Ситаллы

Ситаллы (стеклокристаллические материалы) — искусствен­ный материал на основе неорганического стекла, получаемый путем полной или частично управляемой его кристаллизации.

Термин «ситаллы» образован от слов: стекло и кристаллы. По структуре и технологии получения ситаллы занимают промежуточное положение между обычным стеклом и керамикой. От неорганическо­го стекла они отличаются кристаллическим строением, а от керами­ческих материалов — более мелкозернистой и однородной микро­кристаллической структурой.

В состав ситаллов входят:

оксиды — Li₂O, А1₂O₃, SiO₂, MgO, СаО и др.;

нуклеаторы — соли светочувствительных металлов Au, Ag, Си, являющиеся коллоидными красителями и присутствующие в стекле в виде тонкодисперсных частиц. Нуклеаторы являются дополнитель­ными центрами кристаллизации. Они должны иметь кри­сталлическую решетку, подобную выделяющимся из стекла кристал­лическим фазам, и способствовать равномерной кристаллизации всей массы;

глушители (плохо растворимые частицы) — фтористые и фос­фатные соединения, TiO₂ и др.

Структура ситаллов мелкокристаллическая, однородная, ха­рактеризуется отсутствием пористости. Средний размер кристалли­тов в ситаллах 1...2 мкм. Содержание кристаллической фазы в ситаллах не менее 40...50 %. Кристаллиты срастаются между собой или свя­заны прослойками остаточного аморфного стекла. Количество стеклофазы не превышает нескольких процентов. Беспорядочная ориентация кристаллитов приводит к отсутствию в ситаллах анизо­тропии.

Регулируя режимы термообработки, можно изменить степень кристаллизации и размеры кристаллов, что отражается на свойствах изделия.

Свойства ситаллов изотропны и в основном определяются фа­зовым составом и их структурой.

По внешнему виду ситаллы могут быть непрозрачными (глу­хие), прозрачными, а также окрашенными (темного, коричневого, се­рого, кремового и светлого цветов).

Прочность ситаллов зависит от температуры: до 700...780^оС прочность уменьшается незначительно, а при более высоких температурах быстро падает. Жаропрочность ситаллов составляет 800...1200°С.

Причина особо ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости и почти идеальной поликристаллической структуре. В них совершенно отсутствует всякая пористость. Усадка материала при его переработке незначительна. Большая аб­разивная стойкость делает их малочувствительными к поверхност­ным дефектам.

Ситаллы классифицируют в зависимости от способа производства, от характера исходных материалов, а также по назначению.

По способу производства ситаллы получают, главным обра­зом, путем плавления стекольной шихты специального состава, охлаждения расплава до пластического состояния и формования из него изделий методами стекольной или керамической технологии (вытяги­вание, выдувание, прокатка, прессование) с последующей ситаллизацией. Ситалловые изделия получают также порошковым методом спекания.

По характеру исходных материалов и свойств выделяют: петроситаллы, шлакоситаллы и технические ситаллы. Разновидностью ситаллов являются ситаллопласты — композиционные материалы, получаемые на базе пластических масс (фторопластов) и ситаллов.

По назначению ситаллы делятся на конструкционные (строительные и машиностроительные), технические, радио-, электро- и фототехнические ситаллы. На основе ситаллов получают различные клеи для склеивания металла, стекла, керамики.

Наиболее широкое распространение в строительстве получили шлакоситаллы и пеношлакоситаллы.

В машиностроении ситаллы применяют для изготовления подшипников, деталей двигателей, труб, жаростойких покрытий, ло­пастей компрессоров, точных калибров металлорежущих станков, метрологических мер длины, фильер для вытягивания синтетического волокна, абразивов для шлифования; в химическом машиностроении — пар трения, плунжеров, деталей химических насосов, реакторов, мешалок, запорных клапанов.

Радио- и электротехнические ситаллы используются для изготовления подложек, оболочек, плато, сетчатых экранов, антенных обтекателей и др., а также как жаростойкие покрытия для защиты металлов от действия высоких температур.

Фототехнические ситаллы применяются для изготовления сетчатых экранов телевизоров, коллиматоров света, дорожных знаков, зеркал телескопов, для замены фотоэмульсий диапозитивов, на шкалах приборов и др. Разрешающая способность и качество изображения у фотоситаллов выше, чем у обычных фотоэмульсий.