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Il invention due au Dr 'Simon L. RUSKIN , se rapporte aux oxydes non métalliques et métalliques activés et à leur méthode d'utilisation. On a trouvé que des oxydes non métalliques et métal- liques ayant été irradiés par 100 millions de R à 400 millions de R peuvent être incorporés en alliage à d'autres métaux, et corps non métalliques, ou oxydes métalliques ou non métalliques, et avec le même métal et corps non métallique, leur impartissant ainsi des propriétés uniques, de dureté, résistance à la chaleur, résistance à la traction, et de diminution du fluage .
Un sutre but de 1(invention est la production de nouveau:) composés chimiques par l'irradiation d'oxydes non métalliques et métalliques au moyen desquels, les conditions réactionnelles sévères de chaleur et de pression peuvent être évitées, et les
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réactions peuvent être effectuées à froid, qui autrement ne pourraient pas être effectuées ainsi .
Pour réaliser l'invention on confère à l'oxyde par irradiation par 100 millions à 400 millions de R, l'instabilité des ions O2- à la surface extérieure extrême conduisant à une composition non stoechiométrique qui est favorable à la conduc- tivité électronique .
On a trouvé que le mode de formation de l'oxyde mé- tallique joue un rôle considérable en ce qui concerne son utili- sation dans un alliage- . Ainsi, en métallurgie des poudres, le mélange d'un oxyde métallique avec de la poudre de métal peut donner peu ou pas d'avantages ou peut en fait ne pas conduire à la formation des compositions de la métallurgie des poudres .
L'oxyde métallique peut être alors considéré comme étant en équilibre statique . Cependant, on a trouvé qu'il est essentiel qu'un équilibre dynamique soit maintenu, sur la surface de l' oxy- de, ce par quoi on maintient une conductivité électronique , Un tel équilibre dynamique comporte la rupture assymétrique de la liaison oxygène métal, ce par quoi un fragment acquiert un excès d'oxygène ainsi qu'une charge négative globale, alors que le deuxième fragment acquiert une charge positive globale. Ces frag- ments porteurs d'une charge participent à la formation de la couche externe de la surface.Il en résulte que les molécules neutres de l'atmosphère sont attirées , et un moment dipole est produit sur elles .
D'autre part, un électron de certains ions métalliques est aisément fixé ,et le métal, comme par exemple CO2+ devient CO3+. Ainsi est créée une valence orbitale exté- rieure plus élevée, et une solidité de liaison plus grande est établie .
'Ainsi également dans cet équilibre dynamique, l'enlè- vement d'un proton laisse le fragment d'oxyde avec une charge négative en excès . L'électron libre est responsable de la charge électrostatique de l'oxyde, et sa perte laisse l'ion oxygène avec seulement 7 électrons extérieurs. Ceci donne un transfert
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d'électron qui change l'ion CO2+ en un ion CO3+ et restaure la couche extérieure d'octet de l'ion oxygène . Le résultat net est l'oxydation des ions adsorbés des éléments de transition Ainsi donc le changement d'un ion cobalteux en un ion coblatique aide à stabiliser les ions 0 2- dans l'oxyde métallique .
Ainsi il est possible, par fragmentation de 1' oxyde métallique ou non métallique et irradiation de préférence avec 100 millions de R à 400 millions de R d'assurer une oxydation intrinsèque et d'établir un équilibre dynamique entre les deux fragments d'oxyde. Au cours-de cet équilibre dynamique , il est possible de modifier la structure de réseau du métal, en produi- sant, une structure cubique à face centrée, et simultanément en permettant à des vides d'apparaître, laissant des intersti- ces et une intersticialité particulièrement des atomes de carbone, qui remplissent le réseau en nuages, ou qui se remplis- sent d'atomes de faible dimension d'éléments métalliques tels que le titane .
Il en est de même pour l'équilibre hetérogène et l'al- liage d'oxydes de métaux avec les mêmes métaux, ou. de caractère hétérogène , ou des oxydes non métalliques avec des non-métaux ou des oxydes non métalliques avec des métaux et vice-versa De cette façon, on peut promouvoir la formation de carbures, horures, nitrures et siliciures des métaux.
De même , les composi- tions de métaux tels que le fer ou l'acier , les diverses compo- sitions de métaux de transition de l'acier et les éléments s'y rattachant tels que le titane, le vanadium, le tungstène , le molybdène, le chrome, le tantale, l'hafnium, le cérium, le man- ganèse, le lanthane, le béryllium, le nickel, le cobalt, l'ura- nium, le thorium, le cuivre et l'aluminium, peuvent facilement être formées par l'équ ilibre dynamique produit par l'utilisation des oxydes métalliques placés en équilibre dynamique par frag- mentation poussée et irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R .
Dans le but d' établir l'équilibre dynamique, on active
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les changements d'orbites atomiques conduisant aux énergles de valence plus élevées . Ceci s'effectue par irradiation des oxydes métalliques et augmentation de l'entropie . On emploie de 100 millions de R à 400 millions de R .
L'équilibre dynamique ainsi créé permet l'utilisation de l'oxyde en quantités prenant place de 0,5 % à 10 % du métal dans lequel il est mélangé ou de la poudre de métal avec laquelle il est mélangé dans les procédés de métallurgie des poudres . on peut utiliser l'équilibre dynamique de l'oxyde de métal activé mélangé à la poudre de'même métal, ou bien on peut employer des mélanges hétérogènes de métal et d'oxyde métallique . Au lieu de la métallurgie des poudres , on peut employer l'oxyde métallique d'équilibre dynamique à l'état fondu dans un bain de fusion du même métal ou d'un autre métal. Ainsi on peut ajouter de l'oxyde de cuivre en équilibre dynamique dans de l'aluminium fondu , ou de l'oxyde d'aluminium dans de l'aluminium .
On a trouvé que par ce procédé la tension superficielle du bain de fusion est aug- mentée alors que la viscocité est abaissée . Ceci permet d'effec- tuer des coulées d'objets de formes compliquées ,beaucoup plus efficacement que par les procédés habituels . Dans le cas des silicates dans la formation du verre , l'établissement de l'équi- libre dynamique dans la charge est produit par irradiation de la matière, habituellement un mélange de chaux , carbonate de so- dium, sable, dolomie, et calcin, au autres compositions simi- laires utilisées en tant que composants de la formule employée pour la préparation du verre, avec 100 millions de R à 400 mil- lions de R .
La composition ainsi irradiée est ensuite broyée en fragments menus pour provoquer l'établissement de l'équilibre dynamique, et ajoutée en quantités variable s de l'ordre de 0,1 % à 10 % au bain de fusion d'une composition ordinaire ,de même formule , ou de composition différente. On peut également utiliser une charge faite entièrement de matière irradiée avec 100 millions de R à 400 millions de R . On a trouvé que par ce
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procédé les remarquables propriétés d'augmentation de tension superficielle du bain de fusion combinée à l'abaissement de la viscocité, seproduisaient dans le verre et les métaux .
Le grand avantage de cette propriété déterminée est qu'elle rend possible de mouler des objets de formes compliquées directement à partir du bain de fusion, dans le quel l'abaissement de la viscocité donne un remplissage précis , et la tension super- ficielle élevée maintient la forme désirée. Ainsi, les opéra- tions ultérieures de remodelage ou d'usinage sont grandement réduites . Ceci est particulièrement valable pour le verre et l'aluminium, le magnésium et les métaux de transition . Ceci est une propriété qui a longtemps été recherchée , mais non atteinte jusqu'ici.
Ainsi, en utilisant des irradiations de 100 millions de R à 400 millions de R, on atteint un état de transition qui est unique pour la réactivité de l' état solide Cette propriété que l'on a trouvée représente un domaine de réarrangmment or- bitaux, qui est supérieur à l'ordre des influences thermiques , teilles qu'elles apparaissent dans le bain de fusion . Alors que l'effet de faibles doses d'irradiation disparaît rapidement après chauffage thermique du bain de fusion, on a trouvé qu'un ensemble de conditions tout-à-fait différentes prédomine à l'é- tat solide après une irradiation de 100 millions de R à 400 millions de R.
C'est dans ce domaine d'irradiation qu'on at- teint un état de transition de la réactivité de l'état solide , dans lequel apparaissent d'autres valeurs pour la tension super- ficielle, la viscocité ou l'état de fluage. Il apparaît que l'augmentation ,dans les désorganisations , des relâchements du réseau et des lacunes, atteint un point auquel l'association habituelle des propriétés physiques-de l'état solide est si altérée, qu'un nouvel ensemble de relations physiques prédomine que l'on désigne comme état de transition de la réactivité de l'état solide.
De même aussi , de faibles quantités de matières dans cet état réactif transitoire peuvent affecter à un tel
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point la liaison de l'hydrogène d'une trande quantité de matiè - re dans un bain de fusion, qu'on observe une altération radicale des propriétés physiques d'une masse de 100 à 1.000 fois la masse de la matière ajoutée dans l'état de transition .
Alors que l'on a décrit l'effet d'additions de fragments d'oxydes dans l'état d'équilibre dynamique tel que du verre broyé ou un oxyde de métal broyé dont on a montré Inaction sur les proprié- tés de grandes masses du bain de fusion de verre ou de métal, on a trouvé que l'irradiation par 100 millions de R à 400 mil- lions de R du verre broyé ou de l'oxyde métallique, soit avant broyage, soit après broyage, par laquelle l'état de transition de la réactivité de l'état solide est produit , augmente de façon importante l'utilité de l'addition. De même l'addition d'oxydes métallqiues ou de composés organiques contenant de l'oxygène umenés par irradiation de 100 millions à 400 millions de R à l'état de transition de réactivité de l'état solide,
active les réactions catalytiques dans les réactions de chimie organique et dans le cracking du pétrole, le reforming , l'hydroforming, le forming aromatique, les changements de viscocité et les changements de tension superficielle. De même dans la formation d'alliages de matières jusqu'ici difficilement alliables, l'utilisation de cet état de transition de réactivité de l'état solide produit par irradiation à l'aide de 100 millions de R à 400 millions de R, a amélioré non seulement la formation de l'alliage mais également les propriétés nouvelles de tension superficielle et de viscocité des alliages habituellement utilisés , tels que cuivre et aluminium, ou oxyde de cuivre et aluminium, ou oxyde d'aluminium et aluminium, ainsi que la poudre d'aluminium agglo- mérée .
Dans l'établissement de l'équilibre dynamique dans les oxydes métalliques, on peut employer en plus de l'irradia- tion par 100 millions de R à 400 millions de R, un chauffage à une température quelque peu inférieure au point de fusion.
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On peut utiliser ce chauffage supplémentaire avant, pendant, ou après'.]*irradiation à l'aide de 100 à 400 millions de R. Dans quelques cas , on peut employer des doses plus faibles telles que 25 millions de R, mais de préférence on utilise 100 millions de R à 400 millions de R pour assurer l'équilibre dynamique des oxydes de métaux et des oxydes non métalliques .
L'établissement de l'équilibre dynamique des oxydes de métaux est d'une valeur particulière dans le cas du fer. Par addition de minerai de teneur faible broyé en fragments fins et irradiés à l'aide de 100 millions à 400 millions de R, un état d'équilibre dynamique est établi, ce par quoi les minerais de faible teneur peuvent être utilisés dans le bain de fusion en quantités de l'ordre de 0,1 % à 10 % ou plus pour produire des compositions variées, d'acier, sans utiliser de mitraille de fer dans le bain de fusion. Pour augmenter encore l'activité des minerais de faible teneur, l'irradiation à l'aide de 100 millions de R'à 400 millions de R peut être effectuée en présence d'eau ou de vapemr.
Si on le désire, on peut utiliser des additions d'au- tres minerais contenant des oxydes métalliques tel's que ceux de tungstène, molybdène, vanadium, chrome, cérium, lanthane, nickel, cobalt, tantale, cuivre, aluminium, zirconium, titane, ou mélan- ges de minerais bruts tels que manganèse et fer, minerais tels que ceux de Sudbury, Falconbridge, Vanadium-molybdène Sud-Afri- cain, et les minerais semblables broyés à la dimension de flotta- tion et irradiés en présence,d'eau ou de vapeur avec 100 millions de R à 400 millions de R .
La conversion d'un oxyde neutre telle qu'elle s'effec- tue dans les minerais, en un oxyde d'équilibre dynamique, est un facteur important du procédé de l'invention . L'oxyde neutre libre est nuisible, et réduit réellement la dureté et la régis-. tance à la traction du métal. Pour éliminer l'oxyde neutre li- bre,il est désirable de broyer l'oxyde en une poudre fine, par exemple à la dimension nécessaire'pour la flottation, et d'irra-
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dier par 100 millions de R à 400 millions de R, de préférence en présence d'eau ou de vapeur avec ou sans pression suivant la vitesse de conversion. On peut également utiliser selon une variante un courant d'hydrogène pour activer encore l'équilibre dynamique .
Une combinaison de vapeur et d'hydrogène peut éga- lement être employée ,simultanément à l'irradiation .Dans la préparation de l'acier, les minerais de fer de faible teneur dynamiquement activés peuvent servir pour remplacer la mitraille de fer dans le bain de fusion .
Le courant d'hydrogène n'affecte pas l'oxydation intrin- sèque, mais réduit la quantité dioxyde neutre présent. En effet il améliore l'équilibre dynamique de 1' oxyde métallique produit @ l'irradiation à l'aide de 100 millions de R à 400 millions @ R.Parmi les métaux capables, de donner l'équilibre dynamique figurent les métaux de transition , particulièrement des trois landes séries de la classification périodique , et plus partieu- librement le fer, le cobalt, le chrome, le cuivre, l'aluminium . le uanganèse, le titane et le beryllium , et des combinaisons des métaux ci-dessus.
Bien que les autres oxydes métalliques soient de même susceptibles d'établir l'équilibre dynamique , les métaux mentionné s ci-dessus sont parmi les plus utiles . Ainsi , la silice et l'oxyde de bore sont uniquement utilisables quand ils sont convertis de l'état neutre à l'équilibre dynamique par ir- radiation par 100 millions de R à 400 millions de R .
Un autre aspect encore de l'invention est l'utilisa- tion de composés organométalliques, particulièrement les composés métallo-alkyles ou les composés alkoxy-métallques pour catalyser supplémentairement l'induction de l'équilibre dynamique.Ainsi des quantités relativement faibles de composés métallo-alkyles ou de composés alkoxy-métallqies de lère, 2ème, 3ème et 4ème séries du système périodique se combinent avec des métaux aussi bien qu'avec des silicates et des borates pour former des com- posés de coordination sensibles aux potentiels d'oxyde-réduction
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et activant un état d'équilibre dynamique dans les oxydes métal- liques.
Dans plusieurs cas on peut employer des halogénures d'al- kyles métaux pour activer l'équilibre dynamique dans la formation d'alliages métalliques, du verre, de céramique et de béton.
Quand ces catalyseurs métallo-alkyles sont employés conjointement à l'irradiation par 100 à 400 millions de R, ou de montant plus faible, la formation d'un radical libre est provoquée , et l'on influe de façon importante sur les orbites de valence . Des chan- gements dans la tension superficielle et la viscocité des bains de fusion peuvent ainsi'être produits, de sorte que la combinai- son inhabituelle de tension superficielle élevée et de viscocité basse peut être produite dans les bains de fusion .
Bien que l'état d'équilibre dynamique puisse être aug- menté quand un oxyde de silicium-aluminium tel qu'un gel d'oxyde de silicium-aluminium, est chauffé jusqu'à 750 C. laissé refroidir rapidement, et broyé ensuite en un état granuleux et irradié par 100 millions de R à 400 millions de R,.et utilisé comme cata- lyseur de polymérisations, dépolymérisations, cracking, reforming, formation de cycles, et reforming d'hydrocarbures, l'addition celui-ci de très petites quantités de composés organométalliques tels que le chlorure d'ethnie titane ou ses dérivés ou analogues, peut encore de plus augmenter l'état d'équilibre dynamique.
Dans le cas de l'oxyde de silicium combiné avec un composé organométal- lique, particulièrement de l'halogénure de métal-alkyle ou de l'halogénure de métal-alkoxy, ou de l'halogénure de métal-phényle ou de métal-phénoxy, on peut former un composant précieux pour provoquer l'équilibre dynamique dans less métaux et le verre :
Dans la préparation du verre, l'induction d'un état d'équilibre dynamique dans les composants du verre peut être produite par l'irradiation des composants de la charge avec 100 millions'de R à 400 millions de R, avant la formation du flux, ce qui influence directement'la tension superficielle du bain de fusion aussi bien que la viscosité, conduisant à une
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tension superficielle plus élevée, et à une viscoité plus basse.
Ceci permet une exactitude plus grande pour le remplissage de moules de forme compliquée. Le façon similaire, cette propriété de tension superficielle augmentée et de viscocité abaissée,peut être obtenue quand on irradie seulement certains éléments indivi- duels de la composition pour préparer un flux de verre . Ainsi, on peut irradier seulement le calcin de la composition et procurer les effets ci-dessus. On peut employer également de relativement faibles pourcentages des matières en équilibre dynamique irradiées par 100 millions de R à. 400 millions de R ,pourcentages de l'ordre de 0,1 % à la %. du flux comprenant la composition nôn irradiée .
Gn peut produire un effet similaire en ajoutant à une composition @ormale de flux de verre 0,5 % à 10 % d'une fritte faite de verre broyé, ayant été irradiée par 100 millions de R à 400 millions de B, ou parfois on peut employer des taux plus bas d'irradiation .
'Selon une variante de l'invention, on peut employer, en plus de l'irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R ces divers éléments de la composition, de faibles quantités ,de composés métallo-alkyles, halogénures métallo-alkyles ou alkoxy, de compositions organométalliques , par lesquelles des composés de coordination sont produit . Ces composés ont une structure en cage dans laquelle les gaz pénètrent rapidement.
Ceci facilite le comblage des réseaux des silicates, ce qui donne au verre de la dureté, de la résistance à la rupture, et un haut degré de flexi- bilité. :En fait, quand on emploie un halogénure d'alkyle métal- silicium ou des composés d'alkoxy-silicium, la masse fondue résul- tante donne une composition résistant à l'absorption d'humidité et de résistance à la chaleur améliorée .Au lieu d'halogénure métallo-alkyle, de composés akloxy-métalliques, on peut utiliser des dérivés métallo-aryles ou des halogénures métallo-aryles , ajouté-:
! à la 'composition du verre avant ou pendant la fusion Bien que les composés organo-métalliques ajoutés à la masse fondue de
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verre -puissent être habilel1ement employés sans irradiation, on préfère irradier une fritte faite de verre contenant le com-
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posé organo-métallique et 1 v aj ou-'jer en quantités s âe 0,1 % à 10 j en verre fondu, ou bien l'on peut ajouter le composé organomé- tallique aux différents composants de la composition, et irradier le tout avec 100 millions de R à 400 millions de R, et ajouter
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011 bzz à 10 % de ce Tué lange à une charge normale de verre fondu , On peut employer une technique et un pr océdé similaire à la préparati on de céramiques,, béton,
et alliages de métaux Les
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16,oc-nts de lère, 2ème, 3èuie et 4ème séries du système pério- .".e sont particulièrement utilisables en tant que composés @ànométalliquea d 1 alkyles-méi:.au::c et d'aryles-métaux Les @@osés aryles et alkyles du plomb sont particulièrement utiles @ la préparation du verre, des céramiques, et du béton .
On peut employer également le thorium et 1'uranium. Four pro- daiure la résistance du verre aux radiations, l'utilisation de compositions d'éthers alkyles de plomb ou d'éthers aryles de
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plomb ajoutés au verre fondu donne des compositions particulïè- rement denses. Les composés alkyles uranium ou alkyles thorium peuvent également être utilisés .
Bien que les éléments des quatre premières séries du système périodique forment facilement des complexes alkyles métaux et aryles métaux, d'autres composés métallo-alkyles et
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métalo-aryles peuvent également être employés .
L'introduction de métaux sous forme de composés mé-
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ial1o-alkyles ou métallo-aryles dans le verre, conduit à la présence de composés de coordination métallique complètement saturés, de stabilité élevée, créant ainsi une plus grande uni- formité entre les ions de surface et le.:! ions intérieurs complè- tement saturés . Ceci produit une couche de surface neutre ou inerte ayant une hygroscopicité diminuée L'irradiation de la
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composition contenant le composé organo-niétallicuep avant d'ef- fectuer la fusion, tend à créer un radical libre capable de don-
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ner un degré de polymérisation des silicates donnant l'avantage d'une mouillabilité diminuée .
Bien que l'on puisse, conformément à l'invention, utiliser les composés métallo-alkyles et métallo- aryles à la préparation de verre, céramique, béton, et alliages métalliques sans irradiation subsidiaire, on préfère utiliser l'action combinée du composé organométallique et de l'irradiation à l'aide de 100 millions de R à 400 millions de R, ou moins.
Un autre but encore de l'invention est la formation d'hydroxydes métalliques et d'hydrates métalliques, plus parti- culièrement les monohydrates d'halogénures métalliques actifs catalytiquement par irradiation en présence d'eau, d'oxydes métalliques ou de composés halogénométalliques à l'aide de 100 initiions de R à 400 millions de R.
Ainsi, par irradiation d'oxyde dû molybdène en présence d'eau par 100 millions de R à @@O, millions de R, de l'hydroxyde de molybdène en phase gazeuse se l'orme et- peut être amené à se déposer en couches quasi mono- moléculaires ou plus épaisses, avant de se reformer en forme d'hydrate, ou bien l'hydrate lui-même peut être employé pour ses propriétés catalytiques. De façon similaire, l'halogénure mé- tallqiue tel que le SnC14 peut être irradié par 100 millions de k ou moins en présence d'eau pour forcer le monohydrate de SnC14 catalytiquement actif.
Le composé est partioulièrement actif pour la polymérisation de l'isobutène dans le chlorure d'éthyle même à la température ambiante sans l'excès de SnC14 habituellement requis . Ainsi, par irradiation à l'aide de 100 millions de h à 400 millions de R d'oxydes métalliques variés tels que le MoO2, NiO2, TiO2, A12O3,BeO, GeO2, et autres, des hydroxydes métalliques à l'état gazeux peuvent être produits, soit pour loupa propriétés catalytiques , soit pour leurs propriétés métalliques.
Belon une variante de l'in- vention, les hydrates moléculairement formés peuvent être di- rectement neutralisés et précipités par irradiation par 100 million.; de H ou moins, effectués en présence d'acides divers
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tel que l'acide silicique, l'cide chlorhydrique ou bromhydrique.
Par l'utilisation de ce procédé dans ce mode de réalisation de l'invention, la relative instabilité des composés de monohydrate est évitée et les résultats incertains obtenus pour la polymé- risation de styrène et d'alphaméthylstyrène sont évités.La réac- tion s'effectue à température ambiante .
Un autre but encore de l'invention est l'emploi de la formation d'hydroxydes de métaux, gazeux, pour effectuer la sépa- ration des métaux à partir de leurs minerais. Ainsi, on peut effectuer la séparation du molybdène du vanadium. Dans certaine minerais tels que ceux d'Afrique du Sud, possédant une teneur élevée en vanadium, le vanadium se triuve associé à environ 5 % de molybdène, qui sont difficiles à séparer par les procédés de raffinage du vanadium .Quand ces minerais sont broyés en particu- les de dimensions aptes à la flottation.et irradiés en présence deau ou de vapeur avec 100 millions de R à 400 millions de R, le molybdène forme facilement l'hydroxyde gazeux,et sous aspiration peut être enlevé du vanadium,conduisant ainsi à du molybdène rela- tivement pur,
et à du vanadium exempt de molybdène, L'ensemble de la réaction pemnt être accéléré par la chaleur et la pression,par exem, ple au moyen d'un courant de vapeur. Ainsi également,le manganèse peut être séparé du fer dans les minerais,le titane du fer, et au- tres combinaisons métalliques apparaissant dans les minerais natu- rels. Dans plusieurs cas, des températures et pressions élevées peuvent être utilisées pour suppléer à l'effet de l'irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R, dans l'eau, dans les acides dilués, les alcalis, ou les agents de suppension organiques tel que le glyoerol, ou les hydrocarbures .
Une autre fonction encore de l'irradiation par 100 millions de R est la production de deux états de valence dans le même métal. On a trouvé que lorsque deux états de valence sont ainsi produits dans le même métal, qu'une grande intensité de coloration est produite. Ainsi, on peut provoquer des change-
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ments de couleur dans les ni taux et également donner des couleurs intenses au verre, au béton, au ciment, aux alliages, et à divers métaux par mélange avec des mé taux dans cet état de valence combiné .
Un autre aspect encore de l'invention, est la possibi- lité d'allier des matières non métalliques aux ne taux , Ainsi, par irradiation d'un mélange de SiO2 avec de la poudre de fer électrolytique, et en comprimant ces deux matières sous 100 tonnes de pression, et en frittant, un rapport étroit s'éta- blit entre la silice 'et la molécu.le de fer, d'où. pratiquement il résulte probablement un revêtement du fer par la silice , donnant ainsi une pièce de fer métallique ayant une résistance à la chaleur plus élevée, une meilleure résistance à l'humidité, et une meilleure capactitance électrique. Ainsi , on peut utiliser dos oxydes non métalliques divers, 'avec une poudre métallique pour obtenir des propriétés améliorées.
On peut employer l'alu- minium, le cuivre, le fer, le manganèse, le titane, le molybdène, le vanadium, le tantale, le chrome,le nickel, le cobalt, l'ar- gent, l'uranium, le bismuth, ou des combinaisons de métaux utilisées en métallurgie des poudres , .Selon une variante, un but de l'invention est d'apporter des améliorations dans la production du verre , par le squelle s la structure et la. composition du verre sont réglées par les radiations gamma, produites par les sources de radiation gamma communément employées telles que le cobalt 60, un appareil de voltage élevé, ou. un flux de neutrons, sous une pression élevée.
Il est connu que le verre possède une très importante résistance à la rupture qui, à l'état sec, atteint pour certaines fibres 1000 kg/mm2 . Cependant,quand il est exposé à l'humidité, cette résistance diminue rapidement et la fragilité augmente, conduisant ainsi à une rupture facile, ainsi qu'il est habituel ,.- ment montré pour le verre. Ceci est vrai pour la fibre de verre aussi bien que poux'le verre en feuille. Cette fragilité du vers
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est associée à l'éclatement du. verre soumis à des efforts mecaniques, Un but de l'invention est d'augmenter la flexibilité du'verre 'de telle- façon que la fragilité diminue, et que la tendance à la rupture soit réduite.
Dans ce but oh orée des conditions moléculaires de mieroplaticité de telle façon que la résistance au microfluage remplace la résistance à la rupture..
La microplasticité et la résistance résultent de l'induction d'un volume atomique plus faible par irradiation gamma , en doses de 100 millions de R à 400 millions de R, conduisant ainsi à une structure moléculaire. et atomique plus compacte.Les radia- i ti'ons gamma élevées favorisent la prépondérance du noyau, don- nant un volume atomique plus petit, alors que plus est élevée la charge ionique, plus compacte est l'agglomération dans le réseau.
.Ainsi, l'irradiation des composants du verre, de même que l'irra- diation .des métaux pour la métallurgie des poudres avant de fon- dre ou de fritter, conduit à une dureté , à une microplasticité et aune résistance à la rupture augmentée.
Dans ce but, on soumet les composants de la charge à fondre en un verre, à une irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R, ce par quoi la structure du réseau des matières composantes subit des déformations, une formation de vide augmentée, une entropie augmentée, et des effets électro-. magnétiques qui rendent la structure du réseau particulièrement sensible aux pressions élevées. 08 est ainsi que dans la prépa... ration du verre fondu, si on applique simultanément des pressions élevées de l'ordre de 50 à 5.000 atmosphères aux composants irra- diés antérieurement, quand le¯irradiation est de 100 millions à 400 millions de R, le verre résultant possède des structures de réseau, hautement condensée;
, formant du. -verre lourd, par irra- diation par 100 millions à 400 millions de R, suivie par l'appli- cation d'une pression élevée pendant la fusion, il est possible
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d'obtenir du verre lourd à des pressions plus basses qu'il n'est autrement possible .
Un autre avantage de la combinaison de l'irradiation par 100 millions à 400 millions de R des composants du verre , avec la pression, est le pourcentage plus élevé de métaux pouvant être incorporés dans le verre. Ainsi également la résistance du verre lourd aux altérations est améliorée par irradiation .Le verre lourd préparé à partir de composants irradiés par 100 mil- lions de R à 400 millions de R, contenant 90 % d'oxyde de plomb, et soumis'pendant fusion aune pression de 5.000 atmosphères , donne un verre de résistance élevée'à la pénétration des radia- tions Quand des pressions de 5.000 atmosphères , et plus éle- vées sont employées, la structure du réseau commence à atteindre une résistance aux radiations approchant celle du diamant .
Cette combinaison d'irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R et d'une pression de 5.000 atmosphères à la température de fusion de 1.000 C tend de même à former facilement des matières minérales diverses selon la nature des composants.
Ainsi, à partir de SiO2 il peut se former de la oristobalite et du quartz . De même , du pyrope peut être formé à partir de l'équation suivante :
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2 M'gO + MgO,6 Ii.2 + 2 Al (OH) 3 4. 3 $i02 --T Mg31A.la sio4j3 -,.<z 3 43
Ainsi le grenat peut être formé à pression plus faible que les 50.000 atmosphères ordinairement requises. Bien que les matières minérales communes puissent être ainsi produites , le quartz lourd et le verre lourd obtenus suivant le procédé sont d'une valeur particulière . L'emploi simultané d'une irradiation par 100 millions à 400 millions de R ou plus , et de pression de 50 à 5.000 atmosphères ou plus, augmente la cohésion moléculaire à
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un taux jusqu'ici .nobtens3,ble .
L'addition de verre lourd broyé en une fritte , et ajouté en proportions de 1 à 10 % à une composition de verre ,
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avant fusion, augmente la dureté et la résistance à la rupture dans une proportion très supérieure à celle du taux d'addition de verre lourd. De façon similaire, l'addition- -de quartz lourd augmente la dureté et la résistance à la rupture.
La résistance à la traction du verre est beaucoup plus faible que la cohésion.moléculaire qui serait calculée d'après la résistance des liaisons chimiques. Le verre ordi- naire possède une résistance à la traction de 30 à 1000 kg/om2 alors que les valeurs de résistance de la liaison chimique cor- respondraient à des valeurs de résistance de cohésion de l'ordre de 1000000 Kg/om2 C'est cette disproportion entre la résistanoe à la traction et la cohésion moléculaire , qui est responsable de l'apparition d'importantes tensions internes lors du refroi- dissement du verre à partir de l'état fondu,
et de l'hydrata- tion de la structure du réseau par l'humidité
Le out de la présente invention est d'établir des conditions dans lesquelles la différence entre la cohésion mole-. oulaire et la résistance à la traction est,,-réduite , abaissant ainsi la tension interne du verre ,et établissant des conditions par lesquelles un état de microplasticité est produit avec di- minution de la fragilité , et augmentation de la résistance au miorofluage
Dans le verre il y a des zones de structure de réseau, idéales, et des zones d'inclusions, pertubatirces du réseau .La production du phénomène de rupture s'effectue habi- tuellement à l'emplacement de tels défauts du réseau,
et aucun processus de rupture n'apparait dans les emplacements du réseau non perturbés .Ainli, une inégalité de/strudture du réseau conduit à des conditions favorisant la rupture . D'autre part , des substances telles que le diamant, formé d'une structure de réseau oristallineidéale, ont des liaisons chimiques direo- tionneles très résistantes, et si grandes qu'elles rendent la
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matière résistante à la fracture.
Le comportement de ces zones de réseau non perturbées peut alors être désigné sous le nom de mioroplasticité par opposition à la plasticité de disloca- tion des macrocristaux non homogènes .Du. fait que les processus de fluage s'effectuent dans les zones de réseau idéal, les efforts mécaniques doivent produire un affaiblissement très important et en fin de compte surpasser la liaison chimique entre les motifs du réseau Ceei requièrerait , en l'absence d'apport de chaleur, un travail mécanique de l'ordre de la chaleur de fusion .
Cette quantité énorme dépasse dans la plu- part des cas la capacité calorifique de la quantité de matière considérée d'une façon si importante , que la microplasticité n'est pas affectée par les vibrations thermiques du réseau , Ainsi, surmonter la totalité des forces du réseau , exigerait un effort de l'ordre de 100.000 kg/cm2, ou d'un gramme par micron carré .
Le but de la présente invention est ainsi d'assurer au verre une structure de réseau idéale uniforme , ce par quoi la liaison chimique de la structure de réseau est uniforme et laisse un degré de microplasticité en contraste avec la plasticité de dislocation des macrooristaux non homogènes .
Pour produire l'uniformité de structure du réseau, on irradie les oxydes métalliques compris dans la composition avec 100 millions à 400 millions de R, avant d'effectuer la fusion dans le four ,Le traitement subséquent du bain de fusion est effectué de la manière habituelle , qui dépend de la nature du mélange employé ,
La nature des oxydes métalliques, surtout lorsque ceux-ci sont sous forme de silicates, est telle que les vides d'électrons forment une grande partie des défauts du réseau.
On a trouvé que les radiations gamma de l'ordre de 100 millions à 400 millions de R tendent à supprimer oes défauts du réseau dans le s oxydes métalliques. On a trouvé de plus ,lorsque le
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verre fabriqué selon la méthode habituelle est exposé aux radia- tions gamma de l'ordre de 100 millions à 400 millions de R, qu'il s'effectue un profond réarrangement de la structure du réseau avec orientation vers la formation du cristal) aussi bien que formation de couleur .Les cristaux apparaissent comme de petites imperfections dans le verre .
Cette réorientation de la structure du réseau peut être mise à profit d'ailleurs en refondant le verre ce par quoi les cristaux entrent dans la structure du réseau du. verre en ayant tendance à former la structure de réseau idéal associée à la microplasticité. On peut ainsi selon l'invention irradier par 100 millions à 400 millions de R, en une fois, les oxydes de métaux formant la composition devant être fondue en verre, ou d'autre part la fritte de verre broyée peut être irra- diée par 100 millions à 400 millions de R .
Un autre but encore de l'invention est de créer des conditions moléculaire convenables pour l'inclusion dans la structure du réseau du verre de quantités substantiellement importantes de métaux lourds, particulièrement ceux du groupe III, IV, V et VI. Habituellement les manques dans la structure de réseau des silicates sont occupés par l'ioh. sodium qui est un ion relativement simple et de faible masse atomique , Par irradiation par 100 millions à 400 millions de R, on orée une tendance de remplissage plus complète des manques du réseau par les éléments des groupes III, IV, V et VI.
Ceci est parti.. culièrement le cas pour le titane et le zirconium .Ainsi, la structure du réseau du silicate peut être plus facilement occupée par les éléments des groupes III, IV, V et VI après irradiation par 100 millions à 400 millions de R, que lorsqu'il n'y a pas eu d'irradiation Ceci peut être décrit comme une homogénisation par diffusion de volume des métaux des groupes III, IV, V ou VI, dans la struoture de réseau du silioaté .
La microplasticité améliorée du verre, produite par les
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oxydes de métaux irradiés avec 100 militons à 400 millions de R, donne un taux d'élasticité au verre étiré en fibres ,qui améliore sa résistance à la traction, particulièrement quand on les tisse en tissus, fil ou corde .
Un autre but encore de l'invention est d'améliorer les réactions à la coloration, et l'aptitude du verre à être coloré .
Ainsi, les silicates traités par 100 millions à 400 millions de R réagissent avec les ions métalliques, particulièrement le cobalt, le chrome, le fer, le cuivre, et le vanadium, d'une façon plus intensive que les silicates non irradiées. encore
Un autre but/de l'invention est de produire un verre ayant une surface non réfléchissante .La dureté augmen- tée du verre, et la microplastioité produite par irradiation par 100 millions à 400 millions de R, diminuent l'indice de réfrac- tion du verre .Simultanément , la dureté améliorée du verre,
augmente l'inaltérabilité de la surface aussi bien que la résis- tance aux valeurs de pH dépassant 7
Un autre but encore de l'invention est d'utiliser la dureté et l'inaltérabilité du verre produit avec des composants oxydes métalliques , irradiés par 100 millions à 400 millions de R , en tant que base plus désirable pour le revêtement par les sili- cônes Certains ohlorosilanes organiques ,oomme par exemple le diméthyldichlorosilane (CH3)2 SiC12' réagissent très facilement avec la couche d'humidité adsorbée sur la surface du verre ,en dégageant de l'acide chlorhydrique gazeux , et laissant ainsi sur la surface du verre une couche de groupements dméthylsilo- xanes .
Ce film produit une réduction marquée de la conductivité éleotrique de surfaoe du verre , particulièrement en atmosphère dont le taux d'humidité est élevé . On a trouvé que l'adhésion du film de silicone est plus durable et effective quand celui-ci est appliqué a un verre dont les composants ont été irradiés
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par 100 millions à 400 millions de R .
On a également trouvé que l'efficacité de l'irradia- tion est grandement différente quand les composants du. verre sont irradiés avant de former le bain de fusion , ou quand on irradie après que le verre est solidifié . Quand le verre solidifié est irradié par 100 millions à 400 millions de R, il se forme une coloration brune et de petites taches .Quand on effectue un examen au microspope, ces taches apparaissent être des cristaux L'effet de l'irradiation par 100 millions à 400 millions de R est de produire la formation de cristaux solides et de dévitrifier ainsi le verre .Comme résultat de la formation des cristaux , des défauts se produisent , qui conduisent à une rupture facile du verre lequel, sous une pression légère , s'effrite dans la main .
On a trouvé lorsque ces fragments sont refondus et recuits que le verre résultant est résistant à une irradiation supplé- mentaire et est à un certain degré plus imperméable à l'irradia-* %ion .Ainsi , quand une composition de verre résistant aux radia- tions, de teneur élevée en plomb , ou autre ,est désirée ,on peut irradier les composants par 100 millions de R à 400 millions de R avant de fondre et de recuire, ou bien on peut prendre une composi- tion de verre à teneur élevée en plomb ou autre, que l'on expose à 100 millions de R à 400 millions de R, et que l'on broie, fritte, et refond dans un moule, cette opération étant suivie d'un recuit,
Un verre fabriqué par ce procédé sera plus résistant aux radia- tions et convient pour la fabrication de hublots pour appareillage servant à la production d'énergie nucléaire . Une explication pos- sible de ce phénomène unique est que le verre contient habituel- lement environ 1.000 craquelures par om2 de surface,Ces craquelures sont su bmincroscopiques au point de vue dimentionnel et ne sont pas visibles à l'oeil mu. Les rayonnements gamma pénètrent ces zones très facilement. Par l'irradiation des composants du verre par 100 millions à 400 millions de R, ou par l'usage d'une fritte
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qui a été irradiée on arrive non seulement à la mioroplastioité , mais également à une orientation des craquelures qui augmente la résistance aux radiations .
Un autre but encore de l'invention est d'augmenter la résistance à la chaleur du verre. Ainsi, des fibres de verre ayant la composition de pourcentage moyen de : SiO2 69,1, Fe203 0,07 A1203 3,9 , CaO 5,6 , MgO 1,3 Na2O 19,4 , quand elles sont chauffées pendant 15 minutes à la température de 520 C, qui est la température de recuit du verre, montrent une réduction très marquée de la résistance , provo quée par le traitement par la chaleur . De façon similaire, un ohauffage de 30 minutes à la température de 400 C, provoque une réduction marquée de la résistance . Ceci est dû à l'augmentation de l'importanoe du fluage . ..
La même composition irradiée par 100 millions à 400 millions de R avant fusion ou irradiée après fusion et broyée en une fritte ,et refondre et reouite , acquiert une mioroplastioité qui résiste 4 l'augmentation du fluage, quand elle est chauffée à une température de l'ordre de la température de recuit , et augmente sa résistance au choc thermique ,
Ainsi, pour produire un verre de résistance élevée à la fois aux radiations et à la chaleur ,on choisit une com- position qui donnera l'indice de réfraction le plus élevé .
Ainsi on peut obtenir un résultat en employant une composition 2+ 3+ de Pb. , Bi3+ et Ti , en proportions diverses telles que Pb:5 Bi:3, Ti:1 ou., Pb:5, Bi:1, Ti:0,5. Ces trois éléments particulièrement après irradiation par 100 millions à 400 mil- lions de R peuvent être introduits dans un verre en des propor- tions moléculaires très élevées . En général, les atomes qui après irradiation par 100 millions à 400 millions de R ont des couches extérieures de (18+2) électrons, deviennent hautement utilisables pour être mélangés dans un verre ..Ainsi également
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le titane, le zirconium et l'hafnium deviennent particulière- ment utilisables après irradiation , et se mélangent plus facile- ment en proportions moléculaires élevées dans le verre .
La dé- formabilité facile et la réfractivité exceptionnellement éle- vée des ions ayant des couches extérieures de (18+2) électrons sont des facteurs importants en ce qui concerne la microplas- ticité aussi bien que la dureté du verre , L'irradiation par
100 millions à 400 millions de R accroît la déformabilité normales des ions .Cette déformabilité aisée tend à la formation de liaisons de covalences dirigées pour l'oxygène dans le liquide visqueux, une telle formation deliaisons étant une des conditions de la formation du verre .
Par irra- diation par 100 millions à 400 millions de R , cette déformabili- té aisée est accrue, et explique pourquoi de plus grandes quantités de plomb , bismuth , thallium, titane, zirconium, ou hafnium, peuvent être combinées avec le verre ,par rapport à ce qu'on aurait pu obtenir autrement .Du fait que la réfraoti- vité due à l'oxygène lié dans la structure des verres dépend de la façon dont il est lié ,il apparait que l'irradiation. par 100 millions à 400 millions de R influencera matérielle- ment l'indice de réfraction quand la fusion visqueuse est formée .
Un autre but encore da'l'invention est l'amélioration de verres formés par des systèmes binaires variés tels que PbO-SiO2' PbO-B2O3'PbO-P2O5' CdO-B2O3' et ZnO-B2O3, Dans tous ces systèmes types ,des verres sont possibles , seulement dans des régions restreintes de compositions. Ainsi, les verres au plomb peuvent contenir des pourcentages très élevés d'oxyde de plomb tela que 91,8%, et du borate de plomb, avec jus- qu'à 94 % de plomb, tandis que dans les verres de cadmium et de zinc, les compositions donnant des verres sont restreintes
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aux pourcentages moléculaires de l'ordre de 44-57 et 50-61 d'oxyde' de cadmium, ou d'oxyde de zinc respectivement
Par irradiation de ces systèmes binaires par 100 millions à 400 millions de R, il est possible defaire varier les compositions admissibles,
particulièrement avec le cadmium et le zino, de façon à atteindre une teneur de cadmium ou de zinc plus élevée .;Simultanément, on peut faire varier les réfracti- vités des verres .
Un autre but encore de l'invention est de contrôler la stabilité de couleur dans le verre et d'empêcher la fluorescen- ce. la fluorescence du verre a un effet nuisible sur beaucoup de matières alimentaires conservées en récipient de verre, conduisant à des changements dans la composition , la saveur et la stabilité, On a trouvé que l'ion fluorescent peut être inhibé par un ion ayant un champ électronique fort . Par irradiation par 100 mil- lions à 400 millions de R, se développent les ions ayant un ohamp électronique fort, lesquels inhibent la fluorescence . Ordinaire- ment le remplacement de la silice par les oxydes de calcium et de sodium, augmente le champ électrostatique dans la structure du verre, ces champs troublant le groupement fluorescent.
Cependant, des montants élevés de sodium et de calcium affectent également la stabilité, la saveur, et la composition des aliments dans les récipients de verre Par irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R, la fluorescence peut être inhibée, même pour un verre ayant une teneur élevée en silice . Ainsi la couleur peut être maintenue, et la fluorescence inhibée. Ainsi la couloir verte dans le verre peut être favorisée par la présence de B2O3, TiO2' et A12O3' irradiés par 100 millions de R, et la fluorescen- ce maintenue à un niveau minimum .
. Ainsi également, la coloration due au. cobalt, chrome, cuivre, et manganèse dans les verres dépend de l'état d'oxydation et de la coordination de l'oxygène, aussi bien que du type de
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liaison entre l'ion colorant et les ions environnants . Par irradiation par 100 millions à 400 millions de R, on peut contra- 1er simultanément le centre de fluorescence aussi bien que la coloration . Ainsi, on sait que le Fe3+ a quatre liaisons de coordination avec l'oxygène, aussi bien que dans FePO4 que dans le ferrite K2Fe2O4, et pourtant le phosphate ferrique est incolore et le ferrite est vert .
Par irradiation par 100 millions à 400 millions de R , la coordination avec l'oxygène peut être con- trôlée. Dans le cas des métaux du groupe des terres rares, les couleurs dépendent dés électrons de transition dans une couche électronique interne et la couleur est indépendante des ions colorés environnants . Par irradiation par 100 millions à 400 millions de R, on obtient les effets de couleur des se taux du groupe des terres'rares avec des qualités déterminées , non at- teintes encore jusqu'ici .
Un autre but encore de l'invention, est l'introduction de métaux à l'état métallique plut8t que sous forme d'oxydes,dans le verre. Par irradiation de ces métaux en poudre par 100 millions de R à 400 millions de R, on obtient une déformabilité facile de la couche électronique extérieure qui favorise une coordina- tion avec l'oxygène dans des états divers de valence selon la température et la composition. Ainsi, le cuivre, le nickel, le oobalt, le cadmium, le zinc, l'aluminium, le bore, l'or, l'argent et les métaux du groupe des terres rares, peuvent être directement combinés dans le verre, et plus particulièrement le titane, le tantale' le zirconium, l'hafnium, le molybdène, le tungstène, le thallium, le tellure, et le béryllium.
Par irra- diation par 100 millions de R à 400 millions de R, les métaux subissent facilement le frittage à des températures en dessous 'de leur point de fusion et sont facilement mouillés par d'autres métaux de'point de fusion plus bas. Bien que l'on ait trouvé que ceci s'effectue particulièrement en métallurgie des poudres ,
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on a trouvé qu'une réactivité similaire est produite dans le verre. Ainsi tout comme le cuivre et le nickel mouilleront plus facilement le titane, le molybdène ou le tungstène ,quand tous les métaux ont été irradiés par 100 millions de R à 400 millions de R, avant d'être soumis à compression et au frittage,
une façon de se comporter similaire apparaît pour le verre quand il est fon- du et broyé avant d'être recuit Dans la micro-structure des métaux et du verre, la capacité des métaux de se mouiller l'un l'autre après irradiation par 100 millions à 400 millions de R rend possible, entre les mollécules métalliques, la formation de liaisons qui résistent à la rupture et conduisent à un degré de microplastioité, donnant des propriétés améliorées de dureté, résistance à la rupture, mouillabilité et une bonne résistance aux agants chimiques.
Ainsi, dans le cas des verres de titane et de zirconium, l'aluminium, le titane, et le Zirconium prennent part à la forma.. tion des réseaux de silicate dans le verre, alors que, en môme temps ,à cause de la déformabilité de la couche électronique exté- rieure produite par l'irradiation avec 100 millions de R à 400 mil- lions de R, la structure Si-0 est plus facilement distendue pour adapter les cations d'aluminium, de titane et de zirconium dans les vides de la structure du réseau..Ainsi une plus grande quanti- té de thallium, béryllium, titane, zirconium et aluminium ou ger- manium peut être incorporée dans la stmucture du verre Ainsi dans le cas du verre de ziroonium avec une composition de SiO2 72,1 %, Na2O 16,
89 %, A12O3 0,85 %, Tio2 0,21 %, zrO2 10,33 % soit le thallium, beryllium, zirconium, titane, aluminium, soit le germanium, peuvent être incorporés en pourcentages plus grands.
Cette distribution non homogène des éléments métalliques dans les éléments divers de la structure du verre empêche un arrangement atomique régulier qui conduirait à une dévitrification ,D'autre part, quand le verre terminé est exposé à une irradiation de
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100 millions de R à 400 millions de R ,il y a une tendance à l'arrangement atomique régulier, et formation de cristaux avec la dévitrification résultante Quand un tel arrangement atomique méthodique, et une telle dévitrification apparaissent ,
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le vexre peut. encore être rendu non homogène par xea.s.o.
et recuisson ! ainsi que décrit ci-dessus ,
Un autre but encore de l'invention est d'améliorer les possibilités de travail des T'erres spéciaux dont le travail est difficile, en particulier les verres dans lesquels le P2O5
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est le oxyde 7îï',:cifîant Ainsi, quoique l'oxyde de fer introduit 5ns les verres de phosphate donne une bonne absorption des :;:'1=a.-rouges sans coloration visible;. et que l'on puisse fabri- '.2' (cs verres au phosphate exempts d'alkali, possédant une ,":::.:;: tivité électrique élevée, ou des verres au phosphate résis...
, . aw,a,u par l'acide fluorhydrique, tous ces verres .::-Ôcia1: sont cependant difficiles à travailler Cependant, 'i.,' :;!.d les composants sont irradiés pas 100 millions de R à 400 millions de R, une quantité moindre de chaleur est nécessaire pour le travail quand on prépare un appareillage spécial à partir (le ces verres Méme les verres au borosilioate sont rendus plus aisés à travailler .
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Un autre but encore de l'invention est dsaméliorer la fussibilité du quartz ou du sable siliceux, avec des quantités minimum d'oxyde de sodium, ce par quoi on peut produire un verre ayant de meilleures propriétés électrolytiques et de résistance au pH. Par irradiation par 100 millions de R à 400 millions de R, la fusion du sable siliceux , du quartz, du B2O3' et de l'alumine, est plus facilement obtenue. Ainsi, une composition
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de 96 i% de silice, 3,58 % de B20;, 0,4 % d2a:Lumîne, et de 0,02 % d'oxyde de sodium, fond facilement en un verre quand on l'irradie par 100 millions de R à 400 millions de R avent fusion .
Un autre but encore de l'invention est la préparation
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d'un verre utilisable à la fabrication de transitore. Pour obte- nir des effets importants à partir d'un filament de germanium , il est essentiel que le filament soit petit .Ainsi un très petit fragment de germanium est collé sur une plaque de verre de support et est ensuite meulé à l'épaisseur désirée. Après ceci, les parties non désirées sont enlevées par sablage alors que les parties dési- rées sont protégées par des treillis de fils, ruban adhésif, ou des plaques métalliques , Après le sablage, la surface du germa- nium est gravée. Il est ainsi essentiel que le verre utilisé comme support soit dur, chimiquement résistant, et possède une microplastiticté suffisante pour supporter les diverses opérations du procédé .
Par irradiation des composants du verre par 100 mil- !Ions à 400 millions de R avant fusion et reouisson, on obtient an verre ayant une microplassticité suffisante pour devenir particu- lièrement utilisable en tant que support pour filaments de transi- tor. Bien que ceci soit particulièrement valable pour les tran- sitors, ceci est également applicable au verre utilisé dans l'é- quipement électrique général, tel que lampes à atmosphère gazeuse, lampes d'éclairage, tubes émissifs et objets semblables.
Ainsi également, le verre de résistivité électrique améliorée ainsi que décrit ci-dessus peut être employé .D'autre part, un verre semi- conducteur impur peut être fabriqué en incorporant avec la silice des atomes tels que du bore ou de l'arsenic, seuls le bore ou l'arsenic ayant été irradiés avec 100 millions de R à 400 millions de R, soit avant de former le bain de fusion, et la reouisson, soit en composant une fritte à partir d'un verre à haute teneur de bore ou d'arsenic qui est irradiée par 100 millions à 400 millions de R ,refondue- et recuite .
De façon similaire, le s métaux purs tels que des cris- taux de silioium peuvent être agglomérés avec du bore ou de l'ar- senic irradié par 100 millions à 400 millions de R, pour produire des semi-conducteurs impurs. Ainsi également, la photooonduotivité
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peut être produite dans le verre et le métal o
Un autre but de l'invention est d'améliorer la résis- tance au choc des fibres de verre en combinant des compositions de verre, chacune de celles-ci donnant un module d'élasticité différent, ce par quoi les diverses élasticités améliorent la résistance au choc.. Ainsi, une composition de verre qui donne- rait un module d'élasticité faible, quand elle est ajoutée à une composition de verre qui donnerait un module élevé d'élas- ticité,
augmente réellement la résistance au ches.
On a trouvé qu'une composition de verre irradié par 100 millions à 400 millions de R, quand on l'ajoute à une compo. si:lion de verre de matière non irradiée, améliore la résistance gu chocagissant en quelque sorte en tant qu'agent tampon danur élargir le domaine d'élasticité.
De façon similaire au système binaire de compositions de verre irradiées et non irradiées;, on peut employer un système ternaire contenant -crie composition de verre irradiée par 100 millions de R, une composition de verre non irradiée et une matière organique ayant un module d'élasticité différente soit de la composition de verre irradiée, soit de la composition de verre non irradiée, choisi parmi le groupe de substances organiques possédant la propriété de se polymériser, plus particulièrement les alpha-oléfines, l'éthylène, le propylène,, le butylène, et le groupe de styrènes et les résines acryliques; on peut également utiliser du latex de caoutchouc naturel, et synthétique .
Quand un système ternaire est employéon peut utiliser le polymère organique soit sous forme irradiée, soit sous forme non irradiée. Pour l'irradiation du polymère organique, on peut utiliser une dose d'irradiation de 3 millions à 400 millions de R.
Quand on désire des propriétés isolantes élevées on peut employer un tel système ternaire contenant en tant que poly- mère organique du méthacrylate de méthyle a La fibre de verre
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terminée est alors irradiée par 3 millions de R à 100 millions de R . Quand cette fibre verre-plastique est chauffe à une température de 70 C à 110 G , un moussage interne en résulte qui améliore fortement les propriétés isolantes de la fibre verre-plastique et lui donne simultanément des propriétés de flottabilité importantes.
Bien que ces propriétés d'isolement et de flottabilité soient induites dans les systèmes ternaires, ainsi que décrit ci-dessus, elles peuvent également être pro- duites quand des fibres plastique- -verre sont formées à partir de compositions de verre non irradiées. Ainsi, l'irradiation de la fibre verre-plastique, ou le polymère plastique contient une chaine latérale contenant un radical méthyle ou analogue capable leformer une occlusion de gaz après irradiation et chauffage. produira des propriétés d'isolement et de flottabilité plus éle- ées.
Un autre but encore de l'invention est l'effet unique ue l'on a obtenu, de procurer une visoocité basse et une tension superficielle élevée dans le bain de fusion du flux de verne quand la composition de verre a été irradiée par 100 millions de R à 400 millions de R avant de former le flux . la viscocité basse et la tension superficielle élevée sont très désirables quand on veut mouler des formes compliquées .
La viscocité faible permet à la matière fondue de remplir les formes compliquées du moule alors que la tension superficielle élevée tend à maintenir la masse pendant la période de recuit, améliorant ainsi l'opé- ration de recuisson .On a trouvé que cette propriété des com- positions de verre irradiées apparaissait de façon similaire pour les métaux,donnant une viscocité basse et une tension superficielle plus élevée dans le bain de fusion .
Ainsi, en faisant varier les pourcentages des mélanges des compositions irradiées par 100 millions de R ou plus, aveo
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.des compositions non irradiées, on peut produire toute une gamme de produits résultants désirables Bien que l'on puisse employer des mélanges de composition prenant place de 0,5 % de matière irradiée à 20 % de matière irradiée on peut employer tout pourcentage désiré ,soit jusqu'à 100 % de matière irradiée De façon similaire, quand des composants métalliques sont ajoutés à la composition de verre , on pouv employer des pourcentages variés de composants métalliques irradiés par 100 millions à 400 millions de R , ou plus ,
pour favoriser l'équilibre hétérogène On peut ajouter à la composition de verre des pourcentages divers des systèmes binaires Mg Al et Mg Zr irradiés par 100 millions de R, et ajoutés à la composition du. flux de verre Le système binaire aluminium-zirconium ce forme dans la structure de réseau su verre. Ceci donne un verre résistant aux radiations, de résis- tance augmenéée .
L'addition de petites quantités d'oxyde de cérium, améliore encore la résistance aux radiations o
Quand des systèmes hétérogènes de métaux binaires ou ternaires,irradiés par 100 millions à 400 millions de R, sont ajoutés à des compositions de verre avant fusion, on peut employer des proportions de l'ordre de 0,5 % à 20 % ou plus
Les oxydes d'aluminium, de magnésium et de zirconium sont à cet effet d'une particulière importance Quand ces oxydes:
sont irradiés par 100 millions de R à 400 millions de R ou par des doses plus élevées l'entropie élevée produite empêche la formation de grands cristaux, rendant ainsi ceux-ci plus utilisa- bles pour l'addition à un flux de verre a Ceei est un avantage particulier des composants métalliques irradiés par 100 millions à 400 millions de R ou plus .Ainsi l'on obtient une vitesse plus uniforme d'écoulement du verre fondu, que celle jusqu'ici obte- nable ..Si on le désire, la formation de petites particules peut être encore accrue par broyage dans un broyeur à boulets de la matière irradiée .
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Ainsi également par l'addition du système métal-oxyde de métal irradié par 100 millions à 400 millions de R, un taux plus élevé de compositions à composants multiples est atteint, donnant une structure plus dure .
Un autre but encore de l'invention est le mélange de verre irradié et de compositions céramiques irradiées par 100 millions à 400 millions de R ou plus, en pourcentages divers , à une composition de verre avant ou après formation du flux .
Un autre but encore de'l'invention est la formation de verre conducteur ou non 'conducteur de la chaleur, par addition à la oomposition de cations légers qui transmettent mieux la chaleur que les cations lourds . L'irradiation par 100 millions en à 400 millions de R, favorise encore/plus ce rapport en por- tant les cations à des états devalence plus élevés . Quand on recherche la non conduction de la chaleur , on peut employer les cations lourds .
Les exemples suivants sont donnés à titre purement illus- tratifs et ne peuvent en aucun cas être considérés comme une limita- tion du domaine et de l'esprit de la présente invention .
Exemple 1. -
La composition suivante est soumise à une irradiation par 100 millions de R .
EMI32.1
<tb>
,Analyse
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soude <SEP> à <SEP> la <SEP> chaux <SEP> 50 <SEP> G. <SEP> SiO2 <SEP> 70,78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Feldspath <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> g. <SEP> Na2O <SEP> 12,65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Calcin <SEP> 25 <SEP> g. <SEP> K20 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> 23 <SEP> g. <SEP> A12O3 <SEP> 2,30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Calcair <SEP> très <SEP> pur <SEP> 3.8 <SEP> g. <SEP> MgO <SEP> 2,65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> neutre <SEP> 8,1 <SEP> g. <SEP> Ba0 <SEP> 0,52
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> sodium <SEP> .anhydre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dolomie <SEP> 4,5 <SEP> g.
<SEP> CaO <SEP> 10,06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SO3 <SEP> 0,15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 0,06
<tb>
<Desc/Clms Page number 33>
L'ensemble est fondu.Une partie delà masse calcinée -enlevée de la masse irradiée est broyée dans un creuset, et est ensuite étirée en fibres dans un appareil de platine pour
EMI33.1
1étirage des fibres . Une masse de contrôle du speoimen non irradié est préparée de façon similaire .Les fibres obtenues ont un diamètre de 12 microns . On- observe que la tension super- ficielle du verre irradié est nettement plus élevée que celle de l'échantillon de contrôle . En même temps, la viscocité est nette- ment plus basse , et la température d'étirage est de 80 C en des- sous de l'échantillon de contrôle .
La concomitance non habituelle d'une tension superficielle élevée, est d'une viscocité basse, et d'une température plus basse dU étirage 9 différencie de façon importante- la matière irradiée à laide de 100 millions de R de l'échantillon non irradié
Exemple 2 a-
10 g. de verre préparée ainsi que décrit à l'exemple 1 sont finement broyés et ajoutés à une composition non irradiée répondant à la formule suivante
EMI33.2
<tb> sio2 <SEP> 72
<tb>
EMI33.3
Na 2003 24 t 22.
EMI33.4
<tb> NA2SO4 <SEP> 2,29
<tb>
<tb> K2C3 <SEP> 0,4
<tb> Dolomie <SEP> 17,32
<tb>
<tb> Caco3 <SEP> 2,62
<tb>
<tb> BaCO3 <SEP> 0,28
<tb>
<tb> Alumine <SEP> 2,52
<tb>
<tb> As2O3 <SEP> 0,1
<tb>
<tb> Sb2O3 <SEP> 0,1
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 0,04
<tb>
fil'ensemble est fondu en une coulée de verre solide
<Desc/Clms Page number 34>
Exemple 3.-
100 g. de la composition suivante sont irradiés à l'aide de 400 millions de R. la.-composition et l'analyse sont ainsi que données ci-dessous :
EMI34.1
<tb> Composition <SEP> Analyse
<tb>
<tb> Si <SEP> 02 <SEP> 72 <SEP> 'Si <SEP> 2 <SEP> 71,77
<tb>
<tb> NaCO3 <SEP> 24,21 <SEP> Na2O <SEP> 15,16
<tb>
EMI34.2
Na 2 BO 4 2,29 0 0,27 K2Co3 0,4 cào 6, 80 Dolomie . 17,32 Ngo 3, 68 GaGtJ 5 2,62 Ba0 0,22 Baao 3 0,28 Fe 203 0,07 Alumine z A120 3 l,65 As 203 0,1 rA.s2 03 0, 41 Bb203 0,1 =b p3 bzz Ti02 0, 04 Tio2 0, 04
EMI34.3
<tb> SO3 <SEP> 0,27
<tb>
Après irradiation , l'ensemble est broyé finement , fondu dans une cuve de fusion , et versé dans un moule.
Exemple 4- .-
1 g. d'un verre préparé ainsi que décrit à l'Exemple 3 est finement broyé et ajouté à 100 g. d'une composition irradiée de formule ainsi que décrite à l'Exemple 3 . L'ensemble est fondu dans une cuve de fusion et est versé dans un moule .
Exemple 5 .-
1 g. d'une composition préparée ainsi que décrit à l'Exemple 3,est finement broyé et ajouté avant fusion dans un - verre . Ceci est ajouté à 100 g. d'une composition irradiée de même formule .L'ensemble est fondu dans une cuve de fusion et versé dans un moule .
<Desc/Clms Page number 35>
Exemple 6.-
10 g. d'une composition de formule ainsi que donnée à l'exemple 3 sont irradiés à l'aide de 200 millions de R et
EMI35.1
ajoutés à 100 g.. d'une composition ayant la formule suivsnte : ,8ir G991 2 5 ' A120:; 3,9 ? CaO 5, MgO 1,3 ; NaSO 19,4 .
L'ensemble est fondu, et versé dans un momie-
Exemple 7
La préparation ainsi que décrite à l'Exemple--6 ,, dans laquelle l' ensemble de la composition est broyé finement avant de la fondre , et est versée dans un moule
Exemple 8 =
100g. dune composition de la formula suivante sont irradiés par 400 millions de R, et sont fondus , puis versés dans
EMI35.2
un moule . e 8.0 721 % 9 NaO 16,89 / , A120 0,85 / '.é3 Oy21 j r0 ]LOp33 %
Exemple 9. -
10 g.de la composition ainsi que décrite à l'Exemple 8 sont finement broyés avant d'être soumis à fusion et sont ajoutés à 100 go de composition non irradiée ainsi que décrite à l'Exemple 3 :
Exemple 10
10 go d'une composition ainsi que décrite à l'Exemple 8 , irradiée à l'aide de 400 millions de R ,sont finement broyée et ajoutés à 100 g. d'une composition ainsi que décrite à l'Exemple 8 l'ensemble est fondu et est versé dans um moule
Exemp le 11 s.-
10 g. de poudre d'aluminium frittes;, irnadiés par 400 millions de R, sont ajoutés à 100 g. de poudre d'aluminium et soumis à une compression de 7,75 T/om2 . L'échantillon est aggloméra et broyé avant façonnage
<Desc/Clms Page number 36>
exemple 12.-
10 g- de SiO2 sont irradiés par 200 millions de R et sont mélangés à 100 g. de fer électrolytique . L'ensemble est comprimé en une plaquette sous 7,75 T/cm2 de pression et aggloméré .
L'échantillon est ensuite affûté à un outil coupant .
Exemple 13.-
100 g. de minerai de vanadium-molybdène d'Afrique du Sud, broyés à la dimension de particules pour flottation , sont irra- diés à l'aide de 400 millions de R dans un courant continu de vapeur à température élevée . la vapeur sortante est condensée dans une chambre de condensation, dans laquelle l'hydrate de molybdène précipite . L'eau est retirée par un tuyau de trop plein .. Le vanadium restant est pratiquement exempt de molybdène celui-ci peut être récupéré sous une forme très pure .
Exemple 14 .-
100 g. d'un miner.ai de fer de faible teneur , broyés à la dimension de particules pour flottation sont irradiés à l'aide de 400 millions de R en présence de vapeur à température élevée . Cette matière est ensuite a j outé e à 1.000 g. d'un bain,defusion d'un minerai de fer de teneur élevée , pour produire de l'acier
L'utilisation de minerai de faible teneur préparé ainsi que décrit ci-dessus ,dispense de la néoessité d'employer de la.mitraille de fer dans la fabrication de l'acier .
:Exemple 15,-
100 g. de minerai de fer et de manganèse (rouge) sont broyés à la dimension de particules pour flottation et irradiés par 400 millions de R en présence de vapeur à température éle- vée . Cette matière est ensuite ajoutée à 1. 000 g. de minerai de fer de teneur élevée fondu dans la préparation de l'acier .
Exemple 16.-
100 g. de minerai de fer et de titane sont broyés à
<Desc/Clms Page number 37>
la dimension de particules pour flottation et irradiés par 400 millions de R en présence de vapeur à température élevée .
Cette matière est ensuite ajoutée à 1.000 g. de minerai de fer de *teneur élevéefondu au cours de la préparation de l'acier
EMI37.1
3xem-ple l7 ..--:: Une composition de 1 69'2 g. de :Si02, 12 g. de K 20? 0,9 g. de Na20, 11,8 go de A1203e 4,5 g. de CaO, et zou9 ge de h.2 est irradiée par 100 millions de R .
Le tout est fondu à une tem- péarautre suffisante pour fondre tous les ingrédients , habituelle-
EMI37.2
ment 1093 à 1371(30 and Inensmb1e est fondu la composition 8t versée dans un récipient chauffé a 3â , et est placée dans 1'::':1. four ds recuisaon à une -orapéxwW.xe de 704.oC sa. 815 0 puis -a"::o.d.e doucement o Si on le désire!) 1" ensemble fondu, peu.t être '':''.;iré en fibres de mioroplasticité élevée '' ,aYmî,''. ? .8 "- Une ooiBposition formée de 70gaz de :@i02 21 g. de Ns'2 !l et de 9 g. de OP-0 9 est mélangée soigneusement et irradiée par 100 millions de R.L'ensemble est fonda à une température suffisante pour fondre tous les ingrédients ;
habituellement entre
EMI37.3
1093 0 et 13710C Quand la totalité de la composition est fondue on 1 n erlr1-lde et la verse dans -un moule qui a ét é pré cheu ff 6 à 537 C,puis on laisse refroidir graduellement en conservant l'ensemble dans un four de recuisson Le verre résultant est dur
EMI37.4
et a une microp1astcimité élevée .
Exemple ,19 ¯or
Trois bouteilles de verre brun ayant été irradiées par . @ millions de R sont broyés en une fritte et refondues à une température de 13171 C.Le produit de fusion est versé dans un récipient préchauffé à 537 C.
et est recuit pendant 6 heures
EMI37.5
dans un four de recuisson Après refroidissement le vew e est- ài$ , lisse et moin fluorescent que les bouteilles à IS-).1.Gi- .àéàQde1iéÀ5." le verre est préparé
<Desc/Clms Page number 38>
Exemple 20.-
Dans la préparation du verre résistant à l'acide fluor- hydrique, il est habituel d'éviter l'emploi de métaux alcaline- terreux tels que la magnésium, le baryum, le strontium et le cal- cium, du fait qu'ils tendent à former des fluoruresAinsi on a utilisé en pratique de l'oxyde de zinc,de l'oxyde de beryllium, ou de l'oxyde de plomb .
L'oxyde de zirconium est insoluble dans les verres au phosphate et le titane se dissout en quantités très faibles .
Cependant, la résistance à la corrosion du titane et du zirconium est si importante en ce qui concerne la résistance aux agents chimiques que leur addition aux verres au phosphate est particu- lièrement précieuse .
Une formule de composition de ce verre est préparée en mélangeant 6 g. d'oxyde de titane , 0,5 g. d'oxyde de zirconium 68 g. de P2O5, 18 g. d'Al2O3, 7,5 G. de ZnO, et en irradiai par 100 millions de R . L'ensemble est fondu ensuite dans un récipient de platine à une température de 1371 C à 1426 C.Le bain de fusion est conservé à cette température pendant 6 heures et la température est ensuite abaissée à environ 1204 C,le bain de fusion est maintenu, pendant 2 heures à cette température , et est ensuite mis dans un four de recuisson pendant 5 heures , puis refroidi , Le verre résultant a une grande résistance chimique et une bonne résistance à la corrosion
Exemple 21.-
Un mélange de ,20 g. d'oxyde de filais , 20 g.
d'oxyde de zirconium, 20 g, d'oxyde de tantale, 20 g. de silice, et 10 g. de K2O,est irradié par 100 millions de R , et est fondu à une tem- pérature de 137100,le bain de fusion est ensuite versé dans' .un récipient de platine ,chauffé à 537 C, et est placé dans un four de recuisson pendant 5 heures à une température de 815 C. Après refroidissement lent on obtient un verre qui est particulièrement
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précieux pour son indice de réfraction éleve et sa microplasti- cité .
Il convient spécialement à 1. emploi en tant que verre optique ou pour lentilles
Exemple 22.-
On prépare un mélange de, 42 g. d'oxyde de lanthane , 6 g. d'oxyde de zirconium, 12 g. d'oxyde de titane, 28 g. d'oxyde de tantale, 12 g. d'oxyde borique. L'ensemble est irradié par 100 millions de R et est fondu à une température de 1371 C .Quand tous les ingrédients sont fondus , la fusion est maintenue pendant 3 heures, le produit est ensuite transféré dans un récipient de platine et préchauffé à une température de 537 C.
Celui-ci est placé dans un four de recuisson à une température de 815 0 pendant 4 heures o Quand le refroidissement est effectué lentement ,il se forme un verre ayant un indice de réfraction élevé ,résistant à la corrosion , résistant au point de vue chimique et convenant à l'équipement optique :Exemple 23.-
On mélange parfaitement , 40 g. de P2O5' 30 g. de B2O3' 10 g. d'A12O3,10 g. de K2O, 9,8 g. de MgO, et 02, g. de FeO, et irradiéepar 100 millions de R. L'ensemble est fondu en atmosphère réductrice dans un four à flamme d'hydrogène jusqu'à ce que les ingrédients aient fondu entre 1204 C et 1371 C . ..
Le produit fondu est conservé sous atmosphère d'hydro- gène à la température de 649 C pendant 4 heures ,et 1' on refroidit graduellement , et continue à refroidir sous atmosphère d'hydrogène * Le verre résultant a des propriétés absorbantes de la chaleur particulièrement élevées .
Exemple 24.-
Un mélange de , 67 go de P2O5' 5,9 g.de CaO, 20 g. de BeC, 4 g' d'A12O3'2 g. de CoO, 1 g. de NiO , est parfaitement mélangé avec 1 go de sucre, et l'ensemble est irradié par 100 millions de R. La composition est ensuite fondue à la température de 1204 C à 1371 C et ent soumise à recuisson à une
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température de 537 0 à 704 0, et ce pendant 4 heures Après refroidissement, on obtient un verre au phosphate , 1 fumé, de microplasticité , de dureté, et de résistance chimique plus grandes que pour un verre au phosphate fumé ordinaire .
Exemple 25. -
Une composition pour la préparation de verre est préparée , formée ainsi que suit :
EMI40.1
<tb> .Soude <SEP> à <SEP> la <SEP> chaux <SEP> 50 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Calcin <SEP> 25 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Feldspath <SEP> 2,3 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Sable <SEP> 23 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Calcaire <SEP> très <SEP> pur <SEP> 3,9 <SEP> g.
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> soude <SEP> anhydre <SEP> 8,1 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Dolomie <SEP> 4,5 <SEP> g.
<tb>
L'analyse de la composition donne les résultats suivants :
EMI40.2
<tb> SiO2 <SEP> 70,78
<tb>
<tb>
<tb> Na2O <SEP> 12,65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> K2O <SEP> 0,64
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A12O3 <SEP> , <SEP> 230
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 2, <SEP> 65 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> BaO <SEP> 0,52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 10,06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SO3 <SEP> 0,15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 0,06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> 99,81
<tb>
L'ensemble est irradié par 100 millions de R . Une partie de la composition est fondu.e , et l'on effectue une compa- raison des tensions superficielles et des viscooités entre la composition irradiée , et la portion de composition n'ayant pas été irradiée .
La composition irradiée a une viscocité plus faible aux hautes températures, et une tension superficielle plus grande.
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A 10 g. de la composition irradiée par 100 millions de R, on ajoute maintenant 90 g. de composition non irradiée ,et l'en- semble est fondu et versé dan un moule .
Le verre résultant possède une résistance au choc plus grand et une flexibilité plus importante que l'échantillon de contrôle n'ayant pas été mélangé avec la matière-irradiée Exemple 26.- 'Une composition pour la préparation de verre, prép arée ainsi que décrit dans l'Exemple 25, irradiée par 400 millions de R à partir d'une source de cobalt 60, est fondue et soumise à une pression de 1.000 atmosphères à une température de 900 à
1000 C. On effectue une recuisson à une température de 500 C, et ce pendant 2 à 24 heures ,Le verre résultant aune grande dureté et une résistance à la rupture élevée .
Exemple 27.-
A 50 g. d'une composition pour la préparation de verre, préparée selon la formule de l'Exemple 25, on ajoute 500 g. d'oxyde de plomb. L'ensemble est irradié par 400 millions de R fournis par une source de cobalt 60, et est fondu sous une pres- sion de 1000 atmosphères .Le verre résultant est laissé à recuis- son pendant 2 heures
Exemple 28.-
50 g. d'une composition pour la préparation de verre ,pré- - parée ainsi due décrit à l'Exemple 26, sont broyés en une fritte et ajoutés à 500 g. d'une composition de verre selon la formule décrite à l'Exemple 25 . L'ensemble est fondu et recuit en une plaque de verre .
Exemple 29.-
La composition de verre est préparée ainsi que décrit à ¯l'Exemple 25, et irradié par 100 millions de R. 10 go de la compo- sition de verre irradié sont finement broyés et ajoutés à 90 g. de composition non irradiée . L'ensemble est ensuite fondu , et versé dans un moule . Le verre a une meilleure résistance au choc et une flexibilité meilleure que l'échantillon de contrôle préparé
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sans l'addition de matière irradiée et broyée .
Exemple 30.-
La composition de verre est préparée ainsi que décrit à l'Exemple 25 et irradié par 400 millions de R. La matière irradiée est broyée dans un broyeur à boulets .Un gramme de cette matière irradiée et broyée est ajouté- à 99 g. de composition non irradiée ,et l'ensemble est fondu et versé dans un moule . Le verre possède une résistance au choc et une flexibilité améliorée .
Exemple 31.-
100 g. de billes de verre sont placés dans un creuset de platine et sont passés dans une machine de fabrication de fibres de verre Pour la lubrification et 1 t ensimage on ajoute du métha- crylate de méthyle fondu de telle façon que la fibre ait un revê- tement de méthacrylate de méthyle avant d' atteindre la bobine en- rouleuse La fibre est retordue selon le procédé habituel .
50 g. de cette fibre revêtue de méthacrylate de méthyle sont exposés à 10 millions de R et chauffés à une température de 70 à 110 C, jusqu'à ce qu'on observe un gonflement de la fibre La fibre résultante a des propriétés d'isolement et de flottabilité améliorées .
Exemple 32
100 g. de tissu de fibres de verre renforcés par du. méthacrylate de méthyle, sont irradiés par 100 millions de R La feuille est ensuite chauffée à une température de 70 C à 110 C, jusqu'à ce qu'un gonflement de la feuille en résulte Pendant la période de gonflement , la feuille est comprime pour obtenir une structure multi-cellulaire à l'intérieur, avec un revêtement extérieur dur Le tissu, de fibres de verre renforcé par du plastique a de bonnes propriétés d'isolement et de flottabilité .
Exemple 33.- .On ajoute à 100 g. de la composition de l'Exemple 17, 5 g. de Mg A1, et 5 g. de Mg Zr. L'ensemble est irradié par
<Desc/Clms Page number 43>
100 millions de R. La composition est ensuite foncue, et versée dans un moule .
Exemple 34.-
10 g. d'une composition de verre ainsi que décrite à l'Exemple 33 sont broyés dans un broyeur à boulets et ajoutés à 90 g. dune composition ainsi que décrite à l'Exemple 17 .
L'ensemble est fondu et est versé dans un moule .
Exemple 35.-
Une composition de verre est préparée ainsi que décrit à l'Exemple 34, et est'filée pour former de la fibre de verre dans une machine à fibres de verre .
REVENDICATIONS
1.- Un procédé d'activation des oxydes métalliques et non métalliques consistant à soumettre ceux-ci à une irradiation par 100 millions à 400 millions de R ou plus .
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This invention, due to Dr. Simon L. RUSKIN, relates to non-metallic and activated metallic oxides and their method of use. It has been found that non-metallic and metallic oxides which have been irradiated with 100 million R to 400 million R can be alloyed with other metals, and non-metallic bodies, or metallic or non-metallic oxides, and with the same metal and non-metallic body, thereby imparting unique properties of hardness, heat resistance, tensile strength, and creep reduction.
Another object of the invention is the production of new :) chemical compounds by irradiating non-metallic and metallic oxides by means of which severe reaction conditions of heat and pressure can be avoided, and
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reactions can be performed cold, which otherwise could not be performed as well.
In order to carry out the invention, the oxide is imparted by irradiation with 100 million to 400 million Rs, the instability of the O2- ions at the extreme outer surface resulting in a non-stoichiometric composition which is favorable to electronic conductivity.
It has been found that the mode of formation of the metal oxide plays a considerable role in its use in an alloy. Thus, in powder metallurgy, mixing a metal oxide with metal powder may give little or no benefit or may in fact not lead to the formation of powder metallurgy compositions.
The metal oxide can then be considered to be in static equilibrium. However, it has been found essential that a dynamic equilibrium be maintained on the surface of the oxide whereby electronic conductivity is maintained. Such dynamic equilibrium involves the asymmetric breakdown of the oxygen-metal bond. , whereby one fragment acquires an excess of oxygen as well as an overall negative charge, while the second fragment acquires an overall positive charge. These charged fragments take part in the formation of the outer layer of the surface. As a result, neutral molecules in the atmosphere are attracted, and a dipole moment is produced on them.
On the other hand, an electron of certain metal ions is easily fixed, and the metal, such as CO2 + for example, becomes CO3 +. Thus a higher outer orbital valence is created, and a greater bond strength is established.
So also in this dynamic equilibrium, the removal of a proton leaves the oxide fragment with an excess negative charge. The free electron is responsible for the electrostatic charge of the oxide, and its loss leaves the oxygen ion with only 7 outside electrons. This gives a transfer
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of an electron that changes the CO2 + ion to a CO3 + ion and restores the outer octet layer of the oxygen ion. The net result is the oxidation of the adsorbed ions of the transition elements. So changing from a cobaltous ion to a coblatic ion helps stabilize the O 2- ions in the metal oxide.
Thus it is possible, by fragmentation of the metallic or non-metallic oxide and irradiation preferably with 100 million R to 400 million R to ensure intrinsic oxidation and to establish a dynamic equilibrium between the two oxide fragments. During this dynamic equilibrium it is possible to modify the lattice structure of the metal, producing a face-centered, cubic structure, and simultaneously allowing voids to appear, leaving gaps and a intersticiality particularly of carbon atoms, which fill the network in clouds, or which fill with atoms of small dimension of metallic elements such as titanium.
The same is true for the heterogeneous equilibrium and the alloying of metal oxides with the same metals, or. heterogeneous in character, or non-metallic oxides with non-metals or non-metallic oxides with metals and vice versa. In this way, the formation of carbides, horides, nitrides and silicides of metals can be promoted.
Likewise, the compounds of metals such as iron or steel, the various compounds of transition metals of steel and the elements attached thereto such as titanium, vanadium, tungsten, molybdenum, chromium, tantalum, hafnium, cerium, manganese, lanthanum, beryllium, nickel, cobalt, uranium, thorium, copper and aluminum, can easily be formed by the dynamic equ iliber produced by the use of metal oxides placed in dynamic equilibrium by pushing fragmentation and irradiation by 100 million R to 400 million R.
In order to establish dynamic equilibrium, we activate
<Desc / Clms Page number 4>
changes in atomic orbits leading to higher valence energies. This is done by irradiating metal oxides and increasing entropy. We use from R 100 million to R 400 million.
The dynamic equilibrium thus created allows the use of the oxide in quantities taking place from 0.5% to 10% of the metal in which it is mixed or of the metal powder with which it is mixed in the metallurgy processes of powders. the dynamic equilibrium of the activated metal oxide mixed with the powder of the same metal can be used, or heterogeneous mixtures of metal and metal oxide can be employed. Instead of powder metallurgy, the dynamic equilibrium metal oxide can be used in the molten state in a molten bath of the same metal or of another metal. Thus one can add copper oxide in dynamic equilibrium in molten aluminum, or aluminum oxide in aluminum.
It has been found that by this process the surface tension of the melt is increased while the viscosity is lowered. This makes it possible to cast objects of complicated shapes much more efficiently than by the usual methods. In the case of silicates in the formation of glass, the establishment of dynamic equilibrium in the charge is produced by irradiation of the material, usually a mixture of lime, sodium carbonate, sand, dolomite, and cullet , to other similar compositions used as components of the formula used for the preparation of glass, with R100 million to R400 million.
The composition thus irradiated is then ground into small fragments to bring about the establishment of the dynamic equilibrium, and added in variable amounts of the order of 0.1% to 10% to the molten bath of an ordinary composition, of same formula, or different composition. One can also use a load made entirely of material irradiated with 100 million R to 400 million R. We found that by this
<Desc / Clms Page number 5>
The remarkable surface tension increasing properties of the molten bath, combined with lowering viscosity, were produced in glass and metals.
The great advantage of this determined property is that it makes it possible to mold objects of complicated shapes directly from the molten bath, in which the lowering of the viscosity gives precise filling, and the high surface tension maintains. the desired shape. Thus, subsequent remodeling or machining operations are greatly reduced. This is particularly valid for glass and aluminum, magnesium and transition metals. This is a property which has long been sought after, but not yet achieved.
Thus, by using irradiations of 100 million R to 400 million R, one achieves a transition state which is unique for the reactivity of the solid state. This property which has been found represents a domain of orbital rearrangements. , which is greater than the order of thermal influences, such as they appear in the molten bath. While the effect of low doses of irradiation wears off rapidly after thermal heating of the molten bath, it has been found that an entirely different set of conditions predominate in the solid state after irradiation of 100 million. from R to 400 million R.
It is in this irradiation range that a transition state of the reactivity of the solid state is reached, in which other values appear for the surface tension, the viscosity or the creep state. . It appears that the increase in disorganizations of lattice relaxations and vacancies reaches a point at which the usual association of physical-solid-state properties is so altered that a new set of physical relationships predominates that the solid state reactivity is designated as the transition state.
Likewise also, small amounts of materials in this transient reactive state can affect such
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hydrogen bonding of a large amount of material in a molten bath, that we observe a drastic alteration of the physical properties of a mass 100 to 1,000 times the mass of the material added in the transition state.
While we have described the effect of addition of fragments of oxides in the state of dynamic equilibrium such as crushed glass or a crushed metal oxide whose inaction on the properties of large masses has been shown of the molten bath of glass or metal, it has been found that irradiation with 100 million R to 400 million R of the ground glass or the metal oxide, either before grinding or after grinding, whereby l The transition state of the reactivity from the solid state is produced, greatly increasing the utility of the addition. Likewise, the addition of metal oxides or organic compounds containing oxygen umenés by irradiation of 100 million to 400 million R in the state of transition of reactivity of the solid state,
activates catalytic reactions in organic chemistry reactions and in petroleum cracking, reforming, hydroforming, aromatic forming, changes in viscosity and changes in surface tension. Likewise in the formation of alloys of hitherto difficult to alloy materials, the use of this transition state of reactivity from the solid state produced by irradiation with the aid of 100 million R to 400 million R, has improved not only the formation of the alloy but also the new properties of surface tension and viscosity of the alloys usually used, such as copper and aluminum, or oxide of copper and aluminum, or oxide of aluminum and aluminum, as well as powder agglomerated aluminum.
In establishing the dynamic equilibrium in metal oxides, in addition to the irradiation per 100 million R to 400 million R, heating to a temperature somewhat below the melting point can be employed.
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This additional heating can be used before, during, or after irradiation using 100 to 400 million Rs. In some cases, lower doses such as 25 million Rs can be employed, but preferably R100 million to R400 million are used to ensure the dynamic equilibrium of metal oxides and non-metallic oxides.
Of particular value is the establishment of the dynamic equilibrium of metal oxides in the case of iron. By addition of low grade ore crushed into fine fragments and irradiated using 100 million to 400 million R, a dynamic equilibrium state is established, whereby the low grade ores can be used in the bath. smelting in amounts on the order of 0.1% to 10% or more to produce various compositions, of steel, without using scrap iron in the molten pool. To further increase the activity of low grade ores, irradiation with 100 million R 'to 400 million R can be carried out in the presence of water or vapor.
If desired, additions of other ores containing metal oxides such as those of tungsten, molybdenum, vanadium, chromium, cerium, lanthanum, nickel, cobalt, tantalum, copper, aluminum, zirconium, titanium, can be used. or mixtures of crude ores such as manganese and iron, ores such as Sudbury, Falconbridge, South African vanadium-molybdenum, and similar ores crushed to the flotation dimension and irradiated in the presence of water or steam with 100 million R to 400 million R.
The conversion of a neutral oxide such as occurs in ores to a dynamic equilibrium oxide is an important factor in the process of the invention. The free neutral oxide is harmful, and actually reduces hardness and smoothness. tensile strength of metal. To remove the free neutral oxide, it is desirable to grind the oxide to a fine powder, for example to the size necessary for flotation, and to remove the oxide to a fine powder.
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dier per 100 million R to 400 million R, preferably in the presence of water or steam with or without pressure depending on the conversion rate. Alternatively, a hydrogen stream can be used to further activate the dynamic equilibrium.
A combination of steam and hydrogen can also be used, simultaneously with the irradiation. In the preparation of steel, the dynamically activated low-grade iron ores can be used to replace the scrap iron in the bath. fusion.
The current of hydrogen does not affect intrinsic oxidation, but reduces the amount of neutral dioxide present. In fact it improves the dynamic equilibrium of the metal oxide produced @ irradiation using 100 million R to 400 million @ R. Among the metals capable of giving the dynamic equilibrium are the transition metals, particularly of the three heaths series of the periodic table, and more particularly freely iron, cobalt, chromium, copper, aluminum. uanganese, titanium and beryllium, and combinations of the above metals.
Although the other metal oxides are also capable of establishing dynamic equilibrium, the metals mentioned above are among the most useful. Thus, silica and boron oxide are only usable when they are converted from neutral to dynamic equilibrium by irradiation by 100 million R to 400 million R.
Yet another aspect of the invention is the use of organometallic compounds, particularly metalloalkyl compounds or alkoxy-metal compounds, to further catalyze the induction of dynamic equilibrium. Thus relatively small amounts of metallo compounds -alkyls or alkoxy-metal compounds of the 1st, 2nd, 3rd and 4th series of the periodic system combine with metals as well as with silicates and borates to form coordination compounds sensitive to oxide potentials- reduction
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and activating a state of dynamic equilibrium in metal oxides.
In many cases, metal alkyl halides can be used to activate dynamic equilibrium in the formation of metal alloys, glass, ceramics and concrete.
When these metalloalkyl catalysts are used in conjunction with irradiation with 100 to 400 million R, or less, the formation of a free radical is caused, and the valence orbits are greatly influenced. . Changes in the surface tension and viscosity of the molten pools can thus be produced, so that the unusual combination of high surface tension and low viscosity can be produced in the molten pools.
Although the state of dynamic equilibrium can be increased when a silicon-aluminum oxide, such as a silicon-aluminum oxide gel, is heated to 750 C. allowed to cool rapidly, and then ground in a granular state irradiated by 100 million R to 400 million R,. and used as a catalyst for polymerizations, depolymerizations, cracking, reforming, ring formation, and reforming of hydrocarbons, the addition thereof of very small amounts of organometallic compounds such as chloride of the titanium ethnic group or its derivatives or the like, can further increase the dynamic equilibrium state.
In the case of silicon oxide combined with an organometallic compound, particularly the metal-alkyl halide or the metal-alkoxy halide, or the metal-phenyl or metal-phenoxy halide , a valuable component can be formed to cause dynamic equilibrium in metals and glass:
In the preparation of glass, the induction of a state of dynamic equilibrium in the glass components can be produced by irradiating the components of the charge with 100 million R to 400 million R, before the formation of the flux, which directly influences the surface tension of the molten pool as well as the viscosity, leading to a
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higher surface tension, and lower viscosity.
This allows greater accuracy for filling complicated shaped molds. Similarly, this property of increased surface tension and lowered viscosity can be achieved when only certain individual elements of the composition are irradiated to prepare a glass flux. Thus, one can irradiate only the cullet of the composition and provide the above effects. Relatively small percentages of the dynamic equilibrium materials irradiated per 100 million R to may also be employed. 400 million R, percentages of the order of 0.1% to the%. of the flow comprising the composition not irradiated.
Gn can produce a similar effect by adding to a normal glass flux composition 0.5% to 10% of a frit made of crushed glass, which has been irradiated with 100 million R to 400 million B, or sometimes one may employ lower irradiation rates.
'According to a variant of the invention, in addition to the irradiation with 100 million R to 400 million R of these various elements of the composition, small amounts of metallo-alkyl compounds, metallo-alkyl halides or alkoxy, organometallic compositions, by which coordination compounds are produced. These compounds have a caged structure which gases enter rapidly.
This facilitates the backfilling of the silicate networks, which gives the glass hardness, tensile strength, and a high degree of flexibility. : In fact, when an alkyl metal-silicon halide or alkoxy-silicon compounds are employed, the resulting melt gives a composition resistant to moisture absorption and improved heat resistance. Instead of metalloalkyl halide, akloxy-metallic compounds, metallo-aryl derivatives or metallo-aryl halides can be used, added:
! to the composition of the glass before or during the melting Although the organometallic compounds added to the melt of
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glass -can be skillfully employed without irradiation, it is preferred to irradiate a frit made of glass containing the compound.
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posed organo-metallic and 1 v aj or -jer in amounts s âe 0.1% to 10 d in molten glass, or the organometallic compound can be added to the various components of the composition, and the whole is irradiated. with R100 million to R400 million, and add
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011 bzz at 10% of this mixture at a normal load of molten glass. A technique and a process similar to the preparation of ceramics, concrete,
and metal alloys
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16, oc-nts of the 1st, 2nd, 3rd and 4th series of the period system. ". E are particularly useful as compounds @ inometallica of 1 alkyl-mei: .au :: c and of aryl-metals. @ high aryls and alkyls of lead are particularly useful @ the preparation of glass, ceramics, and concrete.
Thorium and uranium can also be used. Furnace provides the resistance of glass to radiation, the use of lead alkyl ethers or aryl lead ethers.
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lead added to molten glass gives particularly dense compositions. Uranium alkyl or thorium alkyl compounds can also be used.
Although the elements of the first four series of the periodic system readily form metal alkyl and aryl metal complexes, other metal alkyl compounds and
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metalo-aryls can also be used.
The introduction of metals in the form of metal compounds
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ial1o-alkyls or metallo-aryls in the glass, leads to the presence of completely saturated metal coordination compounds, of high stability, thus creating a greater uniformity between the surface ions and the.:! completely saturated interior ions. This produces a neutral or inert surface layer with decreased hygroscopicity. Irradiation of the
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composition containing the organo-nietallicuep compound before effecting the fusion, tends to create a free radical capable of giving
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to determine a degree of polymerization of the silicates giving the advantage of reduced wettability.
Although it is possible, in accordance with the invention, to use the metallo-alkyl and metallo-aryl compounds in the preparation of glass, ceramics, concrete, and metal alloys without subsidiary irradiation, it is preferred to use the combined action of the organometallic compound. and irradiation using R100 million to R400 million, or less.
Yet another object of the invention is the formation of metal hydroxides and metal hydrates, more particularly the catalytically active metal halide monohydrates by irradiation in the presence of water, metal oxides or halogenometallic compounds. using 100 initiions of R to 400 million R.
Thus, by irradiation of molybdenum oxide in the presence of water with 100 million R to @@ O. million R, molybdenum hydroxide in the gaseous phase forms the elm and can be caused to deposit in near monolecular or thicker layers, before reforming to hydrate form, or the hydrate itself can be used for its catalytic properties. Similarly, the metal halide such as SnCl4 can be irradiated with 100 million k or less in the presence of water to force the catalytically active SnCl4 monohydrate.
The compound is particularly active for the polymerization of isobutene in ethyl chloride even at room temperature without the excess SnCl4 usually required. Thus, by irradiation using 100 million h at 400 million R of various metal oxides such as MoO2, NiO2, TiO2, A12O3, BeO, GeO2, and others, metal hydroxides in the gaseous state can be produced either for its catalytic properties or for their metallic properties.
As a variant of the invention, the molecularly formed hydrates can be directly neutralized and precipitated by irradiation by 100 million .; of H or less, carried out in the presence of various acids
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such as silicic acid, hydrochloric or hydrobromic acid.
By using this process in this embodiment of the invention, the relative instability of the monohydrate compounds is avoided and the uncertain results obtained for the polymerization of styrene and alphamethylstyrene are avoided. 'performed at room temperature.
Yet another object of the invention is the use of the formation of gaseous metal hydroxides to effect the separation of metals from their ores. Thus, the separation of molybdenum from vanadium can be carried out. In some ores such as those from South Africa, which have a high vanadium content, vanadium is combined with about 5% molybdenum, which is difficult to separate by vanadium refining processes. When these ores are ground into particles of suitable dimensions for flotation. and irradiated in the presence of water or steam with 100 million R to 400 million R, molybdenum readily forms gaseous hydroxide, and under suction can be removed from vanadium, thus leading to relatively pure molybdenum,
and molybdenum-free vanadium. The entire reaction can be accelerated by heat and pressure, eg, by means of a stream of steam. So too, manganese can be separated from iron in ores, titanium from iron, and other metallic combinations occurring in natural ores. In many cases, high temperatures and pressures can be used to supplement the effect of irradiation by 100 million R to 400 million R, in water, in dilute acids, alkalis, or organic suppension such as glyoerol, or hydrocarbons.
Yet another function of irradiation with 100 million R is the production of two valence states in the same metal. It has been found that when two valence states are thus produced in the same metal, a great intensity of coloring is produced. Thus, we can bring about changes
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elements of color in the rates and also impart intense colors to glass, concrete, cement, alloys, and various metals by mixing with metals in this combined valence state.
Yet another aspect of the invention is the possibility of alloying non-metallic materials at the rates. Thus, by irradiating a mixture of SiO2 with electrolytic iron powder, and compressing these two materials under. 100 tons of pressure, and by sintering a close relationship is established between the silica and the iron molecule, hence. in practice it probably results in a coating of the iron with silica, thus giving a piece of metallic iron having higher heat resistance, better moisture resistance, and better electrical capacitance. Thus, various non-metallic oxides can be used together with a metallic powder to obtain improved properties.
Aluminum, copper, iron, manganese, titanium, molybdenum, vanadium, tantalum, chromium, nickel, cobalt, silver, uranium, bismuth, or combinations of metals used in powder metallurgy. According to a variant, an object of the invention is to provide improvements in the production of glass, by virtue of the structure and the. glass composition are controlled by gamma radiation, produced by commonly used gamma radiation sources such as cobalt-60, a high voltage device, or. a flow of neutrons under high pressure.
It is known that glass has a very high breaking strength which, in the dry state, reaches for certain fibers 1000 kg / mm2. However, when exposed to moisture, this strength rapidly decreases and brittleness increases, thus leading to easy breakage, as is usual shown for glass. This is true for fiberglass as well as for sheet glass. This fragility of the verse
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is associated with the burst of. glass subjected to mechanical forces. An object of the invention is to increase the flexibility of the 'glass' so that the brittleness decreases, and that the tendency to break is reduced.
To this end, there are molecular conditions of mieroplaticity such that resistance to microflow replaces resistance to rupture.
Microplasticity and resistance result from the induction of a smaller atomic volume by gamma irradiation, in doses of 100 million R to 400 million R, thus leading to a molecular structure. and atomic more compact. High gamma radiations favor the preponderance of the nucleus, resulting in a smaller atomic volume, while the higher the ionic charge, the more compact the agglomeration in the lattice.
Thus, the irradiation of the components of the glass, as well as the irradiation of metals for powder metallurgy before melting or sintering, leads to hardness, microplasticity and tensile strength. increased.
For this purpose, the components of the charge to be melted into a glass are subjected to irradiation by 100 million R to 400 million R, whereby the structure of the network of component materials undergoes deformations, an increased vacuum formation , increased entropy, and electro- effects. magnetic which make the network structure particularly sensitive to high pressures. 08 is thus that in the preparation of molten glass, if high pressures of the order of 50 to 5,000 atmospheres are applied simultaneously to the components irradiated previously, when the irradiation is 100 million to 400 million of R, the resulting glass has lattice structures, highly condensed;
, forming. - heavy glass, by irra- diation by 100 million to 400 million R, followed by the application of high pressure during melting, it is possible
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to obtain heavy glass at lower pressures than is otherwise possible.
Another advantage of combining the R100 million to R400 million irradiation of glass components with pressure is the higher percentage of metals that can be incorporated into the glass. Thus also the resistance of heavy glass to alteration is improved by irradiation. Heavy glass prepared from components irradiated with 100 million R to 400 million R, containing 90% lead oxide, and subjected during fusion At a pressure of 5,000 atmospheres, gives a glass of high resistance to radiation penetration When pressures of 5,000 atmospheres and higher are used, the structure of the network begins to achieve a radiation resistance approaching that of diamond .
This combination of irradiation by 100 million R to 400 million R and a pressure of 5,000 atmospheres at the melting point of 1,000 C likewise tends to easily form various mineral materials depending on the nature of the components.
Thus, from SiO2 it can form oristobalite and quartz. Likewise, pyrope can be formed from the following equation:
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2 M'gO + MgO, 6 Ii.2 + 2 Al (OH) 3 4. 3 $ i02 --T Mg31A.la sio4j3 - ,. <z 3 43
Thus garnet can be formed at lower pressure than the 50,000 atmospheres usually required. Although common minerals can be produced in this way, the heavy quartz and heavy glass obtained by the process are of particular value. The simultaneous use of irradiation of 100 million to 400 million R or more, and pressure of 50 to 5,000 atmospheres or more, increases molecular cohesion at
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a rate hitherto .nobtens3, ble.
The addition of heavy glass crushed into a frit, and added in proportions of 1 to 10% to a glass composition,
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before melting, increases the hardness and the tensile strength in a proportion much greater than that of the rate of addition of heavy glass. Similarly, the addition of heavy quartz increases hardness and tensile strength.
The tensile strength of glass is much lower than the molecular cohesion which would be calculated from the strength of chemical bonds. Ordinary glass has a tensile strength of 30 to 1000 kg / om2 whereas the resistance values of the chemical bond would correspond to values of cohesion resistance of the order of 1,000,000 Kg / om2. this disproportion between tensile strength and molecular cohesion, which is responsible for the appearance of significant internal stresses when the glass is cooled from the molten state,
and the hydration of the network structure by humidity
The purpose of the present invention is to establish conditions under which the difference between the mole cohesion. softness and the tensile strength is reduced, thereby lowering the internal tension of the glass, and establishing conditions by which a state of microplasticity is produced with decreased brittleness, and increased resistance to creep
In the glass there are zones of network structure, ideal, and zones of inclusions, disturbances of the network. The production of the rupture phenomenon usually takes place at the location of such faults of the network,
and no breakage process appears in undisturbed network locations. Ainli, an inequality in / structure of the network leads to conditions favoring the breakage. On the other hand, substances such as diamond, formed from an ideal oristalline lattice structure, have very strong dimensional chemical bonds, and so large that they make
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fracture resistant material.
The behavior of these undisturbed lattice areas can then be referred to as mioroplasticity as opposed to the dislocation plasticity of inhomogeneous macrocrystals .Du. Since creep processes take place in areas of ideal lattice, the mechanical forces must produce a very significant weakening and ultimately surpass the chemical bond between the patterns of the Ceei lattice would require, in the absence of input of heat, a mechanical work of the order of the heat of fusion.
This enormous quantity exceeds in most cases the heat capacity of the quantity of matter considered in such a large way, that the microplasticity is not affected by the thermal vibrations of the network. Thus, overcoming the totality of the forces of the network. network, would require a force of the order of 100,000 kg / cm2, or one gram per square micron.
The aim of the present invention is thus to provide the glass with a uniform ideal lattice structure, whereby the chemical bonding of the lattice structure is uniform and leaves a degree of microplasticity in contrast to the dislocation plasticity of inhomogeneous macro-coils. .
To produce the uniformity of the network structure, the metal oxides included in the composition are irradiated with 100 million to 400 million R, before carrying out the melting in the furnace. The subsequent treatment of the molten bath is carried out as usual, which depends on the nature of the mixture used,
The nature of metal oxides, especially when they are in the form of silicates, is such that electron voids form a large part of the defects of the lattice.
It has been found that gamma radiation of the order of 100 million to 400 million R tends to suppress lattice defects in metal oxides. We found more, when the
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glass manufactured according to the usual method is exposed to gamma radiations of the order of 100 million to 400 million R, which takes place a deep rearrangement of the structure of the lattice with orientation towards the formation of the crystal) as well as color formation. Crystals appear as small imperfections in the glass.
This reorientation of the lattice structure can also be put to good use by remelting the glass through which the crystals enter the structure of the lattice. glass by tending to form the ideal network structure associated with microplasticity. According to the invention, it is thus possible according to the invention to irradiate with 100 million to 400 million R, at one time, the metal oxides forming the composition to be melted into glass, or on the other hand the ground glass frit can be irradiated with 100 million to 400 million R.
Yet another object of the invention is to create suitable molecular conditions for the inclusion in the structure of the glass network of substantially large quantities of heavy metals, particularly those of group III, IV, V and VI. Usually the gaps in the silicate network structure are occupied by ioh. sodium which is a relatively simple ion and of low atomic mass, By irradiation by 100 million to 400 million R, one adorns a tendency of more complete filling of the gaps of the network by the elements of groups III, IV, V and VI.
This is particularly the case for titanium and zirconium. Thus, the structure of the silicate network can be more easily occupied by the elements of groups III, IV, V and VI after irradiation with 100 million to 400 million R , that when there has been no irradiation This can be described as a homogenization by volume diffusion of metals of groups III, IV, V or VI, in the silioate network structure.
The improved microplasticity of glass, produced by
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metal oxides irradiated with 100 militons at 400 million R, give a rate of elasticity to the fiber drawn glass, which improves its tensile strength, especially when woven into fabric, thread or cord.
Yet another object of the invention is to improve the reactions to coloring, and the ability of the glass to be colored.
Thus, silicates treated with 100 million to 400 million R react with metal ions, particularly cobalt, chromium, iron, copper, and vanadium, in a more intensive way than unirradiated silicates. again
Another object / of the invention is to produce a glass having a non-reflecting surface. The increased hardness of the glass, and the microplasticity produced by irradiation by 100 million to 400 million R, decrease the refractive index. At the same time, the improved hardness of the glass,
increases the inalterability of the surface as well as the resistance to pH values exceeding 7
Yet another object of the invention is to use the hardness and the inalterability of glass produced with metal oxide components, irradiated at 100 million to 400 million R, as a more desirable base for the coating with sili- cones Certain organic ohlorosilanes, for example dimethyldichlorosilane (CH3) 2 SiC12 'react very easily with the moisture layer adsorbed on the surface of the glass, giving off gaseous hydrochloric acid, and thus leaving on the surface of the glass a layer of methylsiloxane groups.
This film produces a marked reduction in the electrical conductivity of the surface of the glass, particularly in atmospheres with high humidity. It has been found that the adhesion of the silicone film is more durable and effective when it is applied to a glass whose components have been irradiated.
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per R100 million to R400 million.
It has also been found that the efficiency of irradiation is greatly different when the components of the. glass are irradiated before forming the weld pool, or when irradiated after the glass is solidified. When solidified glass is irradiated by 100 million to 400 million R, a brown color and small spots are formed. When examined with a microspope, these spots appear to be crystals The effect of irradiation by 100 million at 400 million R is to produce the formation of solid crystals and thus devitrify the glass. As a result of the formation of crystals, defects occur, which lead to easy breakage of the glass which, under slight pressure, s' crumbles in the hand.
It has been found when these fragments are remelted and annealed that the resulting glass is resistant to further irradiation and is to some degree more impermeable to irradiation. Thus, when a radiation resistant glass composition is found to be resistant to further irradiation. high lead content or the like is desired, the components can be irradiated at R100 million to R400 million before melting and annealing, or a high content glass composition can be taken. lead or other, which is exposed to 100 million R to 400 million R, and that is crushed, sintered, and remelted in a mold, this operation being followed by annealing,
Glass produced by this process will be more resistant to radiation and is suitable for the manufacture of windows for equipment used in the production of nuclear energy. One possible explanation for this unique phenomenon is that glass usually contains about 1,000 cracks per square meter of surface. These cracks are dimensionally submincroscopic and not visible to the naked eye. Gamma radiation penetrates these areas very easily. By irradiating the components of the glass by 100 million to 400 million R, or by using a frit
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which has been irradiated, not only the mioroplasticity is obtained, but also an orientation of the cracks which increases the resistance to radiation.
Yet another object of the invention is to increase the heat resistance of the glass. Thus, glass fibers having the average percentage composition of: SiO2 69.1, Fe203 0.07 A1203 3.9, CaO 5.6, MgO 1.3 Na2O 19.4, when heated for 15 minutes at the temperature of 520 C, which is the annealing temperature of the glass, shows a very marked reduction in strength, caused by the heat treatment. Similarly, heating for 30 minutes at a temperature of 400 ° C causes a marked reduction in resistance. This is due to the increase in the importance of creep. ..
The same composition irradiated with 100 million to 400 million R before melting or irradiated after melting and crushed into a frit, and remelted and resurfaced, acquires a mioroplasticity which resists the increase in creep, when it is heated to a temperature of 1. order of the annealing temperature, and increases its resistance to thermal shock,
Thus, to produce a glass of high resistance to both radiation and heat, a composition is chosen which will give the highest refractive index.
Thus a result can be obtained by using a 2+ 3+ composition of Pb., Bi3 + and Ti, in various proportions such as Pb: 5 Bi: 3, Ti: 1 or., Pb: 5, Bi: 1, Ti: 0.5. These three elements especially after irradiation with 100 million to 400 million R can be introduced into a glass in very high molecular proportions. In general, atoms which after irradiation with 100 million to 400 million R have outer layers of (18 + 2) electrons, become highly usable to be mixed in a glass.
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titanium, zirconium and hafnium become particularly useful after irradiation, and mix more easily in high molecular proportions in glass.
The easy deformability and exceptionally high refractivity of ions having outer layers of (18 + 2) electrons are important factors with regard to the microplasticity as well as the hardness of the glass.
100 million to 400 million R increases the normal deformability of ions. This easy deformability tends to the formation of covalent bonds directed for oxygen in the viscous liquid, such formation of bonds being one of the conditions for the formation of glass.
By irradiation by 100 million to 400 million R, this easy deformability is increased, and explains why larger quantities of lead, bismuth, thallium, titanium, zirconium, or hafnium, can be combined with glass, for compared to what could have been obtained otherwise. Since the cooling due to the oxygen bound in the structure of the glasses depends on the way in which it is bound, it appears that the irradiation. per 100 million to 400 million R will materially influence the refractive index when the viscous melt is formed.
Yet another object of the invention is the improvement of glasses formed by various binary systems such as PbO-SiO2 ′ PbO-B2O3 ′ PbO-P2O5 ′ CdO-B2O3 ′ and ZnO-B2O3, In all these typical systems, glasses are possible, only in restricted areas of compositions. Thus, lead glasses can contain very high percentages of lead oxide such as 91.8%, and lead borate, with up to 94% lead, while in cadmium and carbon glasses. zinc, compositions giving glasses are restricted
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with molecular percentages of the order of 44-57 and 50-61 of cadmium oxide, or of zinc oxide respectively
By irradiating these binary systems with 100 million to 400 million R, it is possible to vary the admissible compositions,
particularly with cadmium and zino, so as to achieve a higher cadmium or zinc content. Simultaneously, the refractivity of the glasses can be varied.
Yet another object of the invention is to control the color stability in glass and to prevent fluorescence. fluorescence from glass has an adverse effect on many food materials stored in glass containers, leading to changes in composition, flavor and stability. It has been found that the fluorescent ion can be inhibited by an ion having a field strong electronics. On irradiation with 100 million R at 400 million R, ions with a strong electron field develop, which inhibit fluorescence. Usually, the replacement of silica by oxides of calcium and sodium increases the electrostatic field in the structure of the glass, these fields disturbing the fluorescent group.
However, high amounts of sodium and calcium also affect the stability, flavor, and composition of food in glass containers.By irradiation at 100 million R to 400 million R, fluorescence can be inhibited, even for a glass with a high silica content. Thus the color can be maintained, and the fluorescence inhibited. Thus the green corridor in the glass can be favored by the presence of B2O3, TiO2 'and A12O3' irradiated by 100 million R, and the fluorescence maintained at a minimum level.
. So also the coloring due to. cobalt, chromium, copper, and manganese in glasses depend on the oxidation state and the coordination of oxygen, as well as the type of
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bond between the dye ion and the surrounding ions. By irradiation at 100 million to 400 million R, the center of fluorescence as well as the staining can be simultaneously counteracted. Thus, it is known that Fe3 + has four coordination bonds with oxygen, as well as in FePO4 as in the ferrite K2Fe2O4, yet the ferric phosphate is colorless and the ferrite is green.
By irradiation at 100 million to 400 million R, the coordination with oxygen can be controlled. In the case of metals of the rare earth group, the colors depend on the transition electrons in an inner electron shell and the color is independent of the surrounding color ions. By irradiation at 100 million to 400 million R, the color effects of the rare earth group are obtained with definite qualities, not yet attained.
Yet another object of the invention is the introduction of metals in the metallic state rather than in the form of oxides, into the glass. By irradiating these powdered metals with 100 million R to 400 million R, one obtains an easy deformability of the outer electronic layer which favors a coordination with oxygen in various states of valence according to the temperature and the composition. . So, copper, nickel, oobalt, cadmium, zinc, aluminum, boron, gold, silver and rare earth group metals, can be directly combined in glass, and more particularly titanium, tantalum, zirconium, hafnium, molybdenum, tungsten, thallium, tellurium, and beryllium.
Upon irradiation at R100 million to R400 million, metals readily undergo sintering at temperatures below their melting point and are readily wetted by other lower melting point metals. Although it has been found that this is particularly carried out in powder metallurgy,
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it has been found that a similar reactivity is produced in glass. So just like copper and nickel will more easily wet titanium, molybdenum or tungsten, when all the metals have been irradiated by 100 million R to 400 million R, before being subjected to compression and sintering,
a similar way of behaving occurs for glass when it is melted and ground before being annealed In the microstructure of metals and glass, the ability of metals to wet each other after irradiation by 100 million to 400 million R makes possible, between the metallic molecules, the formation of bonds which resist breaking and lead to a degree of microplasticity, giving improved properties of hardness, tensile strength, wettability and good resistance to chemical agents.
Thus, in the case of titanium and zirconium glasses, aluminum, titanium, and zirconium take part in the formation of the silicate networks in the glass, while, at the same time, because of the deformability of the outer electronic layer produced by irradiation with 100 million R to 400 million R, the Si-0 structure is more easily stretched to accommodate the cations of aluminum, titanium and zirconium in the voids in the structure of the lattice. Thus a greater quantity of thallium, beryllium, titanium, zirconium and aluminum or ger- manium can be incorporated into the structure of the glass Thus in the case of ziroonium glass with a composition of SiO2 72.1%, Na2O 16,
89%, A12O3 0.85%, Tio2 0.21%, zrO2 10.33% either thallium, beryllium, zirconium, titanium, aluminum, or germanium, can be incorporated in larger percentages.
This inhomogeneous distribution of metallic elements in the various elements of the glass structure prevents a regular atomic arrangement which would lead to devitrification, On the other hand, when the finished glass is exposed to irradiation of
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100 million R to 400 million R, there is a tendency for regular atomic arrangement, and formation of crystals with the resulting devitrification When such a methodical atomic arrangement, and such devitrification occurs,
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the vexer can. still be rendered non-homogeneous by xea.s.o.
and annealing! as described above,
Yet another object of the invention is to improve the working possibilities of special T'erres whose work is difficult, in particular glasses in which P2O5
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is the oxide 7î ',: cifîant Thus, although the iron oxide introduced 5ns the phosphate glasses gives a good absorption of:;:' 1 = a.-red without visible coloration ;. and that it is possible to manufacture '.2' (cs alkali-free phosphate glasses having a high electrical activity, or glass-resistant phosphate ...
,. aw, a, u by hydrofluoric acid, all these glasses. :: - Ôcia1: are however difficult to work However, 'i.,':;!. d the components are irradiated by 100 million R to 400 million of A, less heat is required for the job when preparing special equipment from it (these glasses Even borosilioate glasses are made easier to work with.
EMI27.3
Still another object of the invention is to improve the fussibility of quartz or silica sand with minimum amounts of sodium oxide, whereby a glass can be produced having better electrolytic properties and resistance to pH. By irradiation with 100 million R to 400 million R, the fusion of silica sand, quartz, B2O3 'and alumina is more easily obtained. Thus, a composition
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of 96% silica, 3.58% B20 ;, 0.4% d2a: Lumine, and 0.02% sodium oxide, easily melts into a glass when irradiated by 100 million R to 400 million R avent fusion.
Yet another object of the invention is the preparation
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of a glass usable in the manufacture of transitore. To get great effects from a germanium filament, it is essential that the filament is small. Thus a very small fragment of germanium is glued to a backing glass plate and is then ground to the desired thickness. . After this, the unwanted parts are removed by sandblasting while the desired parts are protected by wire mesh, adhesive tape, or metal plates. After the sandblasting, the germanium surface is etched. It is thus essential that the glass used as a support is hard, chemically resistant, and has sufficient microplasticity to withstand the various operations of the process.
By irradiating the components of the glass with 100 million R at 400 million R before melting and re-heating, a glass having sufficient microplassticity to become particularly useful as a carrier for transistor filaments is obtained. Although this is particularly valid for trans- sitors, this is also applicable to glass used in general electrical equipment, such as gas atmosphere lamps, lighting lamps, emissive tubes and the like.
Also, the glass of improved electrical resistivity as described above can be employed. On the other hand, an impure semiconductor glass can be made by incorporating with the silica atoms such as boron or arsenic, only boron or arsenic having been irradiated with 100 million R to 400 million R, either before forming the molten bath, and re-heating, or by composing a frit from a glass with a high boron content or arsenic which is irradiated by 100 million to 400 million R, remelted- and annealed.
Similarly, pure metals such as silio crystals can be agglomerated with boron or arsenic irradiated by 100 million to 400 million R, to produce impure semiconductors. Thus also, the photoonduotivity
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can be produced in glass and metal o
Another object of the invention is to improve the impact strength of glass fibers by combining glass compositions, each of which gives a different modulus of elasticity, whereby the various elasticities improve the strength. impact. Thus, a glass composition which would give a low modulus of elasticity, when added to a glass composition which would give a high modulus of elasticity,
actually increases resistance to ches.
It has been found that a composition of glass irradiated by 100 million to 400 million R, when added to a composition. si: glass lion of non-irradiated material, improves the resistance gu impacting in a way as a buffering agent to widen the elasticity range.
Similar to the binary system of irradiated and non-irradiated glass compositions, a ternary system containing this glass composition irradiated by 100 million R, an unirradiated glass composition and an organic material having a modulus of different elasticity either of the irradiated glass composition or of the non-irradiated glass composition, chosen from the group of organic substances having the property of polymerizing, more particularly alpha-olefins, ethylene, propylene, butylene , and the group of styrenes and acrylic resins; it is also possible to use natural and synthetic rubber latex.
When a ternary system is employed, the organic polymer can be used either in irradiated form or in non-irradiated form. For irradiation of the organic polymer, an irradiation dose of 3 million to 400 million R.
When high insulating properties are desired, such a ternary system can be employed, containing as organic polymer, methyl methacrylate.
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completed is then irradiated by R 3 million to R 100 million. When this glass-plastic fiber is heated to a temperature of 70 C to 110 G, internal foaming results which greatly improves the insulating properties of the glass-plastic fiber and simultaneously gives it significant buoyancy properties.
Although these insulation and buoyancy properties are induced in ternary systems, as described above, they can also be produced when plastic-glass fibers are formed from unirradiated glass compositions. Thus, the irradiation of the glass-plastic fiber, or the plastic polymer contains a side chain containing a methyl radical or the like capable of forming gas occlusion after irradiation and heating. will produce better insulation and buoyancy properties.
Yet another object of the invention is the unique effect which has been obtained of providing a low visoocity and a high surface tension in the molten bath of the verne flux when the glass composition has been irradiated by 100 million. from R to 400 million R before forming the flow. low viscosity and high surface tension are very desirable when it comes to molding complicated shapes.
The low viscosity allows the molten material to fill the complicated shapes of the mold while the high surface tension tends to hold the mass during the annealing period, thus improving the annealing operation. It has been found that this property of - Irradiated glass positions appeared similarly for metals, giving a low viscosity and a higher surface tension in the molten bath.
Thus, by varying the percentages of the mixtures of the compositions irradiated by 100 million R or more, aveo
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From non-irradiated compositions, a variety of desirable resulting products can be produced. Although mixtures of composition ranging from 0.5% irradiated material to 20% irradiated material can be employed, any desired percentage can be employed. or up to 100% irradiated material Similarly, when metallic components are added to the glass composition, varying percentages of irradiated metallic components can be employed per 100 million to 400 million R, or more,
to promote heterogeneous equilibrium Various percentages of the Mg Al and Mg Zr binary systems irradiated with 100 million R can be added to the glass composition, and added to the composition of. glass flux The binary aluminum-zirconium system is formed in the lattice structure of glass. This gives a radiation resistant glass of increased strength.
The addition of small amounts of cerium oxide, further improves the radiation resistance o
When heterogeneous systems of binary or ternary metals, irradiated with 100 million to 400 million R, are added to glass compositions before melting, proportions of the order of 0.5% to 20% or more can be employed.
The oxides of aluminum, magnesium and zirconium are of particular importance for this purpose When these oxides:
are irradiated by 100 million R to 400 million R or by higher doses the high entropy produced prevents the formation of large crystals, thus making these more suitable for addition to a Ceei glass flux is a particular advantage of the metallic components irradiated by 100 million to 400 million R or more. Thus one obtains a more uniform flow rate of the molten glass, than that hitherto obtainable. If desired, the formation of small particles can be further increased by grinding the irradiated material in a ball mill.
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Thus also by the addition of the metal-metal oxide system irradiated by 100 million to 400 million R, a higher rate of multicomponent compositions is achieved, resulting in a harder structure.
Yet another object of the invention is the mixture of irradiated glass and of ceramic compositions irradiated with 100 million to 400 million R or more, in various percentages, with a glass composition before or after formation of the flux.
Yet another object of the invention is the formation of conductive or non-conductive glass of heat, by addition to the composition of light cations which transmit heat better than heavy cations. The irradiation by 100 million in to 400 million R, further favors this ratio by bringing the cations to higher states of prevalence. When we are looking for the non conduction of heat, we can use heavy cations.
The following examples are given for illustrative purposes only and can in no way be construed as limiting the scope and spirit of the present invention.
Example 1. -
The following composition is subjected to irradiation with 100 million R.
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<tb>
,Analysis
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soda <SEP> to <SEP> the <SEP> lime <SEP> 50 <SEP> G. <SEP> SiO2 <SEP> 70,78
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Feldspar <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> g. <SEP> Na2O <SEP> 12.65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cullet <SEP> 25 <SEP> g. <SEP> K20 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sand <SEP> 23 <SEP> g. <SEP> A12O3 <SEP> 2.30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Calcair <SEP> very <SEP> pure <SEP> 3.8 <SEP> g. <SEP> MgO <SEP> 2.65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> neutral <SEP> 8,1 <SEP> g. <SEP> Ba0 <SEP> 0.52
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> sodium <SEP> .anhydrous
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dolomite <SEP> 4,5 <SEP> g.
<SEP> CaO <SEP> 10.06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SO3 <SEP> 0.15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 0.06
<tb>
<Desc / Clms Page number 33>
The whole is melted. A part of the calcined mass - removed from the irradiated mass is ground in a crucible, and is then stretched into fibers in a platinum apparatus for
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1stretching of fibers. A control mass of the unirradiated specimen is prepared in a similar fashion. The fibers obtained have a diameter of 12 microns. It is observed that the surface tension of the irradiated glass is markedly higher than that of the control sample. At the same time, the viscosity is significantly lower, and the drawing temperature is 80 ° C below the control sample.
The unusual concomitance of high surface tension, low viscosity, and lower drawing temperature 9 significantly differentiates material irradiated with 100 million R from the unirradiated sample.
Example 2 a-
10 g. of glass prepared as described in Example 1 are finely ground and added to a non-irradiated composition corresponding to the following formula
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<tb> sio2 <SEP> 72
<tb>
EMI33.3
Na 2003 24 t 22.
EMI33.4
<tb> NA2SO4 <SEP> 2.29
<tb>
<tb> K2C3 <SEP> 0.4
<tb> Dolomite <SEP> 17.32
<tb>
<tb> Caco3 <SEP> 2.62
<tb>
<tb> BaCO3 <SEP> 0.28
<tb>
<tb> Alumina <SEP> 2.52
<tb>
<tb> As2O3 <SEP> 0.1
<tb>
<tb> Sb2O3 <SEP> 0.1
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 0.04
<tb>
the whole is melted into a solid glass casting
<Desc / Clms Page number 34>
Example 3.-
100 g. of the following composition are irradiated using 400 million R. The composition and analysis are as given below:
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<tb> Composition <SEP> Analysis
<tb>
<tb> If <SEP> 02 <SEP> 72 <SEP> 'If <SEP> 2 <SEP> 71,77
<tb>
<tb> NaCO3 <SEP> 24.21 <SEP> Na2O <SEP> 15.16
<tb>
EMI34.2
Na 2 BO 4 2.29 0 0.27 K2Co3 0.4 cào 6, 80 Dolomite. 17.32 Ngo 3.68 GaGtJ 5 2.62 Ba0 0.22 Baao 3 0.28 Fe 203 0.07 Alumina z A120 3 l, 65 As 203 0.1 rA.s2 03 0.41 Bb203 0.1 = b p3 bzz Ti02 0, 04 Tio2 0, 04
EMI34.3
<tb> SO3 <SEP> 0.27
<tb>
After irradiation, the whole is finely ground, melted in a melting tank, and poured into a mold.
Example 4- .-
1 g. of a glass prepared as described in Example 3 is finely ground and added to 100 g. of an irradiated composition of formula as described in Example 3. The whole is melted in a melting tank and is poured into a mold.
Example 5 .-
1 g. of a composition prepared as described in Example 3, is finely ground and added before melting in a - glass. This is added to 100 g. of an irradiated composition of the same formula. The whole is melted in a melting tank and poured into a mold.
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Example 6.-
10 g. of a composition of formula as given in Example 3 are irradiated using 200 million R and
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added to 100 g .. of a composition having the following formula:, 8ir G991 2 5 'A120 :; 3.9? CaO 5, MgO 1.3; NaSO 19.4.
The whole is melted, and poured into a mummy-
Example 7
The preparation as described in Example - 6, in which the whole of the composition is finely ground before melting it, and is poured into a mold.
Example 8 =
100g. of a composition of the following formula are irradiated with 400 million R, and are melted, then poured into
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a mold . e 8.0 721% 9 NaO 16.89 /, A120 0.85 / '. e3 Oy21 j r0] LOp33%
Example 9. -
10 g of the composition as described in Example 8 are finely ground before being subjected to melting and are added to 100 gb of unirradiated composition as described in Example 3:
Example 10
10 gb of a composition as described in Example 8, irradiated with 400 million R, are finely ground and added to 100 g. of a composition as described in Example 8 the whole is melted and is poured into a mold
Example on 11 s.-
10 g. of sintered aluminum powder ;, irradiated with 400 million R, are added to 100 g. of aluminum powder and subjected to a compression of 7.75 T / om2. The sample is agglomerated and crushed before shaping
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example 12.-
10 g of SiO2 are irradiated with 200 million R and are mixed with 100 g. of electrolytic iron. The whole is compressed into a wafer under 7.75 T / cm2 of pressure and agglomerated.
The sample is then sharpened with a cutting tool.
Example 13.-
100 g. of South African vanadium-molybdenum ore, crushed to particle size for flotation, is irradiated with 400 million R in a continuous stream of high temperature steam. the outgoing vapor is condensed in a condensation chamber, in which the molybdenum hydrate precipitates. The water is removed through an overflow pipe. The remaining vanadium is virtually free of molybdenum which can be recovered in a very pure form.
Example 14 .-
100 g. of low grade iron ore, ground to particle size for flotation is irradiated with 400 million R in the presence of high temperature steam. This material is then added to 1,000 g. a bath, smelting a high grade iron ore, to produce steel
The use of low grade ore prepared as described above dispenses with the need to employ iron shot in the manufacture of steel.
: Example 15, -
100 g. Iron ore and manganese (red) are ground to particle size for flotation and irradiated at 400 million R in the presence of high temperature steam. This material is then added to 1,000 g. of high-grade iron ore melted in steel preparation.
Example 16.-
100 g. iron ore and titanium are crushed to
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particle size for flotation and irradiated by 400 million R in the presence of high temperature steam.
This material is then added to 1,000 g. of * high grade iron ore melted during steel preparation
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3xem-ple l7 ..-- :: A composition of 1 69'2 g. of: Si02, 12 g. of K 20? 0.9 g. of Na20, 11.8 gb of A1203e 4.5 g. of CaO, and zou9 ge of h.2 is irradiated by 100 million R.
The whole is melted at a temperature other sufficient to melt all the ingredients, usual-
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ment 1093 to 1371 (30 and Inensmb1e is melted the composition 8t poured into a container heated to 3â, and is placed in 1 '::': 1. furnace in annealing at a -orapéxwW.xe of 704.oC sa. 815 0 then -a ":: ode gently o If desired!) 1" together melted, can be '': '' .; iré in fibers of high mioroplasticity '', aYmî, ''. ? .8 "- An ooiBposition formed of 70gaz of: @ i02 21 g. Of Ns'2! L and 9 g. Of OP-0 9 is mixed thoroughly and irradiated with 100 million R. The whole is melted at a temperature sufficient to melt all the ingredients;
usually between
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1093 0 and 13710C When the totality of the composition is melted it is 1 n erlr1-lde and poured into -a mold which has been pre-cheu ff 6 to 537 C, then allowed to cool gradually while keeping the whole in an oven annealing The resulting glass is hard
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and has high micropastcimity.
Example, 19 ¯or
Three brown glass bottles that had been irradiated by. @ millions of R are crushed into a frit and remelted at a temperature of 13171 C. The melt is poured into a container preheated to 537 C.
and is annealed for 6 hours
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in an annealing furnace After cooling the vew e is, smooth and less fluorescent than the IS bottles -). 1.Gi- .àéàQde1iéÀ5. "the glass is prepared
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Example 20.-
In preparing the glass resistant to hydrofluoric acid, it is usual to avoid the use of alkaline earth metals such as magnesium, barium, strontium and calcium, since they tend To form fluorides Thus, in practice, zinc oxide, beryllium oxide or lead oxide have been used.
Zirconium oxide is insoluble in phosphate glasses, and titanium dissolves in very small amounts.
However, the corrosion resistance of titanium and zirconium is so important with respect to resistance to chemicals that their addition to phosphate glasses is particularly valuable.
A compositional formula of this glass is prepared by mixing 6 g. of titanium oxide, 0.5 g. of zirconium oxide 68 g. of P2O5, 18 g. Al2O3, 7.5 G. of ZnO, and irradiated by 100 million R. The whole is then melted in a platinum vessel at a temperature of 1371 C to 1426 C. The molten bath is kept at this temperature for 6 hours and the temperature is then lowered to about 1204 C, the molten bath is maintained , for 2 hours at this temperature, and is then put in an annealing oven for 5 hours, then cooled, The resulting glass has high chemical resistance and good corrosion resistance
Example 21.-
A mixture of, 20 g. yarn oxide, 20 g.
of zirconium oxide, 20 g, of tantalum oxide, 20 g. of silica, and 10 g. of K2O, is irradiated with 100 million R, and is melted at a temperature of 137100, the molten bath is then poured into a platinum vessel, heated to 537 C, and is placed in an annealing furnace. for 5 hours at a temperature of 815 C. After slow cooling, a glass is obtained which is particularly
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valuable for its high refractive index and its microplasticity.
It is especially suitable for 1.use as optical glass or for lenses
Example 22.-
A mixture of .42 g is prepared. of lanthanum oxide, 6 g. of zirconium oxide, 12 g. of titanium oxide, 28 g. of tantalum oxide, 12 g. boric oxide. The whole is irradiated with 100 million R and is melted at a temperature of 1371 C. When all the ingredients are melted, the fusion is maintained for 3 hours, the product is then transferred to a platinum container and preheated to a temperature by 537 C.
This is placed in an annealing furnace at a temperature of 815 0 for 4 hours o When the cooling is carried out slowly, a glass is formed having a high refractive index, resistant to corrosion, resistant to the chemical point of view. and suitable for optical equipment: Example 23.-
Mix perfectly, 40 g. of P2O5 '30 g. of B2O3 '10 g. A12O3.10 g. of K2O, 9.8 g. of MgO, and 02, g. of FeO, and irradiated with 100 million R. The whole is melted in a reducing atmosphere in a hydrogen flame oven until the ingredients have melted between 1204 C and 1371 C. ..
The molten product is kept under a hydrogen atmosphere at a temperature of 649 C for 4 hours, and cooled gradually, and continued to cool under a hydrogen atmosphere. The resulting glass has particularly heat-absorbing properties. high.
Example 24.-
A mixture of, 67 g of P2O5 ', 5.9 g of CaO, 20 g. of BeC, 4 g 'of A12O3'2 g. of CoO, 1 g. of NiO, is perfectly mixed with 1 go of sugar, and the whole is irradiated with 100 million R. The composition is then melted at the temperature of 1204 C to 1371 C and ent subjected to annealing at a
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temperature from 5370 to 7040, and this for 4 hours. After cooling, a phosphate glass is obtained, 1 smoked, of microplasticity, of hardness, and of chemical resistance greater than for an ordinary smoked phosphate glass.
Example 25. -
A composition for the preparation of glass is prepared, formed as follows:
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<tb> .Sweld <SEP> to <SEP> the <SEP> lime <SEP> 50 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Cullet <SEP> 25 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Feldspar <SEP> 2,3 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Sand <SEP> 23 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Limestone <SEP> very <SEP> pure <SEP> 3.9 <SEP> g.
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> soda <SEP> anhydrous <SEP> 8,1 <SEP> g.
<tb>
<tb>
Dolomite <SEP> 4,5 <SEP> g.
<tb>
Analysis of the composition gives the following results:
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<tb> SiO2 <SEP> 70.78
<tb>
<tb>
<tb> Na2O <SEP> 12.65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> K2O <SEP> 0.64
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A12O3 <SEP>, <SEP> 230
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 2, <SEP> 65 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> BaO <SEP> 0.52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 10.06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SO3 <SEP> 0.15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe2O3 <SEP> 0.06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> 99.81
<tb>
The whole is irradiated by 100 million R. A portion of the composition is melted, and a comparison of the surface tensions and viscosities between the irradiated composition, and the portion of the composition which has not been irradiated.
The irradiated composition has a lower viscosity at high temperatures, and a higher surface tension.
<Desc / Clms Page number 41>
At 10 g. of the composition irradiated with 100 million R, 90 g are now added. of unirradiated composition, and the whole is melted and poured into a mold.
The resulting glass has greater impact strength and flexibility than the control sample which has not been mixed with the irradiated material Example 26. A composition for the preparation of glass, prepared as described. in Example 25, irradiated with 400 million R from a source of cobalt 60, is melted and subjected to a pressure of 1000 atmospheres at a temperature of 900 to
1000 C. Annealing is carried out at a temperature of 500 C. for 2 to 24 hours. The resulting glass has a great hardness and a high breaking strength.
Example 27.-
At 50 g. of a composition for the preparation of glass, prepared according to the formula of Example 25, 500 g are added. lead oxide. The whole is irradiated with 400 million R supplied by a source of cobalt 60, and is melted under a pressure of 1000 atmospheres. The resulting glass is left to anneal for 2 hours.
Example 28.-
50 g. of a composition for the preparation of glass, prepared as described in Example 26, are ground to a frit and added to 500 g. of a glass composition according to the formula described in Example 25. The whole is melted and annealed in a glass plate.
Example 29.-
The glass composition is prepared as described in Example 25, and irradiated with 100 million R. 10 gb of the irradiated glass composition is finely ground and added to 90 g. of non-irradiated composition. The whole is then melted and poured into a mold. Glass has better impact resistance and flexibility than the prepared control sample
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without the addition of irradiated and ground material.
Example 30.-
The glass composition is prepared as described in Example 25 and irradiated with 400 million R. The irradiated material is ground in a ball mill. One gram of this irradiated and ground material is added to 99 g. of non-irradiated composition, and the whole is melted and poured into a mold. Glass has improved impact resistance and flexibility.
Example 31.-
100 g. glass beads are placed in a platinum crucible and passed through a machine for making glass fibers. For lubrication and sizing, molten methyl methacrylate is added so that the fiber has a coating. of methyl methacrylate before reaching the winding spool. The fiber is twisted according to the usual method.
50 g. of this methyl methacrylate coated fiber are exposed to 10 million R and heated to a temperature of 70 to 110 C, until swelling of the fiber is observed. The resulting fiber has insulation and improved buoyancy.
Example 32
100 g. of fiberglass fabric reinforced with. methyl methacrylate, are irradiated with 100 million R The sheet is then heated to a temperature of 70 C to 110 C, until swelling of the sheet results During the period of swelling, the sheet is compressed to obtain a multi-cell structure inside, with a hard outer coating The fabric, fiberglass reinforced with plastic has good insulation and buoyancy properties.
Example 33: Add to 100 g. of the composition of Example 17, 5 g. of Mg A1, and 5 g. by Mg Zr. The whole is irradiated by
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100 million R. The composition is then darkened, and poured into a mold.
Example 34.-
10 g. of a glass composition as described in Example 33 are ground in a ball mill and added to 90 g. of a composition as described in Example 17.
The whole is melted and is poured into a mold.
Example 35.-
A glass composition is prepared as described in Example 34, and is spun to form fiberglass in a fiberglass machine.
CLAIMS
1.- A process for activating metallic and non-metallic oxides consisting in subjecting them to irradiation at 100 million to 400 million R or more.