Расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов

 

Сущность изобретения: расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов содержит (мас.%) хлорид калия 5-95; гексацианоферрит калия 5-95. Характеристика ситалла после упрочнения: средняя прочность при поперечном изгибе 299-374 Мпа. Расплав может быть использован 5 раз. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1787766 А1

»л-»4Ф (s()s С 03 С 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (госпАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866095/33 (22) 13.09.90 (46) 15.01.93. Бюл, (Ф 2 (71) Производственное объединение "Автостекло". (72) D.Н.Дубовик, Л.Г.Ивченко, Л.М,Иотковская, О,А.Непомнящий, В.И.Поколенко и

А.М.Райхель (56) Дубовик В.Н. и др. Состояние вопроса и перспективы в области изучения дефектности и прочности ситаллов, Ионный обмен в производстве стекла. M.: 1988, с,118 — 123.

Авторское свидетельство СССР

N1742241,,кл,,С 03 С 21/00, 1990.

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности, к составам расплавов для упрочнения кордиеритовых ситаллов.

Известен расплав для ионнообменного упрочнения кордиеритовых ситаллов, содержащий соли калия, При этом в качестве ионнообменника используют расплав хлорида и сульфата калия. Эффект упрочнения кордиеритовы1 ситаллов в таком расплаве основан на протекании ионного обмена между ситаллом и расплавом по схеме

Mg 2K . В результате ионнообменной обработки в известном расплаве прочность при поперечном изгибе кордиеритовых ситаллов увеличивается от 140 — 150 МПа до

220 — 260 МПа, что для ряда случаев их конструкционного применения является недостаточным.

Наиболее близким к заявляемому является расплав в спосоГ . у рочнения ситаллов, содержащий КИ<. .(1. При обработке (54) РАСПЛАВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ СИТАЛЛОВ (57) Сущность изобретения: расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов содержит (мас.%) хлорид калия 5 — 95; гексацианоферрит калия 5-95. Характеристика ситалла после упрочнения: средняя прочность при поперечном изгибе 299-374

Мпа. Расплав может быть использован 5 раз. 2 табл. ситаллов в указанном рэсплаве помимо ионнообменной составляющей процесса реализуется насыщение поверхностного слоя ситаллов свободными атомами углерода, образующимися при окислении KNCO, Это приводит к существенному увеличению достигаемого при упрочнении уровня прочности, Однако расплав с KNCO в известном способе обладает значительным технологическим недостатком — быстрой истощаемостью (потерей способности к упрочнению).

Указанное обстоятельство связано с тем, что для обеспечения достаточной эффективности упрочнения в таком расплаве необходимо применять активизацию окисления

KNCO продувкой через расплав кислорода или чередованием местоположения упрочняемых объектов в расплаве и в атмосфере печи. Увеличивая содержание свободных атомов углерода в расплаве до необходи11ого vpollíë, зта операция одновременi о flpl1водит к быстрому (практически за о; ин

1787966 режим упрочнения) окислению KNCO до

К2СОз и к кристаллизации расплава, Целью изобретения является повышение срока службы расплава, Поставленная цель достигается тем, что расплав для ионнообменного упрочнения кордиеритовых ситаллов на основе солей калия в качестве солей калия содержит КС! и KnFe(CN)e при следующем соотношении, мас %

KCI:. 5 — 95

К4=е(СМ)6 5 — 95

В процессе термохимической обработки в заявляемом расплаве помимо ионного обмена между ситаллом и:расплавом по схеме Mg -2К происходит насыщение поверхностного слоя ситалла свободными атомами углерода, образующимися в расплаве в результате разложения К4Fe(CN)e и последующего окисления йродуктов разложения tio реакциям:

KnFe(CN)e KCN+Fe(CNQ;

2 КСМ+02=2 КМ СО;

2KN СО+02=К2СОз+СО+2М, 2CO=CO2+C (свободный атом). . Насыщение поверхностного слоя ситаллов атомами углерода, происходящее параллельно с ионнообменно и р еакцией, сойровождается увеличейием, повер!<костных сжимающих напряжений и повышением дости гаем ого у ровн я и роч н о сти ситаллов, При этом обеспечение эффективного упрочнения ситаллов.в заявляемом расплаве не требует активйзации его окисления (достаточно окисления:кислородом воздуха на свободйой поверхности (зеркале) расплава. Это приводит к существенному увеличению срока службы расплава"с КС! и

K4Fe(CN)6 по сравнению с расплавом KNCO. От известного расплава для уп рочнения кордиеритовых ситаллов заявляемый расплав отличается тем, что в качестве солей калия он содержит КС! (5--95 мас.%) и

KnFe(CN)e (5 — 95 мас.%), что приводит к достижению положительного эффекта повйшения срока службы расплава. Таким

: образом, .заявляемый способ упрочнения удовлетворяет критерию новизны, Анало. гичные технические решения отсутствуют, . поэтому отличия заявЛяемого способа от известного являются существенными.

Пример. Упрочняли кордиеритовий ситалл АС вЂ” 380 (система исходного стекла

MgO — MnO — А!20з — Я!Ог-Т!Ог). Для упрочнения использовали образцы размерами

60х7х7 мм, об! аботанные кэрборундовым инструментом. "Среднее . нэчение прочности при поперечном изгибе указанных образцов (10 образцов пэ определение) в исходном (неупрочненном) состоянии составило 148 МПа. Образцы травили в водных растворах кислот HF и Н250 на глубину

300 мкм, после чего подвергали термохимической обработке в расплавах KCl u

К4Ге(СИ)6 с различными соотношениями компонентов при температуре 800 С в течение 2,0 ч.

Одну из партий образцов для сравнения

10 упрочняли в известном расплаве, содержащем KCl (50 мас.%) и K2SOn (50 мас.%) при

800 С в течение 2,0 ч (предварительные исследования показали, что указанная обработка является оптимальной для уп рочнения ситаллэ АС-380 в таком -расплаве).

Упрочненные образцы испытывали на прочность прй поперечном изгибе с расстоянием между неподвижйыми" опорами 50 мм. Для каждого определения использовали чилась до 251 МПа (в 1,7 раза) Результаты испытаний образцов, упроч25 ненных в предлагаемом расплаве, представлены в "табл.1.

Как видно из табл.1, упрочнение ситалла в заявляемом расплаве приводит к увеличению достигаемого уровня прочности по

30 сравнению с известным расплавом; сред няя прочность при поперечном изгибе увеличивается до 299:-374 МПа (в 2,0 — 2,5 раза) Следует отметить, что уменьшение содержания KnFe(CN)e в расплаве йиже 5 мас.% и

40 увеличение его содержания выше 95 мас, t: сопровождается снижением достигаемой средней прочности до уровня, характерного для упрочнения:в известном расплаве, и поэтому нецелесообразно.

Для определения возможной кратности упрочнения ситалл АС-380 упрочняли в заявляемом и другом известном расплавах.

Используемые образцы, а также порядок их подготовки и испытаний соответствовали указанним выше, Образцы упрочняли в рас45 йлаве КС! (80 мас.%) и KnFe(CN)e (20 мас.%). (заявляемый) при температуре 800 С в течение 2,0 ч и в расплаве KNCO при температуре 650 С в течение 3,0 ч с продувкой через расплав кислорода в количестве 1,5 см /мин на 1 г (известный). Результаты упз рочнения представлены в табл.2.

Как видно из табл,2, известный расплав, содержащий KNCO, обеспечил проведение только одного режима упрочнения, тогда кэк заявляемый расплав — как минимум пяти режимов без уменьшения достигаемого эффекта упрочнения.

Таким образом, применение предлагаемого расплава позволит существенно ппвь

20 10 образцов ситалла. Как показали испытания, средняя прочность партии образцов, упрочненных в йзвестном расплаве, увели1787966

Таблица 1

Таблица 2

Примечание. Кристаллизация расплава до окончания режима.!

Редактор

Составитель А. Райхель

Техред М.Моргентал

Корректор М,Ткач

Заказ 47 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сить срок службы ионообменника, что принципиально важно применительно к технологическим процессам упрочнения изделий из ситаллов.

Формула изобретения 5

Расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов на основе соли калия, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью повышения срока службы расплава, он в качестве солей калия содержит KCI и K

КС! 5 — 95

K4Fe(CN)6 5 — 95