(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
водят путем нагревания вольфрамовой нити электрическим током.
Покрытый слоем алюминия лист стекла выдерживают в течение 1 часа при 450°С для превращения слоя алюминия в слой окиси алюминия, который характеризуется наличием аморфной структуры.
Затем стекло погружают в баню с нитратом калия, описанную в примере 1, и выдерживают в течение 45 час. Для ускорения процесса кристаллизации слоя оки-си алюминия баня содержит соль хрома, которая обеспечивает кодцептрацию ионов хром-а в количестве 5% от числа ионов калия.
Ионы калия диффундируют через слой окиси алюминия в направлении стекла и замещают в нем ионы натрия, которые в свою очередь диффундируют в направлении бани. В результате аморфный слой окиси алюминия приобретает кристаллическую структуру. Поверхностная твердость стекла по Мосу возрастает с 5,5 до 9.
Для ускорения процесса кристаллизации вместо хрома можно использовать титан, марганец, кобальт, медь, никель и цинк.
Пример 3. На поверхность стеклянного сосуда наносят слой борида циркония, после чего производят химическую закалку стекла в бане, содержащей азотнокислый калий. Состав обрабатываемого стекла в основном идентичен составу стекла, приведенному в примере 1.
Путем вакуумного испарения на внутреннюю и внешнюю поверхности стекляппого сосуда одновременно наносят цирконий и бор. Испарение циркоиия производят путем нагревания вольфрамовой нити. Напаривание слоя бора осуществляют с помощью угольного стержня, нагреваемого электрическим током.
Процесс испарения продолжают до образования на стекле слоя, состоящего из циркоо
ния и бора, толщиной 1000 А. Затем сосуд погружают в баню с нитратом калия и выдерживают при 470°С в течение 25 час.
Ионы калия замещают ионы натрия в стекле. В процессе ионообмена происходит образование борида циркония, для ускорения процесса кристаллизации которого в баню доб;11вляют 3% ионов титана и 0,5% ионов лития в пересчете на вес ионов калия.
Предел прочности обработанного стеклянного сосуда составляет 102 кг/мм. Сосуд обладает высокой стойкостью к истиранию. Поверхностная твердость сосуда по Мосу возрастает с 5,5 до 7,5.
В целях ускорения процесса кристаллизации Вместо ионов титана можно использовать копы железа, кальция, магния и редкоземельных элементов, вводимые в аналогичных концентрациях.
Па поверхность стекла для повышения его твердости вместо борида циркония можно наносить описанным способом покрытия, состоящие из карбида кремния, азотистого титана, карбида циркония, карбида титана, борида алюминия, корунда и/или ортосиликата циркония.
Пример 4. Изделие из стеклоподобного материала погружают в смесь, состоящую из раствора 200 см изонропила титана в 200 см воды, 1 этилового спирта и 80 г РеС1з-6П2О. JO После извлечения изделия из раствора, на его поверхности остается тонкая пленка, которую сущат сначала при 150°С в течение 10 мин, а затем при 450°С в течение 10 мин.
Высушенное покрытие является ко.мпози15 дией окисей титана и железа в аморфном состоянии.
Затем изделие подвергают химической закалке в бане, содержащей азотнокислый калий и 6 вес.% ионов цинка (для ускорения 0 кристаллизации окислов покрытия).
После кристаллизации покрытия ловерхностная твердость изделия по Мосу возрастает от 7 до 7,5.
Для уокорения кристаллизации окислов по5 крытия вместо цинка можно использовать водяной пар, галогены, кадмий, висмут, никель и алюминий в концентрациях, не превышающих 10 вес.%.
Кроме того, процесс кристаллизации можно 0 ускорить в присутствии ионов лития непосредственно в бане, например, в количестве 0,5 вес. % в пересчете на весовое содержание входящих в состав бани других ионов щелочных металлов.
5 Аналогичным влажным способом можно наносить покрытие из двуокиси кремния либо из смеси двуокиси титана и двуокиси кремния.
Пример 5. Слой титанового покрытия толо
0 щиной 250 А путем испарения в вакууме наносят на обе стороны листового стекла, состав которого приведен -в примере 1. .
Затем стекло погружают в баню, содержащую нитрат калия и какой-либо агент для
5 ускорения кристаллизации, с температурой 450°С.
В бане протекают три процесса: превращение титана в окись титана, кристаллизация покрытия и химическая закалка листового
0 стекла, заключающаяся в ионном обмене между стеклом и бапей.
Поверхностная твердость стекла по Мосу возрастает с 5,5 до 8,6. Описываемый способ химической обработки
5 предпочтителен при закалке обычных стекол. Однако способ может быть с успехом применен и при обработке изделий из специальных стекол или керамики и в особенности из стеклокерамичеоких материалов.
Предмет изобретения
Способ упрочнения изделий из стекла, стеклокристалличеокого материала, керамики пу5тем ионного обмена, отличающийся тем, что, с целью увеличения поверхностной твердости и уменьшения деформации, перед ионным обменом на поверхность изделия наносят покрытие, содержащее, по крайней мере, одно5 из следующих соединений: б AljOj, SiC, SiOa, ZrBj, TiN, TaC, ZrC, jj, А1В, В,С, TiO, ZrO,, ZrSiO4, AI.Be, п т пг п 51,О,(А12оЮз)(гОН)а ТадОв, YaOj, CeOj.
