Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №1
Шрифт:
Если изделие из этого алюмосиликатного стекла слегка протравить плавиковой кислотой для уничтожения богатого окисью кремния поверхностного слоя и затем выдержать в горячей разбавленной серной, соляной, а лучше — уксусной кислоте, то борно-щелочная фаза растворится, а крёмнезёмистый скелет сохранит свою форму и внешний вид.
Нагрев затем изделие до температуры несколько сот градусов, можно наблюдать разрушение поверхностного выщелоченного слоя, который претерпевает сильную усадку при нагреве. Этот слой, по структуре похожий на селикагель, удерживает в порах огромное (до 20 %) количество
Изделие из такого стекла с выщелоченным слоем при вакуумной откачке будет «газить», а при прогреве — разрушится, то есть для изготовления ламп оно негодно. (Но для других целей, например для изготовления полупроницаемых мембран, а может быть и адсорбционных криогенных вакуумных насосов, ловушек, оно может оказаться очень кстати).
Плавление выщелоченного стекла этой марки на кислородно-водородной горелке приводит к получению стекла с К.Т.Р. несколько больше, чем у кварца и менее тугоплавкого, чем он. Это стекло можно тем не менее с кварцем спаять.
Таким образом, хранение и обработка изделий из некоторых стёкол требует специальных условий и знания того, что можно и чего нельзя с ними делать. Если соблюдать условия хранения, обработки и эксплуатации, то стёкла описанного выше типа вполне пригодны для работы. (Колбы из этого стекла прекрасно могут служить и годами служат в натриевых лампах вне помещений).
Вообще говоря, неоднородное строение вследствие ликвации имеют многие стёкла, например, оптическое ЛК-5, «Пирекс», а также не стеклянные материалы, полученные из стёкол специального состава — ситаллы.
Специфические требования предъявляются и при обработке специальных стёкол — Линдемановского, — которое содержит ядовитую окись бериллия, очень «коротких» борлантановых и других. Да и мало ли ещё какие стёкла придётся паять!
Для стеклодува-универсала необходимо каждый раз подходить к изготовлению деталей из таких стёкол во всеоружии теоретических знаний и практических навыков. Большое значение имеет изучение как специальной, так и общеобразовательной литературы. Знания необходимо систематически пополнять и систематизировать.
Ниже мы приведём краткие сведения о стёклах, которые можно с пользой применить в лабораторной практике.
Глава 2. Не главное, но необходимое о стекле
Стекло известно человеку с древнейших времён. Ещё древние египтяне умели делать примитивные стёкла, сплавляя песок с содой и, вероятно, с другими компонентами. Не исключено, что технологию его плавки они подсмотрели при попадании соды в костёр, горящий на песке. Дальнейшее совершенствование технологии варки и выработки стёкол шло на протяжении всей истории человека. Делали стекло и в Киевской Руси. Большой вклад в технологию стекла внёс М.В.Ломоносов. Традиционным центром стеклоделия была средневековая Венеция, а позже — центральная Европа.
Мощный рывок в технологии стекла вызвала промышленная революция.
Развитие приборостроения потребовало таких стёкол, о которых раньше и слыхом не слыхали.
Традиционные стёкла «построены на песке». Двуокись кремния составляет в них от 50 % до 100 %. Однако сейчас известны боратные, фосфатные, алюминатные, алюмосиликатные,
Стекло можно обрабатывать на горелке, сверлить, шлифовать и полировать, получая детали с точностью поверхности до сотых долей микрона.
Стеклодувы делят стёкла на «твёрдые» и «мягкие». Деление это условно и означает, в первом случае, тугоплавкое стекло с малым коэффициентом терморасширения, а во втором — легкоплавкое с большим. Есть также «длинные» и «короткие» стёкла. Первые медленно размягчаются при нагреве и медленно затвердевают. Вторые быстро становятся жидкими, но зато и быстро затвердевают при понижении температуры.
Стёкла представляют собой, по существу, переохлаждённую жидкость, поэтому они не имеют температуры плавления, а имеют некую условную «температуру размягчения». Она определяется, исходя из ситуации. Выше неё стекло пластично, а ниже — это твёрдое тело. Наиболее низкую из «нормальных» стёкол температуру размягчения имеет сплав окислов свинца и бора — около 250°. Наиболее высокую — 1200°— кварцевое стекло.
Будучи жидким, стекло может кристаллизоваться в определённом интервале температур. При обработке на горелке это приводит изделие в негодность. Однако, закристаллизовав стекло в специальных условиях, можно получить новый материал — ситалл. Ситаллов существует много видов и они имеют интересные и ценные для практики качества, но здесь мы их рассматривать не будем. Далее мы рассмотрим и кратко охарактеризуем те стёкла, с которыми наиболее часто приходится встречаться в лабораторной практике.
«Платиновые» стёкла
В них нет платины и других благородных металлов. Просто их можно спаять с платиной и этот спай не растрескается при охлаждении. Нет и молибдена в «молибденовом» стекле. А вот свинец в свинцовом стекле есть! Часто процентов тридцать окиси свинца. Такое стекло особо вакуум-плотное, «длинное» и хорошо паяется с другими стёклами, но темнеет при обработке на горелке. Посуду из свинцового стекла называют «хрустальной». С «горным хрусталём» — кристаллическим кварцем это стекло имеет не много общего.
Подробнее о стёклах можно прочитать в интересной книге М.В.Артамонова (и других авторов) «Химическая технология стекла и ситаллов.» — Стройиздат, 1983.
Стекло отечественных люминесцентных ламп может служить образцом «платинового» стекла. Оно хорошо паяется с платинитом и другими стёклами этой группы. (Тем не менее, при пайке с другими стёклами следует проверять наличие напряжений в спае). Это стекло «короче» чем аналогичное стекло ламп фирмы «Филлипс», не содержит свинца, затрудняющего обработку без кислорода, химически устойчивое. Оно может ограниченно паяться со свинцовым стеклом конуса кинескопа (последнее имеет меньший К. Т. Р. и рвёт колбу лампы при сквозном впае бусинки из такого стекла).