Электровакуумное стекло

 

Изобретение относится к составам бессвинцовых электровакуумных стекол и может быть использовано при производстве электроизолирующего стекла для деталей и узлов электровакуумных приборов. Техническая задача изобретения - повышение температуры Тк-100 и снижение температуры размягчения стекла. Электровакуумное стекло имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 63,05-67,55; Аl₂О 3,5-5,3; Ва0 11,5-16,5, Na₂O 4,0-8,0; K₂0 6,0-10,0; Li₂O 0,2-1,2; F₂ 0,2-1,0; CaO 0,2-1,0; ZrO₂ 0,15-0,3; Fe₂O₃ 0,05-0,1; Sb₂O₃ 0,1-0,3. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к составам бессвинцовых электровакуумных стекол платинитовой группы и может быть использовано при производстве электроизолирующего стекла для деталей и узлов электровакуумных приборов, работающих в условиях нестабильного или постоянно повышенного напряжения сети (электронно-лучевые трубки, лампы накаливания общего назначения, люминесцентные лампы и др. ). Решение направлено на увеличение диэлектрических свойств (температуры Т_K-100 ) и уменьшение температуры размягчения стекла.

Известно бессвинцовое стекло N 713, включающее, мас.%: SiO₂ - 67,5; Al₂O₃ - 5,0; BaO - 12,0; Na₂O - 7,0; K₂O - 7,0; Li₂O - 0,6, F₂ - 0,9 и сверх 100% Sb₂O₃ - 0,4; Co₂O₃ - 0,0008; Ni₂O₃ - 0,008 [1].

Недостатками этого стекла являются недостаточно высокая температура Т_K - 100 (293^oC) и недостаточно низкая температура размягчения (520^oC). Стекло имеет ТКЛР α (20-300^oC) = 95·10^-7oC^-1, термостойкость 125^oC.

При подаче повышенного напряжения на электроды источника света, впаянные в ножку, изготовленную из этого стекла, из-за низкого электрического сопротивления (Т_K - 100) последнего нередко наблюдается электрический пробой ножки и может происходить электролит стекла. При этом появляются трещины, стекло отстает от металла токовводов, что приводит к нарушению вакуума источника и преждевременному выходу его из строя во время эксплуатации. Из-за повышенной температуры размягчения стекла ухудшается обрабатываемость его на газопламенных горелках при изготовлении ламп, в результате чего затрудняется процесс спаивания ножки с токовводами и трубкой (колбой) ламп на операции заварки. При этом может происходить растрескивание стекла тарелки ножки или трубочного (колбочного) стекла оболочек ламп.

Известно бессвинцовое стекло марки С97-1, включающее, мас.%: SiO₂ - 64,0; Al₂O₃ - 4,0; BaO - 16,5; Na₂O - 5,0; K₂O - 9,5; Li₂O - 1,0 [2].

К недостаткам такого стекла относится также сравнительно невысокая температура Т_K - 100 (330^oC) и недостаточно низкая температура размягчения (520^oC). Стекло имеет ТКЛР a(20-300^oC)=97·10^-7oC^-1, термостойкость 120^oC.

Указанное стекло является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению.

Целью изобретения является повышение температуры Т_K - 100 и снижение температуры размягчения стекла. Поставленная цель достигается тем, что стекло, включающее SiO₂, Al₂O₃, BaO, Na₂O, K₂O, Li₂O, дополнительно содержит F₂, CaO, ZrO₂, Fe₂O₃ и Sb₂O₃ при следующих соотношениях компонентов, мас.%: SiO₂ - 63,05-67,55 Al₂O₃ - 3,5-5,3 BaO - 11,5-16,5 Na₂O - 4,0-8,0 K₂O - 6,0-10,0 Li₂O - 0,2-1,2 F₂ - 0,2-1,0 CaO - 0,2-1,0 ZrO₂ - 0,15-0,3
Fe₂O₃ - 0,05-0,1
Sb₂O₃ - 0,1-0,3
Свойства предлагаемого стекла в зависимости от состава приведены в таблице.

Из приведенных примером таблицы видно, что предлагаемое стекло имеет достаточно высокую температуру Т_K - 100 (335-341^oC) и достаточно низкую температуру размягчения (508-518^oC) без применения оксида свинца. Более того, замена свинецсодержащих стекол на бессвинцовый состав позволяет избежать выбросов паров оксидов свинца в атмосферу при варке стекла и восстановления свинца при огневой обработке в процессе изготовления электровакуумных приборов, то есть способствует улучшению экологической обстановки около стекловаренной печи и в стекольном цехе, а также в зоне заварочных работ при сборке электровакуумных приборов.

Добавки оксидов CaO, ZrO₂ и F₂ в составах стекол вместе с BaO и Na₂O (в калиевых составах) и K₂O (в натриевых составах) снижают электропроводность стекла и тем самым повышают его Т_K - 100. Введение F₂, CaO, Fe₂O₃ совместно со щелочными оксидами и BaO понижает вязкость стекла, а следовательно, и его температуру размягчения.

Варку стекла производят в ванной печи непрерывного действия. Для ввода в состав шихты оксида SiO₂ применяют кварцевый песок марки BC-050-1. Оксиды Na₂O, Al₂O₃ и F₂ вводят через соду кальцинированную, глинозем и криолит технический искусственный соответственно, оксид K₂O - через поташ и селитру, а оксиды Li₂O и CaO - через углекислые соли. Оксиды ZrO₂ и Fe₂O₃ вводят в стекло цирконийсодержащими и железосодержащими сырьевыми материалами. Оксид Sb₂O₃ применяют в качестве химического обесцвечивателя для предотвращения закраски стекла. Плавление шихты, осветление стекломассы ведут при температуре 1465±10^oC. Изделия - трубы и штенгельное стекло для изготовления ножек электровакуумных приборов формуют на механизированной линии горизонтального вытягивания по способу Е.Даннера.

Источники информации
1. Веклич П.М., Ощипков Ф.П., Фролов В.К."Технология электровакуумного стекла". М. -Л: Гос. Энергоизд-во, 1961.-262 с. (с.12-13)
2. ОСТ 11 027.010-75. "Стекло электровакуумное и стеклокристаллические материалы. -1991. -Т.1. -c.81.

Формула изобретения

Электровакуумное стекло, включающее SiO₂, Al₂O₃, BaO, Na₂O, K₂O, Li₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит F₂, СаО, ZrO₂, Fe₂O₃ и Sb₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%
SiO₂ - 63,05 - 67,55
Al₂O₃ - 3,5 - 5,3
BaO - 11,5 - 16,5
Na₂O - 4,0 - 8,0
K₂O - 6,0 - 10,0
Li₂O - 0,2 - 1,2
F₂ - 0,2 - 1,0
CaO - 0,2 - 1,0
ZrO₂ - 0,15 - 0,3
Fe₂O₃ - 0,05 - 0,1
Sb₂O₃ - 0,1 - 0,3

РИСУНКИ

Рисунок 1