Способ термообработки стеклоизделий Советский патент 1991 года по МПК C03C21/00 

Изобретение относится к стекольной промышленности и касается способа термообработки стеклоизделий, предназначенных для упрочнения ионным обменом.

Известен способ термообработки стеклоизделий, предназначенных для упрочнения ионным обменом, включающий обработку натриевокальцийсиликатных стекол при 460-650°С в течение 5-30 мин.

Однако известный способ не обеспечивает достаточной прочности стеклоизделий после ионнообменной обработки.

Цель изобретения - повышение прочности стеклоизделий после ионнообменной обработки.

Предлагаемый способ термообработки стекла заключается в том, что изделия выдерживают при температуре в интервале трансформации стекла, из которого они изготовлены, а именно при температуре, соответствующей дилатометрической температуре трансформации указанного стекла от +20 90-60°С в течение не менее 40 мин. На практике время термообработки не превышает обыкновенно сутки. Таким образом достигается снижение фиктивной температуры, что ведет к замедлению или же полному устранению релаксации напряжения, возникающего в течение ионного обмена.

Фиктивная (структурная) температура - это температура, которой соответствует моментальное структурное состояние стекла и от которой, кроме истинной температуры, зависят его свойства, например плотность.

о о

ю

00

вязкость, показатель преломления, время релаксации напряжения и др.

За счет использования предлагаемого способа достигается повышение резуль™ тирующего напряжения при сжатии и вследствие более высокой прочности сгек- лочэдепнй, упрочнении N ионным обменом, изделия не надо обрабатывать в упрочм ю- шеГ р-тнне десятки часов или формовать их из специальной дорогой и тугоплавкой стекломассы с вчсокой еп-хостью. Одновременно г гг , (--,«тся .зя разность хода nu. ijjpiijQBc-ннсго света в поверхностной пленке м повышаете-1, разность показателя преломлял™ -ежр поверхностью и внутренней частые стеклоизделия,

П р п и с р , Пластинки из листового натриевочальциевосиликатного стекла с дилатометрической температурой трансформации площадью 100 х 100 мм и толщиной 2,8 мм нагревают в течение 1 сут в печи температурой 500°С, потом перенеся их в ванну из расплавленного нитрата калия с температурим 170°Г, содержащую не более 0,00 % окиси кальция, и оставляют их в ней 3 ч,

На поперхносш пластинок образует пленка толщиной 24-26 мкм с упрочняющим напряжением при сжатии 450 МПч, причем средняя прочность пластинок при изгибе составляет 520 МПа. Удельная раз- носгь ходя поляризованного света на по- верхностп составляет 11 250 нм/см, максимальная разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 620 .

Одинаковые плог.гинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного ниграга калия обыкновенным способом, г.о, ио,1,пфеп)-,м R печ темпера|урой с 4GO по 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше оЬрабс) анчь с пдмнакопо как в вышеуказанном примере, имеют на поверхности пленку- опщипой 24-26 мкм с упрочняющим haivb1 о .-см run чаши только 300 МПа. Удс,| гм разноси хода поляризованного сзе я к-., i -СУ -рч -о:п л составляет 7500 нм/см, макс 1мап1.чзя разность показателей пре- певдлонш МО.М ,ДУ поверхностью и внутреннем м ммьм с текла Ап 390 -10 ,

П р и м е р Р, Пластинки из листового м гг)1 i jDOk лч овосиликат)ого стекла с ди- ла омефиче,но1- температурой трансфор- 52r/JC площадью 100 х 100 мм и ш/чди юп 1, з нм вкпздывают в печь с тем- пер ) /г. н псчрчляют их в ней с юче мне 1)0 мин, потом температура печи с гнич . - Г-ся до 470°С со скоростью 2- м v ы щ.к-м приПу перенося R ванну

из расплавлс юго нитрата калия с температурой 470°С, содержащую не более 0,001 % окиси кальция и оставляют их в ней 3 ч. На поверхности пластинок образуется

пленка толщиной 29 мкм с упрочняющим напряжением при сжатии 370 МПа, средняя прочность пластинок при изгибе составляет 660 МПа. Удельная разность хода поляризованного света на поверхности составляет 9

250 нм/см, максимальная разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла Ап 520- . Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата калия обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи температурой с 460 по 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше обработанные одинаково как в вышеуказанном примере, имеют на поверхности

пленку толщиной 29 мкм с упрочняющим напряжением при сжатии 300 МПа, средняя прочность пластинок при изгибе составляет 520 МПа. Удельная разность хода поляризованного света на поверхности составляет 1

500 нм/см, максимальная разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 460 , П р и м е р 3. Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла с дилзтометрической температурой трансформации 525°С площадью 100 х 100 мм и толщиной 2,0 мм вкладывают в печь температурой 545°С, оставят их в ней в течение 40 мин, потом пробы переносят в ванну из

расплавленного нитрата калия температурой 470°С, содержащую не более 0,001% окиси кальция и оставят их в ней 3 ч.

На поверхности пластинок образуется пленка толщиной 24-26 мкм с упрочняющмм напряжением при сжатии 420 МПа, средняя прочность пластинок при изгибе составляет 620 МПа. Удельная разность хода поляризованного света на поверхности составляет 10 500 нм/см, максимальная

разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла Ап 680-10 5.

Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата калия обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи с температурой 460- 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше обработанные одинаково, как в вышеуказанном примере, имеют на поверхности

пленку толщиной 24-26 мкм с упрочняющим напряжением при сжатии 300 МПа, их прочность при изгибе составляет только 480 МПа. Удельная разность хода поляризованного света на поверхности составляет 7

500 нм/см, максимальная разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 460- .

П р и м е р 4, Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла толщиной 1,2 мм с дилатометрической температурой трансформации 520°С нагревают в печи с температурой 460°С в течение 2 500 ч, Потом пробы вкладывают в ванну из расплавленного нитрата калия с температурой 480°С, содержащую не более 0,001% окиси кальция, на 16ч. Величина результирующего упрочняющего напряжения при сжатии составляет 550 МПа.

Одинаковые пластинки, обработанные перед нанесением в ванну расплавленного нитрата калия обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи с температурой 460-480°С в течение 20-30 мин и потом обработанные как в вышеуказанном примере, показывают упрочняющее напряжение при сжатии только 260 МПа.

П р и м е р 5. Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла толщиной 1,2 мм с дилатометрической температурой трансформации 520°С нагревают в печи с температурой 472°С в течение 2 500 ч; в случае необходимости их потом возможно охладить до 20°С со скоростью 5-10°С/мин и перед установкой в ванну подогреть в печи с температурой 450-480°С в течение 20-30 мин. Потом пробы вкладывают в ванну из расплавленного нитрата калия

0

5

0

5

0

с температурой 480°С, содержащую не белее 0,001 % окиси кальция, ка 3 ч. Величина результирующего остаточного напряжения составляет 680 МПа.

Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата калия обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи с температурой 460- 480°С в течение 20-30 мин и потом обработанные одинаково как в вышеуказанном примере, показывают упрочняющее напряжение при сжатии 360 МПа.

Предлагаемый способ упрочнения стек- лоизделий предназначен прежде всего для тонкостенных или более сложно формованных изделий из обычного натриевокальциевосиликатного стекла, к которым предъявляются особые требования, что касается прочности или же температуроустой- чивости. Дальше, учитывая его влияние на показатель преломления поверхностной ппенки, возможно его использовать, например, при производстве оптоэлектронных элементов.

Формула изобретения

Способ термообработки стеклоизде- лий, предназначенных для упрочнения ион- ным обменом, путем выдержки при температуре Ттр 20°С Т Ттр - 60°С, где ТТр - температура трансформации, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности стеклоизделий после ионнооб- менной обработки, выдержку ведут в течение не менее 40 мин.

35

Изобретение относится к стекольной промышленности. С целью повышения прочности стеклоизделий после ионнооб- менной обработки в способе термоофработ- ки стеклоизделий, предназначенных для, упрочнения ионным обменом, стеклоизделия выдерживают при Ттр + 20°С Т ТТр - 60°С, где ТТр - температура трансформации в течение не менее 40 мин. Таким образом достигается снижение фиктивной температуры, что ведет к замедлению или же полному устранению релаксации напряжения, возникающего в течение ионного обмена. Результирующее упрочняющее напряжение при сжатии и достигнутая прочность стекло- изделий вследствие того повышаются. Одновременно сокращается время обработки в упрочняющей ванне или же устраняется необходимость использования специальной дорогой и тугоплавкой стекломассы с высокой вязкостью. Термообработка оказывает также влияние на показатель преломления поверхностной пленки таким образом, что достигается большая разность показателей преломления между поверхностью и внутренней частью стекла. сл с