Способ получения декоративного стеклокристаллического материала

 

Использование: изобретение относится к новым видам материалов из силикатных расплавов на основе минерального сырья и отходов производства горно-обогатительных и металлургических предприятий и может быть использовано в виде материалов декоративно-художественного назначения, в сувенирных и ювелирных изделиях. Сущность изобретения: в одном тигле готовят обесцвеченную тугоплавкую стекломассу, а в другом - стеклообразный легкоплавкий краситель, далее производят одновременный слив обоих расплавов в один тигель и заполнение из него форм, после чего отформованные изделия подвергают кристаллизации. Полученные ситаллы обладают повышенной механической, термической и химической стойкостью, а также высокой степенью декоративности: широчайшей гаммой ярких сочных окрасок и неповторимостью рисунка. 3 табл.

Изобретение относится к новым видам материалов из силикатных расплавов на основе минерального сырья и отходов производства горно-обогатительных и металлургических предприятий и может быть использовано в виде материалов декоративно-художественного назначения, в сувенирных и ювелирных изделиях.

Известен способ изготовления декоративного материала, включающий приготовление расплавов стекломассы одинакового состава в двух тиглях, отливку ее одновременно из двух тиглей в одну фоpму при разных температурах [1].

Известный способ позволяет получать декоративный материал, имитирующий полудрагоценные камни (агат, яшму, и др.). Т.к. этот способ основан на использовании минерального сырья и отходов производства в составы шихты входят окислы железа. Наличие этих окислов в шихте не позволяет получать яркие сочные оттенки цветовой гаммы декоративного материала. Кроме того, для получения высококачественного декоративного материала с высокими механическими свойствами (особенно это важно для ювелирного производства) состав шихты требуется формировать в основном из тугоплавких окислов кремния. Однако при высоких температурах плавления и гомогенизации расплава происходит выжигание значительных количеств дорогостоящих красителей - Co, Cr, Ni, Ce, Pr, Nb, Sm, V, Se, Ag, Au, Cd, и т.д.

Наиболее близким к предложенному является способ получения декоративного материала, в котором готовят две стекольные шихты различных составов, плавят их, а затем смешивают путем отливки в одну форму и проводят термообработку [2].

Данный способ предполагает лишь механическое взаимодействие обоих расплавов, что не позволяет получать материалы с высокотемпературными химическими соединениями, обладающими высокой механической твердостью, что не может явиться высококачественным материалом для ювелирной промышленности. Кроме того, известный способ предполагает использование химически очищенных от посторонних красителей шихтовых материалов, что ведет к увеличению их себестоимости.

Технический результат заключается в повышении декоративных, прочностных качеств ситаллов, а также улучшении технико-экономических показателей процесса их изготовления.

Достигается это тем, что в одном тигле готовят обесцвеченную тугоплавкую стекломассу, а в другом - стеклообразный легкоплавкий краситель, далее производят одновременный слив обоих расплавов в один тигель и заполнение из него форм, после чего отформованные изделия подвергают кристаллизации.

В состав стеклообразующей шихты включают полевошпатовое минеральное сырье: полевой шпат K/AlSi3O8/, Na/AlSi3O8/, нефелиновый концентрат KNa3[AlSiO4] , кианит Al2[SiO4]O, флагопит KMg3[AlSi3O10] (F OH)2, мусковит KAl2[AlSi3O10] (OH F)2, лепидонит KLi2Al[AlSi3O10] (F OH), кварцевый песок SiO2, а также 20-30% водяной раствор виллионита NaF или поваренной соли NaCl, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кварцевый песок 2-70 Раствор NaCl или NaF 3-8 Полевошпатовое минеральное сырье Остальное Варку этого состава осуществляют в тигельной эл.печи в окислительной атмосфере при температуре 1400-1700оС в течение 30-20 мин.

При нагревании этого состава шихты происходят следующие химические реакции: NaF+H2O __ NaOH+HF Fe2O3+6HF __ 2FeF3+3H2O или NaCl+H2O __ NaOH+HCl Fe2O3+6HCl __ 2FeCl3+3H2O В процессе провара летучие соединения фторида или хлорида железа удаляются из шихты, а образовавшийся гидрат окиси натрия способствует ускорению процесса варки стекла. Введение в водный раствор NaF или NaCl перманганата калия в количестве 0,08-1,2% от массы NaF или NaCl обеспечивает равномерное распределение по объему шихты этих компонентов и создает окислительную атмосферу в процессе плавки.

Все это позволяет получить обесцвеченную стекломассу без газовых включений.

В состав стеклообразного легкоплавкого красителя включают: стеклообразующие компоненты - апатитовый Ca5[PO3] (F, OH), эвдиалитовый Na4 Ca2 Zr Cl [Si3O9]2, лопаритовый (Na, Ce, Ca) (TiNb)O3, сфеновый CaTiO[SiO4] концентраты, ковдорскит Mg2(PO4) (OH) 3H2O флюорит CaF2, барит BaSO4 и т.п., а также один или несколько минеральных красителей: MuO, CoO, Cr2O3, Ni2O3, CuO, CeO2, Pr2O3, Sm, V, Se, Au, Ag, Cd и т.д. Причем все эти красители могут входить в состав шихты, как в чистом виде или в виде оксидов, так и в составе минералов.

Варку этого состава осуществляют в тигельной печи при температуре 1200-1300оС в течение 5-30 мин.

Температурный режим формирования изделий из стекла определяют исходя из того, чтобы вязкость стекла находилась в пределах от 1 102до 4 107 Па с.

Кристаллизацию стекла проводят при температуре, соответствующей вязкости 11012-4 1013 Па с.

Использование в качестве компонентов шихты отвальных хвостов горно-обогатительных и металлургических комбинатов позволяет резко снизить себестоимость готовой продукции, а кроме того, использовать ценнейшие химические элементы: Mn, Co, Se, Au, Ag, Ni, Cu, Cr, Ti, B, Pr, Zr, Ba, F, Nb, Ta, La, Nd, V, Y, No и др., находящиеся в отвальных хвостах.

Изменяя состав шихтовых материалов, температурный и временной режим термообработки сформованных изделий из стекла, регулируют кристаллизационные изменения в структуре с помощью того или иного химического элемента, входящего в состав стекла, от чего зависят его цвет и структура рисунка, так например: Mn дает фиолетовый оттенок; Co - синий, Cr - желто-зеленый, Ni - красновато-фиолетовый, Cu - от зеленовато-голубого до красного, Ce - золотисто-желтый, Pr - зеленовато-золотистый, B - пурпурно-фиолетовый, V, Ag, Cd - желтый, Au, Se - красный.

Такое закристаллизованное небьющееся стекло - ситалл - обладает высокой механической прочностью и значительной термической и химической стойкостью. Кроме того, широчайшая гамма ярких сочных окрасок и неповторимость рисунка позволяет использовать этот материал в качестве декоративно-художественного назначения, при изготовлении высококачественной посуды, светильников, в сувенирных и ювелирных изделиях, и т.д. Изготовленные по предложенному способу ситаллы могут имитировать агат, сердолик, яшму, опал, рубин, изумруд, топаз, аметист и т.п.

Примеры приготовления стеклообразующего расплава приведены в табл. 1, примеры приготовления стеклообразного легкоплавкого красителя - в табл. 2, примеры изготовления декоративных ситаллов - в табл. 3.

Из состава шихты для приготовления стеклообразующего расплава целесообразно исключить окислы Ca, а из состава стеклообразного легкоплавкого красителя-окислы Al. Этим достигается снижение температур плавления каждой шихты, т.к. отсутствует в них тугоплавкое соединение 3CaO P2O5, что улучшает технико-экономические показатели процесса (снижает расход электроэнергии, повышает производительность оборудования и т.д.).

При смешивании обоих расплавов в промежуточном тигле происходит образование соединений 3CaO P2O5, что улучшает в последствии механические и термические свойства ситаллов.

Исходя из сказанного, получение высокодекоративных ситаллов предложенным способом из недорогого минерального сырья и отходов производства горно-обогатительных и металлургических предприятий способствует организации массового производства изделий из этих материалов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, преимущественно ювелирного, путем раздельного плавления стекольных шихт двух составов, смешивания полученных расплавов в одном тигле формования и кристаллизации в процессе термообработки, отличающийся тем, что смешивают обесцвеченный тугоплавкий алюмосиликатный и стеклообразный кальциево-фосфорно-бариевый легкоплавкий краситель-кристаллизатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления стеклокристаллических материалов с ориентированными зернами, которые могут быть использованы в электротехнике, оптоэлектронике и других отраслях промышленности

Изобретение относится к стекольной промышленности и направлено на повышение устойчивости в щелочных средах ликвирующих стекол

Изобретение относится к производству электровакуумных приборов

Изобретение относится к способам утилизации осадков промышленных сточных вод

Изобретение относится к способу изготовления стеклокерамических деталей и/или стеклянных деталей посредством формования из стеклокерамической заготовки и/или стеклянной заготовки

Изобретение относится к производству плоских изделий из силикатных расплавов и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления декоративного облицовочного материала

Изобретение относится к промышленности строительных материалов для изготовления плиточных химическистойких, износостойких и морозостойких материалов

Изобретение относится к технологии мультиферроиков. Технический результат - получение нанокомпозитов со свойствами мультиферроиков. Способ получения композитного мультиферроика включает термообработку железосодержащего щелочноборосиликатного стекла, выдержку двухфазного стекла в 3 М растворе минеральных кислот (HCl, HNO3) при температуре 50÷100°С без либо с дополнительной выдержкой в 0.5 М растворе КОН при 20°С в течение 0.5-6 часов, многостадийную промывку в дистиллированной воде и комбинированную сушку в воздушной атмосфере при температуре 20÷120°С. В поровое пространство матриц, содержащих Fe3O4 (магнетит) с размерами кристаллитов 5÷20 нм, внедряют сегнетоэлектрик из насыщенного при температуре 20°С водного солевого раствора. Осуществляют пропитку образцов при температуре 80°С с окончательной сушкой при температуре 120÷150°С. Затем проводят тепловую обработку композитов в режиме «нагрев-охлаждение» в интервале температур 20÷200°С для формирования сегнетоэлектрической фазы за счет фазовых переходов в режиме нагрева и в режиме охлаждения. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава. Измельчают аморфное стекло мокрым способом до получения водного шликера, формуют заготовки в гипсовых формах. Затем их повторно перерабатывают в шликер, формуют изделия и термообрабатывают в две стадии. На первой стадии проводят термообработку при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10-20°С/час. Затем на второй стадии проводят термообработку при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. 1 табл.

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к печи для обжига стеклянных блоков, предназначенной для повторного нагревания и последующего охлаждения. Техническим результатом является повышение эффективности и производственной мощности. Печь для обжига стеклянных блоков содержит набор наложенных друг на друга независимых нагревательных камер. Каждая нагревательная камера снабжена: по меньшей мере приемным отверстием под проход по меньшей мере стеклянного блока; моторизованной роликовой поверхностью, на которой лежит и перемещается стеклянный блок. Также нагревательная камера снабжена нагревателем, который предназначен для нагревания стеклянного блока, находящегося в нагревательной камере, и средствами охлаждения, предназначенными для управления регулируемым охлаждением нагревательной камеры. Средства охлаждения содержат набор труб, в которых циркулирует охлаждающее вещество и которые расположены внутри нагревательной камеры. Каждая труба каждой нагревательной камеры соединена с магистралью, перекрываемой клапаном, обеспечивающим регулировку потока циркулирующего в трубах охлаждающего вещества. Указанная магистраль соединена с одной насосной системой, которая выполнена с возможностью подачи охлаждающего вещества в каждую из труб. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Группа изобретений относится к стеклокерамическим материалам для изготовления стоматологического восстановительного материала, к способу изготовления такого материала , а также к самому стоматологическому восстановительному материалу. Согласно способу изготовления стоматологического восстановительного материала, содержащего стеклокерамику на основе силиката лития, аморфное стекло следующего состава, в % по весу: SiO2 55-70, Li2O 17-20, ZrO2 8-20, Al2O3 0-8%, K2O 0-8% и добавки 0-15%, подвергают по меньшей мере одной термической обработке, представляющей собой двухстадийную обработку с первой температурой, составляющей от 600 до 800°С, и второй температурой, составляющей от 780 до 900°С, с получением окрашенной в цвет зуба стеклокерамики, пропускающей свет с длиной волны от 360 нм до 740 нм (согласно измерению в соответствии с DIN EN 410 на спектрофотометре Minolta CM-3610d), с прочностью по меньшей мере 250 МПа (измеренной в соответствии с DIN ISO 6872), и имеющей цвет зуба, причем в ходе указанной по меньшей мере однократной термической обработки происходит по меньшей мере частичная кристаллизация за счет повышенных температур. Из указанной стеклокерамики получают стоматологический восстановительный материал с помощью процесса съема материала, выбранного из группы, состоящей из фрезерования, шлифования и лазерной абляции, и перед стоматологическим применением стоматологический восстановительный материал подвергают конечной обработке, которая представляет собой полировку, глазурование, герметизацию, нанесение покрытия и облицовку облицовочной керамикой или глазурью, причем прочность стоматологического восстановительного материала составляет по меньшей мере 250 МПа (измеренная в соответствии с DIN ISO 6872). Предлагается также стоматологический восстановительный материал, получаемый по вышеуказанному способу, и окрашенная в цвет зуба стеклокерамика для изготовления стоматологического восстановительного материала, пропускающая свет с длиной волны от 360 нм до 740 нм (согласно измерению в соответствии с DIN EN 410 на спектрофотометре Minolta CM-3610d), обладающая прочностью по меньшей мере 250 МПа (измеренной в соответствии с DIN ISO 6872) и имеющая следующий состав, в % по весу: SiO2 55-70, Li2O 17-20, ZrO2 8-20, Al2O3 0-8%, K2O 0-8% и добавки 0-15%. Использование группы изобретений обеспечивает получение стоматологического восстановительного материала, обладающего высокой прочностью и химической стойкостью, при этом поддающегося механической обработке. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к материалам, прозрачным в видимой области спектра, с высоким поглощением в ИК области спектра. Технический результат – повышение поглощения в ближней ИК-области. Плавят шихту состава, мас.%: K2O 9-20, ZnO 20-35, Al2O3 11-22, SiO2 32-44, Eu2O3 - 0,01-3 мол.% при температуре 1520-1580°С. Отливают расплав в холодную форму и отжигают при температуре 500-550°С. Проводят дополнительную термообработку при температуре в интервале от 650 до 900°С в течение 1-200 ч и охлаждают стеклокристаллический материал до комнатной температуры. Полученная прозрачная стеклокерамика на основе кристаллов ZnO выполнена на основе калиевоцинковоалюмосиликатного стекла с кристаллической фазой оксида цинка и примесью трехвалентных ионов европия в количестве от 0,01 до 3 мол.%. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к новым видам материалов из силикатных расплавов на основе минерального сырья и отходов производства горно-обогатительных и металлургических предприятий и может быть использовано в виде материалов декоративно-художественного назначения, в сувенирных и ювелирных изделиях

Наверх