Раствор для обработки стеклоизделий перед ионообменным упрочнением Советский патент 1983 года по МПК C03C23/00 C03C15/00 

Изобретение относится к предвйр тельной обработке стеклоизделий и, может быть использоэано преимущ ственно при упрочнении стеклоиздел методом низкотемпературного ионного обмена. Известен способ подготовки пове ности стекла перед ионообменным уп рочнением путем травления в раство ре плавиковой кислоты на глубину н менее 100 мкм для удаления поверхностных .С J. Способ обеспечивает дополнитель ное повышение прочности упрочненно го стекла на изгиб. В то же время наблюдается ухудшение других характеристик стекла, в частности оптических свойств, показателей хрупкости. Это связано с неоднород ным травлением поверхности стекла растворами,содержащими HF, появлениЪм на стекле полосности и волнис тости. Кроме того, использование HF нежелательно по технике безопасности труда на производстве. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является раствор для травления стеклоиздели перед упрочнением ионным обменом, включающий, мае. %: HF 28,7; 4,9; НуО 66,4 (смесы 7 н. HF + + 3 н. HjSO) 12J. Указанный раствор позволяет дополнительно повысить степень упроч нения стекла после ионного обмена. Однако при этом улучшения показателе хрупкости (снижения микрохрупкости стекла ) не наблкщается вследствие неоднократного растворения поверхн сти стекла плавиковой кислотой и в можности вьвделения на поверхности стекла фтористых соединений. К недостаткам указанного раствора следует отнести также ухудшение оптических характеристик стекла после обработки из-за появления полосности и волнистости при травлении плавиковой кислотой, а также ухудшение у словий труда на производстве, так как HP является ток сичным веществ-ом. Цель изобретения - повышение степени упрочнения и снижения микрохрупкости стеклоизделий. Цель достигается тем, что раств для обработки стекяоизделий перед ионообменным упрочнением, включгиощий НлЗО и ЦдО, дополнительно содержит и MgSQ при следующе соотношении компонентов, мае. %: 6,8-8,6 84,8-90,3 2,4-5,6 0,5-1,0 Введение указанных компонентов в состав раствора для обработки стекла необходимо по следующим при-г чинам. Серная кислота, в отличие g от плавиковой кислоты, не приводит .к интенсивному травлению поверхности стекла и тем самым .снятию дефектного слоя. Однако раствор серной кислоты приводит к химическому модифицированию поверхности стекла; ВЕЛшелачиванию и образованию слоя, обогащенного протонами и гидроксильными группировками за счет разрыва связей Si-0-Si и Si-0-Na с образованием группировок Si-0-Н. При этом в поверхности стекла образуется структурированный слой на глубине менее 1 мкм, обладающий большей склонностью к диффузионному обмену между катионами стекла и расплава. Введение в ванну MgSOi приводит к увеличению диссоциации серной кислоты за счет преимущественной гидратации иона сравнении с ионами Н.. Присутствие в растворе позволяет несколько восстановить концентрацию ионов натрия на поверхности с тем, чтобы движушая сила процесса ионного обмена(разница концентраций обменивающихся.ионов осталась неизменной. Подобное одновременное воздействие всех реагентов обеспечивает получение в поверхности структурированного слоя, который существенно интенсифицирует ионообменное упрочнение в расплаве KNQg за счет включения в диффузионные процессы амещения Н на ионы К из расплава. В результате наблюдается дополни- . тельное возрастание степени упоочнения стекла и снижение мнкрохрупкости поверхности стеклоизделий. Обработку в данных растворах проводят при в течение 0,5 2ч,. Помимо дополнительного улучшения механических характеристик стекла (возрастания кратности упрочнения и снижения микрохрупкости }, обработка стекла в этих растворах позволяет сократить длительность упрочнения в расплаве соли щелочного металла: одна и та же кратность упрочнения.стекла может быть получена при упрочнении в KNO. по режиму - 2 ч и по режиму 420 С 1 ч с предварительной обработкой стекла в .ванне предлагаемого состава. Ниже изобретение поясняется на конкретных примерах ето выпрлнения. Составы для Обработки стеклоиздеЛИЙ перед ионообменным упрочнением и их характеристики приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

РАСТВОР ДЛЯ ОВРАВОТКИ СТЕК-, ЛОИЗДЕЛИЙ ПЕРЕД ИОНООБМЕННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ, включающий Hf S04 и Н, отличающийся тем, что, с целью повышения степени упрочнения и снижения микрохрупкости стеклоизделий, он дополнительно содержит N3280 и MgS04 следующем соотношенин компонентов, мае. %: 6,8-8,6 64,8-90,3 2,4-5,6 MgSC. 0,5-1,0

4,9

66,4

420 С - 2 ч

0,16

28,7

Таблица 2