Способ упрочнения изделнй

 

320992

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

МПК С 03с 21/00

С 03с 15/00

Заявлено 11.1Х.1969 (№ 1363218/29-33) Приоритет 25Х1.1969, № 32149, Великобритания

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 04.XI.1971. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 31.I.1972

УДК 666.1.053,65 (088.8)

666.1.053.63 (088.8) Автор изобретения

Иностранец

Люсьен Леже (Бельгия) Иностранная фирма

«Главербель С. А.» (Бельгия) Заявитель

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к способам упрочнения изделий из стекла и стеклокристаллических материалов.

Известен способ упрочнения изделий из этих материалов путем ионного обмена.

Цель изобретения — повышение прочности на растяжение.

Это достигается тем, что после ионного обмена изделие подвергают травлению на толщину поверхностного слоя 0,1 — 20 мк.

Для травления используют вещества, содержащие фтор, рН которых ниже 4, например раствор фтористоводородной кислоты, дифторид аммония, а также смеси фтористоводородной и серной кислот, фтористого натрия и серной кислоты.

Можно, использовать также и вещества, содержащие ионы ОН, например раствор гидроокиси натрия.

Температура обработки лежит в пределах

0 — 80 С.

Обработку .преимущественно ведут так, чтобы реагент, контактирующий с поверхностью изделия, непрерывно обновлялся, обеспечивая удаление продуктов реакции. Такая обработка может быть осуществлена при помощи увлажнения или непрерывной подачи реагента на поверхность и стекания его вдоль последней, либо паро- или газообразным фтористым соединением, либо путем погружения изделия в ванну с реагентом, Для интенсификации обработки реагенту

5 или изделию сообщ" þò колебательное движение звуковой или ультразвуковой частоты.

Удаление поверхностного слоя изделия можно преимущественно вести сразу после упрочнения его за счет ионного обмена.

10 По окончании обработки на поверхность стекла наносят известными способами защитное покрытие, однослойное или многослойное, содержащее одно или несколько соединений:

TiO, SiO, А1гОз, Cr О>, ). егОг, ZrO, ТагО;, 15 V 05, ThO, СеОг, ZnO, SiC, TiN, TaC1, ВгС1, TiC, А1В, В.;С, берилл, топаз и др.

На чертеже изображено устройство для осуществления предложенного способа.

Лист 1 стекла установлен на подставку 2, 20 которая перемещается с помощью цепи или каретки (на чертеже не показаны). В первой зоне 8 устройства лист нагревают до температуры иопообменной обработки, т. е. до

450 С. В этой зоне смонтированы увлажняю25 щие трубопроводы 4 и 5, ориентированные в разные стороны, имеющие отверстия б и 7 и соединенные с трубопроводом 8 для подачи, например, нитрата калия. Лист 1 стекла по

320992

Предмет изобретения

В б 9 5 7

Составитель Н. Бойцова

Редактор И. Квачадзе Техред E. Борисова Корректор E. Зимина

Заказ 3832116 Изд. ¹ 1605 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

3 всей поверхности смачивают раствором соли, обработку ведут в течение 24 час. Использованную соль собирают в лоток 9, направляют на регенерацию, после чего вновь используют. После обработки лист стекла выдерживают в зоне 10 при 450 С в течение 1 час, чтобы обеспечить полное стекание соли, и затем здесь же охлаждают с помощью холодильников 11. Когда температура стекла снизится до 50 С, поднимают перегородку 12 10 и стекло перемещают в зону 18, где производят обработку реагентом, подаваемым по трубам 14 и 15, в течение 1 мин. В результате обработки удаляют поверхностный слой толщиной 2,5 л»к с каждой стороны листа. 15

После кислотной обработки предел прочности стекла на растяжение возрастает от 90 до 120 кг/мм .

Описываемый способ иллюстрируется следующими примерами, 20

Пример 1. Лист стеклокристаллического материала состава (в вес. %): SiO> 48, Л120з

32, Na O 10, СаО, TiO 8 обрабатывают в течение 24 час при 520 С в ванне, содержащей нитрат калия. Прочность увеличивается до 25

80 кг/мм, т, е. в 4 раза.

Затем лист стекла обрабатывают в кислотном растворе состава (в л): вода 8,8, Н2$0»

06, HF 06 при 20 С в течение 3 мин. Удаляется слой толщиной 2 мк с каждой стороны 30 листа. Модуль прочности на изгиб составляет

110 кг/ммз

Пример 2. Лист кальцийнатриевого стекла обрабатывают в ванне, содержащей

КИОз, В результате упрочнения поверхност- 35 ные слои стекла толщиной в 25 мк находится в состоянии напряжения, Прочность стекла на растяжение равна 100 кг/мм . Затем лисг стекла подвергают обработке в течение 2 л»ин в кислой ванне, состав которой идентичен 40 составу ванны в примере 1.

С каждой стороны листа удаляется слой в

2 мк; полученное стекло имеет прочность на растяжение 130 кг/лыР.

Затем на поверхность листа наносят слой 45 окиси циркония путем погружения в спирговой раствор ацетата циркония и подвергают термообработке при температуре 300 С.

Пример 3. Лист кальцийнатриевого стекла обрабатывают в течение 40 час в ванне, 50 содержащей KNO3 и 0,2% К СОз при 450 С, Прочность стекла на растяжение после обработки равна 90 кг/мм2. Ионы калия проникают на глубину 30 мк.

Затем лист погружают на 1 час в 20%-ный 55 раствор NaOH с температурой 30 С и удаляется слой в 1,5 мк. Прочность стекла на растяжение увеличивается до 100 кг/ммз.

Пример 4. Листы стекла обрабатываю г в течение 20 час в ванне с KN03 при 470 С.

Прочность на растяжение после обработки составляет 90 кг/мм .

Затем листы стекла обрабатывают в течение 2 мин раствором, содержащим 6% HF u

6% Н2$0» при температуре 20 С. В результате обработки с каждой стороны листа удаляется слой 1,5 мк, а прочность на растяжение возрастает до 115 кг/мм .

Затем стеклянные листы погружают на

5 лшн в кипящую воду, в результате чего прочность на растяжение увеличивается до

135 кг/млР.

Способ упрочнения изделий из стекла, стеклокристаллических материалов путем ионного обмена, отлича ощийся тем, что, с целью повышения прочности на растяжение, после ионного обмена изделия подвергают травлению на толщину поверхностного слоя, равную

0,1 — 20 мк.