Технология производства изделий из ситаллов

Получают ситаллы и изделия из них главным образом с использованием стекольной (наиболее часто) и керамической технологии, иногда по химическому способу.

Наиболее распространена так называемая стекольная технология, включающая составление шихты, варку стекла из шихты, формование изделий (прессование, прокатка, центробежное литье) и термическую обработку. При приготовлении шихты необходима добавка окислителей и катализаторов кристаллизации. В качестве катализаторов применяются в микро количествах оксиды Ti, Cr, Ni, Fe, фториды, сульфиды, металлы платиновой группы. Главной в технологии ситаллов является термообработка. Термическую обработку осуществляют обычно по двухступенчатому режиму. Первая стадия проводится при температуре 700-900°С. При этом происходит образование зародышей кристаллизации. Вторая стадия проводится при температуре 900-1000°С. При этом происходит развитие кристаллической фазы.

По керамической (порошковой) технологии получения ситаллов из расплава стекла вначале получают гранулят, который измельчают и сушат, после чего в него добавляют термопластическую связку и из образовавшейся массы прессованием или шликерным литьем формуют изделия. Затем их спекают при высокой температуре с одновременной кристаллизацией. По сравнению с керамикой аналогичного состава спеченные ситаллы характеризуются более низкими температурами обжига и расширенным интервалом спекания. Порошковая технология позволяет получать из ситаллов термически стойкие изделия сложной конфигурации и малых размеров.

По химическому способу ситаллы получают главным образом по золь-гель технологии, в основе которой лежит низкотемпературный синтез посредством реакций гидролиза и конденсации. Синтез ведется при температуре ниже температуры плавления стекольной шихты. Этот метод позволяет получать ситаллы на основе составов, не склонных к стеклообразованию, обеспечивает получение стекол высокой чистоты и однородности.

В зависимости от состава стекла, типа катализатора и режима термической обработки получают ситаллы с заранее заданными свойствами.

В зависимости от условий образования центров кристаллизации ситаллы подразделяют на термоситаллы и фотоситаллы. В термоситаллах для образования центров кристаллизации используют оксиды или фториды TiOj, Р2О5, NaF и др. (несколько процентов). При отжиге термоситалла получается высокая и однородная плотность кристаллов. В фотоситаллах используют малые добавки золота, серебра, платины или меди. После 1 отжига изделия из фотоситаллов облучают рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами, после чего по соответствующему режиму нагревают до начала размягчения. В это время ионы Au, Ag, Сu восстанавливаются в атомы, которые, коагулируя, служат центрами кристаллизации стекла, в результате чего оно превращается в ситалл. Центры кристаллизации формируются под действием облучения ультрафиолетовым светом и отжига. Необлученные участки остаются аморфными после отжига.

Применение ситаллов.

В промышленных масштабах ситаллы стали широко использовать с начала 1960-х гг. Сегодня они используются в строительстве в качестве облицовочного материала, элементов панелей в конструкциях промышленных зданий. Очень большое распространение в химическом машиностроении получили стеклокристаллические покрытия, наносимые на поверхность различных металлов для защиты их от коррозии, окисления и износа при обычных и повышенных температурах. На предприятиях химической нефтеперерабатывающей отраслей промышленности используют ситалловые трубы.

Также ситаллы широко используются в электронной промышленности. Их используют в качестве диэлектрической изоляции микросхем. Ситаллы на основе горных пород (перлита и доломита) рекомендуются для изготовления высоковольтных электроизоляторов. Стеклокерамические корпуса нашли применение для герметизации полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Литиево-алюмосиликатная стеклокерамика в сочетании с барийалюмосиликатным стеклом в наши дни служит наполнителем в материалах для пломбирования зубов.

В быту ситаллы используют для получения кухонной посуды. Ассортимент кухонной посуды из ситаллов представлен кастрюлями различной вместимости, формами для запекания, жаровнями, сковородами. Из ситалла вырабатывают наборы кастрюль и комплект "Малыш". Посуду из жаростойкого стекла подвергают закалке и не декорируют. Ситалловая посуда белого цвета с гладкой блестящей поверхностью дополнительно украшается рисунками деколи.