ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ СТЕКЛО

ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ СТЕКЛО


RU (11) 2108987 (13) C1

(51) 6 C03C3/108 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95107637/03 
(22) Дата подачи заявки: 1995.05.12 
(45) Опубликовано: 1998.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, авторское свидетельство, 996353, кл. C 03 C 3/108, 1983. 2. Эспе В. Технология электровакуумных материалов. Ч. 2. - М.: Энергия, 1968, с. 10. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество "Лисма" - Завод специальных источников света и электровакуумного стекла 
(72) Автор(ы): Сивко А.П.; Яковлева М.В.; Филимонова М.А.; Зюзин А.И.; Талалаев С.В. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Лисма" - Завод специальных источников света и электровакуумного стекла 

(54) ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ СТЕКЛО 

Использование: для изготовления оболочек газоразрядных ламп высокого давления, электровакуумных приборов и других источников света с высокими рабочими температурами на поверхности оболочки в процессе службы, а также жаропрочной кухонной посуды и поддонов для печей СВ-4. Сущность изобретения: электровакуумное стекло содержит, мас.%: оксид кремния 76,5 - 80,1 БФ SiO2; оксид бора 10,1 - 12,2 БФ B2O3; оксид алюминия 1 - 3 БФ Al2O3; оксид натрия 2 - 6 БФ Na2O; оксид кальция 0,5 - 1,5 БФ СаО; оксид магния 0,5 - 1,5 БФ MgO; оксид свинца 0,5 - 2,5 БФ PbO; оксид церия 0,1 - 0,3 БФ СеО2 и по крайней мере один из оксидов из ряда оксид мышьяка, оксид сурьмы 0,1 - 0,3 БФ As2O3, Sb2O3 соответственно. Температура размягчения при вязкости 1010 Па с 690 - 717oС, ТКЛР (34 - 38) 10-7 1/oС. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электровакуумной технике, производству источников света, приборостроению, в частности к составам электровакуумных стекол, используемых для изготовления оболочек газоразрядных ламп высокого давления, электровакуумных приборов и других источников света с высокими рабочими температурами на поверхности оболочки в процессе службы, а также жаропрочной кухонной посуды и поддонов для печей СВЧ.

Известно электровакуумное стекло вольфрамовой группы [1], предназначенное для изготовления оболочек ламп-фар, газоразрядных ламп высокого давления и защитных стекол светотехнических устройств, содержащее, мас.%:

SiO2 - 73,2 - 76,1

B2O3 - 15,0 - 17,0

Na2O - 3,8 - 4,8

K2O - 1,4 - 1,8

PbO - 2,7 - 4,2

и имеющее следующие физические свойства:

Температурный коэффициент линейного расширения (20 - 300oC), oC-1 - 38,5 - 41,9 10-7

Термостойкость, oC - 310 - 312oC

Температура размягчения при вязкости 10-10 Пас, oC - 630

Температура, при которой удельное электрическое сопротивление равно 100 МОМ см (Тк - 100), oC - 300

Химическая устойчивость к воде, гидролитический класс - 3

Кристаллизационная способность:

Верхний предел кристаллизации, oC - 1090

Нижний предел кристаллизации, oC - 790

Интервал кристаллизации, oC - 300

Температура максимальной кристаллизации - 877

Скорость роста кристаллов, мкм/мин - 0,45

Стекло хорошо варится, осветляется и формуется. К недостаткам данного стекла следует отнести его низкую температуру размягчения при вязкости 1010 Пас. При эксплуатации мощных металлогалоидных ламп с рабочей температурой на поверхности оболочки более 600oC происходит размягчение стекла и раздувание ее. В результате лампа разрушается или, если целостность оболочки сохраняется, меняются световые и цветовые характеристики лампы и она становится непригодной для эксплуатации по своему прямому назначению. Стекло имеет недостаточную химическую устойчивость к воде, соответствующую 3 гидролитическому классу, и поэтому не может быть использовано для изготовления жаростойкой кухонной посуды и посуды для печей СВЧ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является термостойкое стекло типа "Пайрекс" [2], применяемое для изготовления химико-лабораторной и жаростойкой кухонной посуды, а также оболочек источников света и содержащее, мас.%:

SiO2 - 80,5

B2O3 - 11,8

Al2O3 - 2,0

Na2O - 4,4

K2O - 0,2

CaO - 0,3

MgO - 0,1

As2O3 - 0,7

Известное стекло имеет

Температурный коэффициент линейного расширения (20 - 300oC), oC-1 - 32 10-7

Термостойкость, oC - 260

Температуру размягчения при вязкости 1010 Пас, oC - 625

Температуру, при которой удельное электрическое сопротивление равно 100 МОмсм (ТК - 100), oC - 290

Химическую устойчивость к воде, гидролитический класс - 1

Кристаллизационную способность:

Верхний предел кристаллизации, oC - 1100

Нижний предел кристаллизации, oC - 640

Интервал кристаллизации, oC - 460

Температура максимальной кристаллизации, oC - 840

Скорость роста кристаллов, мкм/мин - 0,8

Стекло довольно технологично при варке и формовании, хорошо обрабатывается на огнях и имеет высокую химическую устойчивость к воде, соответствующую 1 гидролитическому классу, высокую термостойкость. Однако из-за низкой температуры размягчения при вязкости 1010 Пас и повышенной склонности к кристаллизации в процессе эксплуатации в лампах, работающих при больших тепловых нагрузках, текло быстро кристаллизуется, оболочка мутнеет и растрескивается. При варке стекла из-за большой вязкости стекломасса полностью не освобождается от мелких пузырей и мошки, которые портят внешний вид изделия.

Цель изобретения - повышение температуры размягчения стекла при вязкости 1010 Пас, уменьшение склонности к кристаллизации и улучшение варочных свойств.

Цель достигается тем, что электровакуумное стекло, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, CaO, MgO, дополнительно содержит PbO, CeO2 и по крайней мере один из оксидов из ряда As2O3, Sb2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2 - 76,5 - 80,1

B2O3 - 10,1 - 13,3

Al2O3 - 1 - 3

Na2O - 2 - 6

CaO - 0,5 - 1,5

MgO - 0,5 - 1,5

PbO - 0,5 - 2,5

CeO2 - 0,1 - 0,3

По крайней мере один из оксидов из ряда As2O3, Sb2O3 - 0,1 - 0,3

Триоксид сурьмы в присутствии селитры в начале окисляется до пятиоксида

Sb2O3 + 2NaNO3 = Sb2O5 + Na2O + NO2 + NO,

а затем во время варки при температуре 1500oC вновь отдает кислород



Присутствуя в небольших количествах, Sb2O3 способствует стабилизации окислительного потенциала стекломассы и освобождению ее от мелких пузырей и мошки в процессе осветления. Кроме того, во время варки тугоплавкого стекла триоксид сурьмы испаряется, образуя при этом большое количество крупных пузырей, которые, улетучиваясь, очищают стекломассу от мелких пузырей и мошки.

Осветлению стекломассы от мелких пузырей способствует также и диоксид церия CeO2.

Под действием высоких температур CeO2 разлагается по реакции



Кислород, выделяющийся в результате разложения, удаляясь из стекломассы, захватывает с собой мелкие пузыри и мошку и очищает ее. Совместное присутствие в стекле триоксида сурьмы и диоксида церия снижает соляризацию стекла и способствует стабилизации светопропускания в процессе эксплуатации ламп.

Нашими исследователями установлено, что оксид свинца, вводимый в состав стекла, резко повышает устойчивость стекла к кристаллизации в процессе службы. Более высокое содержание CaO и MgO при одновременном выводе из состава K2O повышает температуру размягчения стекла при вязкости 1010 Пас. Такая совокупность оксидов свинца, церия, мышьяка и сурьмы при производстве электровакуумного стекла для оболочек металлогалоидных ламп и изготовлении жаростойкой посуды является новой и именно она позволила достигнуть цели изобретения.

Составы стекол и их физико-химические свойства приведены в таблице.

Варка предлагаемых стекол осуществляется в газовой, газово-электрической или электрической печи при температуре 1550 - 1580oC.

Для ввода SiO2 в стекло применяется чистый кварцевый песок, для ввода борного ангидрида B2O3 - техническая борная кислота, Al2O3 вводится через глинозем или гидроксид алюминия. Na2O вводится через натриевую селитру, а PbO - через свинцовый сурик. Для ввода CaO и MgO служат углекислые соли CaCO3 и MgCO3, CeO2, As2O3, Sb2O3 вводятся через одноименные химические реактивы марок "хч", "чда" и "ч".

Обработка технических материалов, приготовление шихты, загрузка ее в печь осуществляется на существующем оборудовании.

Формование оболочек для металлогалоидных ламп высокого давления осуществляется вручную или на автоматах с фидерным питанием в интервале температур 1305 - 1340oC, а формование жаростойкой посуды производится в гидравлическом прессе с шаровым питателем в интервале температур 1400 - 1430oC.

Предлагаемые стекла по физическим свойствам относится к группе стекол, пригодных для спаивания с вольфрамом. Они хорошо варятся, осветляются и формуются.

Благодаря высокой температуре размягчения, при которой вязкость равна 1010 Пас, оболочки высокоинтенсивных источников света не деформируются в процессе службы и не растрескиваются. Благодаря высокой устойчивости стекол к кристаллизации оболочки не мутнеют. Жаростойкая посуда, изготовленная из данного стекла, не растрескивается при приготовлении пищи на кухонной плите или в печах СВЧ и не выщелачивается. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электровакуумное стекло, включающее SiO2, В2О3, Al2О3, Na2O, СаО, MgO, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит PbO, CeO2 и по крайней мере один из оксидов из ряда As2O3, Sb2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2 - 76,5 - 80,1

В2О3 - 10,1 - 13,2

Al2O3 - 1 - 3

Na2O - 2 - 6

СаО - 0,5 - 1,5

MgO - 0,5 - 1,5

PbO - 0,5 - 2,5

CeO2 - 0,1 - 0,3

По крайней мере один из оксидов из ряда

As2O3, Sb2O3 - 0,1 - 0,3ц