СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Советский патент 1971 года по МПК C03C21/00 

Изобретение относится к способу у1прочнейия изделий из стекла, керамики и стеклокристаллического материала. Известен способ упрочнения изделий путем ионного обмена в среде, содержащей расплавленную соль нитрата. Предлагаемый способ позволяет регулировать ионный обмен в процессе упрочнения. Это достигается тем, что расплавленную СОЛЬ нитрата приводят в соприкосновение с углекислым газом. Способ упрочнения изделий иллюстрируется рядом конкретных примеров. Пример 1. Для диффузии в стеклянной пластине с обычным составом кальцинированной соды используют раствор нитрата калия, температура которого 470°С. В раствор вдувают углекислый газ и выдерживают в нем пластину в течение 20 час. При этом ионы К+ обмениваются с ионами Na+ стекла до глубины 30 мк. В стекле одинакового состава, обрабатываемого при тех же условиях, но при отсутствии С02, ионы К не были обнаружены. Пример 2. Стеклянную пластину обрызгивают нитратом рубидия при 445°С. Состав стекла, вес.%; SiOa 68, NasO 22,5, CaO 9,5. После введения в камеру газообразной СОг начинается диффузия ионов Rb+ в стекло, и через 30 час прочность стекла на растяжение сильно повышается. Пример 3. Стеклянные пластины алюмокальциевого состава погружают в раствор, содержащий 99,8% КХОз и 0,2% КгСОз. При нагреве раствора до 485°С -через 20 час осуществляется обмен ионами, однако стеклянные пластины деформируются благодаря их Продолжительному пребыванию при этой температуре. При снижении температуры до 468°С и вдувании через раствор углекислого газа в количестве 10 л/мин и воздуха в количестве 40 л/мин начинается ионный обмен и через 20 час ионы калия проникают до глубины 30 мк. В этом случае стеклянные пластины не деформируются. Пример 4. Стеклянные пластины подвергают обработке, указанной в примере 2, охлал дают и поддерживают в течение месяца при 20°С. Затем их погружают на 20 мин в раствор 98% NaNOa и 2% LiNOs (по весу) при 440°С. При этом никакого ионного обмена нет. Через 20 мин после начала вдувания COj в раствор происходит заметный обмен ионами Li+ и Na+.

но способу, описанному в примере 2, пемедленно погружают в раствор 98% NaMOa и 2% LiNOa (по весу) ири 440°С. При этом второй ионный обмен происходит без вдувания в раствор СОа- По-видимому, это вызвано тем, что иоверхность стекла остала сь активной -после обмена ионами Na+ и Rb+ ирц обработке раствором RbNOa в присутствии СО2.

Пример 6. Электрическое поле напряженностью 50 elcM используют для ускорения диффузии ионов К+ в керамическом изделии, состояпдем в основном из 40% АЬОз, 55% SiO2 и 2% NasO.

После пребывания изделия в электрическом поле в течение 10 час в растворе чистого KNOs при 450°С диффузии не наблюдают.

Сохраняя электрическое ПОле, вдувают затем в раствор смесь СОа и воздуха. При этом диффузия ионов К+ в керамике достигает 70 мк после часовой обработки.

Тот же эффект получают при циклическом включении электрического БОЛЯ с частотой 6 циклов в час.

В этом случае ионы К+ проникают на глубину 25 мк.

Пример 7. Горную породу нефелин

(МазКАЦ-514016) погружают в раствор KNOa при 470°С. Через 30 час диффузия пе наблюдается. После вдувания в раствор воздуха, смешанного с СОа в пропорциях по объему

3:1, происходит обмен ионов Na и К+, в результате чего через 30 час заметно улучшается механическое сопротивление минерала.

Пример 8. Стекловидные кристаллические листы следующего состава, вес.%:

SiOa 48, АЬОз 32, NagO 10, СаО 2, ТЮа 8 погружают в раствор нитрата калпя при 500°С. Через 5 час обмен ионов не наблюдается. После вдувания СОа в раствор происходит заметный обмен ионами в течение последующих

5 час.

Предмет изобретения

Способ упрочнения изделий из стекла, керамикр и стеклокристаллического материала путем ионного обмена в среде, содержащей раснлавленную соль нитрата, отличающийся тем, что, с целью регулирования ионного обмена в процессе упрочнения, расплавленную соль нитрата приводят в соприкосновение с тлекислым газом.