FR2939427A1 - TRANSPARENT AND LOW-DENSE GLASS-CERAMIC AND USE THEREOF - Google Patents
TRANSPARENT AND LOW-DENSE GLASS-CERAMIC AND USE THEREOF Download PDFInfo
- Publication number
- FR2939427A1 FR2939427A1 FR0958629A FR0958629A FR2939427A1 FR 2939427 A1 FR2939427 A1 FR 2939427A1 FR 0958629 A FR0958629 A FR 0958629A FR 0958629 A FR0958629 A FR 0958629A FR 2939427 A1 FR2939427 A1 FR 2939427A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- glass
- less
- total
- ceramic
- zro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
L'invention concerne une vitrocéramique transparente et peu dense, du système Li O-Al O -SiO , qui comporte des cristaux mixtes de quartz β en tant que principale phase cristalline, qui présente une masse volumique p inférieure à 2,5 g/cm , et qui contient, en pourcentages pondéraux rapportés aux oxydes, 3 à 4,5 % de Li O, 18 à 24 % de Al O , 55 à 70 % de SiO , 0,1 à moins de 2,3 % de TiO , 0,1 à moins de 1,8 % de ZrO , 0,2 à 4 % au total de TiO et ZrO , 0 à 1,5 % de BaO, 0 à 0,5 % de CaO, 1 à 6 % au total de MgO et ZnO, plus de 5 à 10 % de B O , 0 à moins de 1 % au total de Na O et K O et 0 à 1,5 % d'agents d'affinage usuels (SnO , As O , Sb O , CeO ). Une telle vitrocéramique présente un indice de clarté Y (A/2°), mesuré selon la norme DIN 5031, de plus de 80, et en particulier, plus de 87.The invention relates to a transparent and low-density glass-ceramic of the Li O-Al O -SiO system, which comprises β-quartz mixed crystals as the main crystalline phase, which has a density p of less than 2.5 g / cm. , which contains, in weight percent relative to the oxides, 3 to 4.5% of Li O, 18 to 24% of Al O, 55 to 70% of SiO, 0.1 to less than 2.3% of TiO, 0.1 to less than 1.8% ZrO, 0.2 to 4% total TiO and ZrO, 0 to 1.5% BaO, 0 to 0.5% CaO, 1 to 6% total of MgO and ZnO, more than 5 to 10% of BO, 0 to less than 1% in total of NaO and KO and 0 to 1.5% of usual refining agents (SnO, As O, Sb O, CeO). Such a glass-ceramic has a clarity index Y (A / 2 °), measured according to DIN 5031, of more than 80, and in particular, more than 87.
Description
B09-4519FR B09-4519FR
Société dite : SCHOTT AG Vitrocéramique transparente et peu dense, et son utilisation Invention de : SIEBERS Friedrich SCHAUPERT Kurt ZACHAU Thilo DAHLMANN Ulf Society called: SCHOTT AG Transparent and sparse glass ceramic, and its use Invention of: SIEBERS Friedrich SCHAUPERT Kurt ZACHAU Thilo DAHLMANN Ulf
Priorité d'une demande de brevet déposé en Allemagne le 8 décembre 2008, sous le n° 10 2008 054 386.1 Priority of a patent application filed in Germany on December 8, 2008, under number 10 2008 054 386.1
Vitrocéramique transparente et peu dense, et son utilisation Cette invention concerne une vitrocéramique transparente et de faible masse volumique. On sait que l'on peut faire varier dans une faible mesure, pour une même composition et une même proportion de phase cristalline, la masse volumique des vitrocéramiques du système Li2O-Al2O3-SiO2 comportant des cristaux mixtes de quartz 13 (quartz haute température) en tant que principale phase cristalline, puisque l'on peut, à travers le programme de céramisation, exercer une petite influence sur la contraction (compaction) subie par le verre de départ au cours de sa céramisation. Toutefois, malgré toutes les mesures proposées, la masse volumique des vitrocéramiques du système Li2O-Al2O3-SiO2 comportant des cristaux mixtes de quartz 13 en tant que principale phase cristalline reste toujours supérieure à 2,5 g/cm3. C'est ainsi que, par exemple, la vitrocéramique commercialisée par la firme Schott AG sous le nom de Zerodur , conçue en particulier pour des applications optiques, présente une masse volumique de 2,53 g/cm3. This invention relates to a transparent glass ceramic and low density. It is known that the density of vitroceramics of the Li2O-Al2O3-SiO2 system comprising mixed crystals of quartz 13 (high temperature quartz) can be varied to a small extent for the same composition and the same proportion of crystalline phase. as the main crystalline phase, since one can, through the ceramization program, exert a small influence on the contraction (compaction) undergone by the starting glass during its ceramization. However, despite all the measures proposed, the density of the glass-ceramics of the Li 2 O -Al 2 O 3 -SiO 2 system comprising mixed crystals of quartz 13 as the main crystalline phase always remains greater than 2.5 g / cm 3. Thus, for example, the glass ceramic marketed by Schott AG under the name Zerodur, designed in particular for optical applications, has a density of 2.53 g / cm3.
Si l'on veut préparer une vitrocéramique du système Li2OAl203-SiO2 comportant des cristaux mixtes de quartz 13 en tant que principale phase cristalline et présentant une masse volumique inférieure à 2,5 g/cm3, il faut trouver pour cette vitrocéramique une nouvelle composition. Par le document brevet EP 1 840 093 Al, on connaît une vitrocéramique qui comporte du spodumène 13 en tant que phase cristalline principale, mais à laquelle on ne peut pas conférer une masse volumique inférieure à 2,5 g/cm3. Le but de cette invention est de trouver une vitrocéramique du système Li2O-Al2O3-SiO2 comportant des cristaux mixtes de quartz 13 en tant que principale phase cristalline, qui présente une masse volumique inférieure à 2,5 g/cm3. Cette vitrocéramique doit en outre posséder un haut degré de transparence et une faible coloration propre. If it is desired to prepare a glass ceramic of the Li 2 OAl 2 O 3 -SiO 2 system comprising mixed crystals of quartz 13 as the main crystalline phase and having a density of less than 2.5 g / cm 3, a new composition must be found for this glass-ceramic. Patent EP 1 840 093 A1 discloses a glass ceramic which comprises spodumene 13 as the main crystalline phase, but to which a density of less than 2.5 g / cm 3 can not be conferred. The object of this invention is to find a vitroceramic system Li2O-Al2O3-SiO2 comprising mixed crystal quartz 13 as the main crystalline phase, which has a density less than 2.5 g / cm3. This glass ceramic must also have a high degree of transparency and a low clean color.
Ce but est atteint grâce à une vitrocéramique du système Li20-Al203-SiO2, qui comporte des cristaux mixtes de quartz 13 en tant que principale phase cristalline, qui présente une masse volumique inférieure à 2,5 g/cm3, et qui contient, en pourcentages pondéraux rapportés aux oxydes : 15 Li2O Al2O3 SiO2 TiO2 ZrO2 Total TiO2 + ZrO2 BaO CaO Total MgO + ZnO B2O3 Total Na2O + 1(20 Agents d'affinage usuels (SnO2, As2O3, Sb2O3, CeO2) 3 ù 4,5 18ù24 55 ù 70 0,1 ù moins de 2,3 0,1 ù moins de 1,8 0,2 ù 4 0 ù 1,5 0ù0,5 1ù6 plus de 5 ù 10 0 ù moins de 1 This object is achieved by means of a glass ceramic of the Li 2 O -Al 2 O 3 -SiO 2 system, which comprises mixed crystals of quartz 13 as the main crystalline phase, which has a density of less than 2.5 g / cm 3, and which contains, in particular % by weight relative to the oxides: Li2O Al2O3 SiO2 TiO2 ZrO2 Total TiO2 + ZrO2 BaO CaO Total MgO + ZnO B2O3 Total Na2O + 1 (20 Usual refining agents (SnO2, As2O3, Sb2O3, CeO2) 3 ù 4.5 18ù24 55 0.1 to less than 2.3 0.1 to less than 1.8 to 0.4 to 1.5 to 0.5 more than 5 to 10 to less than 1
0 ù 1,5 20 Les oxydes de lithium Li2O, d'aluminium Al2O3 et de silicium SiO2 sont des constituants indispensables d'une vitrocéramique comportant des cristaux mixtes de quartz 13 et/ou de kéatite. Quand la teneur en Li2O est inférieure à 3 % en poids, la proportion de phase 25 cristalline est trop faible pour l'application envisagée (il est souhaitable que la fraction de cristaux mixtes de quartz 13 représente moins de 60 % en volume), mais quand la teneur en Li2O est supérieure à 4,5 % en poids, la vitesse de croissance des cristaux augmente, ce qui engendre un risque pour la stabilité vis-à-vis de la 30 dévitrification. I1 est avantageux que la teneur en Li2O vaille de 3 à 4 % en poids, car lorsqu'elle se trouve dans cet intervalle, on parvient à un compromis particulièrement favorable entre la proportion de phase cristalline accessible et une stabilité satisfaisante vis-à-vis de la dévitrification. 0 to 1.5 The oxides of lithium Li 2 O, aluminum Al 2 O 3 and silicon SiO 2 are indispensable constituents of a glass ceramic having mixed crystals of quartz and / or keatite. When the Li 2 O content is less than 3% by weight, the proportion of crystalline phase is too low for the intended application (it is desirable that the mixed quartz crystal fraction 13 is less than 60% by volume), but when the Li 2 O content is greater than 4.5% by weight, the crystal growth rate increases, which creates a risk for stability with respect to devitrification. It is advantageous that the Li 2 O content is from 3 to 4% by weight, since when it is in this range, a particularly favorable compromise is reached between the proportion of accessible crystalline phase and a satisfactory stability with respect to of devitrification.
La teneur en Al2O3 doit valoir de 18 à 24 % en poids, car lorsqu'elle se trouve dans cet intervalle, la masse fondue présente une viscosité assez faible pour que l'on soit assuré de pouvoir correctement la travailler. Si la teneur en Al2O3 est inférieure à 18 % en poids, on observe une baisse de la vitesse de céramisation accessible, et le degré de transparence de la vitrocéramique obtenue serait trop faible. De préférence, la teneur en Al2O3 vaut de 19,5 à 21,5 % en poids. La teneur en SiO2 doit valoir de 55 à 70 % en poids. Une teneur en SiO2 plus élevée conduirait certes à une valeur moindre de la masse volumique, mais la limite supérieure à respecter est de 70 % en poids, et mieux encore de 66 % en poids, car sinon l'on doit, pour pouvoir traiter le verre cru, le porter à une température supérieure à 1550 °C, à laquelle il est techniquement difficile de travailler. D'un autre côté, quand la teneur en SiO2 est inférieure à 55 % en poids, la vitesse de céramisation diminue. I1 est préférable que la teneur en SiO2 vaille au moins 56 % en poids. On sait que le recours à des oxydes de métaux alcalins, oxyde de sodium Na2O et oxyde de potassium K2O, permet d'améliorer, lors de la fabrication du verre, la fusibilité de celui-ci et son comportement de dévitrification. I1 faut toutefois que la teneur totale en Na2O et K2O reste inférieure à 1 % en poids, car si l'on utilise ces oxydes en une proportion plus grande, ceci entraîne une hausse du coefficient de dilatation thermique de la vitrocéramique. De préférence, la teneur totale en Na2O et K2O vaut de 0 à 0,9 % en poids, et en particulier, de 0,3 à 0,5 % en poids. Les oxydes de métaux alcalino-terreux CaO et BaO ont eux aussi, en général, des effets positifs semblables sur le comportement de fusion du verre. I1 est toutefois préférable qu'il n'y ait pas d'oxyde de calcium CaO dans les compositions de la présente invention, bien que l'on puisse en tolérer une teneur d'au maximum 0,5 % en poids. La présence de CaO dans les compositions de cette invention conduit à la formation de précipités de phases parasites pendant la céramisation et doit donc être évitée. L'oxyde de baryum BaO a lui aussi des effets semblables sur le comportement de fusion du verre, mais une teneur en BaO relativement élevée conduit à une augmentation de la masse volumique, de sorte que la teneur en BaO doit valoir au plus 1,5 % en poids. I1 est préférable de mettre de 0,1 à 0,8 % en poids de BaO dans les compositions de l'invention, afin d'améliorer la fusibilité et le degré de transparence de celles-ci. I1 est toutefois particulièrement préférable qu'une composition de l'invention ne contienne pas de BaO, mais ce n'est pas toujours réalisable pour des raisons de fusibilité. Comme on le sait, les oxydes de titane TiO2 et de zirconium ZrO2 agissent en tant que formateurs de germes, et il faut alors que la teneur en TiO2 soit inférieure à 2,3 % en poids, que la teneur en ZrO2 soit inférieure à 1,8 % en poids et que la somme des teneurs en TiO2 et ZrO2 vaille de 0,2 à 4 % en poids. Si ces valeurs limites sont dépassées en plus ou en moins, la formation de précipités de formateurs de germe s'effectue trop lentement, et il en résulte une diminution de la teneur en cristaux mixtes de quartz 13 et du degré de transparence, ce qui n'est pas satisfaisant. De préférence, les teneurs minimales en TiO2 et ZrO2 valent 1 % en poids dans chaque cas, et la somme des teneurs en TiO2 et ZrO2 vaut de 2 à 4 % en poids. La somme des teneurs en oxydes de magnésium MgO et de zinc ZnO doit valoir de 1 à 6 % en poids, car ces oxydes renforcent la coloration prise par la vitrocéramique en présence de traces d'oxyde de fer Fe2O3. I1 est préférable que dans cette valeur globale, la teneur en MgO ne dépasse pas 0,5 % en poids et la teneur en ZnO ne dépasse pas 2,5 % en poids. I1 est particulièrement préférable que la somme des teneurs en MgO et ZnO vaille de 1 à 2,5 % en poids. L'oxyde de bore B2O3 est un composant qui est important pour l'obtention d'une vitrocéramique dotée d'une faible masse volumique, puisqu'il a pour effet de rendre la structure plus lâche et de réduire la densification de la vitrocéramique pendant la céramisation. I1 doit se trouver présent en une proportion pondérale de plus de 5 % à 10 %. Avec des teneurs en B2O3 plus élevées, on court le risque que le taux de transmission de la vitrocéramique baisse ou que la tendance à la dévitrification lors du façonnage (Va) se renforce. I1 est préférable que la teneur en B2O3 vaille de plus de 5 % à 9 % en poids. The Al2O3 content should be 18 to 24% by weight, because when it is in this range, the melt has a viscosity low enough to ensure that it can be properly worked. If the Al.sub.2 O.sub.3 content is less than 18% by weight, a drop in the accessible ceramization rate is observed, and the degree of transparency of the glass-ceramic obtained is too low. Preferably, the Al2O3 content is from 19.5 to 21.5% by weight. The SiO2 content should be 55 to 70% by weight. A higher SiO2 content would certainly lead to a lower value of the density, but the upper limit to be respected is 70% by weight, and more preferably 66% by weight, because otherwise one must, in order to be able to process the raw glass, wear it at a temperature above 1550 ° C, at which it is technically difficult to work. On the other hand, when the SiO 2 content is less than 55% by weight, the ceramization rate decreases. It is preferred that the SiO 2 content be at least 56% by weight. It is known that the use of alkali metal oxides, sodium oxide Na2O and potassium oxide K2O, improves during the manufacture of the glass, the fusibility thereof and its devitrification behavior. However, the total content of Na2O and K2O must remain below 1% by weight, because if these oxides are used in a larger proportion, this leads to an increase in the coefficient of thermal expansion of the glass-ceramic. Preferably, the total content of Na2O and K2O is from 0 to 0.9% by weight, and in particular from 0.3 to 0.5% by weight. The alkaline earth metal oxides CaO and BaO also, in general, have similar positive effects on the melting behavior of the glass. It is preferred, however, that there be no calcium oxide CaO in the compositions of the present invention, although a content of at most 0.5% by weight can be tolerated. The presence of CaO in the compositions of this invention leads to the formation of parasitic phase precipitates during ceramization and should therefore be avoided. Barium oxide BaO also has similar effects on the melting behavior of glass, but a relatively high BaO content leads to an increase in density, so that the BaO content must be at most 1.5 % in weight. It is preferable to provide from 0.1 to 0.8 wt.% BaO in the compositions of the invention in order to improve the fusibility and degree of transparency thereof. It is however particularly preferable that a composition of the invention does not contain BaO, but this is not always feasible for reasons of fusibility. As is known, titanium oxides TiO 2 and zirconium ZrO 2 act as seed formers, and it is then necessary that the TiO 2 content is less than 2.3% by weight, that the ZrO 2 content is less than 1%. , 8% by weight and that the sum of TiO2 and ZrO2 contents is from 0.2 to 4% by weight. If these limit values are exceeded in plus or minus, the formation of germ-forming precipitates takes place too slowly, and the result is a decrease in the quartz mixed crystal content 13 and the degree of transparency, which is not satisfactory. Preferably, the minimum contents of TiO2 and ZrO2 are 1% by weight in each case, and the sum of the contents of TiO2 and ZrO2 is from 2 to 4% by weight. The sum of the magnesium oxide MgO and zinc ZnO contents must be from 1 to 6% by weight, because these oxides reinforce the coloration taken by the glass-ceramic in the presence of Fe 2 O 3 iron oxide traces. It is preferable that in this overall value the MgO content does not exceed 0.5% by weight and the ZnO content does not exceed 2.5% by weight. It is particularly preferred that the sum of the MgO and ZnO contents be from 1 to 2.5% by weight. Boron oxide B2O3 is an important component for obtaining a low density glass ceramic, since it has the effect of making the structure looser and reducing the densification of the glass ceramic during ceramization. It must be present in a proportion by weight of more than 5% to 10%. With higher B2O3 contents, there is a risk that the transmission rate of the glass ceramic will decrease or that the tendency to devitrification during shaping (Va) will increase. It is preferred that the B2O3 content be more than 5% to 9% by weight.
Dans la composition de verre, il peut y avoir 0 à 1 % en poids d'oxyde d'étain SnO2, lequel peut agir comme agent d'affinage aussi bien qu'en tant que formateur de germes. I1 est toutefois préférable qu'il n'y ait pas de SnO2. In the glass composition, there may be 0 to 1% by weight tin oxide SnO 2, which may act as a refining agent as well as as a seed former. However, it is preferable that there is no SnO2.
En raison des problèmes de coloration évoqués à propos des composants MgO et ZnO, la teneur en oxyde de fer Fe2O3 doit être inférieure à 200 ppm en poids, et de préférence, inférieure à 130 ppm en poids. I1 faut donc veiller à n'employer que des matières premières pauvres en fer, dont la teneur en fer soit de cet ordre. Due to the color problems mentioned about the MgO and ZnO components, the Fe 2 O 3 iron oxide content must be less than 200 ppm by weight, and preferably less than 130 ppm by weight. It must therefore be ensured that only iron-deficient raw materials of this type are used.
Par ailleurs, il est préférable que le verre ne contienne ni oxyde de calcium, ni fluor, ni oxydes de plomb, ni oxydes colorants. On fabrique la vitrocéramique d'une manière bien connue, en faisant fondre ensemble les matières premières, et en réalisant ensuite l'affinage et le façonnage du verre. On peut réaliser l'affinage par voie chimique ou physique. Si l'on a recours à des agents d'affinage connus, comme les oxydes d'arsenic As2O3, d'antimoine Sb2O3, de cérium CeO2 et d'étain SnO2, des sulfates ou des chlorures, on les emploie en des proportions habituelles, de 0,1 à 1,5 % en poids. Pour un affinage par voie physique, on dispose par exemple de procédés où l'on opère sous pression réduite ou à haute température. Après le façonnage du verre, par exemple sous la forme d'une plaque, on soumet ce verre au processus bien connu de céramisation pour en faire une vitrocéramique. Pour ce faire, on traite le verre d'une façon connue, par exemple à une température de 630 à 770 °C pendant un laps de temps de plus de 15 minutes, pour faire précipiter avec une forte densité de germes la phase de formateur de germes préférée, du zirconate de titane TiZrO4, puis on en provoque la cristallisation en une vitrocéramique à cristaux mixtes de quartz 13, en le traitant à une température de 700 à 950 °C pendant un laps de temps d'au moins 5 minutes. De cette manière, la taille des cristallites de cristaux mixtes de quartz 13 au sein de la vitrocéramique est inférieure à 100 nm, et en particulier, inférieure à 80 nm, ce qui donne à la vitrocéramique une remarquable transparence. Dans le domaine allant de 20 à 300 °C, le coefficient de dilatation thermique de la vitrocéramique vaut moins de 0,3.10-6 à 0,6.10-6 K-', et de préférence moins de 0,5.10-6 K-'. L'indice de clarté Y (A/2°) de la vitrocéramique, mesuré selon la norme allemande DIN 5031, vaut, pour une plaque épaisse de 4 mm, plus de 80 et de préférence plus de 87. L'indice de clarté Y du système de mesure des couleurs xyY de la CIE est donné à chaque fois pour une lumière normalisée A transmise sous un angle d'observation de 2°, et cet indice est calculé à partir des spectres de transmission résolus en longueur d'onde, à l'aide des courbes de sensibilité oculaire définies par la CIE (courbes tristimulus). Parfois, on calcule aussi cet indice en tant que taux de transmission spectrale de lumière. Un procédé avantageux de céramisation, qui permet d'obtenir une vitrocéramique à partir d'un verre cru, consiste à chauffer d'abord le verre cru jusqu'à une température de 650 10 °C à une vitesse de chauffage de 10 à 15 K/min, à poursuivre ensuite le chauffage de ce verre jusqu'à une température de 710 50 °C à une vitesse de chauffage de 1 à 5 K/min, à maintenir le verre à cette température pendant 60 30 minutes pour la formation de germes, à porter ensuite le verre à une température de cristallisation, de 850 50 °C, à une vitesse de chauffage de 0,5 à 5 K/min, et à maintenir le verre à cette température pendant 20 15 minutes pour la cristallisation. On fait ensuite refroidir la vitrocéramique, à une vitesse de refroidissement arbitraire, mais qui vaut en général de 1 à 20 K/min. On va maintenant expliquer la présente invention de façon plus détaillée, à l'aide d'exemples. On prépare les verres de départ en faisant fondre des matières premières habituelles dans l'industrie du verre à la température de 1620 °C, avec les agents d'affinage. Après la fusion, réalisée dans des creusets en verre de quartz fritté (Quarzal de la firme Schott AG), on verse les masses fondues dans des creusets en platine, et on les brasse à 1600 °C pendant 30 minutes, pour les homogénéiser. Après un séjour de deux heures à 1640 °C, on coule des pièces de 140 mm x 100 mm x 30 mm de dimensions, puis on les fait refroidir dans un four de refroidissement, en débutant à partir de 650 °C, jusqu'à la température ambiante, afin que les tensions d'origine thermique se relâchent. C'est à partir de ces pièces coulées que l'on fabrique des échantillons pour essais, comme des barreaux pour la mesure du coefficient de dilatation thermique et des plaquettes pour la mesure de la transmission. On transforme ensuite en vitrocéramique, dans les conditions de formation de germes et de cristallisation indiquées ci-dessous, des échantillons de verre aux dimensions nécessaires pour les investigations menées sur des vitrocéramiques. A cet effet, on chauffe les échantillons à 650 °C, à la vitesse de 10 K/min, et une fois atteinte cette température, on les chauffe jusqu'à la température de 20 K plus haute que leur température de transition vitreuse, et on les maintient pendant 30 minutes à cette température, pour que des germes de cristallisation se forment. Puis on chauffe les échantillons, à la vitesse de 10 K/min, à une température située au voisinage du maximum de formation de précipités de cristaux mixtes de quartz 13, déterminé par analyse enthalpique différentielle (AED), on les maintient pendant 10 minutes à cette température, et on les fait ensuite refroidir à l'air jusqu'à la température ambiante, à une vitesse moyenne de refroidissement de 5 K/min. On mesure la masse volumique p, exprimée en g/cm3, pour les verres de départ et les vitrocéramiques obtenues, ainsi que, pour ces dernières, la fraction de phase cristalline FPC et l'indice de clarté Y, en lumière normalisée A sous un angle de 2°. Les données des exemples sont rassemblées ci-dessous dans le tableau 1. Furthermore, it is preferable that the glass contains no calcium oxide, no fluorine, no lead oxides or coloring oxides. The glass-ceramic is manufactured in a well-known manner by melting the raw materials together, and then refining and shaping the glass. The refining can be carried out chemically or physically. If known refining agents, such as arsenic oxides As2O3, antimony Sb2O3, cerium CeO2 and tin SnO2, sulphates or chlorides are used in usual proportions, from 0.1 to 1.5% by weight. For physical refining, there are for example processes where one operates under reduced pressure or at high temperature. After shaping the glass, for example in the form of a plate, this glass is subjected to the well-known ceramizing process to make it a glass-ceramic. To do this, the glass is treated in a known manner, for example at a temperature of 630 to 770 ° C. for a period of time of more than 15 minutes, in order to precipitate with a high density of seeds the phase of preferred nuclei, TiZrO4 titanium zirconate, and crystallization thereof is crystallized into a quartz crystal mixed glass ceramic 13, treating it at a temperature of 700 to 950 ° C for a period of at least 5 minutes. In this way, the size of crystallites of quartz mixed crystals 13 within the glass-ceramic is less than 100 nm, and in particular less than 80 nm, which gives the glass-ceramic a remarkable transparency. In the range of 20 to 300 ° C, the thermal expansion coefficient of the glass ceramic is less than 0.3 × 10 -6 to 0.6 × 10 -6 K -1, and preferably less than 0.5 × 10 -6 K -1. . The clarity index Y (A / 2 °) of the glass ceramic, measured according to the German standard DIN 5031, is, for a plate of 4 mm thick, more than 80 and preferably more than 87. The clarity index Y the CIE xyY color measurement system is given each time for a normalized light A transmitted at an observation angle of 2 °, and this index is calculated from the wavelength resolved transmission spectra, using the ocular sensitivity curves defined by the CIE (tristimulus curves). Sometimes, this index is also calculated as the spectral transmission rate of light. An advantageous method of ceramizing, which makes it possible to obtain a glass-ceramic from a green glass, consists in first heating the green glass to a temperature of 650 ° C. at a heating rate of 10 to 15 K. / min, then continue heating this glass to a temperature of 710 ° C to 50 ° C at a heating rate of 1 to 5 K / min, to maintain the glass at this temperature for 60 minutes for the formation of germs then, to bring the glass to a crystallization temperature of 850 ° C, at a heating rate of 0.5 to 5 K / min, and to hold the glass at that temperature for 15 minutes for crystallization. The glass-ceramic is then cooled at an arbitrary cooling rate, but which is generally from 1 to 20 K / min. The present invention will now be explained in more detail by way of examples. The starting glasses are prepared by melting the usual raw materials in the glass industry at 1620 ° C with the refining agents. After the melting, carried out in sintered quartz glass crucibles (Quarzal from Schott AG), the melts are poured into platinum crucibles and stirred at 1600 ° C. for 30 minutes to homogenize them. After two hours at 1640 ° C., 140 mm × 100 mm × 30 mm pieces are poured and then cooled in a cooling oven, starting from 650 ° C. the ambient temperature, so that the voltages of thermal origin are relaxed. It is from these castings that samples are made for testing, such as bars for the measurement of thermal expansion coefficient and platelets for measuring transmission. The vitroceramics, under the conditions of formation of seeds and crystallization indicated below, are then transformed into glass samples of the dimensions necessary for the investigations carried out on vitroceramics. For this purpose, the samples are heated to 650 ° C., at the rate of 10 K / min, and once this temperature is reached, they are heated to a temperature of 20 K higher than their glass transition temperature, and they are kept for 30 minutes at this temperature so that crystallization seeds are formed. The samples are then heated at a rate of 10 K / min at a temperature in the vicinity of the maximum formation of quartz mixed crystal precipitates 13, determined by differential scanning calorimetry (EDA), and maintained for 10 minutes at room temperature. this temperature, and then they are cooled in air to room temperature, at an average cooling rate of 5 K / min. The density p, expressed in g / cm 3, is measured for the starting glasses and the glass-ceramics obtained, as well as, for the latter, the crystalline phase fraction FPC and the clarity index Y, in normalized light A under a angle of 2 °. The data of the examples are summarized below in Table 1.
Tableau 1 Exemple n° 1 2 3 Al2O3 21,26 21,17 19,70 As2O3 0,34 0,35 0,27 B2O3 5,14 5,35 5,14 BaO 0,00 0,24 Fe2O3 0,01 0,01 Li2O 3,66 3,68 3,72 MgO 0,58 0,56 0,43 Na2O 0,53 < 0,1 SiO2 62,96 63,48 65,90 TiO2 2,20 2,21 2,23 ZnO 1,65 1,25 0,86 ZrO2 1,68 1,71 1,74 p (phase vitreuse) 2,4069 2,4005 2,3798 p (phase céramique) 2,4876 2,4968 2,4731 FPC 62 65 68 Y (A/2°) 87,2 86,8 88,7 En raison de leur coloration propre peu intense et de leur haut indice de clarté Y (A/2°) correspondant à une valeur élevée de la transmission spectrale, les vitrocéramiques de la présente invention sont bien appropriées pour être employées dans divers dispositifs tels que des plaques de cuisson, des vitres de four ou de cheminée, des substrats pour semi-conducteurs, ou des composant de vitrages, par exemple des vitrages anti-incendie, des vitres d'observation pour appareils fonctionnant à haute température, etc. Les vitrocéramiques de la présente invention sont particulièrement propres à servir de composants dans des systèmes de vitrages résistants par effet de masse et servant de protection contre le vandalisme et les effets de tirs ou d'ondes de pression. Bien entendu, on peut aussi, au besoin, colorer ces vitrocéramiques et les verres de départ correspondants au moyen des oxydes colorants habituels, pour parvenir à l'obtention d'effets esthétiques particuliers. Table 1 Example No. 1 2 3 Al2O3 21.26 21.17 19.70 As2O3 0.34 0.35 0.27 B2O3 5.14 5.35 5.14 BaO 0.00 0.24 Fe2O3 0.01 0 , 01 Li2O 3.66 3.68 3.72 MgO 0.58 0.56 0.43 Na2O 0.53 <0.1 SiO2 62.96 63.48 65.90 TiO2 2.20 2.21 2.23 ZnO 1.65 1.25 0.86 ZrO 2 1.68 1.71 1.74 p (glassy phase) 2.4069 2.4005 2.3798 p (ceramic phase) 2.4876 2.4968 2.4731 FPC 62 65 68 Y (A / 2 °) 87.2 86.8 88.7 Due to their low inherent color and their high Y (A / 2 °) clarity corresponding to a high value of the spectral transmission, the glass-ceramics of the present invention are well suited for use in a variety of devices such as hotplates, oven or chimney panes, semiconductor substrates, or glazing components, e.g. , observation windows for high-temperature equipment, etc. The glass-ceramics of the present invention are particularly suitable for use as components in mass-resistant glazing systems and as protection against vandalism and the effects of shots or pressure waves. Of course, it is also possible, if necessary, to color these glass-ceramics and the corresponding starting glasses by means of the usual dye oxides, to achieve particular aesthetic effects.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810054386 DE102008054386B3 (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Transparent low-density glass-ceramic and its use |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2939427A1 true FR2939427A1 (en) | 2010-06-11 |
FR2939427B1 FR2939427B1 (en) | 2011-08-19 |
Family
ID=42168996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR0958629A Active FR2939427B1 (en) | 2008-12-08 | 2009-12-03 | TRANSPARENT AND LOW-DENSE GLASS-CERAMIC AND USE THEREOF |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5701500B2 (en) |
DE (1) | DE102008054386B3 (en) |
FR (1) | FR2939427B1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010032112A1 (en) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | Schott Ag | Glass ceramic as cooking surface for induction heating with improved color display capability and heat shielding, method for making such a cooking surface and their use |
FR2990690B1 (en) * | 2012-05-15 | 2016-01-01 | Eurokera | QUARTZ-BETA VITROCERAMICS, TRANSPARENT, ESSENTIALLY COLORLESS AND NON-DIFFUSING; ARTICLES THEREOF VITROCERAMIC; PRECURSOR GLASSES |
JP7506980B2 (en) * | 2016-11-07 | 2024-06-27 | コーニング インコーポレイテッド | Low viscosity glass and manufacturing method and system |
US11111173B2 (en) | 2016-11-07 | 2021-09-07 | Corning Incorporated | Lithium containing glasses |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0997445B1 (en) * | 1998-10-27 | 2004-03-10 | Corning Incorporated | Low expansion glass-ceramics |
JP2004075441A (en) * | 2002-08-14 | 2004-03-11 | Huzhou Daikyo Hari Seihin Yugenkoshi | Lithium oxide-alumina-silica-based crystalline glass and crystallized glass, and method of manufacturing the crystalline glass and the crystallized glass |
CN1784363A (en) * | 2003-04-01 | 2006-06-07 | 康宁股份有限公司 | Lamp reflector substrate,glass,glass-ceramic materials and process for making the same |
JP2005343702A (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Optical material, optical device and etalon |
EP1840093B1 (en) * | 2006-03-31 | 2017-06-07 | Eurokera | Beta-spodumene glass-ceramic materials and process for making the same |
-
2008
- 2008-12-08 DE DE200810054386 patent/DE102008054386B3/en active Active
-
2009
- 2009-12-03 FR FR0958629A patent/FR2939427B1/en active Active
- 2009-12-08 JP JP2009278536A patent/JP5701500B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5701500B2 (en) | 2015-04-15 |
JP2010132546A (en) | 2010-06-17 |
DE102008054386B3 (en) | 2010-06-17 |
FR2939427B1 (en) | 2011-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5848258B2 (en) | Beta quartz glass ceramic and related precursor glass | |
JP6735704B2 (en) | Transparent, colorless, low titania beta/quartz/glass/ceramic materials | |
JP5253409B2 (en) | Transparent, colorless, titania-free, beta, quartz, glass and ceramic materials | |
JP5367952B2 (en) | Lithium aluminosilicate glass with short glazing | |
JP5300474B2 (en) | Preparation of β-quartz and / or β-spodumene glass ceramics, preparation of articles made from such glass ceramics, glass ceramics, glass ceramics thereof and precursor glasses | |
JP6463757B2 (en) | Glass and glass ceramic | |
KR101333369B1 (en) | Glass-ceramics of β-quartz and/or of β-spodumene, precursor glasses, articles made from said glass-ceramics, preparation of said glass-ceramics and articles | |
JP2010510952A5 (en) | ||
TW201228980A (en) | Fusion formed and ion exchanged glass-ceramics | |
JP2008273826A (en) | Metal colloid-colored glass ceramic and colorless glass convertible into the same glass ceramic | |
TW201827371A (en) | Glass ceramics | |
CZ2002998A3 (en) | Glass sheet and method of tempering it | |
JP2007254277A (en) | Optically detectable, floatable, arsenic- and antimony-free and glazable lithium-aluminosilicate glass | |
JP2018523624A (en) | Transparent, essentially colorless, tin clarified LAS glass ceramic with improved microstructure and thermal expansion | |
WO2011152337A1 (en) | Li2o-al2o3-sio2 based crystallised glass and production method for same | |
JP4471075B2 (en) | Mineral glass that can be ceramicized, preparation of glass-ceramic products, and products | |
FR2939427A1 (en) | TRANSPARENT AND LOW-DENSE GLASS-CERAMIC AND USE THEREOF | |
WO2013051436A1 (en) | Ultraviolet light-transmitting glass | |
JP5733621B2 (en) | Method for producing Li2O-Al2O3-SiO2 crystallized glass | |
JP2014185056A (en) | Ultraviolet transmitting glass | |
JP2012041260A (en) | Li2o-al2o3-sio2 based crystallized glass and production method for the same | |
WO2024190443A1 (en) | Crystallized glass | |
JP2016047795A (en) | Beta-quartz glass ceramics and related precursor glasses | |
JPS63103842A (en) | Glass ceramic product, manufacture and thermal crystalline glass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 13 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 14 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 15 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 16 |