ES2201976T3 - Material vitroceramico translucido, procedimiento para la produccion de un material vitroceramico translucido, asi como su utilizacion. - Google Patents

Material vitroceramico translucido, procedimiento para la produccion de un material vitroceramico translucido, asi como su utilizacion.

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ES2201976T3 ES00114268T ES00114268T ES2201976T3 ES 2201976 T3 ES2201976 T3 ES 2201976T3 ES 00114268 T ES00114268 T ES 00114268T ES 00114268 T ES00114268 T ES 00114268T ES 2201976 T3 ES2201976 T3 ES 2201976T3
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Abstract

Material vitrocerámico translúcido con 1.1 una transmisión de la luz en la región visible de 0, 5 a 10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm, 1.2 una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola, 1.3 una resistencia a las diferencias de temperatura mayor que 650ºC, 1.4 cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico, 1.5 cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina adicional en la capa superficial del material vitrocerámico, 1.6 una dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de manera tal que se genera un estado superficial del material vitrocerámico que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica, y 1.7 un contenido de SiO2 de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que 80% en peso, de manera tal que al enfriar el material vitrocerámico a la temperatura ambiente se impide la transformación de la fase cristalina mixta con alto contenido de cuarzo en una indeseada fase de cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo, que conduce a grietas en la superficie del material vitrocerámico.

Description

Material vitrocerámico translúcido, procedimiento para la producción de un material vitrocerámico translúcido, así como su utilización.
El invento tiene por objeto un material vitrocerámico translúcido, un procedimiento para su producción, así como su utilización.
Es conocido que los vidrios del sistema Li_{2}0-Al_{2}0_{3}-Si0_{2} se pueden transformar en materiales vitrocerámicos (materiales vitrocerámicos LAS) con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo y/o con cristales mixtos de keatita como fases cristalinas principales. La producción de estos materiales vitrocerámicos se efectúa en diferentes etapas. Después de la fusión y de la conformación en caliente, el material es enfriado usualmente hasta por debajo de la temperatura de transformación. A continuación, el vidrio de partida se transforma por cristalización controlada en un artículo vitrocerámico. Esta ceramización se efectúa en un proceso térmico de múltiples etapas, en el que en primer lugar, por formación de núcleos de cristalización a la temperatura comprendida entre aproximadamente 600-800ºC, se producen núcleos de cristalización usualmente a base de cristales mixtos de TiO_{2} o de ZrO_{2} y TiO_{2}; también el SnO_{2} puede participar en la formación de los núcleos. Durante el subsiguiente aumento de temperatura crecen, a la temperatura de cristalización de aproximadamente 750-900ºC, primeramente cristales mixtos con alto contenido de cuarzo sobre estos núcleos. Al aumentarse adicionalmente la temperatura en el intervalo de aproximadamente 900-1.200ºC, estos cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se transforman ulteriormente en cristales mixtos de keatita. La transformación en cristales mixtos de keatita está vinculada con un crecimiento de los cristales, es decir con un tamaño creciente de los cristalitos, por lo que se efectúa de modo creciente una dispersión de la luz, es decir que se disminuye cada vez más la transmisión de la luz. El artículo vitrocerámico aparece con ello cada vez más translúcido y finalmente opaco. Los materiales vitrocerámicos con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo son usualmente transparentes; por disminución del contenido de agentes formadores de núcleos de cristalización se pueden producir también en este caso materiales vitrocerámicos translúcidos.
Una propiedad clave de estos materiales vitrocerámicos consiste en que con ellos se pueden producir materiales técnicos que disponen de un coeficiente de dilatación térmica extremadamente bajo, situado en el intervalo desde la temperatura ambiente hasta de aproximadamente 700ºC de < 1,5\cdot10^{-6}/K. Con materiales vitrocerámicos, que contienen cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina principal, se pueden realizar en un intervalo preestablecido de temperaturas, p.ej. entre la temperatura ambiente y 700ºC, incluso materiales técnicos con una dilatación casi nula.
Estos materiales vitrocerámicos encuentran aplicación en forma transparente p.ej. como cristal protector contra los incendios, lunas de inspección de chimeneas o vajilla de cocina. Para la aplicación como superficie de cocción se desea una disminución de la transmisión de la luz, con el fin de evitar la inspección a través de las estructuras técnicas situadas por debajo de la superficie de cocción. Esta disminución de la transmisión de la luz se consigue p.ej. mediante coloración de materiales vitrocerámicos transparentes, así como por medio de materiales vitrocerámicos transformados en translúcidos u opacos.
Así, por ejemplo, por el documento de solicitud de patente internacional WO 99/06334 se conoce un material vitrocerámico translúcido, que tiene un grado de enturbiamiento de por lo menos 50%. Además, el documento WO 99/ 06334 reivindica un correspondiente material vitrocerámico translúcido con una transmisión de 5 a 40% en la región visible. Los mencionados materiales vitrocerámicos translúcidos contienen en tal caso ya sea \beta- espodumeno (cristales mixtos de keatita) como fase cristalina predominante o exclusivamente \beta-espodumeno como fase cristalina única.
El documento de solicitud de patente europea EP 0.437.228 A1 describe un material vitrocerámico transparente con cristales mixtos de \beta-cuarzo (cristales mixtos con alto contenido de cuarzo) como fase cristalina predominante o un material vitrocerámico opaco de color blanco con cristales mixtos de \beta-espodumeno (cristales mixtos de keatita) como fase cristalina predominante.
El material vitrocerámico con translucidez variable, que se describe en el documento EP 536.478 Al, junto a zonas con cristales mixtos de \beta-cuarzo, contiene zonas con cristales mixtos de \beta-espodumeno y gahnita. Estos cristales mixtos de gahnita (ZnO\cdotAl_{2}O_{3}) se forman durante la transformación de fases de cristales mixtos de \beta-cuarzo en cristales mixtos de \beta-espodumeno y compensan la modificación de densidad que está vinculada con esta transformación de fases. Con ello se hace posible la contigüidad inmediata de zonas transparentes, translúcidas y opacas en un artículo vitrocerámico. En las zonas translúcidas y en las opacas, los cristales mixtos de keatita son la fase cristalina principal. Los cristales de gahnita presentan una dilatación térmica esencialmente mayor que la de los cristales mixtos mencionados (con alto contenido de cuarzo o con keatita) de materiales vitrocerámicos LAS típicos. Es de esperar que un producto cristalizado variablemente de esta manera tenga desventajas en la resistencia a los golpes, y que como consecuencia de las diferentes características de dilatación presente prematuramente grietas en la estructura durante el uso.
A partir del documento de patente de los EE.UU. 4.211.820 se conocen materiales vitrocerámicos en lo esencial transparentes con un ligero enturbiamiento, con cristales mixtos de \beta-espodumeno como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico. Mediante 0,02 a 0,2% en peso de V_{2}O_{5} los materiales vitrocerámicos transparentes allí reivindicados están coloreados de pardo. Un material vitrocerámico comparable es conocido por el documento US 4.218.512.
Es misión del invento encontrar un material vitrocerámico translúcido, así como un procedimiento para la producción de un material vitrocerámico translúcido, debiendo poseer el material vitrocerámico una transmisión de la luz de 0,5-10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm, una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola, y altos valores de la resistencia a las diferencias de temperatura mayores que 650ºC.
El problema planteado por esta misión se resuelve por medio de un material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 1 así como por un procedimiento según la reivindicación 14.
El material vitrocerámico translúcido conforme al invento tiene en este caso
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una transmisión de la luz en la región visible de 0,5 a 10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm,
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una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola,
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una resistencia a las diferencias de temperatura mayor que 650ºC, preferiblemente mayor que 700ºC,
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cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico,
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cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina adicional en la capa superficial del material vitrocerámico,
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una dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de manera tal que se produce un estado superficial del material vitrocerámico que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica, y
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un contenido de SiO_{2} de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que 80% en peso, de manera tal que al enfriar el material vitrocerámico a la temperatura ambiente se impide la transformación de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en una indeseada fase de cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo, que conduce a grietas en la superficie del material vitrocerámico.
En el procedimiento conforme al invento, para la producción de un material vitrocerámico translúcido que tiene una transmisión de la luz en la región visible de 0,5-10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm, una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola, una resistencia a las diferencias de temperatura mayor que 650ºC, preferiblemente mayor que 700ºC, con cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico, con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo como fase cristalina en la capa superficial del material vitrocerámico, una dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de manera tal que se genera un estado superficial del material vitrocerámico, que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica, un contenido de SiO_{2} de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es mayor que 80% en peso, de manera tal que al enfriar el material vitrocerámico a la temperatura ambiente se impide la transformación de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en una indeseada fase de cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo, que conduce a grietas en la superficie del material vitrocerámico, la estructura de capas con cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico y cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina adicional en la capa superficial del material vitrocerámico, se produce mediante el recurso de que el intervalo de temperaturas de la formación de núcleos de cristales de núcleos que contienen Zr y Ti, de 650 a 760ºC, se atraviesa con altos regímenes de calentamiento mayores que 7 K/min, la cristalización de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se lleva a cabo a una temperatura de 760 a 850ºC, y el tiempo de permanencia en el intervalo de temperaturas comprendido entre 650 y 850ºC es menor que 60 minutos.
Al realizar la cristalización de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en el intervalo de temperaturas de 760 a 850ºC, el material vitrocerámico se puede mantener a una determinada temperatura, pero el intervalo de temperaturas se puede también atravesar por lo menos en parte.
De modo preferido, el material vitrocerámico conforme al invento o el material vitrocerámico producido de acuerdo con el procedimiento conforme al invento presenta cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina predominante en la capa superficial del material vitrocerámico.
La resistencia a las diferencias de temperatura en el caso del material vitrocerámico es establecida por la siguiente relación:
\Delta T = \frac{\sigma_{g}\cdot(1-\mu)}{\alpha\cdot E}
En este caso, \DeltaT corresponde a la resistencia a las diferencias de temperatura, \mu es el coeficiente de Poisson, E es el módulo-E (elástico), \alpha es el coeficiente de dilatación por calor (dilatación térmica) y \sigma_{g} es la resistencia mecánica, para la que se debe emplear el valor que se ajusta en el uso práctico debido a deterioros superficiales.
Puesto que la dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de manera tal que se produce un estado superficial del material vitrocerámico, que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica, se produce presumiblemente una tensión de compresión junto a la superficie del material vitrocerámico, que se opone tanto a las tensiones de tracción externas debidas a cargas de choque como también a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica en el uso práctico. Con ello se ajusta un valor más alto de la resistencia mecánica después de un deterioro usual en la práctica. Este efecto es también conocido en el caso de tensiones de compresión, que son producidas en los vidrios por un tensado previo químico, p.ej. por el intercambio de potasio por sodio. El tensado previo químico no es posible sin embargo p.ej. en el caso de superficies de cocción, puesto que las tensiones de compresión son descompuestas de nuevo por las altas temperaturas en las zonas de cocción.
Para conseguir una alta resistencia a las diferencias de temperatura, en lo esencial la resistencia mecánica después de un deterioro usual en la práctica, \sigma_{g}, debería ser alta, y el coeficiente de dilatación por calor, \alpha, debería ser pequeño. El módulo-E y el coeficiente de Poisson pueden ser influenciados solamente en menor medida por la composición y la producción. Así, es ventajoso que la dilatación térmica del material vitrocerámico entre la temperatura ambiente y 700ºC sea menor que 1,3\cdot10^{-6}/K, preferiblemente menor que 1,1\cdot10^{-6}/K.
Los cálculos por simulación de una superficie de cocción en forma de placa a base del material vitrocerámico translúcido conforme al invento, con métodos de elementos finitos, muestran que en el uso de las zonas de cocción de acuerdo con las estipulaciones resultan tensiones de tracción tangenciales junto a la arista exterior de la placa. En el caso del procedimiento de transformación conforme al invento, se genera junto a la arista exterior de la placas un estado superficial, que tiene una alta resistencia mecánica, \sigma_{g}, incluso después de un deterioro en uso. De ello resulta para la utilización como superficie de cocción una resistencia suficientemente alta a las diferencias de temperatura.
Con el fin de proteger al material vitrocerámico con respecto del ataque por un ácido sobre los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, es ventajoso que junto a la superficie inmediata por encima de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se produzca una capa vítrea con un grosor de aproximadamente 100 a 600 nm. En esta capa vítrea se han enriquecido los componentes que no son incorporados en los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, p.ej. óxidos de metales alcalinos tales como p.ej. Na_{2}O, K_{2}O y óxidos de metales alcalino-térreos tales como p.ej. CaO, SrO, BaO. Para la generación de la capa vítrea protectora deberían ser constituyentes de la composición por lo tanto los mencionados óxidos de metales alcalinos y alcalino-térreos. Es conocido que los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo pueden ser destruidos por el ataque de ácidos, al ser reemplazado el litio por protones del ácido. Con la destrucción de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la capa próxima a la superficie se pierde también la influencia positiva de éstos sobre la resistencia a las diferencias de temperatura.
La estructura de capas que se ha descrito, con una capa vítrea que tiene un grosor de aproximadamente 100 a 600 nm, con una capa próxima a la superficie con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo y los cristales mixtos de keatita en el interior del material vitrocerámico, puede ser producida al realizar la ceramización del material vitrocerámico, siendo atravesado el intervalo de temperaturas de la formación de núcleos de cristales de núcleo que contienen Zr y Ti, de 650 a 760ºC, con altos regímenes de calentamiento mayores que 7 K/min, y llevándose a cabo la cristalización de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo a una temperatura de aproximadamente 760 a 850ºC. En el caso de vidrios de partida en forma de placas se ha manifestado como ventajoso para la evitación de irregularidades debidas a una cristalización no uniforme en la placa, el hecho de que se decelere el régimen de calentamiento entre 760 y 850ºC o que se introduzca un cierto período de tiempo de mantenimiento. En conjunto, el tiempo de permanencia en el intervalo de temperaturas entre 650 y 850ºC debería ser menor que 60 minutos, ya que en caso contrario se observaría un empeoramiento de la resistencia a las diferencias de temperatura.
El máximo de temperatura del proceso de producción está situado en temperaturas de 1.000 a 1.100ºC. En este caso se efectúa la transformación en el material vitrocerámico translúcido conforme al invento con una transmisión de la luz de 0,5 a 10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm. Los regímenes de calentamiento y el período del tiempo de mantenimiento a la temperatura máxima se deben escoger entonces de tal manera que, por una parte, resulte la deseada translucidez, es decir una transmisión de la luz de 0,5 a 10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm. Por otro lado, el período de tiempo de mantenimiento no debe ser prolongado hasta tanto que la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la superficie posea unos contenidos inadmisiblemente altos de SiO_{2}. Unos contenidos de SiO_{2} situados en el orden de magnitud de > 80% pueden conducir a que al enfriar se efectúe una transformación de la estructura con alto contenido de cuarzo en la estructura con bajo contenido de cuarzo. Se observa que la composición de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se modifica con el período de tiempo de mantenimiento. Con un período de tiempo de mantenimiento creciente, la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se hace cada vez más rica en SiO_{2}, por lo que se tiene que limitar por medio de medidas técnicas de procedimiento el período de tiempo de mantenimiento a temperaturas máximas. El período de tiempo de mantenimiento admisible depende de la composición del material vitrocerámico, del régimen de calentamiento y del nivel de la temperatura máxima.
Para la determinación, según la técnica de procesos, del período de tiempo de mantenimiento admisible a una temperatura máxima establecida y a un régimen de calentamiento establecido, se puede aprovechar la difracción de rayos X en capa delgada. Por medición con incidencia rasante (casi horizontal) con un ángulo de aproximadamente 0,6º, se capta la fase cristalina de cuarzo en la superficie. Los reflejos principales de la fase cristalina de cuarzo están situados en valores de 2\theta de 20,5 y 26º. A partir de los diagramas de difracción se puede determinar la constante de retículo a de la respectiva fase cristalina de cuarzo. La constante de retículo a de la celda elemental reproduce el contenido en SiO_{2} de la fase de cuarzo. Unas bajas constantes de retículo a representan unos altos contenidos de SiO_{2}. Para cada composición de material vitrocerámico se puede determinar un valor límite para la constante de retículo a, en el que, condicionado por unos altos contenidos de SiO_{2} de > 80% en la fase de cuarzo al enfriar, se efectúa la indeseada transformación en la estructura con bajo contenido de cuarzo. Los valores límites para la constante de retículo a están situados en el orden de magnitud de 5,00 a 5,04 \ring{A}.
La transformación de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la estructura con bajo contenido de cuarzo se debe evitar indispensablemente, puesto que en su caso se llega a una contracción de volumen, y por causa de la alta dilatación térmica con el bajo contenido de cuarzo, comparada con la fase de cristales mixtos de keatita en el interior del material vitrocerámico, se llega a altas tensiones en la superficie. Mediante las altas tensiones de tracción se producen grietas superficiales en el artículo vitrocerámico, que disminuyen drásticamente la resistencia mecánica a los golpes por debajo del valor necesario. La evitación de grietas superficiales es decisiva para la consecución de las solicitadas altas resistencias mecánicas a los golpes de 18 cm como valor medio, comprobadas con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola apoyándose de la norma DIN 52306. A través de las grietas superficiales detectables con microscopio, y de la disminución, vinculada con ello, de la resistencia a los golpes, se puede reconocer de manera confiable la transformación de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, próximos a la superficie, en la estructura con bajo contenido de cuarzo. Con este método es posible determinar empíricamente el período de tiempo de mantenimiento admisible a una temperatura máxima preestablecida y un régimen de calentamiento preestablecido. La Figura 1 muestra para una composición determinada (Vidrio Nº 1 en la Tabla 1) cómo las grietas superficiales aparecen como consecuencia de períodos de tiempo de mantenimiento prolongados inadmisiblemente a un régimen de calentamiento preestablecido y una temperatura máxima preestablecida. Para cada composición del material vitrocerámico se puede determinar por consiguiente también el respectivo valor límite para la constante de retículo a, medido con difracción de rayos X en capa delgada. Esto se muestra en la Figura 2 para las muestras que son idénticas a las de la Figura 1. El contenido crítico de SiO_{2} para la indeseada transformación de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la estructura con bajo contenido de cuarzo, está situado en este ejemplo en valores de la constante de retículo de a < que aproximadamente 5,02 \ring{A}.
Para la consecución de una alta resistencia a las diferencias de temperatura, se ha manifestado como favorable que el tamaño medio de granos de los cristales mixtos de keatita en el interior del material vitrocerámico sea de 0,3 \mum a 2 \mum y de modo preferido de 1 a 1,5 \mum. El límite superior se explica por el hecho de que con mayores tamaños medios de granos, es decir con una estructura gruesa, resultan microtensiones desfavorablemente altas. El tamaño medio de granos debería ser no menor que 0,3 \mum, preferiblemente no menor que 1 \mum, puesto que en caso contrario no se impediría geométricamente de modo suficiente la propagación de grietas. En el intervalo de tamaños medios de granos de 0,3 a 2 \mum, a través del conocido fenómeno de ramificación de las grietas se consigue manifiestamente una alta resistencia mecánica en el caso de un deterioro usual en la práctica, \sigma_{g}.
Un material vitrocerámico conforme al invento está caracterizado de modo preferido por una composición, expresada en % en peso sobre la base de los óxidos, de Li_{2}O 3,0-4,0, Na_{2}O 0-1,0, K_{2}0 0-0,6, \Sigma Na_{2}O+K_{2}O 0,2-1,0, MgO 0-1,5, CaO 0-0,5, SrO 0-1,0, BaO 0-2,5, \Sigma CaO+SrO+BaO 0,2-3,0, ZnO 1,0-2,2, Al_{2}O_{3} > 19,8-23, SiO_{2} 66-70, TiO_{2} 2,0-3,0, ZrO_{2} 0,5-2,0 y P_{2}O_{5} 0-1,0.
Para la formación del sistema estructural conforme al invento del material vitrocerámico translúcido, se necesitan unos contenidos de Li_{2}O, ZnO, Al_{2}O_{3} y SiO_{2} situados en los límites indicados. Estos componentes son constituyentes de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo y de keatita. Los límites relativamente estrechos son necesarios para que se forme el sistema estructural deseado. El contenido de Al_{2}O_{3} debe ser > 19,8% en peso, puesto que en caso contrario se favorecen unos contenidos indeseablemente altos de SiO_{2} de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo que están próximos a la superficie. El contenido de Al_{2}O_{3} es menor que 23% en peso, puesto que unos altos contenidos de Al_{2}O_{3} al realizar la conformación de la masa fundida pueden conducir a una indeseada desvitrificación de la mullita. Como otros componentes se pueden incorporar MgO y P_{2}O_{5}. La adición de los óxidos de metales alcalinos Na_{2}O y K_{2}O, así como de los óxidos de metales alcalino-térreos CaO, SrO, BaO, mejora la fusibilidad y el comportamiento de desvitrificación del vidrio durante la producción. Los contenidos son limitados, puesto que estos componentes permanecen en lo esencial en la fase de vidrio restante del material vitrocerámico y elevan de modo indeseado la dilatación térmica en el caso de unos contenidos demasiado altos. Las sumas mínimas indicadas de los óxidos de metales alcalinos o de los óxidos de metales alcalino-térreos son necesarias para que se pueda formar el sistema estructural conforme al invento. El contenido de TiO_{2} está situado entre 2 y 3 en peso, y el contenido de ZrO_{2} está situado entre 0,5 y 2 en peso. Ambos componentes son indispensables como agentes formadores de núcleos de cristalización. El material vitrocerámico translúcido se puede producir en el caso de la producción por adición de agentes de purificación usuales tales como p.ej. As_{2}O_{3}, Sb_{2}O_{3}, SnO_{2}, CeO_{2}, compuestos de sulfatos y respectivamente cloruros.
El material vitrocerámico translúcido conforme al invento se puede producir en diferentes tonos de color, de modo correspondiente a las necesidades y a los deseos del mercado. Cuando se desea un elevado nivel de blanco en el sistema Lab, de L' > 83, durante la producción el contenido de impurezas coloreadoras, aquí en particular de V_{2}O_{5}, MoO_{3}, CoO y NiO, se debe limitar a valores extremadamente bajos. Así deberían ser V_{2}O_{5} < 15 ppm, MoO_{3} < 20 ppm, CoO < 10 ppm, NiO < 10 ppm y la suma total de los óxidos coloreadores mencionados < 30 ppm. Cuando, por el contrario, se desean determinadas coloraciones del tono de color blanco, se pueden emplear componentes coloreadores usuales tales como p.ej. compuestos de V, Cr, Mn, Ce, Fe, Co, Cu, Ni, Se y Cl, con el fin de alcanzar determinados sitios de color en el sistema Lab. Para el ajuste de un tono de color beige, se ha acreditado en particular la adición de CeO_{2}, MnO_{2}, Fe_{2}O_{3} individualmente o en combinación, como componentes coloreadores.
Por razones económicas, es ventajoso que a partir de la misma composición, junto al material vitrocerámico translúcido, se pueda producir también un material vitrocerámico opaco con una transmisión de la luz < 0,5% en el caso de un grosor de 4 mm. En este caso es favorable la transformación en un material vitrocerámico opaco con cristales mixtos de keatita a temperaturas más altas, puesto que con ello se pueden descomponer los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que están próximos a la superficie, y se puede evitar la problemática de la transición de fases a la que tiene un bajo contenido de cuarzo en el caso de cristales mixtos ricos en SiO_{2} con alto contenido de cuarzo, puesto que esta problemática está vinculada con un período de tiempo de mantenimiento prolongado. Con los materiales vitrocerámicos opacos se puede realizar una forma de ejecución adicional.
Además, es ventajoso desde el punto de vista económico que a partir de la misma composición, de la que consta el material vitrocerámico translúcido, se pueda producir también un material vitrocerámico transparente con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo como fase cristalina predominante y con una transmisión de > 80% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm. Esto es posible, si después de la cristalización del cristal mixto con alto contenido de cuarzo se prescinde de una elevación de la temperatura para la transformación en un material vitrocerámico translúcido que contiene cristales mixtos de keatita.
Preferiblemente, un material vitrocerámico conforme al invento o respectivamente un material vitrocerámico producido según el procedimiento conforme al invento encuentra utilización en forma translúcida u opaca como superficies de cocción o como vajilla de cocina y en forma transparente como cristal protector contra los incendios, luna de inspección de chimeneas, vajilla de cocina o ventanas para hogares de pirólisis.
El nivel de blanco y el color en el sistema de colores Lab se midieron con un aparato de medición frente a un fondo de color negro.
La comprobación de la resistencia a las diferencias de temperatura de placas de materiales vitrocerámicos conformes al invento, se efectúa apoyándose en la situación de carga que es típica para la aplicación como superficie de cocción. Una sección parcial, lo suficientemente grande para el ensayo, de la placa de material vitrocerámico que se ha de ensayar (usualmente una sección cuadrada con las dimensiones de 250 mm x 250 mm), se apoyó en posición horizontal. La cara inferior de la placa de material vitrocerámico se calentó mediante un cuerpo de calefacción por radiación convencional en forma de círculo, tal como se emplea usualmente en compartimientos de cocción, poniéndose fuera de funcionamiento los medios limitadores de la temperatura eventualmente presentes. La cara superior de la placa de material vitrocerámico se protegió mediante una campana metálica contra las influencias externas, que perturban al proceso de medición. Asimismo, sobre la cara superior se midió la temperatura superficial de la placa de material vitrocerámico, que aumentaba gradualmente durante el proceso de calentamiento y concretamente junto al sitio más caliente dentro de la distribución heterogénea de las temperaturas superficiales, que es típica del sistema de calentamiento. La zona de aristas de la placa, que se ha de comprobar en lo que se refiere a su resistencia a las diferencias de temperatura, tiene en este caso una anchura mínima no calentada - medida como distancia mínima entre la arista exterior de la placa y la limitación interna del borde lateral de aislamiento del cuerpo de calefacción por radiación - que corresponde a las colocaciones más críticas de los cuerpos de calefacción usuales en los compartimientos de cocción. Durante el proceso de calentamiento, la zona exterior no calentada queda sometida a tensiones de tracción tangenciales. Aquella temperatura junto a la posición de medición antes descrita, a la que la placa de material vitrocerámico se rompe bajo la acción de tensiones de tracción tangenciales, se aprovechó como valor característico para la resistencia a las diferencias de temperatura.
La resistencia a los golpes se determinó mediante un ensayo de caída de bola apoyándose en la norma DIN 52306. Como sonda de medición, una sección parcial cuadrada (con un tamaño de 100 x 100 mm) del disco de material vitrocerámico que se había de ensayar se colocó dentro de un bastidor de ensayo, y se dejó caer sobre el centro de la muestra una bola de acero que tenía un peso de 200 g. La altura de caída se aumenta escalonadamente, hasta que aparece la rotura. Por causa del carácter estadístico de la resistencia a los golpes, este ensayo se realizó en una serie de aproximadamente 10 muestras y se determinó el valor medio de las alturas de caída con rotura que se midieron.
El presente invento se explica aún más con ayuda de los siguientes Ejemplos.
Los vidrios de partida, mediando utilización de las materias primas usuales en la industria del vidrio, se fundieron y purificaron a unas temperaturas de aproximadamente 1.640ºC. La conformación tuvo lugar de acuerdo con los procedimientos usuales, p.ej. de moldeo por colada o laminación. Las piezas moldeadas por colada se enfriaron comenzando a partir de aproximadamente 680ºC en un horno de refrigeración hasta la temperatura ambiente y se subdividieron al tamaño necesario para las investigaciones.
\newpage
La Tabla 1 muestra las composiciones de vidrios conformes al invento y los bajos contenidos de impurezas coloreadoras.
TABLA 1 Composición de vidrios sobre la base de óxidos en % en peso
Vidrio Nº 1 Vidrio Nº 2
Li_{2}O \hskip10pt 3,5 \hskip10pt 3,5 \hskip5pt
Na_{2}O \hskip10pt 0,2 \hskip10pt 0,15
K_{2}O \hskip10pt 0,2 \hskip10pt 0,2 \hskip5pt
MgO \hskip10pt 1,2 \hskip10pt 1,15
BaO \hskip10pt 1,0 \hskip10pt 0,8 \hskip5pt
ZnO \hskip10pt 1,7 \hskip10pt 1,5 \hskip5pt
Al_{2}O_{3} \hskip5pt 20,2 \hskip5pt 20,0 \hskip5pt
SiO_{2} \hskip5pt 66,9 \hskip5pt 67,2 \hskip5pt
TiO_{2} \hskip10pt 2,7 \hskip10pt 2,6 \hskip5pt
ZrO_{2} \hskip10pt 1,7 \hskip10pt 1,7 \hskip5pt
As_{2}O_{3} \hskip10pt 0,7 \hskip10pt 1,2 \hskip5pt
Suma 100,0 100,0 \hskip5pt
Impurezas coloreadoras Vidrio Nº 1 Vidrio Nº 2
V_{2}O_{5} 6 ppm -
MoO_{3} 2 ppm -
CoO <1 ppm -
NiO 4 ppm -
MnO_{2} <1 ppm
Cr_{2}O_{3} <10 ppm -
A partir de los vidrios reseñados se produjeron materiales vitrocerámicos conformes al invento mediante las siguientes transformaciones (ceramizaciones):
En los Ejemplos presentados en la Tabla 2 se transformaron en total aproximadamente de 15 a 20 placas, en las que se promediaron las resistencias a los golpes y las resistencias a las diferencias de temperatura.
Ejemplo 1
Objetos de vidrio verde (en bruto) en forma de placas con un grosor de 4 mm según la composición de acuerdo con el Vidrio Nº 1 se llevaron desde la temperatura ambiente con un régimen de calentamiento de 11 K/min a una temperatura de 840ºC y se mantuvieron en ésta durante aproximadamente 18 minutos para la cristalización de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo. A continuación, el material se llevó a razón de 9,5 K/min hasta una temperatura máxima de 1.065ºC, que se mantuvo durante 23 minutos. El material vitrocerámico translúcido se enfrió a 950ºC con un régimen de enfriamiento de aproximadamente 12 K/min y se enfrió con la línea característica del horno sin regular adicionalmente hasta la temperatura ambiente. En la Tabla 2 se exponen las propiedades resultantes del material vitrocerámico translúcido obtenido de acuerdo con el Ejemplo 1. El nivel de blanco, el color y la resistencia a los golpes se determinaron en muestras que tenían un grosor de 4 mm. Para la medición de la transmisión de la luz, la muestra se pulimentó por ambas caras; el grosor de las muestras, situado con ello ligeramente por debajo de 4 mm, está reseñado en la Tabla 2.
TABLA 2 Propiedades de los materiales vitrocerámicos transformados
Ejemplo 1 2 3
Vidrio Nº 1 1 1
Transmisión de la luz \tau (%) 9,4 9,2 8,4
Grosor de las muestras 3,58 3,58 3,55
Nivel de blanco L* 83,1 82,9 84,0
Color \hskip1.4cm C* 5,2 5,5 4,6
\hskip2.3cm a* -3,3 -3,4 -3,1
\hskip2.3cm b* -4,1 -4,3 -3,3
Resistencia mecánica a los golpes (cm) 23 25 26
Resistencia a las diferencias de 735 689 725
temperatura (ºC)
Coeficiente de dilatación térmica 1,0 - -
\alpha(20/700ºC) (10^{-6}/K)
Ejemplo 2
Objetos de vidrio verde (en bruto) en forma de placas con un grosor de 4 mm de acuerdo con la composición del Vidrio Nº1, se transformaron con el siguiente programa de ceramización. Las placas de vidrio verde (en bruto) con un grosor de 4 mm se llevaron con un régimen de calentamiento de 11 K/min a 805ºC y se mantuvieron en esta temperatura durante 23 minutos. A continuación, el material fue calentado a razón de 9,5 K/min hasta una temperatura máxima de 1.060ºC y durante un período de tiempo de mantenimiento de 23 minutos. El material se enfrió a razón de 12 K/min a 950ºC y luego se enfrió adicionalmente con la línea característica del horno hasta la temperatura ambiente. Con este programa de transformación se obtuvo un material vitrocerámico translúcido que dispone de las propiedades reseñadas en la Tabla 2.
Ejemplo 3
En este Ejemplo se utilizaron objetos de vidrio verde (en bruto) en forma de placas con un grosor de 4 mm según la composición de acuerdo con el Vidrio Nº 1. Las placas de vidrio verde (en bruto) se calentaron a razón de 11 K/min a 845ºC. El material se mantuvo durante 23 minutos a esta temperatura. A continuación, el material se calentó adicionalmente a razón de 9,5 K/min a una temperatura máxima de 1.060ºC y se mantuvo en ésta durante 23 minutos. El enfriamiento se efectuó a razón de 12 K/min a 835ºC y desde esta temperatura el material se enfrió adicionalmente con la línea característica del horno hasta la temperatura ambiente. Las propiedades del material vitrocerámico transformado obtenido se exponen en la Tabla 2 bajo el epígrafe del Ejemplo 3.
Ejemplos 4 a 12
En estos Ejemplos, objetos de vidrio verde (en bruto) en forma de placas con un grosor de aproximadamente 4 mm, se transformaron con un programa uniforme. La composición de los Ejemplos corresponde a la composición del Vidrio Nº 1 de la Tabla 1. Las muestras en forma de placas se calentaron con un régimen de calentamiento uniforme de 7,5 K/min hasta la temperatura máxima y se mantuvieron en ésta de acuerdo con los períodos de tiempo de mantenimiento a la temperatura máxima, que se indican. Durante el calentamiento con régimen de calentamiento constante tiene lugar la cristalización de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en el intervalo de temperaturas comprendidas entre 760 y 850ºC.
La Tabla 3 muestra la conexión existente entre las condiciones de producción a una temperatura máxima variada y con un período de tiempo de mantenimiento variado, así como las propiedades de nivel de blanco L*, color (con un grosor de las muestras de 4 mm), transmisión de la luz \tau (muestras pulidas, con el grosor que se indica en la Tabla 3) y la aparición de grietas superficiales. Se pone en claro que con el aumento de la temperatura máxima y/o del período de tiempo de mantenimiento se aumenta el nivel de blanco L* y se disminuye la transmisión de la luz \tau. Si el período de tiempo de mantenimiento, a un régimen de calentamiento preestablecido y a la respectiva temperatura máxima, se escoge demasiado largo, entonces el contenido de SiO_{2} se enriquece en los cuarzos en alto contenido próximos a la superficie y al enfriar el material vitrocerámico se llega a la indeseada transformación de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la estructura con bajo contenido de cuarzo. Las grietas superficiales vinculadas con esto disminuyen la resistencia a los golpes por debajo de los valores exigidos. Este se da el caso en los Ejemplos 5, 8, 10 y 12.
TABLA 3 Condiciones de producción y propiedades de materiales vitrocerámicos
Ejemplo 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Vidrio Nº 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Temperatura
máxima T_{max} (ºC) 1040 1040 1050 1050 1050 1060 1060 1070 1070
Tiempo de
mantenimiento (min) 30 60 18 24 35 18 24 12 18
Transmisión de la luz
\tau (%) 8,7 4,8 10,9 7,8 5,8 6,9 4,1 7,2 4,9
Grosor de la muestra
(mm) 3,59 3,59 3,56 3,57 3,59 3,59 3,60 3,60 3,59
Nivel de blanco L* 83,2 86,8 - 84,1 86,8 85,1 87,9 84,8 87,3
Color \hskip1.4cm C* 5,2 2,5 - 4,5 2,9 3,9 1,9 4,1 2,5
\hskip2.3cm a* -3,3 -1,8 - -2,9 -2,1 -2,6 -1,4 -2,7 -1,7
\hskip2.3cm b* -4,0 -1,7 - -3,4 -1,9 -2,9 -1,3 -3,1 -1,7
Grietas superficiales No No No No Si No
La Figura 1 muestra gráficamente la aparición de las grietas superficiales para las muestras de la Tabla 3 en el caso de un período de tiempo de mantenimiento demasiado largo. Con ayuda de diagramas correspondientes se puede determinar empíricamente el período de tiempo de mantenimiento admisible para cada composición, estando preestablecido el régimen de calentamiento y preestablecida la temperatura máxima. La Figura 2 muestra la constante de retículo a de la fase de cuarzo próxima a la superficie de las muestras, que se ha determinado con la difracción de rayos X en capa delgada con y sin grietas superficiales. El contenido de SiO_{2}, crítico para la transformación en la estructura con bajo contenido de cuarzo, de \exists 80% en peso existente en los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo que están próximos a la superficie, aparece en el caso de esta composición cuando la constante de retículo a es
# 5,02 \ring{A}.
Ejemplos 13 a 17
En estos Ejemplos, ciertos vidrios de la composición fundamental del Vidrio Nº 2 tomado de la Tabla 1 fueron dopados con diferentes componentes coloreadores y fundidos. Los objetos de vidrio verde (en bruto) en forma de placas con un grosor de 4 mm fueron transformados a una temperatura máxima de 1.020ºC y con un período de tiempo de mantenimiento de 1 hora. La Tabla 4 muestra los colores, los valores de transmisión de la luz (muestras pulidas en el caso de un grosor de 4 mm) y los niveles de blanco, que se han obtenido con las dopaduras.
TABLA 4 Propiedades de materiales vitrocerámicos dopados con componentes coloreadores
Ejemplo 13 14 15 16 17
Vidrio Nº 2 2 2 2 2
Dopadura (ppm)
V_{2}O_{5} 55
MoO_{3} 30
Fe_{2}O_{3} 420
CeO_{2} 1700
CoO 20
NiO 10
Cr_{2}O_{3} 20
TABLA 4 (continuación)
Ejemplo 13 14 15 16 17
Tono de color gris claro gris azulado amarillento beige gris azulado
Transmisión de la 7,6 4,4 5,8 9,9 10,9
luz \tau (%)
Nivel de blanco L* 69,7 82,4 84,9 78,4 72,1
Color \hskip1.4cm C* 6,6 5,9 3,0 6,3 11,1
\hskip2.3cm a* -2,3 -3,3 -3,0 -2,7 -3,7
\hskip2.3cm b* -6,2 -4,8 -0,1 5,7 -10,5

Claims (19)

1. Material vitrocerámico translúcido con
1.1 una transmisión de la luz en la región visible de 0,5 a 10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm,
1.2 una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola,
1.3 una resistencia a las diferencias de temperatura mayor que 650ºC,
1.4 cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico,
1.5 cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina adicional en la capa superficial del material vitrocerámico,
1.6 una dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de manera tal que se genera un estado superficial del material vitrocerámico que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica, y
1.7 un contenido de SiO_{2} de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que 80% en peso, de manera tal que al enfriar el material vitrocerámico a la temperatura ambiente se impide la transformación de la fase cristalina mixta con alto contenido de cuarzo en una indeseada fase de cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo, que conduce a grietas en la superficie del material vitrocerámico.
2. Material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque
la resistencia a las diferencias de temperatura del material vitrocerámico es mayor que 700ºC.
3. Material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
estando caracterizado
el material vitrocerámico porque está en forma de placas.
4. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado por una composición en % en peso sobre la base de los óxidos de:
Li_{2}O 3,0-4,0 Na_{2}O 0-1,0 K_{2}O 0-0,6 \Sigma Na_{2}O+K_{2}O 0,2-1,0 MgO 0-1,5 CaO 0-0,5 SrO 0-1,0 BaO 0-2,5 \Sigma CaO+SrO+BaO 0,2-3,0 ZnO 1,0-2,2 Al_{2}O_{3} >19,8-23 SiO_{2} 66-70 TiO_{2} 2,0-3,0 ZrO_{2} 0,5-2,0 P_{2}O_{5} 0-1,0
así como eventualmente agentes de purificación, tales como As_{2}O_{3}, Sb_{2}O_{3}, SnO_{2}, CeO_{2} y/o compuestos de sulfatos y respectivamente cloruros, en las cantidades usuales.
\newpage
5. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque
junto a la superficie inmediata del material vitrocerámico, por encima de la capa que contiene cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, se presenta una capa vítrea con unos contenidos aumentados de Na_{2}O, K_{2}O y/o de CaO, SrO, BaO, que es apropiada para proteger al material vitrocerámico, en particular con respecto del ataque de un ácido sobre los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo.
6. Material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque
la capa vítrea tiene un grosor de 100 a 600 nm.
7. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque
la capa superficial, que contiene cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina, presenta un grosor de 0,1 a 2,0 \mum.
8. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque
el tamaño medio de granos de los cristales de keatita en el interior del material vitrocerámico es de 0,3 \mum a 2 \mum, de modo preferido de 1 a 1,5 \mum.
9. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado porque
la dilatación térmica del material vitrocerámico entre la temperatura ambiente y 700ºC es menor que 1,3\cdot10^{-6}/K, preferiblemente menor que 1,1\cdot10^{-6}/K.
10. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 9,
estando caracterizado
el material vitrocerámico porque presenta un nivel de blanco en el sistema Lab de L* > 83.
11. Material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 10,
estando caracterizado
el material vitrocerámico porque presenta un contenido muy bajo de impurezas coloreadoras tales como V_{2}O_{5} < 15 ppm, MoO_{3} < 20 ppm, CoO < 10 ppm, NiO < 10 ppm, y porque el contenido total en cuanto a las impurezas señaladas es < 30 ppm.
12. Material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado por
la adición de componentes coloreadores, tales como compuestos de V, Cr, Mn, Ce, Fe, Co, Cu, Ni, Se y/o Cl con el fin de modificar deliberadamente el tono de color blanco.
13. Material vitrocerámico de acuerdo con la reivindicación 12,
estando caracterizado
el material vitrocerámico porque, para el ajuste de un tono de color beige, contiene componentes coloreadores tales como CeO_{2}, MnO_{2} y/o Fe_{2}O_{3}.
\newpage
14. Procedimiento para la producción de un material vitrocerámico translúcido, en lo esencial en forma de placas, con
una transmisión de la luz en la región visible de 0,5-10% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm,
una resistencia a los golpes mayor que 18 cm como valor medio de la altura de caída con rotura, comprobada con una bola de acero que tiene un peso de 200 g en el ensayo de caída de bola,
una resistencia a las diferencias de temperatura mayor que 650ºC,
cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico, cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina adicional en la capa superficial del material vitrocerámico,
una dilatación térmica de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, que es menor que la de los cristales mixtos de keatita, de tal manera que se genera un estado superficial del material vitrocerámico, que se opone a la generación de deterioros superficiales que disminuyen la resistencia mecánica,
un contenido de SiO_{2} de los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo que es menor que 80% en peso, de manera tal que al enfriar el material vitrocerámico hasta la temperatura ambiente se impide la transformación de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en una indeseada fase de cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo, que conduce a grietas en la superficie del material vitrocerámico,
siendo producida la estructura de capas con cristales mixtos de keatita como fase cristalina predominante en el interior del material vitrocerámico y con cristales mixtos que tienen un alto contenido de cuarzo como fase cristalina predominante en la capa superficial del material vitrocerámico mediante el recurso de que
el intervalo de temperaturas de la formación de núcleos de cristalización de cristales mixtos de núcleo que contienen Zr y Ti de 650 a 760ºC se atraviesa con altos regímenes de calentamiento mayores que 7 K/min,
la cristalización de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo se lleva a cabo a una temperatura de 760 a 850ºC,
y el tiempo de permanencia en el intervalo de temperaturas entre 650 y 850ºC es menor que 60 minutos.
15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14,
caracterizado porque
se ceramiza un vidrio que tiene la composición (en % en peso sobre la base de los óxidos):
Li_{2}O 3,0-4,0 Na_{2}O 0-1,0 K_{2}O 0-0,6 \Sigma Na_{2}O+K_{2}O 0,2-1,0 MgO 0-1,5 CaO 0-0,5 SrO 0-1,0 BaO 0-2,5 \Sigma CaO+SrO+BaO 0,2-3,0 ZnO 1,0-2,2 Al_{2}O_{3} >19,8-23 SiO_{2} 66-70 TiO_{2} 2,0-3,0 ZrO_{2} 0,5-2,0 P_{2}O_{5} 0-1,0
así como eventualmente agentes de purificación en las cantidades usuales, tales como As_{2}O_{3}, Sb_{2}O_{3}, SnO_{2}, CeO_{2} y/o compuestos de cloruros y respectivamente sulfatos.
\newpage
16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15,
caracterizado porque
la transformación de la fase de cristales mixtos con alto contenido de cuarzo en la fase de cristales mixtos de keatita en el interior del material vitrocerámico se lleva a cabo a unas temperaturas máximas de 1.000 a 1.100ºC y el régimen de calentamiento y el período de tiempo de mantenimiento a la temperatura máxima se escogen de tal manera que los cristales mixtos con alto contenido de cuarzo, formados en la proximidad de la superficie, no se transforman en cristales mixtos con bajo contenido de cuarzo al enfriar hasta la temperatura ambiente.
17. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 14 a 16, realizándose que el material vitrocerámico es sin embargo opaco,
caracterizado porque
la ceramización del material vitrocerámico se lleva a cabo a unas temperaturas más altas que 1.100ºC y el material vitrocerámico resultante presenta una transmisión de la luz en la región visible de < 0,5 en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm.
18. Procedimiento de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 14 a 16, realizándose que el material vitrocerámico es sin embargo transparente,
caracterizado porque
la ceramización del material vitrocerámico se lleva a cabo a unas temperaturas más bajas que 1.000ºC y el material vitrocerámico resultante presenta una transmisión de la luz en la región visible de > 80% en el caso de un grosor de las muestras de 4 mm, presentando el material vitrocerámico en lo esencial cristales mixtos con alto contenido de cuarzo como fase cristalina predominante.
19. Utilización de un material vitrocerámico de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones precedentes, en forma translúcida u opaca como superficie de cocción o vajilla de cocina, y en forma transparente como cristal protector contra los incendios, luna de inspección en chimeneas, vajilla de cocina o ventanas para hogares de pirólisis.
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