1.3.1 Классификация ситаллов

Все известные ситаллы можно условно подразделить на две группы: технические ситаллы и ситаллы на основе промышленных отходов и горных пород.

Технические ситаллы получают на основе смесей разных соединений элементов. Особую подгруппу технических ситаллов составляют фотоситаллы. Технические ситаллы могут быть разбиты на подгруппы либо по составу (например, литийсодержащие, свинецсодержащие и т. п.), либо по ведущему свойству (например, термостойкие, прозрачные и т. п.). Группа ситаллов на основе промышленных отходов и горных пород состоит в основном из шлакоситаллов и петроситаллов. Шлаковые ситаллы включают ситаллы на основе шлаков черной и цветной металлургии. К этой же группе относятся и ситаллы на основе различных других шлаков. Петроситаллы включают ситаллы на основе горных пород (базальтов, диабазов и др.), а также на основе отходов разных обогатительных производств.

Слюдоситаллы получают на основе твердых раствор флогопита. Сочетают высокие механические и электрические свойства с хорошей механической обрабатываемостью. Их можно резать, сверлить, фрезеровать, шлифовать.

Ситаллоцементы получают на основе стекол системы PbO-ZnO-В₂О₃-SiO₂, имеют очень низкий коэффициент теплового расширения. Отличаются повышенной термо- и жаростойкостью, устойчивостью к истиранию, высокой механической и электрической прочностью.

Фотоситаллы – это ситаллы, полученные из светочувствительных стекол. Такие стекла содержат добавки, способные в результате облучения и термообработки вызвать в стекле избирательную или сплошную кристаллизацию. Для получения фоточувствительных стекол пригодны многие силикатные составы, в которые введены небольшие добавки светочувствительных металлов и сенсибилизаторы.

Исходное стекло представляет собой аморфную силикатную матрицу, в которой равномерно распределены ионы светочувствительных металлов. В результате облучения в нем появляются свободные электроны (фотоэлектроны), испускаемые светочувствительными ионами под воздействием энергии коротковолнового излучения. Наличие фотоэлектронов в облученном стекле, временно локализованных вблизи ионов металла и в структурных дефектах, создает метастабильное состояние, которое устойчиво сохраняется при обычной температуре. При нагревании и уменьшении вязкости стекла, фотоэлектроны присоединяются к ионам металлов с образованием свободных атомов, в последующем эти атомы группируются в ядра. Термообработку с целью проявления изображения следует проводить по тщательно подобранному режиму [1].

Ситаллы со специальными электрическими свойствами получают на основе стекол систем ВаО-Аl₂О₃-SiO₂-ТiO₂ и Nb₂O₅-CoO-Na₂O-SiO₂. Характеризуются высокой диэлектрической проницаемостью и низким коэффициентом диэлектрических потерь. Используются для изготовления низкочастотных конденсаторов большой емкости, пьезоэлементов и др. Разработаны полупроводниковые, ферромагнитные, ферро-электрические, сегнетоэлектрические ситаллы, с различным сочетанием электрических свойств.

Шлакоситаллы – ситаллы изготовляют из отходов промышленности с добавкой кварцевого песка и небольшого количества других компонентов. По своей структуре шлакоситаллы представляют собой материал, на 60–70% состоящий из кристаллической фазы, отдельные зерна которой окружены и скреплены прослойкой остаточного стекла. Размер кристаллов не превышает 0,5–1 мкм. Весьма малый размер кристаллов, сравнительно небольшое различие коэффициентов расширения и плотностей кристаллической и стекловидной фаз, хорошее сцепление кристаллов со стекловидной связкой обеспечивают повышенные прочностные и антикоррозионные свойства шлакоситаллов. Минералогический состав их обусловливает высокие диэлектрические характеристики материалов [2].

Петроситаллы – изготовлены на основе различных горных пород – изверженных (базальт, диабаз, гранит, нефелиновый сиенит и др.), осадочных (пески, глины, мергели, каолины и др.) и метаморфических (гнейсы, сланцы, мраморы, серпентиниты и др.). Петроситаллы обладают меньшей пористостью, более мелкозернистой структурой и повышенной механической прочностью, а также более устойчивы к кислотам и щелочам.