Раствор для обработки стеклоизделий перед ионообменным упрочнением

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1046211 А

3 50 С 03 С 23/00; С 03 С 15/00 ф " :а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двта сномм саиц твъатвм

1 « » (,1

Н, So„

И О

Ма $0

М8$0„

6,8-8,6

84,8-90,3

2,4-5 6

0,5-1,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР з1ТЗФ. (21) 3456148/29-33 (22) 22.06.82 (46) 07.10.83. Бвл. В 37 (72) О.В. Щеглова, И.В. Казявина, Е.В. Соболев, Н.Е. Тихомирова, Т.Г. Чернякова и В.A. Забрев (71 Государственный научно-исслеglodaiельский ордена Трудового Красного Знамени институт стекла (53) 666.1.053 ° 63(088.8) (56) 1. Патент ChlA В 3218220, кл. 161-1, опублик. 1965.

2. Авторское свидетельство СССР и 687014, кл. С 03 С 21/00, 1975 прототип). (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ OSPASOTKH СТЕК-, ЛОИЗДЕЛИЯ ПЕРЕД ИОНООБМЕННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ, вклвчакщий QSOy и Н О, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью повъииения степени упрочнения и снииения микрохрупкости стеклоизделий, он дополнительно содериит

Na

1046211 стекла необходимо по следующим при-. чинам. Серная кислота, н отличие 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: выщелачиванию и образованию слоя, обогащенного протонами и гидроксиль10 ными группировками за счет разрыва связей Si.-О-Si, и Si-О-Na с образованием группировок Si-О -Н. При этом в поверхности стекла образу; ется структурированный слой на глуби 5 не менее 1 мкм,обладающий большей склонностью к диффузионному обмену между катионами стекла и расплава.

Введение и ванну MgSO@ приводит к увеличению диссоциации серной кислоты за счет преимущественной гидратации иона Mga+в сравнении с ионами Н+.

Присутствие Ха $0 в растворе позволяет несколько восстановить. концентрацию ионов натрия на по 5 верхности с тем, чтобы движущая сила процесса ионного обмена{разница концентраций обменивающихся. ионов) . осталась неизменной.

Подобное одновремеиное воздей30 ствие всех реагентов обеспечивает получение.в поверхности структурированного слоя, который существенно интенсифицирует ионообменное упрочнение в.расплаве KNO за счет

35 включения в диффузионные процессы замещения Н на ионы К+ из расплава.

В результате наблюдается дополни- . тельное возрастание степени Моочне-, ния стекла и снижение микрохрупкос40 ти поверхности стеклоизделий.

Изобретение относится к предварен . тельной обработке стеклоизделий и. может быть использовано преимущественно при упрочнении стеклоизделий методом низкотемпературного ионного обмена.

Известен способ подготовки поверхности стекла перед ионообменным упрочнением путем травления B растворе плавиковой кислоты на глубину не менее 100 мкм для удаления поверхностных дефектов. (1 ).

Способ обеспечивает дополнительное повышение прочности упрочненного стекла на изгиб. В то же время наблюдается ухудшение других характеристик стекла, в частности оптических свойств, показателей хрупкости. Это связано с неоднородным травлением поверхности стекла

- растворами, содержащими HF, появлением на стекле полосности и волнистости. Кроме того, использование

HF нежелательно по технике безопасности труда на производстве.

Наиболее близким к .изобретению по технической сущности является раствор для травпения стеклоиэделий . перед упрочнением ионным обменом, включающий, мас. Вг HF 28 7; Н2$0

4,9; Н20 66,4 1смесь: 7 н. HF +

+. 3 и. Н2$0 ) 2 . указайный раствор позволяет дополнительно повысить степень упрочнения стекла после ионного обмена.

Однако при этом улучшения показателей. хрупкости (снижения микрохрупкости стекла ) не наблюдается вследствие неоднократного растворения поверхно-. сти стекла плавиковой кислотой и воз> можности выделения на поверхности стекла фтористых соединений. К недостаткам укаэанного раствора следует отнести также ухудшение оптических характеристик стекла после обработки из-за появления полосности и волнистости при травлении стекла плавиковой кислотой, а также ухудшение условий труда на производстве, так как HF является токсичным веществом.

Цель изобретения « повышение степени упрочнения и снижения микрохрупкости стеклоизделий. цель достигается тем, что раствор для обработки стеклоизделий перед ионообменным упрочнением, включающий Н $0> и >0, дополнительно содержит Na<$0+ и ИВ$04 при едущем соотношении компонентов, мас. %:

Н2$

Н20

Nay $+

MgSO+

6,8-8,6

84,8-90,3

2,4-5,6

0,5-1,0

Введение укаэанных компонентов в состав раствора для обработки

Ф

Обработку в данных Растворах проводят при 22+2 С в течение 0,5

2 ч.

Помимо дополнительного улучшения механических характеристик стек» ла (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 КХО:э по режиму 420 C — 2 ч и по режиму. 420 С1 ч с предварительной обработкой стекла в,ванне предлагаемого состава.

Ниже изобретение поясняется на конкретных примерах его выпОлнения.

Составы для обработки стеклоизделий перед иоиообменным упрочнени> ем и их характеристики. приведены в табл. 1 и 2.

1046211

Таблица 1

Режим ионообменного упрочнения в KNO>

Состав ванны для обработки стекла перед упрочнением, мас. %,Номер партии стекла,Цли тел ьность обработки в ванне, ч

H2SO4, Н2О Na2SO MgSO HF

420С- 2 ч

6,8

90,3 2,4

0,5

1,5

420С-2ч

70 380 43

1 5

0,7

420 С - 2 ч

1,5

8,6 84,8 5,6

1,0

4 (прототип) 420С-2ч

28,7 0,16

66,4

4,9 Таблица 2

Номер партии, стекла

Характеристика стекла

4. (прототип) .6,5

6,5

4,0

6,0

Степе нь упроч нен ия, раз

150.

Иикрохрупкость, г

200

190

Ю

90.3 . 90,3 90,3 89

° М м веюсь

Пропускание в видимой части спектра, В микрохрупкость поверхности стекла определяется по величине нагрузки на индентор мккротвердомера ПИТ-З, при которой в углах отпечатка появляются трещины.

Иэ приведенных в табл. 2 данных действукицих и вновь создаваемы следует, что обработка стекла перед технологических линиях по упрочнен ионообменным упрочнением позволя- нию стекла. Получение стеклоиэет дополнительно повысить степень . делкй с повыаенньачи механкческимк упрочнения стекла и снизить микро- характеристиками расширяет области хрупкость его поверхности без изме- применения упрочненного стекла, нения оптических свойств стекла. увеличивает срок службы изделий.

: В этом значительное преимущество-. :.-. В результате получают экономичесданного изобретения перед состава- -® кий эффект. Например, использование ми, содержащими фтористые соедяне- обработки перед ионообменные упрочния. Технологичность предлагаемой некием светофильтров и предлаванны, воэможность совмещения предва. гаемой ванне позволяет повысить сте- . рительной обработки с мойкой стек- пень их упрочнения в: 1,7 раза. Это ла дают возможность без дополните- 15 увеличивает срок службы светофильт- льных затрат на упрочненке сущест- ров до 3 раэ (срок службы световенно повысить технико-экономические фильтров, упрочненных без испольэопокаэатели процесса упрочнения. ванкя предлагаемой ванны - 2 раза .).

Недифнцитность компонентов пред- Годовой экономический эффект в релагаеибго раствора способствует 6О зультате внедрения предлагаемой широкому внедрению предваритель- ванны .при упрочнении светофильтной обработки в этих растворах на ров составляет й30 тыс. руб. в год.

ВНИИПИ Заказ 7644/20 Тираж 486 Подписное анв «ее

Филиал ППП "Патент, r.Óìãîðîä, ул.Проектная,4