DE1596865B2 - TRANSPARENT CERAMIC GLASS - Google Patents
TRANSPARENT CERAMIC GLASSInfo
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- DE1596865B2 DE1596865B2 DE19671596865 DE1596865A DE1596865B2 DE 1596865 B2 DE1596865 B2 DE 1596865B2 DE 19671596865 DE19671596865 DE 19671596865 DE 1596865 A DE1596865 A DE 1596865A DE 1596865 B2 DE1596865 B2 DE 1596865B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
Description
SiO2 SiO 2
52 bis 5652 to 56
Li2-entspricht. Li 2 - corresponds.
SiO2
Al2O3 SiO 2
Al 2 O 3
35 1735 17
bis 70 bis 32up to 70 up to 32
P2O5 5,3 bis 17P 2 O 5 5.3 to 17
Li2O 2 bis 6Li 2 O 2 to 6
MgO 0,9 bis 4MgO 0.9 to 4
ZnO 1,7 bis 5ZnO 1.7 to 5
TiO2 1,5 bis i 6·--TiO 2 1.5 to i 6 -
ZrO2 0,5 bis .3-,,ZrO 2 0.5 to .3- ,,
TiO.j-f-ZrO2 > 3TiO.jf-ZrO 2 > 3
Na2O O bis 0,6Na 2 OO to 0.6
As2O3 0,3 bis 0,5As 2 O 3 0.3 to 0.5
P2O5/TiO2 ....,,,.:.... < 3,8P 2 O 5 / TiO 2 .... ,,,.: .... <3.8
sind Ausgangsgläser für Glaskeramiken, die durch eine möglichst kurzzeitige Wärmebehandlung in den glasig-kristallinen Zustand übergeführt werden können. are starting glasses for glass-ceramics, which by a short-term heat treatment in the glassy-crystalline state can be transferred.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Herstellung eines automatisch verpreßbaren Ausgangsglases und zur Erzielung eines Ausdehnungskoeffizienten der Glaskeramik nahe O ein Gemenge, das zu mindestens 90 Gewichtsprozent einem metastabilen Mischkristall mit Quarzstruktur der allgemeinen FormelThis goal is achieved according to the invention in that for the production of an automatically compressible Starting glass and to achieve a coefficient of expansion of the glass ceramic close to O Mixture that is at least 90 percent by weight of a metastable mixed crystal with a quartz structure the general formula
Al2O3 24,5 bis 28Al 2 O 3 24.5 to 28
P2O5 7,5 bis 9P 2 O 5 7.5 to 9
Li2O 3,7 bis 4Li 2 O 3.7-4
MgO 0,9 bis 1,1MgO 0.9 to 1.1
ZnO 2 bis 2,5ZnO 2 to 2.5
TiO2 2,6 bis 2,9TiO 2 2.6 to 2.9
ZrO2 1,7 bis 1,9ZrO 2 1.7 to 1.9
As2O3 0,5 bis 0,7As 2 O 3 0.5 to 0.7
Na2O 0,5 bis 0,6Na 2 O 0.5-0.6
und das zu mindestens 90 Gewichtsprozent einem metastabilen Mischkristall mit Quarzstruktur der allgemeinen Formeland at least 90 percent by weight of a metastable mixed crystal with a quartz structure general formula
1515th
· xAlPO4 · (y—2x)SiO2 • xAlPO 4 • (y-2x) SiO 2
3030th
Die Patentanmeldung P 15 96 860.2-45 beschreibt transparente Glaskeramiken niedriger Wärmedehnung, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus Ausgangsgläsern hergestellt worden sind, deren Schmelz- und Verarbeitungszähigkeiten innerhalb eines relativ weiten Bereiches gezielt einstellbar sind und die aus einem Gemenge erschmolzen worden sind, das in Gewichtsprozenten besteht ausThe patent application P 15 96 860.2-45 describes transparent glass ceramics with low thermal expansion, which are characterized in that they have been made from starting glasses, their Melting and processing toughness can be adjusted in a targeted manner within a relatively wide range and which have been melted from a mixture which, in percent by weight, consists of
und das zu mindestens 90 Gewichtsprozent einem metastabilen Mischkristall mit Quarzstruktur de^ allgemeinen Formeland at least 90 percent by weight of a metastable mixed crystal with a quartz structure de ^ general formula
Li2-2(„+w) Mg8Zn111O · Al2O3 · XAlPO4 · (y-2x)SiO2 Li 2 - 2 (" + w) Mg 8 Zn 111 O • Al 2 O 3 • XAlPO 4 • (y-2x) SiO 2
entspricht.is equivalent to.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind transparente Glaskeramiken niedriger Wärmedehnung, bei deren Herstellung die Schmelz- und Verarbeitungszähigkeiten der Ausgangsgläser innerhalb eines relativ weiten Bereiches gezielt eingestellt werden können, so daß sich diese Gläser besonders zum automatischen Verpressen eignen. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung n^O · Al2O3 · xAlPO4 · (y-2x)SiO2 The aim of the present invention is transparent glass-ceramics of low thermal expansion, during the production of which the melting and processing toughness of the starting glasses can be adjusted within a relatively wide range, so that these glasses are particularly suitable for automatic pressing. Another object of this invention is n ^ O · Al 2 O 3 · xAlPO 4 · (y-2x) SiO 2
entspricht und innerhalb des Gewichtszusammen-Setzungsbereiches, berechnet auf Oxidbasisand within the weight composition range calculated on an oxide basis
liegt, geschmolzen, geformt und wärmebehandelt wird. 'lies, melted, shaped and heat-treated. '
Die aus Gläsern dieses Zusammensetzungsbereiches hergestellten Gegenstände werden mit einer Geschwindigkeit von maximal 3° C pro Minute auf 680 bis 720° C erhitzt, bei diesen Temperaturen mindestens 30 Minuten gehalten, dann weiter mit nicht mehr als 3°C pro Minute auf 790 bis 8500C erhitzt, dort mindestens 60 Minuten gehalten und dann beliebig schnell abgekühlt. The articles made from glasses of this composition range is heated at a rate of up to 3 ° C per minute to 680 to 720 ° C, held for at least 30 minutes at these temperatures, then go to not more than 3 ° C per minute to 790-850 0 C, held there for at least 60 minutes and then cooled as quickly as you like.
Ein bevorzugter Satz innerhalb des Zusammensetzungsbereiches gemäß der Erfindung ist — berechnet auf 100 kg Glas — folgender:A preferred rate within the composition range according to the invention is - calculated on 100 kg glass - the following:
Sand 52,28 kgSand 52.28 kg
Tonerdehydrat 31,55 kgAlumina hydrate 31.55 kg
Lithiumkarbonat 9,60 kgLithium carbonate 9.60 kg
Zinkoxid 2,24 kgZinc oxide 2.24 kg
Magnesiumkarbonat 2,66 kgMagnesium carbonate 2.66 kg
Aluminiumorthophosphat 14,49 kgAluminum orthophosphate 14.49 kg
Arsenik 0,50 kgArsenic 0.50 kg
Natronsalpeter 1,65 kgSodium nitrate 1.65 kg
Titandioxid 2,81 kgTitanium dioxide 2.81 kg
Zirkonsilikat 2,77 kgZirconium silicate 2.77 kg
Das eingeschmolzene Grundglas hat folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:The melted base glass has the following composition in percent by weight:
5555
6060
Die Mischung wird bei 16000C erschmolzen. Das fertig geläuterte Glas wird verpreßt, verblasen und gewalzt.The mixture is melted at 1600 0 C. The refined glass is pressed, blown and rolled.
3 43 4
Bei Verwendung von reinen (besonders eisenfreien Diese Zusammensetzung unterscheidet sich von derWhen using pure (especially iron-free this composition differs from the
Rohstoffen) erhält man mit den angeführten Bestand- obengenannten erfindungsgemäßen Zusammensetzung,Raw materials) are obtained with the listed constituents - the above-mentioned composition according to the invention,
teilen eine transparente Glaskeramik, die einen sehr bedingt durch das Einführen des Eukryptits; nur durchshare a transparent glass ceramic, which is very conditional due to the introduction of the eucryptite; only by
schwach bräunlichen Farbton aufweist. Will man aus einen Mehrgehalt von 1,46 Gewichtsprozent SiO2.has a slightly brownish hue. If you want an additional content of 1.46 percent by weight SiO 2 .
wirtschaftlichen Gründen die Gemengekosten senken, 5 Die Glaskeramik, die nach der obenerwähnteneconomic reasons reduce the batch costs, 5 The glass ceramic, which after the above-mentioned
so kann man natürliche Rohstoffe verwenden, wofür Wärmebehandlung aus einem Glas erhalten wurde,so you can use natural raw materials, for which heat treatment was obtained from a glass,
das folgende Beispiel dienen soll. welches unter Verwendung natürlicher Rohstoffethe following example is intended to serve. which using natural raw materials
R . . erschmolzen worden war, unterschied sich hinsichtlich R. . had been melted differed as to
Beispiel 11 ihren Eigenschaften von einer gleicherweise herge-Example 11 their properties from a similarly produced
Eukryptit (/Li2O = 18,939) 72,92 kg io stellten Glaskeramik, die nach Beispiel I erhaltenEucryptite (/ Li 2 O = 18.939) 72.92 kg io provided glass ceramic obtained according to Example I.
Tonerdehydrat 10,19 kg wurde, nur durch ihren goldbraunen Farbton, der aufAlumina hydrate was 10.19 kg, only due to its golden brown hue that on
Zinkoxid 2,34 kg eine Wechselwirkung Fe2+Ti4+ =?* Fe3+Ti3+ zurück-Zinc oxide 2.34 kg an interaction Fe 2+ Ti 4+ =? * Fe 3+ Ti 3+ back-
Magnesit 1,26 kg geführt werden kann.Magnesite 1.26 kg can be carried.
Natronsalpeter 0,74 kg In der nachfolgenden Tabelle werden einige Eigen-Sodium nitrate 0.74 kg The following table lists some properties
Titandioxid 2,81kg 15 schäften eines Glases nach Beispiel I denen einerTitanium dioxide 2.81kg 15 shafts of a glass according to Example I which one
Aluminiumorthophosphat 14,49 kg Glaskeramik, die aus diesem Glas nach dem beschrie-Aluminum orthophosphate 14.49 kg glass ceramic, which is made from this glass according to the
Arsenik 0,50 kg benen Temperaturprogramm erhalten wurde, gegen-Arsenic 0.50 kg beneath temperature program was obtained, against-
Zirkonsilikat 2,77 kg übergestellt.Zirconium silicate placed above 2.77 kg.
Eigenschaftcharacteristic
Temperatur bei η = 1 · 103 Poise (0C) Temperature at η = 1 · 10 3 poise ( 0 C)
Temperatur bei η = 4 · 103 Poise (0C) Temperature at η = 4 · 10 3 poise ( 0 C)
Temperatur bei η = 104 Poise (0C) Temperature at η = 10 4 poise ( 0 C)
Transformationstemperatur (0C) Transformation temperature (0 C)
Ausdehnungskoeffizient X 107 (20 bis .300°) (0C-1) Expansion coefficient X 10 7 (20 to .300 °) ( 0 C- 1 )
Dichte (g/cm3) Density (g / cm 3 )
Vickershärte (50 gr) (kp/mm2) Vickers hardness (50 gr) (kp / mm 2 )
Biegefestigkeit (kp/cm2) Flexural strength (kp / cm 2 )
Ε-Modul (kp/mm2) Ε module (kp / mm 2 )
Poissonsche Zahl Poisson's number
Wärmeleitfähigkeit (kcal/h, m, grd) Thermal conductivity (kcal / h, m, grd)
Hydrolysenbeständigkeit DIN 12111 (mgNaaO/g) Resistance to hydrolysis DIN 12111 (mgNa a O / g)
Säurefestigkeit DIN 12116 (mg/dm2) Acid resistance DIN 12116 (mg / dm 2 )
Laugenfestigkeit DIN 52322 (mg/dm2) Alkali resistance DIN 52322 (mg / dm 2 )
Durchlässigkeit d = 1 cm λ = 550 ΐημ (%) Permeability d = 1 cm λ = 550 ΐημ (%)
Brechwert «j> Refractive index «j>
Abbesche Zahl vd Abbe number vd
Farbe colour
Temperatur für spezifischen elektrischen Widerstand = ΙΟ8 Ω (° C) Temperature for specific electrical resistance = ΙΟ 8 Ω (° C)
Kristalliner Phasengehalt Crystalline phase content
Mittlere Kristallitgröße [Ä] Mean crystallite size [Ä]
Der unter Beispiel I aufgeführte Glassatz wurde nach der MischkristallformelThe glassware set out in Example I was made according to the mixed crystal formula
Lii,4Mgo,15Zn<,.i5 · O · Al2O3 · 0,6AlPO4 · 4,8SiO2
berechnet.Lii, 4mg o, 15 Zn <,. i5 · O · Al 2 O 3 · 4 · 0,6AlPO 4,8SiO 2
calculated.
Die angegebene Zusammensetzung entspricht über 90 Gewichtsprozent dieser Formel. Der Rest entfällt auf die Komponenten der Keimbildung (TiO2 + ZrO2) und auf die Läuterkomponenten (Na2O als NaNO3 + As2O3).The specified composition corresponds to over 90 percent by weight of this formula. The rest is accounted for by the components of the nucleation (TiO 2 + ZrO 2 ) and the refining components (Na 2 O as NaNO 3 + As 2 O 3 ).
Die Gläser der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können besonders leicht in den transparenten glasig-kristallinen Zustand durch das erfindungsgemäße Temperprogramm überführt werden, da sie zu über 90 Gewichtsprozent aus den oxidischen Komponenten bestehen, aus denen die metastabilen Mischkristalle mit h-Quarzstruktur bestehen, die den überwiegenden kristallinen Anteil der erfindungsgemäßen Glaskeramik ausmachen.The glasses of the composition according to the invention can be converted particularly easily into the transparent ones glassy-crystalline state can be transferred by the tempering program according to the invention, since they are too over 90 percent by weight consist of the oxidic components that make up the metastable mixed crystals with h-quartz structure, which are the predominant crystalline portion of the glass ceramic according to the invention turn off.
Das Temperaturprogramm zur gesteuerten Kristallisation der beschriebenen Gläser wird im Hinblick auf eine. möglichst geringe Deformation der Körper während des Kristallisationsvorganges sowie im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit ausgewählt.The temperature program for the controlled crystallization of the glasses described is in view of on a. the least possible deformation of the body during the crystallization process and with regard to it selected for economy.
Experimentell wurde ermittelt, daß im Bereich von 680 bis 7200C die zur Ausbildung einer feinstkörnigen Glaskeramik der genannten Zusammensetzung nötigen Keime entstehen. Zwischen 790 und 8500C erfolgt die Kristallisation der metastabilen Mischkristalle. Aufheizgeschwindigkeiten von maximal 3°C/Min. bei einer Keimzeit von 30 Minuten bei 7000C und einer Kristallisationszeit von 90 Minuten bei 8200C wurden an gepreßten Artikeln von 4 bis 5 mm Wandstärke ermittelt. Schnelleres Aufheizen führte zu Brüchen während des Umwandlungsvorganges. Je kompakter die zu kristallisierenden Artikel sind, um so langsamer sollte die Aufheizgeschwindigkeit gewählt werden. Kristallisationstem-It has been determined experimentally that in the range from 680 to 720 ° C. the nuclei necessary for the formation of an extremely fine-grained glass ceramic of the composition mentioned arise. The metastable mixed crystals crystallize between 790 and 850 ° C. Heating speeds of a maximum of 3 ° C / min. with a germination time of 30 minutes at 700 ° C. and a crystallization time of 90 minutes at 820 ° C., pressed articles with a wall thickness of 4 to 5 mm were determined. Faster heating led to breaks during the conversion process. The more compact the articles to be crystallized, the slower the heating rate should be. Crystallization tem-
peraturen über 85O°C führen zur störenden Deformation und beginnenden Trübung der Artikel. Kristallisationszeit und -temperatur müssen optimal aufeinander abgestimmt werden. Bei 8500C erfolgt eine erste Trübung der Artikel bereits nach 5 Stunden, bei 800° C können die Artikel über 100 Stunden gehalten werden, ohne daß eine Trübung eintritt.Temperatures above 85O ° C lead to disruptive deformation and incipient cloudiness of the article. The crystallization time and temperature must be optimally coordinated. At 850 0 C a first turbidity takes place, the article already after 5 hours, at 800 ° C for 100 hours, the articles can be held without a haze occurs.
Aus den experimentellen Befunden ergibt sich für einen Glaskörper der Zusammensetzung des Beispiels I ein bevorzugtes Temperaturprogramm für die Überführung desselben in den transparenten glasigkristallinen Zustand: Der Glaskörper wird mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C pro Minute auf eine Temperatur von 700° C aufgeheizt, dort 30 Minuten gehalten, weiter mit 2°C pro Minute auf 810°C gebracht, dort 90 Minuten gehalten und schließlich beliebig schnell abgekühlt. Die Abkühlgeschwindigkeit kann also den betrieblichen Gegebenheiten angepaßt werden.The experimental results show the composition of the example for a glass body I a preferred temperature program for the conversion of the same to the transparent glassy-crystalline Condition: The glass body is heated to a temperature of 2 ° C per minute Heated to a temperature of 700 ° C, held there for 30 minutes, further at 2 ° C per minute to 810 ° C brought, held there for 90 minutes and finally cooled down as quickly as you like. The cooling rate can therefore be adapted to the operational conditions.
An einer Glaskeramik der Zusammensetzung des Beispiels I, die mit Hilfe des zuletzt beschriebenen Temperaturprogramms aus einem Glas gleicher Zusammensetzung entstand, wurden die Eigenschaftswerte, die in der Tabelle aufgeführt sind, gemessen. ■ On a glass ceramic of the composition of Example I, which was made with the aid of the last described Temperature program was created from a glass of the same composition, the property values listed in the table were measured. ■
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEJ0034044 | 1967-07-01 | ||
| DEJ0035082 | 1967-11-22 | ||
| DEJ0035082 | 1967-11-22 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1596865A1 DE1596865A1 (en) | 1971-08-05 |
| DE1596865B2 true DE1596865B2 (en) | 1972-11-09 |
| DE1596865C DE1596865C (en) | 1973-09-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10333399B3 (en) * | 2003-07-16 | 2005-04-07 | Schott Ag | Use of a glass for optical transmission components of large thickness |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10333399B3 (en) * | 2003-07-16 | 2005-04-07 | Schott Ag | Use of a glass for optical transmission components of large thickness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1596865A1 (en) | 1971-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SCHOTT GLASWERKE, 6500 MAINZ, DE |
|
| 8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |