DE1496546A1 - Verfahren zur Steigerung der Festigkeit von Gegenstaenden aus Glas,Emaille und Keramik - Google Patents

Description

Verfahren zur Steigerung der Festigkeit von Gegenständen aus Glas, Emaille und Keramik

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren um die Festigkeit von Gegenständen aus Glas, Emaille und Keramik zu steigern» ·

Es ist bekannt, daß man die Festigkeit eines keramischen Körpers oder ein&s Glasgegenstandes dadurch erhöhen kann, daß man ihn mit einer auf ihm fest haftenden Schicht versieht, die hei der Gebrauchstemperatur des Gegenstandes unter Druckspannung steht. Zur Realisierung dieses Gedankens sind folgende "Verfahren bekannts

a) Überziehen des Gegenstandes mit einer Glasur- oder Glasschicht deren Wärmeausdehnung so verläuft, daß unter Berücksichtigung der Warme aus dehnung des Träger,-körpers bei der Gebrauchstemperatur obige Forderung erfüllt wird.

b) Rasches Abkühlen eines Glasgegenstandes über den Transformationsbereieh hinweg.

c) Veränderung des Raumbedarfes einer dünnen Schicht der ■ Oberfläche eines Glases durch Ionenaustausch mit oder

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ohne nachfolgender Kristallisation dieser Schicht.

Während man nach Verfahren a) und insbesondere c) eine verhältnismäßig hohe Steigerung der Festigkeit eines Körpers erreichen kann, ist dies nach Verfahren b) nur in einem, im wesentlichen durch die Wärmeleitfähigkeit, den Verlauf der Wärmeausdehnung und das Viskositätsverhalten des Glases bestimmten Grad möglich. Das Verfahren b) hat Jedoch den Vorteil, daß es technisch ohne größeren Aufwand durchgeführt werden kann. Beim Verfahren a) muß man jeweils zwei verschiedene Substanzen fest miteinander verschmelzen, was nach dem Überfangverfahren oder dem Glasur- bzw. Emaillierprozeß geschieht. .

Alle diese Verfahren sind umständlich. Entsprechendes gilt für Verfahren c) bei dem der Ionenaustausch bei hoher Temperatur in Salzschmelzen, bisweilen unter zusätzlicher Verwendung eines elektrischen Feldes geschieht.

Es wurde nun gefunden, daß die Festigkeit von Gegenständen aus Glas, Emaille und Keramik dadurch gesteigert werden kann, daß aus einer dünnen Schicht der Oberfläche der Gegenstände selektiv Bestandteile, insbesondere der Glasphase, verdampft werden.

Hierdurch erfolgt eine selektive Verdampfung von einzelnen Bestandteilen, wodurch nach dem Wiedererstarren der erwärmten Schicht in ihr eine Druckspannung entstanden ist.

So zeigte sich z. B. bei einem Borosilikatglas, dessen Oberfläche mit Hilfe einer Plasmaflamme zum Schmelzen gebracht wurde, eine selktive Verdampfung von relativ leicht flüch-

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tigen Alkaliboraten. Dadurch entstand in einer dünnen Oberfläohensohicht ein an diesen Substanzen verarmtes Glas, das fest mit dem eigentlichen Körper verbunden war. Die Folge davon war, daß sich eine Druckspannung in der Glasoberfläche ausbildete, die eine Steigerung der Zugfestigkeit des Körpers bewirkt, wie dies bei den Verfahren a) bis c) der Fall ist. Die Stärke der Druckspannung hängt von der Art der Erhitzung der betreffenden Stelle der Glasoberfläche ab. Dabei kommt es hauptsächlich auf die Temperatur der Plasmaflamme, ihren Abstand von der Glasoberfläche, die Strömungsgeschwindigkeit des Plasmas, die Dauer der Einwirkung der Flamme und die Glasart an. Mit einem relativ kleinen Plasmabrenner wurden an 5 mm starken Borosilikatglasseheiben, die nach dieser Methode behandelt wurden, Druckvorspannungen bis zu 600 kp/mm gemessen. Die gespannte Oberflächenschicht war bis zu 1/10 mm tief.

Durchführungsbeispiel:

Eine Borosilikatglasplätte 100 χ 100 χ 5 mm wurde auf eine feuerfeste Unterlage gelegt und mit einem Plasmabrenner langsam vorgewärmt. Die Flamme hatte eine Länge von ca. 50 mm und einen Durchmesser von ca. 8 mm, ihre Temperatur betrug in Nähe der Kathode ca 25 000° K und fiel zum Rand der Flamme schnell ab. Durch,gleichmäßiges überstreichen der Glasplatte mit der Flamme wurde die äußere Schicht sehr stark erhitzt, während das Innere relativ kalt blieb. Die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Brenner strömenden Gase führten dabei die-aus der Glasoberfläche austretenden Verdampfungsprodukte augenblicklich weg. Die Platte wurde schnell abgekühlt.

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Claims (3)

- U96546 Patentansprüche t

1. Verfahren zur Steigerung der Festigkeit von Gegenständen aus Glas, Emaille und Keramik, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer dünnen Schicht der Oberfläche der Gegenstände selektiv Bestandteile, insbesondere der Glasphase verdampft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung durch Wärmezufuhr mit Hilfe einer Plasmaflamme erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände, deren Festigkeit erhöht wird, aus Boro silikat gläsern niedriger Viärmeausdehnung bestehen.

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