Легкоплавкое стекло для черного ситаллоцемента

Легкоплавкое стекло для черного ситаллоцемента

Реферат

 

Изобретение относится к составам стекол для легкоплавких ситаллоцементов, предназначенных, преимущественно, для формирования антибликового черного покрытия на газоразрядных индикаторных панелях и плазменных дисплеях. Предложенные ситаллоцементы позволяют получать покрытия с повышенными антибликовыми свойствами, температуроустойчивостью и адгезией к стеклопластинам. Легкоплавкое стекло для черного ситаллоцемента включает, мас.%: PbO 38-50; B₂O₃ 9-17; ZnO 18-28; SiO₂ 1-4; BaO 0,5-3; Al₂O₃ 0,5-3; V₂O₅ 3-12; CoO 3-10; Mn₂O₃ 2-8 и суммарно 0,1-2 мас.% по крайней мере одного компонента из группы NiO, CuO, Cr₂O₃, Fe₂O₃. 2 табл.

Изобретение относится к составам легкоплавких стекол для ситаллоцементов, предназначенных, преимущественно, для формирования антибликового черного покрытия на газоразрядных индикаторных панелях и плазменных дисплеях.

Известно стекло для формирования черных покрытий с низким пропусканием на стеклопластинах, включающее, мол. %: К₂О - 10-17; В₂О₃ - 10-25; ТiO₂ - 15-30; SiО₂ - 30-55; Аl₂О₃ - 0-3; Вi₂О₃ - 0-5; Fe₂О₃ - 0,05-3; S - 0,1-3 и оксиды из группы PbO, CdO, ZnO, Li₂О, Na₂О, MgO, CaO, SrO, BaO, P₂О₅ в количестве менее 0,5 мас. % [Патент США 5710081. Кл. 501/21, С 03 С 008/02. 20.01.1998].

Недостатком данного стекла является высокая температура формирования покрытий на его основе 610-660^oС. При формировании же антибликовых покрытий на газоразрядных индикаторных панелях и плазменных дисплеях температура не должна превышать 570^oС для предотвращения деформации стеклопластин (оконное стекло, полученное методом флоат-процесса, марки Ml ГОСТ 111). Другим недостатком данного стекла является блестящая поверхность покрытий на его основе, что ухудшает антибликовые свойства покрытий.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является легкоплавкое черное стекло для повышения контрастности и яркости катодно-лучевых трубок, содержащее, мас.%: SiО₂ - 4-5; PbO - 63-65; В₂О₃ - 10-12; МnО₂ - 5-7; Со₂О₃ - 2-5; ZnO - 8-11; BaO - 0-2; CdO - 0-2; MgO - 0-2; CaO - 0-2; SrO - 0-2 [Патент США 3654505. Кл. 313/402, H 01 J 31/20. 04.04.1972].

Недостатком данного стекла является низкая температура формирования покрытий (400-475^oС) и возможной их последующей термообработки без размягчения. При изготовлении же газоразрядных индикаторных панелей и плазменных дисплеев после формирования антибликового покрытия необходимо проведение последующих термообработок панелей при температурах до 570^oС. Другим недостатком данного стекла является блестящая поверхность покрытий на его основе, что ухудшает антибликовые свойства покрытий.

Целью изобретения является повышение антибликовых свойств, температуроустойчивости и адгезии покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что легкоплавкое стекло для черного ситаллоцемента, включающее РbО, В₂О₃, ZnO, SiO₂, BaO, CoO, Мn₂О₃, дополнительно содержит Аl₂О₃, V₂O₅ и по крайней мере один компонент из группы NiO, CuO, Сr₂О₃, Fe₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: РbО - 38-50; ₂O₃ - 9-17; ZnO - 18-28; SiO₂ - 1-4; BaO - 0,5-3; А1₂O₃ - 0,5-3; V₂O₅ - 3-12; СоО - 3-10; Мn₂O₃ - 2-8 и суммарно 0,1-2 мас.% по крайней мере одного компонента из группы NiO, CuO, Сr₂O₃, Fe₂О₃.

Увеличение содержания оксида свинца в составе стекла свыше 50% приводит к уменьшению температуры начала деформации ситаллоцемента и снижению температуроустойчивости покрытий. Уменьшение содержания оксида свинца ниже 38% приводит к увеличению температуры формирования покрытий.

Увеличение содержания оксида бора в составе стекла свыше 17% приводит к увеличению температуры формирования покрытий. Уменьшение содержания оксида бора ниже 9% приводит к снижению температуры начала деформации ситаллоцемента и температуроустойчивости покрытий.

Увеличение содержания оксида цинка в составе стекла свыше 28% приводит к увеличению степени закристаллизованности ситаллоцемента и ухудшению адгезии покрытий к стеклопластине. Уменьшение содержания оксида цинка ниже 18% приводит к снижению температуры начала деформации ситаллоцемента.

Увеличение содержания оксида кремния в составе стекла свыше 4% приводит к увеличению температуры формирования покрытий. Уменьшение содержания оксида кремния ниже 1% приводит к снижению температуры начала деформации ситаллоцемента и температуроустойчивости покрытий.

Увеличение содержания оксида бария в составе стекла свыше 3% приводит к увеличению температуры формирования покрытий. Уменьшение содержания оксида бария ниже 0,5% приводит к повышению кристаллизационной способности ситаллоцемента и ухудшению адгезии покрытий.

Увеличение содержания оксида алюминия в составе стекла свыше 3% приводит к увеличению температуры формирования покрытий. Уменьшение содержания оксида алюминия ниже 0,5% приводит к снижению температуры начала деформации ситаллоцемента и термоустойчивости покрытий.

Увеличение содержания оксида ванадия в составе стекла свыше 12% приводит к изменению цвета и ухудшению антибликовых свойств покрытий. Уменьшение содержания оксида ванадия ниже 3% приводит к образованию покрытий с грубокристаллической структурой и низкой адгезией.

Увеличение содержания оксида кобальта в составе стекла свыше 10% и оксида марганца свыше 8% приводит к ухудшению антибликовых свойств покрытий. Уменьшение содержания оксида кобальта ниже 3% и оксида марганца ниже 2% приводит к изменению цвета покрытий.

Увеличение суммарного содержания в составе стекла одного или нескольких компонентов из группы NiO, CuO, Сr₂О₃, Fе₂O₃ свыше 2% приводит к ухудшению антибликовых свойств покрытий. Уменьшение суммарного содержания в составе стекла одного или нескольких компонентов из группы NiO, CuO, Cr₂O₃, Fe₂O₃ ниже 0,1% приводит к ухудшению адгезии и изменению цвета покрытий.

Пример реализации Составы предлагаемых легкоплавких стекол для черных ситаллоцементов приведены в табл. 1, основные параметры ситаллоцементов и покрытий - в табл. 2.

В качестве исходных компонентов для синтеза стекол использовали оксиды свинца, цинка, кремния, бария, алюминия, ванадия, кобальта, марганца, никеля, меди, хрома, железа и борную кислоту марок "ч" и "чда". Стекла синтезировали в индукционной установке в платинородиевом тигле при температуре 1050^oC с выдержкой 50 мин. Выработку стекла проводили в виде гранулята путем отливки расплава стекломассы в дистиллированную воду. Гранулят стекла измельчали на планетарной мельнице в агатовом барабане до получения порошка с удельной поверхностью 7000 см²/г.

На основе полученной композиции методом прессования на гидравлическом прессе готовили образцы в виде штабиков (50x50x5 мм³) для измерения КТЛР и t_н.д ситаллоцементов. Термообработку штабиков осуществляли в кварцевой лодочке на слое порошкообразного оксида алюминия при оптимальной температуре формирования покрытия в течение 40 минут. Скорость нагрева и охлаждения составляла 5^oС/мин.

На основе порошка стекла и органического связующего готовили пасту, которую наносили методом трафаретной печати на поверхность стеклопластин, используемых для изготовления газоразрядных индикаторных панелей и плазменных дисплеев (оконное стекло, полученное методом флоат-процесса, марки Ml ГОСТ 111).

Оплавление и кристаллизацию покрытий на стеклопластинах осуществляли в электрической печи при скорости нагрева и охлаждения 5^oС/мин с выдержкой при максимальной температуре в течение 40 минут. Толщина термообработанных покрытий составляла 2 мкм.

Исследование полученных покрытий на оптическом и растровом электронном микроскопах показало, что на границе спая покрытий и стеклопластин, а также в самих покрытиях заявляемых составов отсутствуют как макро-, так и микродефекты полости, поры, макро- и микротрещины, что свидетельствует о высокой адгезии ситаллоцементов к стеклопластинам.

Температура начала деформации исходных стекол составов 1-6 составляет 420-440^oС, что позволяет осуществлять оплавление покрытий на их основе при температурах, не превышающих 570^oС. В результате кристаллизации стекол в процессе термообработки (оплавления) покрытий температура начала деформации ситаллоцементов повышается до 605-620^oС. Это обеспечивает возможность проведения последующих термообработок стеклопластин с покрытиями при температурах до 580^oС.

Полученные покрытия имеют черный цвет и матовую поверхность с отсутствием бликов. Пропускание (Т) в видимой области спектра антибликовых покрытий толщиной 2 мкм на основе ситаллоцементов составов 1-6 составляет 80-83%.

Применение предложенных составов легкоплавких стекол для ситаллоцементов вместо известных позволяет повысить качество антибликовых покрытий, допустимую температуру термообработки панелей со сформированными антибликовыми покрытиями, адгезию покрытий к стеклопластинам и увеличить выход годных изделий.

Формула изобретения

Легкоплавкое стекло для черного ситаллоцемента, включающее PbO, B₂O₃, ZnO, SiO₂, BaO, CoO, Mn₂O₃, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Al₂O₃, V₂O₅ и по крайней мере один компонент из группы NiO, CuO, Cr₂O₃, Fe₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас. %: PbO 38-50; B₂O₃ 9-17; ZnO 18-28; SiO₂ 1-4; BaO 0,5-3; Al₂O₃ 0,5-3; V₂O₅ 3-12; CoO 3-10; Mn₂O₃ 2-8 и суммарно 0,1-2 мас. % по крайней мере одного компонента из группы NiO, CuO, Cr₂O₃, Fe₂O₃.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2