950 bis IO5O°C, gemäß der unten folgenden Tabelle. Die mechanische Festigkeit (Bruchmodul) und der Wärmeausdehnungskoeffizient der erhaltenen Glas-Keramik-Erzeugnisse sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

	Wärmebehandlung	I. Stufe	2. Slufe	Eigenschaften der Glaskeramik	Wärmeausdehnungs
Beispiel		"C/Stunden	C/Stunden		koeffizient χ 10⁷ pro ⁰C
	600/2	950/2	Mechanische Festigkeit	16,8
	600/2	950/2	(Bruchmodul) in kg/cm²	25,9
1006	600/2	950/2	1130	13,9
1007	700/2	1000/2	987	18,3
1008	600/2	950/2	400	23,9
1009	700/2	1000/2	910	20,6
1010	650/2	1000/2	1205	18,9
	700/2	1000/2	875	23,6
K)Il	700/2	1000/2	420	24,7
	700/2	1000/2	300	15,4
1022	700/2	1000/2	1735	-7,0·
1023	700/2	1050/2	1185	22,3
1024	700/2	1050/2	<70	28,0 :
1044	700/2	1000/2	650	13,1
1046	1015
1053	890

Die Gläser 1006, 1007, 1008 veranschaulichen die bei Verwendung der erfindungsgemäßen Keimbildner-Kombination P₂O₅ plus MoO, gegenüber MoO₃ allein erzielte wesentliche Verbesserung; entsprechend die Gläser 1009, 1010, 1011 die mit der erfindungsgemäßen Kombination P₂O₅ plus WO," gegenüber WOj allein erzielten Verbesserungen; entsprechend die Gläser 1022, 1023, 1024 die mit der erfindungsgemäßen Kombination P₂O₅ plus TiO₂ gegenüber TiO₂ allein erzielten Verbesserungen und die Gläser 1044, 1046, 1053 nochmals die mit der Kombination P₂O₅ plus MoO, gegenüber MoO₃ allein erzielten Verbesserungen.

Die so bei gesteuerter Entglasung erhaltenen Keramikstoffe zeigten folgende Farben:

Bei Zusatz von Molybdän: Hellbraun bis Hellgelb

bei Zusatz von Wolfram: Hellgrauviolett

bei Zusatz von Vanadium: Grau bis Graubraun

bei Zusatz von Titan: Hellviolett

In der nachfolgenden Tabelle sind drei weitere Beispiele A, B, C mit Werten der Hauptbestandteile in der Nähe der Grenzen der beanspruchten Bereiche zusammengestellt unter Angabe der jeweiligen Zusammensetzung, Schmelzpunkte, Wärmebehandlungen und der Werte des linearen Ausdehnungskoeffizienten der erhaltenen Glas-Kristall-Mischkörper.

Glaskeramik

Zusammensetzung in Gewichtsprozent

SiO₂

Li₂O

MgO

Al₂O₃

TiO₂

Schmelztemperatur ("C)

Wärmebehandlung, Temperatur/Zeit ("C/Std.

Linearer WAK χ ΙΟ"⁷:(20 bis 5OOⁿC)

	Λ	B	C
	54,5	50,5	55,5
	22,0 19,0 3,0 1,5 1280	30,0 15,0 3,0 1,5 1420	10,0 20,0 10,0 3,0 1,5 1300
	700/2; 1000/2 79,7	800/2; 1100/2 56,5	700/2; 900/2 53,8




5td.)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines mechanisch sehr festen Glas-Kristall-Mischkörpers mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, bei dem zunächst ein Glasgegenstand unter Zusatz von Kernbildnern hergestellt und anschließend zur gesteuerten Entglasung einer Wärmebehandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den Glasgegenstand zumindest 90 Gewichtsprozent folgende Hauptbestandteile:

Gewichtsprozent

SiO₂ 45 bis 82

Al₂O₃ 10 bis 36

Li₁O O bis 25

MgO O bis 32

und als Kernbildner Wolframoxid, Molybdänoxid, Vanadiumoxid und/oder Titanoxid in Verbindung mit Metallphosphaten in einer Menge verwendet werden, die einem Gehalt des Endprodukts von 0,5 bis 4,0 Gewichtsprozent von Molybdäntrioxid und/oder Wolframtrioxid, von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Vanadiumpentoxid, von 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent Titandioxid und von 0,5 bis 6,0 Gewichtsprozent Phosphorpentoxid im fertiggestellten Glas entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hauptbestandteile

Gewichtsprozent

SiO, 55 bis 75

Al,O₃ 15 bis 30

Li,0 2 "bis 15

MgO 0 bis 20

verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 Gewichtsprozent Restbestandteile in folgenden Zusammensetzungsbereichen verwendet werden:

Gewichtsprozent

Na₂O und/oder K₂O 0 bis 5

ZnO 0 bis 10

CaO 0 bis 5

B₂O₃ 0 bis 10

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand zunächst mit einer 1O⁰C pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit auf eine zwischen dem Erweichungspunkt des Glases und 50⁰C über dem Erweichungspunkt liegenden Temperatur erhitzt wird, daß dann die Temperatur mit einer 1O⁰C pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit auf eine im Bereich von 700 bis 1250⁰C liegende End-Kristallisationstemperatur gesteigert wird und daß schließlich der Gegenstand mit einer 10⁰C pro Minute nicht übersteigenden Geschwindigkeit abgekühlt wird.