RU2032633C1 - Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra - Google Patents

Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra Download PDF

Info

Publication number
RU2032633C1
RU2032633C1 SU4847817A RU2032633C1 RU 2032633 C1 RU2032633 C1 RU 2032633C1 SU 4847817 A SU4847817 A SU 4847817A RU 2032633 C1 RU2032633 C1 RU 2032633C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
essential formula
glass
essential
formula
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.С. Семина
В.А. Журавлева
Original Assignee
Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" filed Critical Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority to SU4847817 priority Critical patent/RU2032633C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2032633C1 publication Critical patent/RU2032633C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/02—Compositions for glass with special properties for coloured glass
    • 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
    • C03C10/0036—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 a divalent metal oxide as main constituents
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: glass production. SUBSTANCE: proposed glass contains (mass %): silicium oxide having essential formula SiO2 57-61.9, aluminium oxide having essential formula Al2O3 23-28, lithium oxide having essential formula Li2O 4.5-5.5, sodium oxide having essential formula Na2O 0.1-1.2, potassium oxide having essential formula K2O 0.1-1.0, barium oxide having essential formula BaO 4.0-6.0, titanium oxide having essential formula TiO2 1.5-3.5, manganese oxide having essential formula MnO2 0.1-0.5, cobalt oxide having essential formula CoO 0.01-0.4, zirconium oxide having essential formula ZrO2 1.0-2.0, cadmium oxide having essential formula CdO 0.01-2.5, nickel oxide having essential formula NiO 0.35-1.5, antimony oxide having essential formula Sb2O3 0.1-1.0, arsenious oxide having essential formula As2O3 0.1-1.0. Heat treatment of said glass is carried out at 640-670 C, 740-780 C, 820-880 C, total time of heat treatment is 72-180 h. Transmission thus prepared material at wavelength 700 nm is 50-60 %. EFFECT: improves quality of the material desired material. 2 tbl

Description

Изобретение относится к составу прозрачного темно-красного стеклокристаллического материала, который может быть использован в стекольной промышленности, в частности в бытовой технике, в авиации, морском, железнодорожном транспорте и других отраслях промышленности. The invention relates to a composition of transparent dark red glass crystal material, which can be used in the glass industry, in particular in household appliances, in aviation, sea, rail transport and other industries.

Из всего разнообразия имеющихся стеклокристаллических материалов наибольшую значимость приобрела группа литиево-алюмосиликатных материалов, имеющих высокую прозрачность, низкое тепловое расширение, механическую прочность. Эти материалы имеют широкое и разнообразное применение лазерные оболочки, зеркала, жаростойкие пластины для кухонных плит, конструкционная оптика. Of all the variety of available glass-crystalline materials, the group of lithium-aluminosilicate materials having high transparency, low thermal expansion, and mechanical strength has gained the greatest importance. These materials have a wide and diverse application of laser shells, mirrors, heat-resistant plates for stoves, structural optics.

Известна окрашенная, прозрачная, полупрозрачная и непрозрачная стеклокерамика, включающая, мас. SiO2 63,5-69 Al2O3 15-25 Na2O 0,1-0,6 K2O 0,1-0,6 Li2O 2,5-4,0 ZnO 0-0,2 BaO 0-5 TiO2 2,5-6 ZrO2 0-2 As2O3 0,4-0,8 Fe2O3 0,05-0,2
Желаемый цвет получали, использовав в качестве красителей двух оксидов, выбранных из группы V2O5, CeO2, NiO, CaO, WO3, SnO2. Основной кристаллической фазой является твердый раствор β-кварца. Такая стеклокерамика используется в качестве обогреваемых окон.Known painted, transparent, translucent and opaque glass ceramics, including, by weight. SiO 2 63.5-69 Al 2 O 3 15-25 Na 2 O 0.1-0.6 K 2 O 0.1-0.6 Li 2 O 2.5-4.0 ZnO 0-0.2 BaO 0-5 TiO 2 2.5-6 ZrO 2 0-2 As 2 O 3 0.4-0.8 Fe 2 O 3 0.05-0.2
The desired color was obtained using two oxides selected from the group V 2 O 5 , CeO 2 , NiO, CaO, WO 3 , SnO 2 as dyes. The main crystalline phase is a solid solution of β-quartz. Such glass ceramics are used as heated windows.

Судя по приведенному составу получить стеклокристаллический [1] материал с заданными свойствами не представляется возможным. Judging by the given composition, it is not possible to obtain a glass-crystalline [1] material with desired properties.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является прозрачная цветная стеклокерамика, включающая, мас. SiO2 62-68 Al2O3 19,5-22,5 Li2O 3,0-4,0 Na2O 0-1,0 K2O 0-0,1 BaO 1,5-3,5 CaO 0-1,0 MgO 0-0,5 ZnO 0,5-2,5 TiO2 1,5-5,0 ZrO2 0-3,0 MnO2 0-0,40 Fe2O3 0-0,20 CoO 0-0,30 NiO 0-0,30 V2O5 0-0,80 Cr2O3 0-0,20 F 0-0,20 Sb2O3 0-2,0 As2O3 0-2,0 ΣNa2O + K2O 0,5-1,5
ΣBaO + CaO 1,5-4,0 ΣTiO2 + ZrO2 3,5-5,5 ΣSb2O3 + As2O3 0,5-2,5
Исходное стекло варится при 1620оС [2]
Применение Cr2O3 в качестве красящего оксида сильно повышает верхнюю границу температуры расстекловывания. Введение V2O5 в комбинации с другими окрашивающими оксидами, такими как NiO, CoO, Fe2O3, с одной стороны, увеличивает пропускание в ИК-диапазоне, а, с другой, введение V2O3 в состав стекла, приводит к трудностям технологического характера. Ванадий образует несколько оксидов различной валентности, причем переход из одного состояния в другое происходит за счет небольшого смещения окислительно-восстановительного равновесия. Кроме того, V2O3 имеет негативное влияние на стабильность образования смешанных кристаллов h-кварца.Closest to the invention in technical essence is transparent colored glass ceramics, including, by weight. SiO 2 62-68 Al 2 O 3 19.5-22.5 Li 2 O 3.0-4.0 Na 2 O 0-1.0 K 2 O 0-0.1 BaO 1.5-3.5 CaO 0-1.0 MgO 0-0.5 ZnO 0.5-2.5 TiO 2 1.5-5.0 ZrO 2 0-3.0 MnO 2 0-0.40 Fe 2 O 3 0-0 , 20 CoO 0-0.30 NiO 0-0.30 V 2 O 5 0-0.80 Cr 2 O 3 0-0.20 F 0-0.20 Sb 2 O 3 0-2.0 As 2 O 3 0-2.0 ΣNa 2 O + K 2 O 0.5-1.5
ΣBaO + CaO 1.5-4.0 ΣTiO 2 + ZrO 2 3.5-5.5 ΣSb 2 O 3 + As 2 O 3 0.5-2.5
The original glass is brewed at 1620 about [2]
The use of Cr 2 O 3 as a coloring oxide greatly increases the upper limit of the devitrification temperature. The introduction of V 2 O 5 in combination with other coloring oxides, such as NiO, CoO, Fe 2 O 3 , on the one hand, increases the transmittance in the infrared range, and, on the other hand, the introduction of V 2 O 3 in the glass composition leads to technological difficulties. Vanadium forms several oxides of different valencies, and the transition from one state to another occurs due to a small shift in the redox equilibrium. In addition, V 2 O 3 has a negative effect on the stability of the formation of mixed h-quartz crystals.

Целью изобретения является повышение светопропускания в видимой области. The aim of the invention is to increase the transmittance in the visible region.

Указанная цель достигается тем, что темно-красный прозрачный стеклокристаллический материал, включающий SiO2, Al2O3, Li2O, Na2O, K2O, BaO, TiO2, ZrO2, MnO2, CoO, NiO, As2O3, Sb2O3, согласно изобретению дополнительно содержит CdO при следующем соотношении компонентов, мас. SiO2 57 61,9 Al2O3 23 28 Li2O 4,5 5,5 Na2O 0,1 1,2 K2O 0,1 1,0 BaO 4,0 6,0 MnO2 0,1 0,5 TiO2 1,5 3,5 ZrO2 1,0 2,0 CdO 0,01 2,5 CoO 0,01 0,4 NiO 0,35 1,5 Sb2O3 0,1 1,0 As2O3 0,1 1,0
Дополнительное введение CdO в количестве 0,01-2,5 позволило достигнуть высокой прозрачности стеклокристаллического материала в видимой части спектра, так как в результате термообработки в стеклокристаллическом материале выделяются кристаллы β-кварцевых твердых растворов, размер которых 300-500

Figure 00000001
. Одновременное выделение таких кристаллов обеспечивает малые значения КТР в интервале температур 20-800оС и увеличивает термостойкость стеклокристаллического материала.This goal is achieved in that the dark red transparent glass crystal material, including SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, BaO, TiO 2 , ZrO 2 , MnO 2 , CoO, NiO, As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , according to the invention additionally contains CdO in the following ratio of components, wt. SiO 2 57 61.9 Al 2 O 3 23 28 Li 2 O 4.5 5.5 Na 2 O 0.1 1.2 K 2 O 0.1 1.0 BaO 4.0 6.0 MnO 2 0, 1 0.5 TiO 2 1.5 3.5 ZrO 2 1.0 2.0 CdO 0.01 2.5 CoO 0.01 0.4 NiO 0.35 1.5 Sb 2 O 3 0.1 1, 0 As 2 O 3 0.1 1.0
An additional introduction of CdO in an amount of 0.01–2.5 made it possible to achieve high transparency of the glass-crystalline material in the visible part of the spectrum, since β-quartz solid solutions 300–500 crystals in size are released as a result of heat treatment in the glass-crystalline material
Figure 00000001
. Simultaneous isolation of such crystals provides small values of CTE over the temperature range 20-800 ° C and heat resistant glass-ceramic material increases.

Совместное присутствие NiO, MnO2, а также введение СоО в указанных соотношениях приводит к образованию красящего комплекса, обеспечивающего при вхождении в кристаллическую фазу селективного поглощения в требуемой области спектра.The combined presence of NiO, MnO 2 , as well as the introduction of CoO in these ratios, leads to the formation of a coloring complex, which ensures selective absorption in the desired spectral region upon entering the crystalline phase.

Снижение содержания SiO2 при одновременном повышении Al2O3 по сравнению с прототипом превышающих содержание щелочных оксидов способствует переходу части ионов алюминия в шестерную координацию, при этом резко понижается температура варки стекла и повышается термостойкость полученного материала.The decrease in the content of SiO 2 while increasing Al 2 O 3 compared with the prototype exceeding the content of alkaline oxides contributes to the transition of a part of the aluminum ions into gear coordination, while the temperature of glass melting sharply decreases and the heat resistance of the resulting material increases.

Увеличение содержания ВаО в сочетании с другими компонентами в составе стекла по сравнению с прототипом способствует увеличению области прозрачного стеклокристаллического материала с одновременным снижением температуры варки. The increase in the content of BaO in combination with other components in the glass composition compared to the prototype contributes to an increase in the area of transparent glass-crystalline material with a simultaneous decrease in the cooking temperature.

Конкретные составы стеклокристаллических материалов и их свойства приведены в табл.1 и 2. The specific compositions of glass crystal materials and their properties are given in tables 1 and 2.

Claims (1)

СТЕКЛО ДЛЯ ПРОЗРАЧНОГО В ИК-ОБЛАСТИ ТЕМНО-КРАСНОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, включающее SiO2, Al2O3, Li2O, Na2O, K2O, BaO, TiO2, ZrO2, MnO2, NiO, CoO, Sb2O3, As2O3, отличающееся тем, что, с целью повышения светопропускания в видимой области, оно дополнительно содержит CdO при следующем соотношении компонентов, мас.GLASS FOR TRANSPARENCY IN THE IR REGION OF THE DARK-RED GLASS-CRYSTAL MATERIAL, including SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, BaO, TiO 2 , ZrO 2 , MnO 2 , NiO, CoO, Sb 2 O 3 , As 2 O 3 , characterized in that, in order to increase light transmission in the visible region, it additionally contains CdO in the following ratio of components, wt. SiO2 57,0 61,9
Al2O3 23,0 28,0
Li2O 4,5 5,5
Na2O 0,1 1,2
K2O 0,1 1,0
BaO 4,0 6,0
TiO2 1,5 3,5
ZrO2 1,0 2,0
MnO2 0,1 0,5
NiO 0,35 1,5
CoO 0,01 0,4
Sb2O3 0,1 1,0
As2O3 0,1 1,0
CdO 0,01 2,5SiO 2 57.0 61.9
Al 2 O 3 23.0 28.0
Li 2 O 4.5 5.5
Na 2 O 0.1 1.2
K 2 O 0.1 1.0
BaO 4.0 6.0
TiO 2 1.5 3.5
ZrO 2 1.0 2.0
MnO 2 0.1 0.5
NiO 0.35 1.5
CoO 0.01 0.4
Sb 2 O 3 0.1 1.0
As 2 O 3 0.1 1.0
CdO 0.01 2.5
SU4847817 1990-07-09 1990-07-09 Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra RU2032633C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4847817 RU2032633C1 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4847817 RU2032633C1 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2032633C1 true RU2032633C1 (en) 1995-04-10

Family

ID=21525674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4847817 RU2032633C1 (en) 1990-07-09 1990-07-09 Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2032633C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614785C1 (en) * 2016-02-29 2017-03-29 Юлия Алексеевна Щепочкина Coloured glass
RU2747856C2 (en) * 2016-06-17 2021-05-17 Корнинг Инкорпорейтед Transparent glass ceramic that protects against near-infrared radiation
US11046609B2 (en) 2017-10-23 2021-06-29 Corning Incorporated Glass-ceramics and glasses
US11312653B2 (en) 2017-12-13 2022-04-26 Corning Incorporated Articles including glass and/or glass-ceramics and methods of making the same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 4461839, кл. C 03C 3/22, 1984. *
2. Европейский патент N 022333, кл. C 03C 10/14, 1987. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614785C1 (en) * 2016-02-29 2017-03-29 Юлия Алексеевна Щепочкина Coloured glass
RU2747856C2 (en) * 2016-06-17 2021-05-17 Корнинг Инкорпорейтед Transparent glass ceramic that protects against near-infrared radiation
US11214511B2 (en) 2016-06-17 2022-01-04 Corning Incorporated Transparent, near infrared-shielding glass ceramic
US11629091B2 (en) 2016-06-17 2023-04-18 Corning Incorporated Transparent, near infrared-shielding glass ceramic
US11046609B2 (en) 2017-10-23 2021-06-29 Corning Incorporated Glass-ceramics and glasses
US11643359B2 (en) 2017-10-23 2023-05-09 Corning Incorporated Glass-ceramics and glasses
US11312653B2 (en) 2017-12-13 2022-04-26 Corning Incorporated Articles including glass and/or glass-ceramics and methods of making the same
US11912609B2 (en) 2017-12-13 2024-02-27 Corning Incorporated Articles including glass and/or glass-ceramics and methods of making the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7507681B2 (en) Glass-ceramic, articles and fabrication process
ES2359899T3 (en) PREPARATION OF VITROCERAMICS OF B-QUARTZ AND / OR B-SPODUMEN, OF ARTICLES MADE OF SUCH VITROCERAMICS; VITROCERÁMICAS, ARTICLES MADE OF SUCH VITROCERÁMICAS AND PRECURSORES GLASSES.
JP7477644B2 (en) Transparent beta quartz glass ceramic with specific transmittance
JP2544035B2 (en) High iron content / high reduction rate frit glass and blue heat ray absorbing glass using the same
US8198201B2 (en) Colored glass-ceramic materials and colored articles made of such glass-ceramic materials
US6930289B2 (en) Cooking stove and method for production and components thereof
US9834472B2 (en) Method for producing a glass ceramic with a predefined transmittance
KR20190076883A (en) Glass ceramic with reduced lithium content
US20080026927A1 (en) Glass-ceramic materials, precursor glass thereof and process-for making the same
JP2016509987A (en) Lithium aluminosilicate type glass ceramics containing solid solution of β-lithia pyroxene
JPH1067538A (en) Glass composition
GB2185012A (en) Contrast enhancement filter glass for color crt displays
JP6253645B2 (en) Glass ceramic and method for producing the same
KR20010031223A (en) Infrared and ultraviolet radiation absorbing blue glass composition
CA2052990A1 (en) Blue glass compositions
RU2032633C1 (en) Glass for dark-red glass-crystalline material which is transparent in infrared region of spectra
JPH07109147A (en) Uv light-absorbing gray glass
JP2617223B2 (en) Heat absorbing glass
JP3703514B2 (en) Neutral gray glass composition
WO2024110097A1 (en) Lithium aluminum silicate glass ceramic
Kok et al. Improved band-pass characteristics in NiO-doped glasses
WO2024110093A1 (en) Lithium aluminum silicate glass-ceramic
WO2024110091A1 (en) Lithium aluminum silicate glass-ceramic
WO2024110098A1 (en) Lithium aluminum silicate glass ceramic
JPH08310832A (en) Bronze colored glass composition