201282. lajstromszámú szabadalom • Eljárás új boroszilikát üvegek előállítására, főként fém-üveg kötésekhez
HU 201282 A Az említett kemény üvegek transzformációs hőmérséklete kb. 70-80 °C-al magasabb a Fernico ötvözeténél, lágyuláspontjuk viszont lényegesen magasabb, s így ezen a hőmérsékleten a Fernico már elfolyna Ismert még a gyakorlati megoldásokból pl. a legújabban kifejlesztett, Schott 8250 jelű (NSZK piacon hozzáférhető) üveg is, annak alkáli tartalma erős K2 túlsúllyal van beállítva, amely az üveg stabilitására nézve nem előnyös. Korábbi munkáknál nyilvánvalónak látszott (ld.: J.H. Partridge: Fém - üveg kötések, Budapest, 1963. 26. old.), hogy a kívánt fémekhez való forraszthatóság érdekében a kialakítandó üveg kis hőtágulású kell legyen. (A Fernico ötvözetek hőtágulási együtthatója összetételüktől függően alfa = 46-51 x 10’71/K). Ehhez viszonyítva azonban szokatlanul alacsony transzformációs hőmérsékletet kell mutatniuk (490-500 °C). Ilyen üvegtulajdonságok szokásosan csak magas B203-tartalmú boroszilikát-üveg-rcndszerekkel valósíthatók meg, amint az fenti adatokból kitűnik. A kemény üvegek a felhasználás során számos hátránnyal rendelkeznek, ilyen hátrányos tulajdonságuk az, hogy fémekkel, pl. Fernico ötvözetekkel forraszthatóságuk nehézkes, több esetben meg is hiúsulhat. Kutatómunkák során fenti hátrányok kiküszöbölésére célul tűztük ki olyan új fém - üveg kötésre is alkalmas boroszilikát üvegek létrehozását, amelyek kémiai ellenállóképessége, így vízállósága, savállósága, lúgállósága múlja felül az ismert üvegekét. Feladatként pedig azt jelöltük ki, hogy a fém- üveg kötésnél fontos fizikai jellemzőket tekintve az új boroszilikát üveg javított fizikai tulajdonságokat mutasson, különösen a hőtágulási együttható (alfa,a), a tangens delta (tg6) és a Tk íoo értékek tekintetében. Fenti célkitűzés elérése érdekében kísérleteket végeztünk, melyek során azt a nem várt eredményt kaptuk, hogy ha a. ) fő komponensekből, így alkáli-oxidokból, elsősorban kálium és/vagy nátrium-oxidból, továbbá kovasavból és bórsavból, valamint alumíniumoxidból és cinkoxidból összeállított nyerskeverékhez b. ) modifikációs adalékként cirkónium-dioxid, mangán-dioxid, titán-dioxid, bárium-oxid, magnézium-oxid, kálcium-oxid és lítium-oxid komponensekből legalább hármat juttatunk, majd megolvasztunk, akkor olyan új boroszilikát üvegeket nyerünk, amelyek lényegesen jobb kémiai ellenállóképességgel rendelkeznek, mint a hasonló célra ismert, illetve alkalmazásban lévő boroszilikát üvegek. Az új boroszilikát üvegek ezen túlmenően szerkezeti felépítésüket tekintve lényegében a tanítottaktól eltérő megoldással, a több komponens és a megfelelően beállított modifikáció eredményeként lényegesen stabilabb és homogénebb üvegeket biztosítanak, és kiváló elektromos tulajdonságaik folytán jobban alkalmazhatók fém - üveg kötések létrehozására, mint az eddig ismert hasonló célú üvegek. Az említett előnyök mellé adódnak még azok az előre nem várt többlethatások, hogy az új üvegek hőtágulási együtthatója (alfa,a) 400-500 °C-ig ter3 jedően közel lineáris, efelett meredek ívelést mutatnak, s az ilyen típusú üvegek között kiemelkedő savállósággal, vízállósággal és lúgállósággal'tűnnek ki. Emellett más fizikai tulajdonságaik lehetővé teszik széles körű alkalmazásukat, ezért nem csupán fém - üveg kötés kialakítására használhatók, hanem többcélú üvegeknek tekinthetők. A találmány szerinti eljárással előállított boroszilikát üveg előállítását tömeg%-ban kifejezett, alábbi oxidosösszetételnek megfelelő alkotókkal biztosítjuk: a.) fő komponensekre nézve: 4 SÍ02 67-71,5 tömeg%, B203 15-19,5 „ A1203 1,5-3,2 „ Na2Ü 1,5-3,5 „ k2o 4,5-7,5 „ ZnO 0,4—2,5 „ b.) modifikációs adalékként: Zr02, Mn02, TÍO2, BaO, MgO, CaO és LÍ2O komponensekből legalább hármat tartalmaz, egyenként legfeljebb 1,41% mennyiségben. Előnyösnek találtuk azt a kiviteli változatot, amelyben a ZnO és a BaO mennyisége együttesen 0,8-2,81% közötti. Célszerű az a változat is, amelyben Zr02, Mn02, TÍO2, BaO, MgO, CaO komponensek összege 0,3-1,61% között mozog. Kifejezetten előnyösnek találtuk azt az új boroszilikát üvegelőállítási változatot, amelyben a B2O3.LÍO2 tömegaránya 20-150, célszerűen 64-120 közötti. A találmány szerinti eljárással előállított boroszilikát üvegek újak, eddig ilyen összetételű üvegek nem kerültek ismertetésre, műszaki tulajdonságaik folytán előnyösebbek a technikai szükségletek kielégítésére, mint a korábban hasonló célra használatos üvegek. Az új boroszilikát üveg előállítását részletesen a következőkben adjuk meg: Az összetételnek megfelelő oxidos komponenseket tartalmazó nyersanyagokat a kívánt arányban összemérjük, homogenizáljuk, majd megolvasztjuk az üvegiparban szokásos gyakorlat szerint. Célszerű, ha a kis mennyiséget képviselő modifikációs alkotókat, másnéven hálózatmódosítókat, pontosabban mégis modifikációs adalékokat vagy komponenseket a keverékkészítés során előzetesen homogenizáljuk, s úgy adagoljuk a főkomponensekhez. Az össztételben szereplő kis mennyiségű alkotó kétértékű oxidok közül nagyobb mennyiségben általában előnyösen csak a cink-oxidot adagoljuk. A LÍ2O és ZnO megadott értéken tartását az olvasztás alatt folyamatosan ellenőrizzük. Az optimális homogenitáshoz és az ebből gyártási-gazdasági előnyök érdekében - mint már említettük - a kis mennyiségű komponenseket előzőleg összekeverjük, homogeizáljuk (pl. AS2O3 -I- CoO + Zr02 + TÍO2 + Mn02 + dolomit + BaC03 + timföld + ZnO + U2CO3), s az így előkevert alkotókat együttesen mérjük a keverék főkomponenseiből álló tömegéhez. Az optimális bemérési adagot a bemérő és keverő rendszer határozza meg, illetve ezeket kell egymáshoz illeszteni. Kézi keve5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
