Способ упрочнения изделий из стекла Советский патент 1980 года по МПК C03C21/00 

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА

Изобретение относится к способам упрочнения изделий из стекла ионным обменом в парах, содержгицих одновалентные ионы. Известен способ упрочнения стекл путем высокотемпературного обмена в солях лития 1, Наиболее близким к предлагаемому ;является способ упрочнения изделий из стекла,при котором изделия из стекла нагревают в воздушной среде температуры, соответствующей вязкост стекла от 10°г до П. Затем выдерживсцот продолжительностью до 1 ч в парах по меньшей м ре одного из следующих литиевых соединений: йодистого лития фтористого лития,бромистого лития, хлористого лития, сернокислого лития амида лития. После этого из дел охлаждают в воздушной атмосфере, не подвергая воздействию литиевых паров 2 . Недостатком известных способов является трудность обработки легкоплавких стекол из-за их Деформации в процессе ионного обмена. Цель изобретения - повышение качества упрочнения изделий из легко.плавких стекол. Поставленная цель достигается тем, что в способе упрочнения изделий из стекла. nvreM ионного обмена, включающем нагрев, обработку изде лий парами,содержащими ионы лития при |температуре, равной температуре размягчения стекл.а, и последующее охлаждение, перед обработкой парами, содержащими ионы лития, изделия из стекла при температуре более чем на 10° С выше температуры верхней границы отжига обрабатывают сначала в скеси водяйых паров и тазов, содержащих ионы гидроксильной групг пы, а затем в парах, содержащих ;ионы фтора. В качестве смеси водяных паров, и газов, содержащих ионы гидроксильной групшл используют пары по крайней мере одного вещества из группы сульфата аммония/ зслористого водорода, сернистого ангидрида, серного ангид рйда, чётвё1эт:ичн зго хлорида аммония, хлорида тетраметиламмэния с относитед1ьной влажностью менее 20%. ;.- --у---......,...--....,...-.. в качестве паров, содержащих иЬны фтора, используют пары по крайней мере одного вещества из груп пыфторборЙтцинка, фторборат евинца, дифторид олова, тетрафторид тита ната. На всех трех Этапах одновалентные ионы,. используемые в процессе упроч нения, ПОДВОДЯТ к обрабатываемым изделиям в виде паров, получаемых в отдельно расположенных испарителях Изобретение по упрочнению изделий из стекла ионныМ обменом применимо дпв составов стекол, вес.%;.31О, 59,,0 Na O+KjO .5-26,6, остальное. могут, быть ,. СаО,. МдО, ВаО, LijO, СггОз, МпО, СоО, F. Пример 1, Отожженные щтабики диаметром 3,5-0,2 мм длиной 120 мм из стекла, предназначенного для производства деталей и узлов эле тровакуумных. ламп, состава (вес.%: 68,,0,. AlaOg.4,0-0,5, CaO SiO ,5, , 7,7-0,5, 10,02,SiO,5,с исходной средн прочностью на изгиб, определяемой йетЩйм четырехточечного поперечног изгиба 6,8 кг/мм с коэффициентом вариации 12,6%обрабатывают в трехсёкционной камере. Контейнер) со шта бйками помещают в Первую камеру рабочего пространств а электропечи . и нагревают до температуры , т;е. до температуры На выше верхней границы отжига стекла. Затем от испарителя в подают пары сер нистого ангидрида с относительной вл ностью 25-30%, Образцы обрабатывают в течение 3 мин. После этого штабики noMemaioT во вторую камеру электропе чи, предварительно нагретую до 550°C От испарителя во вторую камеру подаю пар фторбората цинка. Обработка шта биков во второй камере длится три минуты. . После двухстадийной обработки шт бики перемещают в третью камеру печи температура которой составляет 590 т.е. равна температуре размягчения исходного- стекла. От испарителя к. обрабатываемым штабикам. подают пары бромистого лития;. Обработка в парах содержащих ионы лития, продолжается 30 мин. Обработанные штабики затем охлаждают в воздушной среде. Средняя прочность штабиков на по перечный изгиб,,, полученная на основ НИИ 46 измерений,составляет 14,3кг/ т.е. увеличивается более чем в два .раза. П р и мер 2. Отожжённые ата бикидиаметром .3,8-0,2 мм и длиной 120 мм из стекла, предназначенного дця производства оболочек электровакуумных ламп, состава, йес.%: /СаО 5,5+0,5,А1205 .g/g ;ВаО 5,0±0,5, МдО 3,5±0,3; К.О 4,040,4, Na,0 12., 3±0,8, с исходной средней прочностью на згиб 8,2 кг/мм - с коэффициентом вариации 13,3% обрабатывают трехстадийным -ионным обменом. На первомэтапе обрабатывают в парах хлорида аммони при 530°С 2,5 мин, на втором этапе в парах дифторида олова в течение 5 мин. На третьем этапе упрочняемые штабики обрабатывают в парах йодистого лития при 550 С, т.е. при температуре размягчения исходного ст.екла в течение 45 мин. Средняя прочность упрочненных штабиков составляет 14,9 кг/мм с коэффициентом вариации 11,1%, т.е. . увеличиваете примерно в 1,8 раза. Пример 3. Отрженнце штабики диаметром 4,0-0,2 мм и длиной 120 мм из стекла, предназначенного для производства оболочек электровакуумных ламп, состава вес.%: SiOa, 71,04:1,0; Вас 2,04:0,2, СаО 5,SiO,5, MgO 3,5i: -0,3, 16,1-1,0, КгО 1,0+0,2, АЦО 0,9i:0,6 с исходной прочностью на изгиб 6,6 кг/мм на первом этапе процесса обрабатывают в парах хлорида аммония при 540°С в течение 2,5мин. На втором этапе штабики, обраб.атывают в парах фторбората цинка при 540С в течение двух минут. На третьем этапештабики обрабатывают парами бромистого лития при , в течение 15 мин. Средняя прочность упрочненных штабиков составляет 12,8 кг/мгл с коэффициентом вариации 13,7%, т.е. увеличивается почти в два раза. Пример 4. Штабики диамет- . ром 3,2-0,2 мм и длиной 120 мм стекла, предназначенного для производства оболочек электровакуумных ламп состава, вес.%: SiO2. 69,0-1,0, ВаО 5,0-5:0,5, СаО 5,5±0,5, AlgOg 0, , МдО 3,5tO,3,Na,0 12, 3± iO,8, 4,04;0,4 с исходной прочностью на поперечный изгиб 7, 7 кг/мм с коэффициентом вариации 9,7%, на первом этапе упрочнения обрабатывают в парах сульфата аммония при температуре в течение 2,5 мКн. Затем штабики обрабатывают в парах фторбората цинка при температуре в течение 3 мин. На третьем этапе процесса упрочнения штабики обрабатывают в парах бромистого лития при температуре в течение 30 мин. Средняя прочность упрочненных штабиков состаЬляет 18,5 кг/мм с коэффициентом вариации 14,1%, т.е. механическая прочность увеличивается примерно в 2,5 раза. Пример 5. Пластинки, размером 80x80 мм и толщиной: 3,0-0,2 мм, с механически полированной поверхност.ью из стекла, предназначенного для производства узлов и деталей электровакуумных приборов, состава, вес.%: SiO 67,5-°;о ;Al2Oj5 , , 5 , г баО 12,0±0,6, К,.0 7, Nap 7,-0±.°;| , Li,0 0% , F 0,7-,2 с исходной механической прочностью на симметричный изгиб 5,1 кг/мм, с коэффициентом вариации 6,5% (средняя прочность получена на основании 16 измерений) - на первом этапе рбраба тывают в парах хлорида тетрамети уаммония. Пластинки обрабатывают при 470°С, Время выдержки 2 мин. На втором этапе процесса пластинк обрабатывают в парах тетрафторида титаната при 470°С в течение 5 мин. На третьем этапе процессаipiacTHa ки обрабатывают в парах бромистого лития при в течение .30 мин. Прочность пластинок на симметричный изгиб составляет 11,4 кг/мм с коэф фициентом варисэдии 7,6%, т.е. увеличивается более чем в два раза. Формула изобретения 1. Способ упрочнения изделий на , стекла путем ионного обмена включающий нагрев, обработку изделий парами, содержащими ионы лития при температуре, равной температуре размягче ния стекла, и последующее.охлаждение отличающийся тем, что, .с целью повьпиения качества упрочнения изделий из легкоппавких стекол, перед обработкой парами, содержащими ионы лития, изделия из стекла при температуре более чем на 10°С выие температу ры верхней границы отжига обрабатывает сначала в смеси водяных паров и разов, содержащих.ионы гидроксильной группы, а затем в парах,содержащих ионы фтора.. 2.Способ по П.1, о т л и ч а юИ и и с я тем, что в качестве скесн водяных паров и газоа, содержащих ионы гидроксильной группы используют пары по крайней мере одного вещества из ,группы сульфата аммония, хлористого врдорода, сернистогЬ ангидрида, серного ангидрида, четвер-. тичного хлорида амлюния, хлорида тетраметиламмония с относительной влажностью не менее 20%. г г.. 3.Способ по п.2,: отличаю;Щ и и с я тем, что в качестве паров, содержащих ионы фтора, используют пары по крайней мере одного вещества из группы фторборат цинка, фторборат свинца, дифторид олова, тетрафторид титаната. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Современные методы упрочнения стекла в СССР и за рубежом. Обзор, М., ВНИИЭСМ, 1971, с.4-5. 2.Патент США №3615319, кл.65-30, 1971.