DE1596952A1 - Glas,teilweise kristalline Keramik und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Glas,teilweise kristalline Keramik und Verfahren zu seiner Herstellung

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  • Glas, teilweise kristalline Keramik und Verfahren zu seiner Herstellung Diese Erfindung betrifft neue Glaszusammensetzungen, die zu widerstandsfähigen, teilweise kristallinen Keramiken thermisch kristallisierbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem die kristallinen keramischen Produkte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • In der USA-Patentschrift 3 117 881 der Anmelderin ist eine Gruppe von Keramiken, die durch thermische in-situ-Kristallisation hergestellt werden, und die allgemein hohe Biegefestigkeiten aufweisen, offenbart. Diese Keramiken haben jedoch im allgemeinen relativ hohe Wärmeausdehnungskoeffizienten und ihre 1iiderstandsfähigkeit gegenüber Schädigung durch Wärmeschock ist dadurch etwas begrenzt. Diese hochfesten Glaskeramiken schmelzen auch sehr hoch und weisen allgemein hohe Liquidustemperaturen auf. In der gedruckten holländischen Patentanmeldung 65/0346U ist eine Gruppe von Keramiken besehriebeng die durch in-situ-Kristallisation von Glas hergestellt wird und die infolge ihrer niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Wärmeschock aufweist. Während die Gruppe von Keramiken im Vergleich zu den üblichen sehr gute Biegefestigkeiten haben und andere durch in-situ-Kristallisation von Glas hergestellte Keramiken mit niedrigen Ausdehnungskoeffizienten bekannt sind, ist es für viele Einsatzzwecke wünschenswert, auch widerstandsfähigere, festere Glaskeramiken zu haben.
  • Es ist ein Gegenstand der Erfindung, neue thermisch kristallisierbare Gläser zu schaffen, die relativ leicht aus Glassatzmaterialien zu schmelzen sind und die thermisch in situ kristallisiert werden können unter Bildung hochfester, teilweise kristalliner keramischer Materialien.
  • Es ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, neue, teilweise kristalline keramische Materialien und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.
  • Andere Gegenstände, ebenso wie Aspekte und 'Forteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung deutlich.
  • Es sind Glaszusammensetzungen gefunden worden, die relativ leicht zu schmelzen sind und außerdem außerordentlich hohe Biegefestigkeiten sowie mäßig niedrige thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, nachdem sie durch Wärmebehandlung, die zur in-situ-Kristallisation führt, in teilweise kristalline keramische Materialien übergeführt worden sind Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine thermisch kristallisierbare Glaszusammensetzung geschaffen, die zu mindestens 90 Gew. -#o aus Si02 + A'203 + Zi02 + CaO + MgO + Ti02 + Zr02 besteht, wobei die Glaszusammensetzung die nachstehenden Komponenten in den angegebenen Bereichen enthält:
    Bestandteil Gew.-
    si02 60 - 74
    A1203 13 - 17
    Mg0 2 - 7
    CaO 2 - 7
    Zi20 1,5 - 2
    Ti02 1 - 7
    Zr02 0 - 2
    Na20 0 - 6
    K20 0 - 4
    (Zi20 + Ti02) 3 - 9
    (Ti02 + Zr02) . 2 - 8
    (Na20 + K20) 2,5 - 6
    (Ca0 + M90) 6 - 13
    Die Gläser der vorliegenden Erfindung bestehen im wesentlichen aus den Komponenten, die im vorstehenden Abschnitt aufgeführt sind und in den angegebenen Mengenbereichen, aber sie können auch andere verträgliche glasbildende Bestandteile in geringen Mengenenthalten, wie anorganische Oxyde und Halogenide; so können sie z. B. bis zu etwa 3 % BaO oder SrO, bis zu etwa 4 ö B203 oder P205, bis zu etwa 1 ö ZnO oder F (selbstverständlich liegt F gebunden in Form eines Fluorids vor) und kleine Mengen Farbstoffe,* wie Ni0 und CoO usw., enthalten.
  • Der kristallisierte Körper ist ausnehmend stark und hat eine hohe Biegefestigkeit. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient solcher Körper ist größer als 30 x 10-7 über einen Temperaturbereich von 0 bis 300 o C. Während es eine genaue Erklärung für die hohe Biegefestigkeit nicht gibt, ist gefunden worden, daß die Körper eine eine Druckspannung aufweisende Schicht auf der Oberfläche aufweisen. Es wird angenommen, daß diese Schicht einen größeren Anteil an niedrigere Ausdehnung habende Zithium enthaltende Kristalle aufweist als das Innere des Körpers, so daß eine Druckspannungsschicht entsteht.
  • In jedem Fall liegt die untere Grenze für Z120 bei etwa 1,5 Gew. ö des Glases und des daraus hergestellten keramischen Produktesp da im allgemeinen eine wesentlich geringere Menge zu einer Abnahme der Festigkeit des Körpers führt, vermutlich weil eine zu kleine Talenge Lithium enthaltender Kristalle auf der Oberfläche gebildet ist. Andererseits nimmt die Festigkeit des Körpers auch ab, wenn mehr als 2 l Li20 anwesend sind, vermutlich, weil zu viel lithiumhaltige Kristalle, die eine niedrige Wärmeausdehnung haben, im Inneren des Körpers gebildet worden sind, was zu einem zu niedrigen Ausdehnungskoeffizienten des ganzen Körpers und dadurch zu einem nicht ausreichenden Unterschied zwischen den Vlärmeausdehnungskoeffizienten der Oberfläche und dem Innenteil des Körpers führt Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Glas der vorliegenden Erfindung geschmolzen und danach mit den dafür gebräuchlichen Llitteln durch Preßformen, Gießen, Blasformen, Rohrziehen und dergleichen geformt. Gebräuchliche formen und Gegenstände werden auf diese SJeise leicht gebildet, z. B. Geschirr und Gegenstände, wie Platten, Tassen und Untertassen, können nach der Preß- oder Blasformtechnik hergestellt werden. In jedem Fall umfaßt das Verfahren der Erfindung die Behandlung geformter Glasgegenstände, die etwa auf ihre Spannungsfreiglühtemperatur oder darunter gekühlt worden sind, durch eine anfängliche Wärmebehandlung in einem niedrigeren Temperaturbereich zur Bildung vieler Kerne oder Kristallite und danach das Erhitzen auf eine höhere Temperatur zwecks Vervollständigung der Kristallisation zu dem gewünschten Grad. Der optimale Hitzebehandlungsplan hängt selbstverständlich von der besonderen Glaszusammensetzung und seiner Neigung zur Kernbildung, dem Grad der Kernbildung und dem Grad der Kristallisation ab. Deshalb ist es nicht möglich, einen Hitzebehandlungsplan genau anzugeben, der für alle Gläser der Erfindung geeignet ist.
  • Es wird jedoch für gewöhnlich bevorzugt, daß die erstgenannte Behandlung bei niedriger Temperatur in einem Temperaturbereich vorgenommen wird, welche die Bildung von Kernen oder Kristalliten in hohem Maße fördert, wobei "Kern" als submikroskopische Vorstufen kristalliner Spezies oder als eine fein verteilte submikroskopische, nicht mischbare glasige Phase zu definieren ist. Der Ausdruck "hoher Grad" der Kernbildung, in einem gegebenen Fall angewendet, ist nicht notwendig der höchste absolute Grad der Kernbildung, aber die anfängliche "Kernbildungs-"Hitzebehandlungstemperatur ist so gewVhlt, daß der Grad der Kernbildung relativ hoch zum Grad des Kristallwachstums bei dieser Temperatur ist. Der Mechanismus der Kristallbildung bei den vorliegenden Gläsern ist nicht bekannt, noch ist bekannt, ob die erste Phase, die sich während der Hitzebehandlung bildet, eine nichtmischbare glasige Phase oder eine Phase aus abgetrennten Kristalliten oder Kristallinen ist. Es ist auch schwer, direkt den Temperaturbereich zu messen, in welchem die Kernbildung in hohem Grad erfolgt, oder anders ausgedrückt, wo der optimale Temperatur-Bereich für die anfängliche Hitzebehandlung liegt. Jedoch liegt dieser Temperaturbereich gewöhnlich im Bereich von 16,6 °C unter dem Spannungsfreiglühpunkt des Glases bis etwa 137 bis 165 °C über dem Spannungsfreiglühpunkt. Der Spannungsfreiglühpunkt, wie er hier definiert ist, kann nach der ASTM-Methode C336-54T bestimmt werden mit einem Prüfgerät, das unter Verwendung von Standarglasfasern mit bekannten Spannungsfreiglüh- und Glasspannungs-Punkten arbeitet, und die in dem United States National Bureau of Standards beschrieben ist.
  • Während der Temperaturbereich für hohe Kernbildungsgrade schwer direkt zu bestimmen ist, kann die optimale niedrige Temperatur für die Anfangswärmebehandlung empirisch bestimmt werden unter Verwendung kleiner,Glastropfen und eines Mikroofens, mit dem schnell Temperaturänderungen und genaue Temperaturkontrolle möglich ist. Ein Glastropfen, abgekühlt unter die Spannungsfreiglühtemperatur, kann in einem Mikroofen schnell auf eine bestimmte Temperatur, z. B. zwischen 16,6 0 0 unter dem Spannungsfreiglühpunkt des Glases und 137 0C über dem Spannungsfreiglühpunkt erhitzt und auf dieser Temperatur eine bestimmte Zeitdauer gehalten werden, Wobei die länge der Zeit wiederum von dem besonderen Glas abhängt. Wenn dem Glas eigen ist, sehr schnell Kerne zu bilden, kann eine kürzere Anfangszeit bei niedrigen Temperaturen angewandt Werden, als wenn die Kerne nur relativ langsam gebildet werden. In jedem Fall kann z. B. ein Glastropfen für etwa 15 Linuten auf eine Temperatur von 33 00 oberhalb der Spannungsfreiglühtemperatur gehalten werden. Danach kann der Glastropfen in einem Mikroofen schnell auf eine vorbestimmte Kristallisationstemperatur erhitzt werden, z. B. auf eine geeignete Temperatur im Bereich zwischen 871 und _- 1038 0C, und bei dieser vorbestimmten Temperatur eine bestimmte Zeitdauer, z. B. 1/2 Stunde, gehalten werden. Dieses Verfahren kann wiederholt werden unter Anwendung der gleichen Zeitdauer beim Anfangs- und.Schlußerhitzen und der gleichen Temperatur beim Schlußerhitzen, aber unter ,Anwendung verschiedener Temperaturen beim A.nfangserhitzen, z. B. 22 0, 44 0, 55 0 und 66 00 oberhalb der Spannungsfreiglühtemperatur. Danach kann durch mikroskopische Untersuchung bestimmt werden, welche Anfangshitzebehandlung zur Bildung der meisten und kleinsten man Kristalle führt@und/kann so annähernd den Temperaturbereich bestimmen, in dem die maximale Äa.l an Kristallisationszentren gebildet wird. Danach kann ein optimaler Hitzebehandlungsplan durch Variieren der Zeitdauer der Anfangshitzebehandlung, die optimal zu sein scheint, und durch Variieren von Zeit und Temperatur der Schlüßhitzebehandlung zur Kristallisation ausgearbeitet werden. Eigenschaften, wie Feinheit der Kristalle und Festigkeit der Lauster, die nach den verschiedenen Temperaturplänen behandelt worden sind, können bestimmt werden als Anhalt für die Auswahl des optimalen Hitzebehandlungsplanes zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften.
  • Das Verfahren der Erfindung umfaßt für gewöhnlich eine Hitzebehandlung der geformten Gegenstände in einem optimalen Anfangstemperaturbereich zwischen 16,6 0C unter und etwa 137 bis 165 °C über der Spannungsfreiglühtemperatur für eine Zeitdauer von mindestens 1/2 Stunde, gewöhnlich mindestens 1 Stunde, und anschließende Hitzebehandlung in einem höheren Kristallisationsbereich. Wo die Gefahr der Verformung oder des Zusammensinkens besteht, ist es allgemein nötig, daß die Anfangshitzebehandlung das Erhitzen bei einer Temperatur nicht über 96 bis 110 °C über der Spannungsfreiglühtemperatur für mindestens 1/2 Stunde einschließt. Die Zeit der Anfangshitzebehandlung im Bereich von 16,6 bis 165 00 oberhalb des Spannungsfreiglühpunktes hat keine obere Grenze; für gewöhnlich ist sie nicht länger als 5 bis 6 Stunden, aber längere Zeiten sind im allgemeinen nicht im mindesten schädlich. Tatsächlich ist es oftmals bei der Hitzebehandlung von dicken Gegenständen vorteilhaft, sehr lange Zeiten, bis zu einem Tag, einer Woche oder länger, bei den niedrigen Temperaturen zu behandeln, um eine gleichmäßige Behandlung durch den ganzen Querschnitt des Gegenstandes zu erreichen.
  • Die gristallisatioshitzebehandlungsstufe wird bei höheren Temperaturen bewirkt, gewöhnlich im Bereich von etwa 816 bis 1093 °C, wobei eine ausreichend lange Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, um die in-situ-Kristallisation mindestens in dem Ausmaß zu bewirken, daß das resultierende Glaskeramikprodukt nach Abkühlen auf Raumtemperatur und Wiedererhitzen sich nicht wesentlich unter seinem Eigengewicht verformt, wenn es für eine halbe Stunde bei einer Temperatur 165 0 0 oberliälb des Spannungsfreiglühpunktes des ursprünglichen Glases gehalten wird. Es wird ein 12,7 cm langer Stab eines Durchmessers von 6,35 mm, der an seinen Enden durch Messerkanten im Abstand von 10,16 cm gehalten wird, sich nicht verformen oder im Mittelpunkt um nicht mehr als 6,35 mm dwhsinken. Ofensichtlich ist ein Material, das diesen Test passiert, ziemlich hoch kristallin, da Glas oder Glas mit nur rund 5 l kristallinem Material offensichtlich stark deformiert wird, wenn es so hoch über seinen Spannungsfreiglühpunkt gehalten wird. Es ist jedoch nicht möglich, die genaue relative Menge kristallinen und glasigen Materials in solch dicht kristallisierten Materialien, wie sie nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden, zu bestimmen.
  • Im allgemeinen liegen die Erhitzungszeiten im Temperaturbereich von 816 bis 1093 0C zwischen 15 Minuten und 6 Stunden, gewöhnlich zwischen 1/2 und 4 Stunden. Wie aber bereits gesagt, können in diesem Bereich niederer Temperaturen viel längere Zeiten angewendet werden,"um sehr gleidhmäßige Kristallisation zu erreichen.
  • In jedem Fall führt die Gesamthitzebehandlung, das ist die Anfangs- oder Kernbildungshitzebehandlung und die Kristallisations hitzebehandlung, bei der höheren Temperatur zu einem mindestens teilweise kristallinen keramischen Körper, dessen ganzes Innere eine Vielzahl von willkürlich orientierten, im wesentlichen aufweist gleichmäßig verteilten Kristalleng wobei die meisten Kristalle in ihrer größten Längsausdehnung nicht größer als 30,u sind. Die Produkte sind dicht kristallisiert, hart und nicht spröde. Es versteht sich von selbst, daß es sich beim Übergang von der Anfange- oder Kernbildungs Hitzebehandlungstemperatur zur höheren Kriatallisationstemperatur empfiehlt, langsam genug vorzugehen oder das Zwischenplateau lange genug zu halten, um merkliche Kristallisation in dem Zwischentemperaturbereich zu bewirken, mindestens-zu einem solchen Grad, daß ein ausreichend steifes kristallines Netzwerk gebildet wird, das ein Einsinken des Gegenstandes verhindert. Selbstverständlich ist bei hitzebehandelten Gegenständen, wie flachen Platten, die in die Form gegossen und in ihr hitzebehandelt werden können, das PrDblem des Zusammensinkens ohne Bedeutung, weshalb ihm keine Aufmerksamkeit geschenkt zu werden braucht.
  • Obgleich die spezifischen Beispiele, die in der nachstehenden Tabelle I mehrere Plateaus in den Hitzebehandlungszeiten zeigen, kann die ganze Hitzebehandlung durch langsam und kontinuierlich steigende Temperaturen bewirkt werden, und oft ist.es wünschenswert, unterschiedliche Erhitzungsgeschwindigkeiten bei verschiedenen Stufen des Hitzebehandlungsverfahrens anzuwenden. So ist z. B. im Temperaturbereich zur Kernbildungsbehandlung die Erhitzungsgeschwindigkeit gewöhnlich geringer als beim Übergang von diesem tiefen Temperaturbereich zum Kristallisationstemperaturbereich.
  • Die Gläser dieser Erfindung können in gewöhnlicher Weise in gasbeheizten Öfen geschmolzen werden, vorzugsweise unter Anwendung leicht oxydierender Bedingungen, oder in elektrischen Öfen. Yio gewünscht, können elektrische Zusatzgeräte in den gasbeheizten Öfen vorgesehen sein. Im Laboratorium können Platintiegel verwendet werden. In größeren Öfen werden hoch feuerfeste Materialien verwendet, wie z. B. aus hoch feuerfestem Aluminiumoxyd. Bei feuerfesten Auskleidungen aus Aluminiumoxyd muß daran erinnert werden, daß etwas Aluminiumoxyd in die Zusammensetzung aus der Auskleidung eintreten kann, wobei die Menge zum Teil vom Volumen der Beschickung im Verhältnis zur Oberfläche des Ofens, der Temperatur, der Schmelzdauer, usw. abhängt. Korrekturen der Glassatzzusammensetzung können notwendig werden, um der Aufnahme an Aluminiumoxyd aus dem feuerfesten Material Redhnung zu tragen.
  • In einem typischen Beispiel der Erfindung wurden die nach-- stehenden Glassatzmaterialien bei einer Glastemperatur von etwa 1482 00 in einem Platintiegel in einem gasbeheizten Ofen unter schwach oxydierenden Bedingungen geschmolzen. Die Schmelzdauer betrug 21 Stunden, es wurde mechanisch gerührt. Nachstehend wird die Glassatzzusammensetzung zusammen mit der des resultierenden Glases in Gewichtsteilen wiedergegeben:
    Gewichtsteile Gewichtsteile
    1
    Petalit@ 202328 Si02 62y9
    Flint 2/ 1583,2 A1203 14
    Alcoa A-10 Aluminä _ 374,3 Mg0 6
    Mg0 306,1 Zi20 1,7
    Titanox 216,1 Ti02 4P3
    Izatriumcarbonat 256,4 Na20 3,1
    Oalciumcarbonat 446,4 0a0 5
    Borsäureanhydrid 150,0 B203 3
    1/ 4,2 % Li20, 16,2 % A1203, 77,7 % S'02, 0,4 % Na20, 0,2 % K20 und 0,027 7ä Fe203 und andere kleinere Mengen Verunreinigungen einschließlich 1 % Zündverlust.
  • ?/ 9999+9. Si02.
  • 99r5 % A1.203, 0, 03 h Fe203, 0,1 °% Na20, 0908 °% S'02, 092-4 Zündverlust.
  • 4/ 98 % Reinheit.
  • @/ weitgehend reines Ti02. Eine Anzahl von Stäben wurde aus einer homogenen Glasschmelze ausgezogen,und die Stäbe wurden nach dem Abkühlen thermisch in situ kristallisiert unter Anwendung des nachstehenddn Hitzebehandlungsplanes: Die Stäbe wurden langsam im Ofen durch einfaches Abschalten desselben gekühlt. Der durchschnittliche Bruchmodul (Biegefestigkeit) nach Abrieb betrug 4620 kg/cm 2. Die Bestimmung des Bruchmoduls wurde in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt. Andere Eigenschaften des Glases und der durch die vorstehend beschriebene Hitzebehandlung erhaltenen Keramiken sind in Tabelle I, Beispiel 1, wiedergegeben. Es wurden auch Becher eines Gewichtes von 142 g geformt und nach folgendem Plan hitzebehandelt:
    Grad 0 Stunden
    677 2
    732 2
    927 1
    Die Becher waren stark und opak weiß.
  • In der folgenden Tabelle I sind Beispiele für Glaszusammensetzungen und daraus resultierenden in situ kristallisierten Keramiken der Erfindung wiedergegeben, die die Eigenschaften der Keramiken der Erfindung haben, die weiter vorn aufgeführt sind; die Gläser wurden in gleicher Weise,wie in dem vorstehenden Beispiel beschrieben, geschmolzen. Hitzebehandlungspläne sind aufgeführt,und in den meisten Fällen wurden auch die Bruchmodulwerte bestimmt und in die Tabelle aufgenommen. Die Ausdehnungskoeffizienten für die Glüser und die kristallisierten Materialien wurden an rohrförmigen Mustern aus Glas und aus thermisch in situ kristallisierten Endprodukten bestimmt. rNr tV Ö d- 0 r i't1 l@ LI1 L@ L@-a1 K1 NNr N@ d-ol-O %o LA N t-t-rn NNr r-@ d-cm d- N r O M fll lfl L@ L@ ß1 cm 0,w- dwÖ l@- tO r 0s- N L@ <~ (O dl d-Nrrr dl) d- N O O1 e-O OMtot31 M t@ L- L- OD N NNr !` %D N 1@@ Nr @ N l0 (X) 01 M CM Nr 1 1 1 O r Q) r dl bi rl cu (X) t- si %0 L- a) N N -p CM Nr m @oI öl Ö %o N H lo N M O N N '.@ H d-t@ N LN 0cy 1 (D p ,O N N 1 H di L- O ttl .d Co t@1o O Q! -p 10 L-r In In NN Ir- 1 'DN4 @.t f.1 §§0 cn1 Ö # Ö N C-0 -p r <a G1 N N 1 .1d 1 _O ft Nl -e Co 000 @+p C@L`-r tD NNr 1@ 1 O r) O0 0 -e 1N D C-L@-O d-VO O ri -rd r% 52 Co m ' _ b ® ÖN N h O N pq ... In Tabelle I sind die Spannungsfreiglühpunkte nur für einige wenige Beispiele angegeben. Es sind jedoch genügend Spannungsfreiglühpunkte bestimmt worden, um zu wissen, daß die Hitzebehandlungspläne mit den Bereichen, die bei dem vorstehend diskutierten Kristallisationsverfahren angegeben sind, übereinstimmen. Die Spannungsfreiglühpunkte, die bestimmt worden waren und angegeben sind, sind nicht genau nach der ASTM Methode bestimmt worden und sind deshalb nur ungefähre Werte. Sie waren jedoch genau genug, um einen Anhalt bei der Aufstellung der -en Hitzebehandlungspläne zu sein. Während die Liquidustemperaturi die angegeben sind, mit einer ziemlich exakten Methode unter Verwendung von Platinbodten in einem Stufenofen bestimmt wurden, sind sie doch nicht so genau wie die Abschreck- und Schmelzmethode, die für .ganz exakte Phasendiagramme verwendet werden. Auch die Werte für die Temperatur, bei der der Logarithmus der Viskosität des Glases 4 Poise ist, sind von höheren Temperaturen extrap3ierte Werte und unterliegen somit experimentellen Fehlern. Doch sind die Viskositäten und andere gemessene Eigenschaften in der Tabelle zusammengestellt, so daß sich der Fachmann ein Bild über die allgemeinen Eigenschaften der vorliegenden Gläser machen kann.
  • Die Biegefestigkeit der kristallisierten Materialien wurden bestimmt unter Verwendung kristallisierter rohrförmiger Muster, die gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 5 mm,.in allen Fällen einen Durchmesser zwischen 3,81 und 12,7 mm hatten. Der Bruchmodultest wurde unter Verwendung eines Tinius-Olsen-Apparates bestimmt. Bei diesem Apparat wird eine bestimmte Last durch eine einzige Messerkante auf die Mitte eines 10 cm langen rohrförmigen Musters aufgebracht, das von zwei Messerkanten getragen wird (Drei-Punkt-Belastung). Die Last wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10,9 kg/min. aufgebracht, bis Versagen eintritt, wobei ein Zeiger die höchste Bast anzeigt, bei dem Punktbei dem Versagen eintritt. Bevor die Muster geprüft wurden, wurden sie durch gleichmäßige Rotierung in einer langsam umlaufenden Bohrmaschine in Kontakt mit Sandpapier (320 Grit) unter Handdruck abgerieben. Dieses Vorgehen sichert, daß der Abrieb parallel zur Richtung der Last verläuft. Bin in inch geeichtes Zeigermanometer mit einer Genauigkeit von 0,0127 mm, bei dem Stabkontakt anstelle von Punktkontakt vorgesehen ist, wurde zur Bestimmung der größten und kleinsten Durchmesser der Muster verwendet. Da einige der rohrförmigen Muster vollkommen rund waren, ist die aufgebrachte Last gleich dem maximalen Durchmesser,und die Grundformel für einen elliptischen Querschnitt wurde zur Berechnung des Bruchmoduls wie folgt verwendet: Jeder Viert, der in Tabelle I wiedergegeben ist, ist der Durchschnitt der Werte, die an einer Anzahl von Mustern erhalten wurden.

Claims (1)

  1. Patent a n s p r ü c h e 1. Thermisch kristallisierbares Glas, dadurch gekennzeichnet, es daB/ini wesentlichen die nachstehend aufgeführten Bestandteile im Glas in den angegebenen Gewichtsprozentbereichen enthält: Bestandteil Gew. S102 60 - 74 A1203 13 - 17 Mg0 2 - 7 0a0 - 2 - 7 11120- 195 - 2 T102 1 z 7 zr02 0 - 2 Nag 0 0 - 6 0. _ 0 _ 4 Z120` + i02) 3 - 9 (T102 + Z r02) 2 - 8 (Nä20-+ K20) 2,5 - 6 (CaQ + mg0) 6 - 13
    Ca0 + hi20+Ti02 + 7r02 besteht. 2. verfahren zur Herstellung eines teilweise kristallinen keramischen Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermisch kristallisierbare Glasschmelze hergestellt wird, die im wesentlichen die nachstehenden Bestandteile enthält, die in dem Glas in den angegebenen Gewichtsprozentbereichen vorliegen. Bestandteil Gew.-o Si02 60 - 74 A1203 13 - 17 MgO 2 - 7 C a0 2 - 7 Zi20 1, 5 - 2 Ti02 1 - 7 Zr02 0 - 2 Na20 0 - 6 K20 0 - 4 (Zi20 + Ti02) - 3 - 9 (Ti02 + Zr02) 2 - 8 (Na 20 + K20) 2,5 - 6 (C a0 + Mg0 ) 6 - 13
    wobei das Glas zu mindestens 90 Gew.-% aus Si02 + A1203 + Mg0 + Ca0 + %i20 + Ti02 + Zr02 besteht, ein Glasgegenstand vorbestimmter Dicke und Gestalt aus dieser Glasschmelze geformt wird und dieser Gegenstand danach durch in-situ-Kristallisation thermisch kristallisiert wird zu einem teilweise kristallinen keramischen Produkt eines linearen @iärmeausdehnungskoeffizienten größer als 30 x 10-7/'C über einen Temperaturbereich von 0 bis 300 o C, der eine Vielzahl von im wesentlichen homogen verteilten Kristallen enthält, welche im wesentlichen alle eine größte Längsausdehnung unter 30 Mikron haben. 3. Teilweise kristalline Keramik, gekennzeichnet dadurch, daß sie einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten größer als 30 Y 10 -7/°C über einem,Bereich von 0 bis 300 oC aufweist, eine Vielzahl von im wesentlichen homogen verteilten Kristallea enthält, die im wesentlichen alle eine größte Längsausdehnung unter 30 fu haben, wobei diese Keramik aus einem Glas durch thermische in--situ-iCristallisation gebildet wurde, das Glas ein thermisch kristallisierbares Glas war, das im wesentlichen die folgenden Bestandteile in den angegebenen Gewichtsprozentbereichen enthielt: Bestandteil Gew. - Si02 60 -- 74 A120 3 13 - 17 Tilg0 2 - 7 0a0 2 - 7 Zi20 1t5 - 2 Ti02 1 - 7 Zr02 0 - 2 TVa20 0 - 6 K20 0 - 4 (Zi20 + 2i02) 3 = 9 (Ti02 + Zr02) 2 - 8 (11a20 + K20) 2e5 - 6 (oa0 + I.-g0) G - 13
    und das zu mindestens 90 Gew.-;/o aus S102 +a1203 + kbO + @a0 + Z@,O + T102 + Zr02 bestand.
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