Електровакуумне скло

Корисна модель ві дноси ться до те хноло гі ї скла, а саме до складу стекол металогалогенних ламп, використовуємих для виготовлення екологічно чистих оболонок газорозрядних ламп високого тиску, електровакуумних приборів та інши х джерел світла з високими робочими температурами на поверхні оболонок в процесі експлуатації, а також термоміцних побутових виробів в електронній, електротехнічній та світлотехнічній галузях промисловості. Відомо скло [1] вольфрамової групи для виготовлення металогалогенних ламп, яке має наступний хімічний склад, мас.%: SiO 2 60-70; Аl2 О3 8-14; В 2О 3 5-9 ; Мg О 2-10; ВаО чи SrO 2-10; Р2О5 1-5; Li2O 0,1-0,5. Усі склади скла [1 ] містя ть шкідли ві компоненти (оксиди фо сфор у, барію або стронцію), що робить його екологічно небезпечним. Найбільш близьким до заявляемого рішення по технічній суті та досягаемому результа ту є скло [2], використовуєме для виготовлення оболонок газорозрядних ламп високого тиску, електровакуумних приборів та інших джерел світла з високими робочими температурами на поверхні оболонок в процесі експлуатації, наступного хімічного складу, мас.%: SiO2 76,5-80,1; В2О3 10,1-13,3; АІ2О3 1-3; Na2O 2-6; СаО 0,5-1,5; МgО 0,5-1,5; РbО 0,5-2,5 ; Се О2 0,1-0 ,3 ; Аl2О 3 чи Sb 2 О3 0 ,1-0 ,3. Головні пере ваги скла [2 ] поля гають у досить високих експлуатаційни х характеристиках, а саме: температурний коефіцієнт лінійного розширення ТКЛР (34,538,0)х10-7 1/град, термостійкість (380-400)°С, хімічна стійкість до во ди (пер ший гідролі ти чний клас). Крім того , скло [2 ] кристаліз ується в області відносно низьких температур (температура верхньої границі кристалізації [Тв.г.к =(1070-1055),°С], температура нижньої границі кристалізації [Тн.г.к =(850-785),оС], що майже унеможливлює в ньому процес кристалоутворення на стадії формування. Однак наведені позитивні характеристики скла [2] досягаються, головним чином, завдяки введенню до його хімічного складу шкідли ви х компонентів у вигляді оксидів свинцю , цері ю й особли во ми ш’як у чи сурми. Це робить скло [2] й виро би з нього екологічно забрудненим матеріалом. Вказані вади свідчать про недосконалість хімічного складу скла [2]. В основу корисної моделі покладене завдання створення екологічно безпечного складу скла для оболонок газорозрядних ламп високого тиску, електровакуумних приборів та інши х джерел сві тла з високими робочими температурами на поверхні оболонок в п р оцесі ек сп луа та ці ї, яке б м ало з адані те хн о ло гі чні вла сти вості (безп е чни й температурний інтервал формування, мала схильність до кристалізації) й потрібні експлуатаційні характеристики [ТКЛР (34,5-38,0) 10-7 1/град, термостійкість (380-400)°С, хімічна стійкість до води (перший гідролітичний клас)]. Поста влен а задача вирі шується через вміст у хімі чном у складі скла таки х компонентів: SiO2, B2 O3, Аl2О3, CaO, MgO, Na2O, K2 O при наступному співвідношенні, мас.%. SiO2 75,0-80,0; В2О3 12,5-15,5; АІ2О3 1,8-2,9; СаО 0,51,0; MgO 0,1-0,2; Na2O 3,5-3,9; К2О 1,5-2,2 з обов'язковим дотриманням співвідношення (мол.%) N=K2O/Na2O=0,250,4. Заявляємий склад електровак уумного скла відрізняється від ві домого [2] іншим якісно-кількісним співвідношенням компонентів. Розроблене співвідношення інгредієнтів пр опон уємо го ск ла ду ск ла з о бо в'я зко вим до тр иман ням к ількі сн о го мо льно го співвідно шення між луго вими оксидами (Na2O, K 2 O) дозволя є одно часно до сяга ти потрібних те хнологічни х й експлуатаційних власти востей. С хильність до кристалізації заявляемого скла суттєво обмежується завдяки доволі широкому безпечному інтервалу формування ( D T), що визначається, як: D T=Тв.г.к -Тф де: Тв.г.к - температура верхньої границі кристалізації; Тф - температура формування (на формувальному тілі). Верхня температура кристалізації заявляемого скла обмежується інтервалом Тв.г.к =1090-1060,°С, що нижче мінімально допустимої температури формування (Тф =1100,°С). Внаслідок чого досягається технологі чно потрібний інтервал безпечного формування [ D Т=(-10 ¸ 45),°С]. Це гаран тує форм ування з пропон уємого скла сучасними високопродуктивними методами виробів заданої конфігурації, тр убки й дроту з відхилами по геометрії у дозволяємих обмеженнях, відповідно до чинної НД. Хімічна стійкість до води на рівні першого гідроліти чного класу разом з доволі низьким показником теплового розширення (ТКЛР) надають виробам задані експлуатаційні характеристики. Те хні чний результа т ві д корисної моделі поляга є в том у, що в розробленом у хімічному складі осла для вигото влення оболонок газорозрядних ламп високого тиску та інши х джерел світла (трубка, дріт, то що) через визначене співвідношення компонентів разом зі стр ук турн им чинником N=0 ,25 -0 ,4 ор гані чнопоєдн уються оптима льні те хн о ло гічні вла сти во сті (безп е чний ін тер ва л форм уван ня , ма ла схи льні сть до кристалізації) з потрібними експлуатаційними характеристиками. Визначена межа N=0,25-0,4 кількісного мольного співвідношення між луговими компонентами (оксидом калію та натрію) обумовлює утворення двулугового ефекту, який сприяє, перш за все, підвищенню стійкості скла до воло гості на рівні першо го гідролі ти чного класу. Одно часно даний стр ук турни й чинн ик разом з кі лькі сним спі вві дно шенням (у м ас. відсо тка х) ін ши х компонентів забезпечує оптимальний температурний інтервал формування скловиробів високопродукти вними сучасними методами. У фізичном у сенсі стр уктурний чинник N вказує на те, що в хімічному складі заявленого скла органічне поєднання потрібни х те хноло гі чни х і експлуа таці йни х параме трів до сяга ється визначеним кількісним співвідношенням компонентів, у якому вміст оксиду калію в мольних відсотка х повинен бути завжди більшим, аніж оксиду натрію не менш, чим у 0,25 рази, але не перевищувати 0,4. Покладена в основу заявляемого хімічного складу скла структурна залежність через визначений стр уктурний чинник N підтверджує суча сні наукові уя влення про позитивний вплив двох лугови х компонентів на його водостійкість й інші експлуатаційні параметри без погіршення технологічних властивостей. Експериментальна перевірка розробленого скла для електричних джерел світла високого ти ску проводилась на конкретних хімічни х склада х (1-11) при виго товленні виробів. За критерій якості виробу обрані геометрія, відсутність сторонніх кристалічни х вкраплень, експлуатаційні характеристики - водостійкість, ТКЛР, термостійкість. Отримані результати, наведені в таблиці, свідчать про суттєвий вплив визначеного стр уктурного чинника N на технологічні та експлуатаційні характеристики пропонуємого хімічного складу скла. Так у разі зниження стр уктурного чинника за визначену межу (N=0,24 , скло 1), спостерігається суттєве погір шення кристалізаційних вла сти востей. На це вказує підвищення верхньої граничної температури кристалізації (Tв.г.к =1105°C), що призводить до фактичного зникнення безпечного інтервалу формування ( D T=0). Тому на виробах спостерігаються чужорідні кристалічні утворення у вигляді локальної поверхневої опалесценції. Спроба підвищити температур у формування призводить до стоншування стінки виробу внаслідок занадто малої в’язкості скла. Дотримання визначених кількісних границь величини N=0,25-0,4 (склади скла 2-10) дозволяє отримува ти вироби належної якості по геометрії та за експлуатаційними параметрами [ТКЛР-(37,3-41,5)х10-7 1/град], термостійкість (380-400)°С, хімічна стійкість до води (перший гідролітичний клас). Границі безпечного темпера турно го ін тер валу форм ування [ D T=(-10)-(-45)°С ] ци х стекол до ста тні , щоб ун икн ути в ни х процесі в криста ло утвор ення . Зана дто з біль шення N (приклад» склад скла 11, N=0,41) послаблює двулуговий ефект, а тому зменшується хі м і чна сті йкі сть до во ди (др угий гі дро лі ти чн ий клас). Н а ве де ні р ез уль та ти експерим ен та льни х опр обувань пер екон ли во до во дя ть важли вість до трим ання визначених кількісних границь структурного чинника N в заявляемому складі скла. Таким чином, експериментально підтверджена технічна доцільність у заявляемому складі електровакуумного скла структурного чинника N=0,25-0,4 для розробленого кількісного співвідношення компонентів. Джерела інформації 1. AC. SU №1738768 А1 , Кл. С ОЗС 3/097, 1992 2. Патент RU №2108987 С1, Кл. СОЗС 3/108, 1998