DD214369A1

DD214369A1 - PROCESS FOR PRODUCING DUENNER OPALGLAS SURFACES

Info

Publication number: DD214369A1
Application number: DD24890683A
Authority: DD
Inventors: Edgar Richter; Andreas Kolitsch; Joerg Schneider; Bernd Rauschenbach
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung duenner opaler Schichten auf Gegenstaenden aus Silikatglas. Es kann angewendet werden zur Herstellung truebglasaehnlicher Bezirke auf der Oberflaeche von Glasgegenstaenden, zum Anbringen von Marken oder Skalen sowie fuer dekorative Zwecke. Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Glasgegenstaenden mit definiert getruebten Oberflaechenbezirken. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf Silikatglasoberflaechen duenne opale Regionen erzeugt werden koennen, ohne dass die mechanische Festigkeit oder die chemische Resistenz reduziert werden. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass in die Gegenstaende aus Silikatglas Edelgasionen oder Stickstoffionen implaniert werden. Die Dosis der implantierten lonen muss dabei 10 hoch 16 cm hoch -2 sein. Die Leistung des auftreffenden Ionenstrahls bewegt sich im Bereich 3...6W/cm hoch2. Die implantierten Edelgas- oder Stickstoffionenbewirken bei der angegebenen Strahlleistung eine teilweise Kristallisation der Oberflaeche im Bereich der Einbringtiefe dieser Ionen sowie der Ausscheidung mikroskopischer Gasblaeschen in dieser Schicht, wodurch der implantierte Oberflaechenbereich getruebt wird und opal erscheint.The invention relates to a method for producing thin opal layers on objects made of silicate glass. It can be used to make truebglas-like districts on the surface of glass objects, for attaching marks or scales as well as for decorative purposes. The aim of the invention is the production of Glasgegenstaenden with defined dreamy Oberflaechenbezirken. The invention has for its object to provide a method by which thin opale regions can be produced on Silikatglasoberflaechen without the mechanical strength or the chemical resistance can be reduced. According to the invention, this object is achieved in that noble gas ions or nitrogen ions are implanted in the articles of silicate glass. The dose of the implanted ions must be 10 high 16 cm high -2. The power of the impinging ion beam is in the range 3 ... 6W / cm high2. The implanted noble gas or nitrogen ions cause at the indicated beam power a partial crystallization of the surface in the region of the insertion depth of these ions and the excretion of microscopic gas bubbles in this layer, whereby the implanted surface area is trumped and appears opal.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünner opaler Schichten auf Gegenständen aus Silikatglas. Bs kann angewendet werden zur Herstellung trUbglasähnlicher Bezirke auf der Oberfläche von Glasgegenständen, zum Anbringen von Marken oder Skalen sowie für dekorative Zwecke?·The invention relates to a method for producing thin opal layers on objects made of silicate glass. Bs can be used to make glassy-like areas on the surface of glassware, to attach marks or scales, and for decorative purposes.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Trübgläser auf Silikatbasis enthalten in der Regel Fluor oder andere Keirabildner, die eine vollständige Trübung des gesamten Glaskörpers bewirken. Oberflächliche Trübungen der Gläser sind auf diese Weise nur zu erreichen, wenn man den Glasgegenstand mit einem Überfangtrübglas überzieht. Dabei gibt es stets Probleme aufgrund der Unterschiede in der thermischen Dehnung zwischen Grundglas und dem Überfangglas, wobei es häufig zu einem Abplatzen des Überfangs kommt, oder starke Eigenspannungen die mechanische Festigkeit negativ beeinflussen können. Der Einbau von Keimbildnern in der Glasoberfläche durch Beschichtung beispielsweise mit TiOp und nachfolgender Diffusionsbehandlung führt zwar zur Ausbildung opaler glaskristalliner Oberflächen, jedoch ist für eine gesteuerte Oberflächenkristallisation eine definierte Temperbehandlung nötig (Silikattechnik 30 (1979) 71).Silica-based opacifiers typically contain fluorine or other keira imaging agents that cause complete opacification of the entire vitreous humor. Superficial clouding of the glasses can only be achieved in this way if the glass article is covered with an overlay cloud. There are always problems due to the differences in the thermal expansion between the base glass and the overlaid glass, which often leads to flaking of the overlay, or strong residual stresses can adversely affect the mechanical strength. The incorporation of nucleating agents in the glass surface by coating, for example, with TiOp and subsequent diffusion treatment leads to the formation of opal glass-crystalline surfaces, however, for a controlled surface crystallization a defined annealing treatment is necessary (Silikattechnik 30 (1979) 71).

Durch Ionenaustausch in Lithiumsalzschmelzen kann man bei Temperaturen um 400 ⁰C ebenfalls oberflächlich getrübte Gläser herstellen (DD 127 794). Allerdings werden dabei die mechanische Festigkeit stark reduziert (Zugspannungsaufbau führt zum Aufreißen latenter Mikrorisse in der Glasoberfläche (Silikattechnik 29 (1978) 73) und die chemische Beständigkeit verringert.By means of ion exchange in lithium salt melts, it is also possible to produce opaque glasses at temperatures around 400 ^° C. (DD 127 794). However, the mechanical strength is greatly reduced (tensile stress leads to tearing of latent microcracks in the glass surface (Silikattechnik 29 (1978) 73) and reduces the chemical resistance.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Glasgegenständen mit definiert getrübten Oberflächenbezirken.The aim of the invention is the production of glass articles with defined clouded surface areas.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf Silikatglasoberflächen dünne opale Regionen erzeugt werden können, ohne daß die mechanische Festigkeit oder die chemische Resistenz reduziert werden.The invention has for its object to provide a method by which thin opal regions can be produced on silicate glass surfaces, without the mechanical strength or the chemical resistance are reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Gegenstände aus Silikatglas Edelgasionen oder Stickstoffionen implantiert werden. Die Dosis der implan-According to the invention, this object is achieved in that noble gas ions or nitrogen ions are implanted in the objects made of silicate glass. The dose of implanted

16 —2 tierten Ionen muß dabei > 10 cm sein. Die Leistung des auftreffenden Ionenstrahls bewegt sich im Bereich 3 .·« 6 w/cm · Die implantierten Edelgas- oder Stickstoffionen bewirken bei der angegebenen Strahlleistung eine teilweise Kristallisation der Oberfläche im Bereich der Einbringtiefe dieser Ionen sowie der Ausscheidung mikroskopischer Gasbläschen in dieser Schicht, wodurch der implantierte Oberflächenbereich getrübt wird und opal erscheint. Höhere Strahlleistungen führen zur Blisterung und zum Aufschmelzen der Glasoberfläche. Die chemische Resistenz sowie die mechanische Festigkeit werden durch die lonenstrahlbehandlung im Bereich der angegebenen Parameter nicht verändert.16 -2 ions must be> 10 cm. The power of the impinging ion beam is in the range of 3. The implanted noble gas or nitrogen ions bring about a partial crystallization of the surface in the region of the depth of introduction of these ions and the precipitation of microscopic gas bubbles in this layer at the stated beam power the implanted surface area is clouded and appears opal. Higher beam powers lead to blistering and melting of the glass surface. The chemical resistance and the mechanical strength are not changed by the ion beam treatment in the range of the specified parameters.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.The invention will be explained in more detail by the following embodiments, wherein the invention is not limited to these examples.

example 1

Ein Objektträgerglas wurde gereinigt und anschließendA slide glass was cleaned and then

auf einer 5 · 5 mm großen Fläche in einem Massenseparator mit Stickstoffionen der Energie I65 keV beschos-on a 5 x 5 mm area in a mass separator with nitrogen ions of energy I65 keV

17 + ? sen. Die implantierte Dosis betrug 1 . 10 H/cm .17 +? sen. The implanted dose was 1. 10 H / cm.

2 Die Strahlstromstärke lag bei 25 /UA/cm . Nach Äusschleusung aus der Targetkammer des Implanters zeigte2 The beam current was 25 / UA / cm. After ejection from the target chamber of the implanter showed

ρ der Objektträger eine 5.5 ram große opale Fläche, deren Durchlässigkeit mittels Schnellphotometer zu 14 % gegenüber dem unveränderten Objektträgerglas bestimmt wurde.ρ the slide a 5.5 ram opal surface whose permeability was determined by means of rapid photometer 14 % compared to the unchanged slide glass.

Example 2

Ein Objektträgerglas wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit Argonionen der Energie 330 keV implantiert. DieA slide glass was implanted as described in Example 1 with argon ions of energy 330 keV. The

1Ύ + 2 Dosis betrug diesmal 3 · 10 Ar /cm , das entsprichtThis time, 1Ύ + 2 dose was 3 × 10 8 Ar / cm, which corresponds to

2 einem Strahlstrom von 17 /UA/cm · Die implantierte Fläche des Glases war milchig trüb. Die Durchlässigkeit für Licht war kleiner 1 % bezogen auf das unveränderte Objektträgerglas. Die Dicke der opalen Schicht lag unter 1 /Um.2 a beam current of 17 / UA / cm · The implanted surface of the glass was milky cloudy. The transmission of light was less than 1 % relative to the unchanged slide glass. The thickness of the opal layer was below 1 / Um.

Claims

invention claim

Process for producing thin opal regions on silicate glass surfaces, characterized in that noble gas or nitrogen ions whose dose must be greater than 10 ions / cm are injected into the well-cleaned surface of the silicate glass article, the ion beam used in the implantation being a

2 must have beam power of 3-7 watts / cm *