DE1596855A1 - Zusammensetzungen zum Herstellen von undurchsichtigen Glaskeramiken - Google Patents
Zusammensetzungen zum Herstellen von undurchsichtigen GlaskeramikenInfo
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- 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
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Description
Glaskeramiken
Λ
Die Erfindung bezieht sich auf Zusammensetzungen zum Herstellen von undurchsichtiger Glaskeramik, vielfach auch als Glas-Kristall-Mischkörper
bezeichnet, welche durch eine Wärmebehandlung, der aus den Zusammensetzungen erschmolzenen Glasge-'
genstände, oberhalb der Transformationstemperatur (Zähigkeit
< 10
Poise) durch eine gesteuerte Kristallisation erhalten werden und Wärmedehnungskoeffizienten zwischen 75 und
9 χ 10""V°0 im Temperaturbereich von 20 - 30O0C haben· Diese
Glaskeramiken werden aus Gläsern hergestellt, welche aus
At O
fc
Β2Ο^νΑϋ|θ, CaO, BaO, MgO, ZnO, P2O^1 TiOg, ZrO2 und As2O5
bestellen. P2O5, TiO2 und ZrO2 wirken als Keimbildner und dienen zur Einleitung und damit zur Förderung der Kristallisation.
As2O, dient zur Läuterung der Glasschmelzen· Die übrigen Komponenten
bestimmen durch das jeweilige Mischungsverhältnis die während des Keramisierungsprozesses sich ausscheidenden
Kristallphasen und damit die Eigenschaften der so entstandenen Glaskeramiken.
Derartige Glaskeramiken sind im allgemeinen durch eine höhere mechanische Festigkeit, duroh höhere Gebrauoheteaperaturen
und durch höhere oder niedrigere Wärmedehnungekoeffizienten als die ursprünglichen Gläser gekennaeichnet und sind bei-
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spielsweise beschrieben In den deutschen Patentschriften
1 045 056, 1 159 H2 und der deutschen Auslegeschrift 1 090
397.
Zur Herstellung dieser bekannten Glaskeramiken waren sowohl hohe Schmelz-- wie Verarbeitungstemperaturen erforderlioh.
Ferner lagen die Umwandlungstemperaturen ebenfalls sehr hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind Zusammensetzungen zum
Herstellen von undurchsichtigen, vorwiegend ^-Bukryptitmischkristalle, Zinkspinell und Celaian enthaltenden Glaskeramiken
durch eine Wärmebehandlung zwischen 7200C und 8200O, der aus
den Zusammensetzungen erschmolzenen Glasgegenstände, bti deren Anwendung nur relativ geringe Temperaturen erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch folgende Zusammensetzungsbereiche in Gew.-jf:
| SiO2 | 54 | .0 - | 62,0 |
| B2O3 | 0 | - | 6,4 |
| Al2O3 | 14 | ,5 - | 22,0 |
| Ii2O | 1 | ,5 - | 2,8 |
| CaO | 0 | - | 1,9 |
| BaO | 0 | - | 7,0 |
| MgO | 0 | - | 7,5 |
| ZnO* | 0 | — | 12,0 |
| P2O5 | 0 | - | 8,0 |
| TiO2 | 0 | ,6 - | 1,8 |
| ZrO2 | 1 | ,8 - | 4,0 |
| Ae2O3 | 0 | ,15- | 0,30 |
wobei folgende ßummen einzuhalten sindι
CaO + BaO + MgO + ZnO = 7,5 - 19 Gew.-#
P2O5 + TiO2 + ZrO2 = 3,6 - 11,6 Gew.-£.
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159685S
Von den bekannten Glaskeramiken unterscheiden eich die Glaskeramiken gemäß der Erfindung durch andere Zusammensetzungen
mit einem deutlich höheren Gehalt an den 2-wertigen Metalloxyden OaOi BaO, MgO, ZnO und durch einen niedrigen Gehalt an
Li2O und SiO2« Die Gläser sind in guter Qualität zwischen
156O0O und 15800C schmelzbar und lassen sich im Gegensatz zu
den bekannten Glaskeramiken bei tieferen Temperaturen verarbeiten, «eil sie im schmelzflUstigen Zustand weniger zäh sind.
Ein weiterer Unterschied besteht im kristallinen Phasengehalt nach der Umwandlung (Keramisierung). Während die bisherigen "
LigO-haltigen undurchsichtigen Glaskeramiken vorwiegend die
Lithiueminerale ^-Sukryptit (U2O t Al2O3 1 SiO2 - 1 1 1 ι 2)
und h-Spoduaen (Li2O 1 Al2O3 t SiO2 «1 1 1 1 4) als kristalline Phase enthalten, sind in den erfindungsgemKSen Glaskeramiken neben /^-Eukryptitmischkristallen vielfach noch Zinkepinell (SnO · Al2O3) und Oelsian (BaO · Al2O3 * 2SiO2) als
Kriatftllphasen vorhanden. Als ein besonderer Vorteil ist
schließlich die tiefe Umwandlungetemperatur «wischen 72O0C
und 8200C anzusprechen, wodurch eine Deformation der Formkörper während der Keramieierung vermieden wird. lach dem Stand
der Technik mußten bisher dafUr Temperaturen bis zu 1JOO0C
angewendet werden, wobei fUr alle auf dem Markt bekannten Pro- i
dukte dl« Endstuf· der Umwandlung über 100O0C liegt.
In der Tabelle 1 ein4 zur weiteren Brlauterung der Irfindung
die ZuaeaBenaetsumfea von 17 Olaakeramikgrtindgltsera aufgeführt. Tabelle 2 MtIuUt vereefciedeae llfmchaftmrte der
Gläeer u»d der eatsireobemden keramielerten Produkte, susaamen
mit den kristallinen Phaeemiehalten.
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Gew,-% Zusammensetzungen der GlaskeramlkgrundglUser 1-17.
| Nr. | SiO2 | B2O5 | Al2O3 | Li2O | ι ;Ba0 GaO I |
1,90 | 7,0 | 3,0 | ZnO | XiO2 | ZrO2 | P2O, | ,S2O3 |
| I -· ' 1 |
54,0 | 6,4 | 17,0 | 2,8 | .4,2 | 12,0 | 1,8 | 1,8 | 0,15 | ||||
| 2 | 54*0 | 0,6 | 17,0 | 2,0 | 4,0 | 7,5 | 12,0 | 0,6 | 4,0 | 2,8 | 0,30 | ||
| ι 3 |
54,0 | • 0,6 | 17,0 | . 2,8 | 7,0 | 7,5 | 12,C | 1,0 | 3,6 | 2,0 | 0,30 | ||
| 4 | 54,7 | 1,1 | 22,0 | 2,8 | 3,0 | 1,8 | 1,8 | 8,0 | 0,30 | ||||
| 5 | 54,7 | 22,0 | 2,0 | 7,5 | 1,9 | 1,8 | 1,8 | 8,0 | 0,30 | ||||
| 6 | 60,5 | 14,5 | 2,0 | 3,0 | 12,0 | 1,0 | 2,8 | 4,2 | 0,30 | ||||
| 7 | 54,7 | 22,0 | 2,8 | 3,0 | 1,1 | 1,8 | 1,8 | 8,0 | 0,30 | ||||
| 8 | 62,0 | 14,5 | 1,5 | 12,0 | 1,0 | 1,» | 4,2 | 0,30 | |||||
| 9 | 61,5 | 14,5 | 2,0 | 3,0 | 12,0 | 1,0 | 1,8 | 4,2 | 0,30 | ||||
| 10 | 54,0 | 3,6 | 17,0 | 2,8 | 7,0 | 12,0 | 1,0 | 2,6 | 0,15 | ||||
| 11 | 61,0 | 16,0 | 2,5 | 3,0 | 12,0 | 1,8 | 1,8 | 0,30 | |||||
| 12 | 55,6 | 17,0 | 2,8 | 12,0 | 1,0 | 2,6 | 2,0 | 0,15 | |||||
| 13 | 61,0 | 14,5 | ■' 2,5 | 12,0 | 1,0 | 1,8 | 4,2 | Q, 30 |
| 14 | ι | 56 | ,9 | 0,6 | 17 | ,ο ; | 1 | ,5 | '7 | ,0 | 12,0 | 1 | ,0 | 2,6 | 2,0 | 0 | ,15 |
| 15 | • | 54 | .0 | 17 | ,0 , | 2 | »0 | S7 | ,0 . | 12,0 | 0 | ,6 | 4,0 | 2,8 | 0 | ,30 | |
| 16 | L | 61 | • 0 | 16 | .ο ! | 2 | ,5 | 3,0 12,0; | 1 | ,0 | 1,8 | 2,7 | 0 | ,30 | |||
| 17 | 54 | .0 | 17 | .0 | 2 | .8 | 7 | ,0 | 12,Oj | 1 | .0 | 2,6 | 3,6 | ||||
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copy
Eigenschaften der ZusaouBensetzungsbtispitlt 1-17 τοη
Tabelle1/im glasigen und keravdsierten Zustand nach einer
Wärmebehandlung τοη 2 Std. 72O0C + 3 Std. 8200O.
! . Glas
1JLUBd. Τσ (0C)
Nr.lKoeffiz.
1(20-300°)
j Lichte
ktramiaiertee Produkt
Au ad.
Koeffiz.
<Xx107
(20-300°)
Diohte
(g/oom)
Proz.
Dichteändtrung
kristalline Phasen
42
600
2,67
75 2,88
7,87
A-Eukryptltmischkristalle, Zinkapinell, ZrO2-KeImjphase
37
634
2,72
75 . 2,82 3,68
Quarz, Zinkspinell, Celaian, ZrO2-Keimphase
43
607
2,77
67 2,86 3,25
A-Eukryptitmisch-
; kristalle, Celsian,! ZOKIh j
41
670
2,48 j 29
2,53 2,02
'krietalle,
- ZrO2-Keimphaββ
37
683
2,50
24
2,58 : 3,20
!yÄ-Eukryptitnisch-
''krietalle,
! ZrOp-Keimphaee
i 629
2,62
24
2,73 4,20
Lü-Eukryptitmigch- :
; kristalle, Zink- > splnell, ZrO2-KeIm-:
phase !
41
666
2,50
2,55 2,00
>A-Eukry ρ t i tmi a ch-'kristalle,
ZrOg-Keimphaae
ZrOg-Keimphaae
33
650
2,60
2,69 3,46
A-Eukryptitmiaoh-'krifltalle,
ZrO2-Keimphaae
009851 /056A
ORIGINAL
GIa β
Auad. ίΤκ (0G)
(20-300° )i
keramiaiertes Produkt
| Dichte | ι Auad. | Dichte | iProz. | kristalline |
| (g/ccm) | ! Koeffiz. | (g/ocm) | -Dichte- | Phasen |
| • °t x10' | lände- | |||
| i( 20-300°) | irung |
—,.
2,69 ι 3»06 ι A-Eukryptitmiach-
' 'kristalle, Zink- . I Spinell, ZrO2- j
Keimphase
: 35
628
2,61
18
10
2,47
16 2,86 ί 4,39 i/Ä-Eukryptitmiach-l
: · kristalle,
; . Celsian,ZinkapinelÜ
39
634
2,66 j 2,74 ■ 3,02
I yÄ-Eukryptitmiach-1 'kristalle, Zinkepinell
! 45
637
2,76
13 ι 2,83 j 2,54
Ji-Kukryptitniiach-ZrOp-Ke iiaphaae
37
634
2,60 ! 2,67 ! 2,69
S Jj-Eukryptitmiach- ; ^kristalle
14
36
662
2,75 . j 2,83 ! 2,90
' if-Eukryptitmiach-
i^tristalle,
• ZrOp-Keimphaae
' 40
630
2,78 i 2»84 ' 2,16
Eukry pt i traia ch-;
kristalle,
: ZrO2-Keimphase
: ZrO2-Keimphase
16
37
!
2,62
10
1»92 i Λ-EukryptitmiachjMcriatalle, Zinkj spineil, ZrO2-i KeimphaBe ".
17
39
627
2,75
1,82
i yA-Eukryptitmischl/krietalle,
Keimphase
009851/056A
copy
Claims (1)
- — ν —Patentanspruch tZusammensetzungen zum Herstellen von undurchsichtigen, vorwiegend /L-Eukryptitmischkristalle, Zinkspinell und Oelsian enthaltenden Glaskeramiken durch eine Wärmebehandlung zwischen 72O0C und 8200G, der aus den Zusammensetzungen erschmolzenen Glasgegenstände , gekennzeichnet duroh folgenden.Bereich in
SiO2 54,0 - 62,0 B2O5 O - 6.4 Al2O3 14,5 - 22,0 Li2O 1.5 - 2,8 CaO 0 1,9 BaO 0 7,0 MgO 0 7,5 ZnO O 12,0 p2o5 O 8,0 TiO2 0,6 - 1.8 ZrO2 1,8 - 4,0 Ae2O3 0,15- 0,30 wobei folgende Summen einzuhalten sind:OaO -ι- BaO + MgO + ZnO - 7,5 - 19 Gew.-*
PgOc"+ TiO2 + ZrO2 * 3,6 - 11,6009851/0564bad
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