Ситаллы

Ситаллы (стеклокристаллический материал) — неорганический материал, получаемый направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке.

В последние десятилетия (начиная с 1950 годов) создан и используется новый класс материалов — ситаллы (стеклокристаллические материалы), которые отличаются высокими физико-химическими, физико-механическими характеристиками. В зависимости от фаз кристаллизации получаемые материалы ситаллы делятся на: однофазные и многофазные (несколько фаз).

Подбором состава стекла, содержащего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объемную кристаллизацию (катализаторы, нуклеаторы), можно рассчитать соответствующие кристаллические и стекловидную фазы. Кристаллы заранее рассчитанных фаз возникают и растут равномерно по всему объему в результате термической обработки. Технология производства изделий из ситаллов сходна и мало отличается от производства изделий из стекла. В отдельных случаях изделия можно формовать методами керамической технологии. Часто для зарождения кристаллов в состав стекла вводят фоточувствительные добавки, активаторы люминесценции и др. Для производства отдельных видов ситаллов используют шлаки.

Ситаллы отличаются:

1. Мелкодисперсной кристаллической структурой с величиной кристаллов до 2000 нм, равномерно распределенных в стеклообразной матрице.
2. Количество кристаллических фаз в ситаллах может насчитываться порядка 20-95% (по всему объему).
3. В зависимости от состав стекла, типа катализатора кристаллизации и режима термической обработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и соответственно с различными заданными свойствами.
4. Ситаллы обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, малым термическим расширением, химической и термической устойчивостью, газо- и влагонепроницаемостью.

Ситаллы бывают:

- Технические (высокопрочные, прозрачные, термостойкие, износостойкие, фотоситаллы, биоситаллы и ситаллоцементы),

- Строительные

Технические ситаллы

Технические ситаллы получают на основе систем: Li₂O-Al₂O₃-SiO₂, Mо-Al₂0₃-SiO₂, Li₂O-Мо-А1₂О₃-SiO₂, MgO-Al₂O₃-SiO₂-K₂O-F; Мо-В₂О₂-Аl₂О₃, PbO-ZnO-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂ и др. По основным свойствам технические ситаллы деляться на: высокопрочные; радиопрозрачные химически стойкие, прозрачные термостойкие, износостойкие и химически стойкие; фотоситаллы; слюдоситаллы; биоситаллы; ситаллоцементы; ситаллоэмали; ситаллы со специальными электрическими свойствами.

Высокопрочные ситаллы

Высокопрочные ситаллы получают главным образом на основе стекол систем MgO-Al₂O₃-SiO₂ (кордиеритовые составы) и Na₂O-Al₂O₃-SiO₂ (нефелиновые составы). Для первых инициатором кристаллизации служит ТiO2; γ —изгиба для них 240-350 МПа. Ситаллы нефелиновых составов после упрочнения ионообменной обработкой в расплавленных солях калия имеют γ — изгиба 1370 МПа. Области применения высокопрочных ситаллов — ракето — и авиастроение (обтекатели антенн), радиоэлектроника.

Прозрачные, термостойкие, износостойкие и химически стойкие

Оптическое стекло на базе фотоситаллов получают на основе стекол системы Li2O-Al2O3-SiO2 со светочувствительными добавками (соединения Аu, Ag, Сu), которые под действием УФ облучения и дальнейшей тепловой обработки стекла способствуют его избирательной кристаллизации. Они находят применение в микроэлектронике, ракетной и космической технике, оптике, полиграфии как светочувствительные материалы (например, для изготовления оптических печатных плат, в качестве светофильтров).

Биоситаллы

Высокая механическая прочность, биологическая совместимость с тканями организма находит применение биоситаллов в медицине для изготовления зубных протезов. Биоситаллы получают на основе стекол системы СаО-MgO -SiO₂-Р₂О₅ (апатито - волластонитовые составы).

Ситаллоцементы

Ситаллоцементы получают на основе стекол системы PbO-ZnO-B₂O₃-SiO. Они имеют весьма низкий коэффициент теплового расширения. Ситаллоцементы находят применение при спаивания деталей из стекла, цветных кинескопов и электронно-лучевых трубок, при герметизации полупроводниковых приборов, а также в производстве жидкокристаллических индикаторов и в микроэлектронике. Использование таких ситаллов в качестве стеклокристаллических покрытий (стеклоэмалей), наносимых на поверхность различных металлов (W, Mo, Mb, Та, их сплавов, различных видов стали) находят применение для защиты их от коррозии, окисления и износа в условиях эксплуатации обычных и повышенных температур. Обладая повышенной термо- и жаростойкостью, устойчивостью к истиранию, высокой механической и электрической прочностью ситаллоцементы находят применение в качестве покрытий для деталей дизелей, газотурбинных установок, атомных реакторов, авиационных приборов, электронагревательных элементов и т.д.

Дата добавления: 2015-07-08