DE1771427A1 - Process for strengthening glass objects - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description
■ ERNST STURM . a „onchen ». *. 21 ■ ERNST STORM. a "onchen". *. 21
Telefon 331451Telephone 331451
Anmelderin: Firma Corning Glass WorksApplicant: Corning Glass Works
Corning, New York 14830, USACorning, New York 14830, USA
Verfahren zur Verfestigung von Glasgegenständen Process for strengthening glass objects
• Die Erfindung "betrifft die Verfestigung (Härtung) von Glasgegenständen (-körpern) durch Bildung einer Oberflächenahicht mit inneren Druckspannungen mit Hilfe eines Ionenaustauschprozesses. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verfestigung von Natriumalumiriiumsilikatgläsern, in denen Kaliumionen für Natriumionen ausgetauscht sind,• The invention "relates to the solidification (hardening) of Glass objects (bodies) by forming a surface layer with internal compressive stresses with the help of a Ion exchange process. In particular, the invention relates the consolidation of sodium aluminum silicate glasses, in which potassium ions have been exchanged for sodium ions,
i *i *
wobei eine Erhitzung der Gläser in luft vor dem Ionenaustausch vorgesehen ist.heating the glasses in air prior to ion exchange is provided.
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Eine jüngere Entwicklung auf dem Öebiete der Glasteohnik war die Entdeckung, daß Alkalisilikatgläser mehrfach mit Hilfe eines Ionenaustauechprozesaes verfestigt werden können. Hierbei wird ein Glaskörper, der Id1;hium enthält, mitA recent development in the field of glassware was the discovery that alkali silicate glasses can be solidified several times with the help of an ion exchange process. Here, a glass body that contains Id1; hium is also used
ofor Hatriumionen ofor sodium ions
einer Alkalimetallionen/tanthaltenden Verbindung, die einen größeren Ionenradius als Lithium- oder Hatriumionen haben, bei erhöhter Temperatur, aber unter dem Delmngspunkt (strain pOint) des Glases, so lange in Kontakt gebracht, daß die größeren Ionen in die Oberfläche des Glases v/andern und die kleineren darin befindlichen Ionen ersetzen. Da dieser Austausch bei Temperaturen unterhalb desan alkali metal ion / tanthene containing compound that has a have larger ionic radius than lithium or sodium ions, at elevated temperature, but below the stress point (strain pOint) of the glass, brought into contact for as long as that the larger ions change into the surface of the glass and replace the smaller ions in it. Since this exchange takes place at temperatures below the
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Dehnungspunktes dee Glases erfolgt, kanu kein viskoses Fließen auftreten, das die Druckspannungen, die durch das Eindringen der größeren Ionen in die Glasstruktur anstelle der kleineren Ionen erzeugt sind, mindert· Auf diese Weise wird eine Oberflächenverdiohtungssohicht im Glaskörper gebildet, die dessen Festigkeit stark verbessert·The expansion point of the glass takes place, can not be viscous Flow occurs which takes the compressive stresses caused by the penetration of the larger ions into the glass structure the smaller ions are generated, reduces · In this way a surface hardening layer is created in the glass body formed, which greatly improves its strength
Nach dem Verfahren der US-Patentschrift 3 218 220 erfolgt der Ionenaustausch auf elektrochemischem Wege, während nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 917 338 eine thermale Diffusion der Ionen durchgeführt wird· Letzteres Verfahren hat zu einer weiteiren Ausdehnung der industriellen Glaserzeugung geführt, da es die Herstellung von Gläsern mit bisher nicht erreichbaren Festigkeiten ermöglioht. Daa Verfahren gemäfl der Erfindung stellt eine Verbesserung dieses Verfahren· dar· jDone by the method of US Pat. No. 3,218,220 the ion exchange by electrochemical means, while according to the method of British patent specification 917 338 thermal diffusion of the ions is carried out The latter method leads to a further expansion of the industrial glass production led to the production of glasses with previously unattainable strengths made possible. The method according to the invention provides a Improvement of this method · dar · j
lohreibt die ungelohreibt the unge
wöhnliche Wirlung, die die Zugabe von lefentlichen Mengen, d,h« Über 5 Giwiohtsproaent, von AIgO, jtö Alkalisilikatgläsern auf die Festigkeit hat, die dui*oh Ionenaustausch von Ionen mit größerem Surohmesser für· Ionen mit kleinerem Burohmesser bewerkstelligt wird· Besondere Beispiele zeigen den Austausch von Kalium!on*n für Hatriumionen in Natriumaluminiumsilikatgläeern und £iβ damit eraielte Festigkeit im Vergleich mit anderen Ha^riumeilikatgläsern, in denen der AlgO^-gehalt niedriger als 5$ ist. Dabei wurdeOrdinary effect, which the addition of substantial amounts, i.e., over 5 percent, of AIgO, jtö alkali silicate glasses has on the strength, which is accomplished by ion exchange of ions with a larger surohm for ions with a smaller office knife, special examples show the exchange of potassium! on * n for sodium ions in sodium aluminum silicate glasses, and this would result in strength in comparison with other halide glass glasses in which the AlgO ^ content is less than 5 $ . It was
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auch beobachtet, daß zu einer wirklichen Bewertung der Glasfestigkeit auch deren Messung nach einem wenigstens mäßigen Abrieb der Oberfläche des Glaskörpers gehört· Daher ist die ursprüngliche Festigkeit Ton jüngst erüeugten Glasgegenatänden sehr hoch aber gewöhnlich ron sehr kurzer Bauer, ia der übliohe Gebrauch der Gegenstände eu einer Beschädigung der Oberfläche des Glases führt, die die ursprüngliche Festigkeit stark erniedrigt« Daher 1st die mechanische Festigkeit eines Glasgegenstande * im allgemeinen von geringer Bedeutung, sofern si« nicht gemessen ist, nachdem die Oberfläche einem Abrieb unterzogen wurde, um ähnliche Bedingungen zu schaffen, wie sie beim Gebrauoh des Glases Torliegen. Zum Vergleich mit den Gebrauohsbedingungen dienen zwei !Teste· Diese sind in der britischen Patentschrift 966 733 beschrieben und werden im folgenden erläutert, da sie zur Prüfung der mechanischen Festigkeiten den erfindungsgemäß hergestellten Gläser verwendet wurden·also observed that to a real evaluation of the glass strength also its measurement after at least one heard moderate abrasion of the surface of the vitreous · Therefore, the original strength clay is recently discovered Glass objects are very high, but usually are of a very short length, generally the common use of the objects eu leads to damage to the surface of the glass, which greatly reduces its original strength Is the mechanical strength of a glass object * generally of little concern unless measured after the surface has been scuffed was subjected to in order to create conditions similar to those found in the use of glass. For comparison Two tests are used with the conditions of use. These are described in British patent specification 966 733 and are explained in the following because they are used to test the mechanical strengths of those produced according to the invention Glasses were used
Bei dem einen Testrersuch wird ein Probestück, im allgemeinen ein Glasrohr Yon 10 cm alt einem Durchmesser von 0,6 cm mechanisch befestigt und schnell etwa 30 Sekunden in Kontakt mit 150 Siliciumoarbidpapier unter Aufrechterhaltung eines schwachen konstanten Drucks für einen gleichmäßigen Kontakt rotieren gelassen.One test trial uses a specimen, generally A glass tube 10 cm old with a diameter of 0.6 cm is mechanically attached and fast for about 30 seconds in contact with 150 silicon carbide paper while maintaining a weak constant pressure for one rotated uniform contact.
Die zweite Testart für eine Abriebprobe, die als PolierabriebThe second type of test for an abrasion specimen, which is called buffing abrasion
(tumble abrasion) bezeichnet wird, besteht darin, daß(tumble abrasion) is that
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10 gleichgeformte Glasstäbe in einer Nr.O-Kugelmühleneinrichtung nach Zugabe von 200 ecm von 30-Grieß-Siliciumcarbidteilchen bei 90 - 100 Umdrehungen / .15 Minuten zum Rotieren gebracht werden.10 identically shaped glass rods in a No. O ball mill device after adding 200 ecm of 30 grit silicon carbide particles rotated at 90-100 revolutions / .15 minutes.
Oberflächenkratzer bei der ersten Testart entsprechen einem Abrieb im praktischen Gebrauch durch Reiben gegen harte Materialien wie beispielsweise das gegenseitige Reiben von Glasgegenständen. Oberflächenfehler» die bei der zweiten Testart (Polierabrieb) entstehen, entsprechen einer kombinierten Wirkung von Abrieb und Stoß. Es wird angenommen, daß diese Testart besser dem Abrieb beim Gebrauch der Glasgegenstände entspricht, sie wurde daher auch bei den meisten Proben gemäß der Erfindung benutzt.Surface scratches in the first type of test correspond to abrasion in practical use by rubbing against hard materials such as glass objects rubbing against each other. Surface defects »the the second type of test (polishing abrasion) correspond to a combined effect of abrasion and impact. It will believed that this type of test better at abrasion Use of the glass objects corresponds, it was therefore also used in most of the samples according to the invention.
Bei der Bestimmung der mechanischen Festigkeit des abgeriebenen Glases wurden Bruchmodulmessungen in der üblichen Weise an den Mustern durchgeführt. Derartige Messungen ergaben die "Abriebfestigkeit1· des Glases und entsprechen der praktischen Festigkeit des Glases.When determining the mechanical strength of the abraded glass, measurements of the modulus of rupture were carried out on the samples in the usual manner. Such measurements gave the " 1 x abrasion resistance of the glass and correspond to the practical strength of the glass.
Das Erfindungsweeentliche beim Verfahren der britischen Patentschrift 966 733 lag in der Entdeckung, daß durch die Anwesenheit von wesentlichen Mengen an AlgO», d.h. wenigstens 5 Gewichtsprozent, in Gläsern hohe Abriebfestigkeiten erhalten werden. Nach Unterziehung der nach dem britischen Verfahren erhaltenen Alkalialuminium-What was inventive in the process of British patent specification 966 733 lay in the discovery that by the presence of substantial amounts of AlgO », i.e. at least 5 percent by weight, high abrasion resistance can be obtained in glasses. After undergoing the after alkali aluminum obtained by the British process
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Silikatgläser den beiden Testproben zeigten die Gläser noch Festigkeiten, die mehrfach, über denen von getemperten Gläsern der gleichen Zusammensetzung lagen. VergleicheSilicate glasses of the two test samples, the glasses still showed strengths several times higher than those of annealed Glasses of the same composition lay. Comparisons
. wurden zwischen den Aluminiumsilikatgläsern und Gläsern angestellt, die wenig oder überhaupt kein AIoO, enthielten, und insbesondere den handelsüblichen Hatriumkalkgläsern. Diese Vergleiche zeigten, daß, während AlkaliSilikatgläser mit wenig oder keinem AIpO, anfänglich durch Ionenaustausch * zu hoher mechanischer Festigkeit gebracht werden konnten, der Oberflächenabrieb nach den oben beschriebenen Testen stark die erhaltene Festigkeit reduzierte, so daß der Vorteil über getempertes Glas minimal war· Daher hat diese Verbesserung in der thermalen Diffusionstechnik des Austausche von großen Ionen für kleine Ionen pach dem Verfahren der britischen Patentschrift 966 733 die kommerzielle Ausnutzung d^r erhöhten Festigkeit ermöglicht.. were placed between the aluminum silicate glasses and glasses that contained little or no AIoO, and especially the commercially available sodium lime glasses. These comparisons showed that while alkali silicate glasses with little or no AIpO, initially by ion exchange * Could be brought to high mechanical strength, the surface abrasion after the tests described above greatly reduced the strength obtained so that the advantage over tempered glass was minimal. Therefore, this improvement in the thermal diffusion technology of the exchange of large ions for small ions pach the process of British Patent 966 733 allows commercial exploitation of the increased strength.
Obwohl Abriebfestigkeiten an ionenausgetauschten Alkalialuminiumgilikatgläsern erhalten wurden, die mehrfach größer wayen, als bei getemperten Gläsern und vielfach drei- bis viermal größer waren als bei diesen gezeigten thermal getemperten Gläsern, wurde nach Mitteln gesucht, um diese !Festigkeiten noch weiter zu verbessern.Although abrasion resistance on ion-exchanged alkali aluminum silicate glasses were obtained that are several times larger than with tempered glasses and many times over were three to four times larger than the thermally tempered glasses shown, means were sought to to improve these strengths even further.
Gemäß der Erfindung sind derartige Verbesserungen bis zu 5O?6 der Festigkeit bei einem bestimmten Bereich von Natriumaluminiumgläsern möglich, indem man diese einer genau festgelegten Hitzebehandlung von dem lonenauetausohprozefiIn accordance with the invention, such improvements of up to 50-6 in strength are possible in a particular range of sodium aluminum glasses by having that one specified Heat treatment from the ion exchange process
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unterwirft. Die Erfindung betrifft daher die Erhitzung von Glasgegenständen bestimmter Zusammensetzung in Luft oder einer anderen inerten Atmosphäre bei Temperaturen von etwa 250C unter dem Umformungsbereich bis Temperaturen innerhalb des Umformungsbereiches (transformation range) des Glases und dann einen Ionenaustausch von Kaliumionen für Natriumionen bei Temperaturen unterhalb des Dehnungspunktes (strain point) des Glases. subject. The invention therefore relates to the heating of glass objects of a certain composition in air or another inert atmosphere at temperatures of about 25 0 C below the transformation range to temperatures within the transformation range of the glass and then an ion exchange of potassium ions for sodium ions at temperatures below the Strain point of the glass.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird glasbildendes Ausgangsmaterial, das im wesentlichen in Gewichtsprozent auf Oxydbasis - aus etwa 50-659* SiO2, IO-2596 Al2O, und 10-209* Va2O besteht, in offenen Tiegeln bei 15OO - 160O0O etwa 16 Stunden lang geschmolzen. In den meisten Fällen werden die Sohmelzen zur besseren Homogenisierung dabei gerührt. Rohre von etwa 0,6 cm im Durohmesser wuiden aus jedem Tiegel gezogen und vielfachTo carry out the process according to the invention, glass-forming starting material, which essentially consists in percent by weight on an oxide basis - of about 50-659 * SiO 2 , IO-2596 Al 2 O, and 10-209 * Va 2 O, is placed in open crucibles at 150-160 ° 0 O melted for about 16 hours. In most cases, the sole melts are stirred for better homogenization. Tubes about 0.6 cm in diameter were drawn out of each crucible and many times
0,6 cm dicke Streifen ausgerollt« ; 0.6 cm thick strips rolled out « ;
Die Glaskörper wurden sodann in einen elektrisch beheizten Ofen eingebracht und die Temperatur auf etwas unterhalt) oder innerhalb des UmforMungsbereiches d·· einzelnen Glases Il gesteigert. Der Umformungsbereioh eines Glases ist der f Temperaturbereich, innerhalb dessen eine flüssige Schmelze vermutlich ein amorpher festkörper wird. Dieser Berti oh jj liegt zwischen dem Dthnungspunlrk (strain point) und dta Temperungapunkt (annealing point) ein«« <Uft*t·· Die Dehnungepunkte der erfinlungageaüen β1*·#Γ liegen The glass bodies were then placed in an electrically heated furnace and the temperature was increased to a little below or within the deformation area of the individual glass II . The deformation range of a glass is the temperature range within which a liquid melt presumably becomes an amorphous solid. This Berti oh jj lies between the Dthnungspunlrk (strain point) and dta Temperungapunkt (annealing point) a «« <Uft * t ·· The expansion points of the invention-aüen β1 * · # Γ lie
= ■*= ■ *
zwischen etwa 550° und 6000G, die Temperungspunkte zwischen etwa 600° und 65O0O. Die Glaskörper wurden im Ofen bei Temperaturen wenig unterhalb oder innerhalb des Umformungsbereiches der einzelnen Gläser wenigstens 4 Stunden gehalten. Wesentlich längere Zeiten können vielfach mit Vorteil verwendet werden, sowiit als eine Verfestigungsverbesserung beabsichtigt ist, 3edoch verbessern Verweilzeiten langer als 24 Stunden nicht wesentlich die Festigkeit im Vergleich zu kürzeren Haltezeiten, sie sind daher nicht rationell. Eine Verweilzeit von etwa 24 Stunden gilt daher praktisch als Maximum, obwohl längere Zeiten ohne Gefahr angewandt werden können. Wie gefunden wurde, soll für höchste Festigkeiten die Hitzebehandlung bei Temperaturen von etwa 5 350O über dem Dehnungspunkt dee Glaseβ durchgeführt werden· Me Hitzebehandlung erfolgte in der vorhergehenden Ofenluft, jedoch kann sie auoh in irgendeiner anderen inerten Atmosphäre durchgeführt werden.between about 550 ° and 600 0 G, the annealing points between about 600 ° and 65O 0 O. The glass bodies were slightly lower than in the furnace at temperatures or held for at least 4 hours over the forming area of the individual lenses. Significantly longer times can be widely used with advantage is sowiit intended as a consolidation improvement, 3 e but improve retention times longer than 24 hours is not much strength compared to shorter holding times, they are therefore not rational. A residence time of about 24 hours is therefore practically the maximum, although longer times can be used without danger. As has been found, for the highest strengths the heat treatment should be carried out at temperatures of about 5 35 0 O above the expansion point of the glass. The heat treatment was carried out in the preceding oven air, but it can also be carried out in any other inert atmosphere.
Nach der Luft-Hiteebehandlung wurden die Glaskörper in ein Bad aus geschmolzenem KNO. bei einer erhöhten Temperatur, Jedoch unterhalb des Dehungapunktes des Glases eingetaucht. Es wurde gefunden, daß die höchsten Festigkeiten erhalten wurden, wenn der Ionenaustausch bei etwa 50 - 1500C unterhalb dec Dehnungsχ:unl-:tes erfolgte. Die Glaskörper wurden sodann aus dem Salzbad entnommen, mit Y/asser gewaschen und dann nach einer der oben beschriebenen Methoden zur Feststellung des Bruciimoduls abgerieben.After the air-hot treatment, the vitreous were immersed in a bath of molten KNO. at an elevated temperature, but submerged below the strain point of the glass. It was found that the highest strengths were obtained when the ion exchange at about 50 to 150 0 C below dec Dehnungsχ: unl-: tes took place. The glass bodies were then removed from the salt bath, washed with water and then rubbed using one of the methods described above to determine the brucii module.
10 9 8 5 1/038710 9 8 5 1/0387
-β- 177H27-β- 177H27
Versuche im Laboratorium und in der Praxis haben gezeigt, daß die verdichtete Schicht, die durch den Austausch von Hatriumionen gegen Kaliumionen erhalten wurde, wenigstens 5 Mikron tief sein soll, um die gewünschte praktische Abriebfestigkeit zu bekommen. Weiterhin steigt diese Festigkeit gewöhnlich bis zu einem Maximalwert mit steigender Behandlungszeit oder Temperatur beim Ionen-r austausch. Dieser Paktor zeigt eine komplexe Beziehung zwischen Schichtdicke nach dem Ionenaustausch, Tiefe von schwächenden Fehlern in der Glasoberfläche und mechanischer Stärke. Im allgemeinen wurde festgelegt, daß die Ionenaus t aus chb ehandlung wenigstens 2 Stunden erfolgen soll, wobei längere Perioden anwendbar und öfters vorteilhaft sind. Jedoch ist zu beachten, daß der Ionenaustausch nicht so lange durchgeführt werden soll, daß der Ersatz von Natriumionen durch Kaliumionen durch die ganze Dicke des Glaskörpers erfolgt.Tests in the laboratory and in practice have shown that the compacted layer produced by the exchange of Sodium ions versus potassium ions obtained should be at least 5 microns deep in order to be practical To get abrasion resistance. Furthermore, this strength usually increases up to a maximum value increasing treatment time or temperature for ion r exchange. This factor shows a complex relationship between layer thickness after ion exchange, depth of weakening defects in the glass surface and mechanical strength. In general, it was determined that the ions from Treatment should take place for at least 2 hours, longer periods being applicable and often advantageous are. However, it should be noted that the ion exchange should not be carried out for so long that the replacement of sodium ions is carried out by potassium ions through the entire thickness of the vitreous humor.
Tabelle I enthält verschiedene Glaszusammensetzungen in Gewichtsprozent auf Oxydbasis - des Ausgangsmaterials - / die erfindungsgemäß behandelt wurden. Das Material kann aus Oxyden oder anderen Verbindungen bestehen, die n^ch dem Zusammenschmelzen in die gewünschten oxydischen Zusammensetzungen im geeigneten Mengenverhältnis übergeführt sind. Obwohl die Schmelzen nach Tabelle I eine ziemlich niedrige Viskosität besitzen, kann ein üblichesTable I contains various glass compositions in percent by weight on an oxide basis - of the starting material - / which have been treated according to the invention. The material can consist of oxides or other compounds which n ^ ch the melting into the desired oxidic compositions in the appropriate proportions are. Although the melts according to Table I have a fairly low viscosity, a common
—9— 109851/0367 BADOR101NAL—9— 109851/0367 BADOR 101 NAL
-g- 177H27-g- 177H27
Schönungamittel wie As2O, zugegeben werden. Im allgemeinen werden etwa 0,5-1 Gewichtsprozent zugefügt. Dieser Zusatz wurde jedoch in der Tabelle nicht aufgenommen, da die im Glas nach der Schmelze verbleibende Menge zu klein ist, um irgendeine bemerkenswerte Wirkung auf die grundlegenden Eigenschaften des Glases auszuüben.Fining agents such as As 2 O can be added. Generally about 0.5-1 percent by weight is added. However, this addition has not been included in the table because the amount remaining in the glass after melting is too small to have any noticeable effect on the basic properties of the glass.
57.0 i
57.0
61.5 1
61.5
58.66th
58.6
51 1
51
63-8th
63-
62.52
62.5
62.2 2
62.2
62. Ii
62.
58.9 IL
58.9
58.6 Ii
58.6
60.1 η
60.1
.7.7
62,45 1
62.45
53.6 IP.
53.6
Es wurde festgestellt, daß die verwendeten Mengen von Al2O, und Ha2O kritisch sind, um die gewünschte erhöhte mechanische Festigkeit zu erhalten, und daß die Zugabe von verschiedenen verträglichen Hetalloxyden stark beschränkt ist und nicht über 20 Gewichtsprozent der Gesamtmenge liegen soll. Vorzugsweise soll der Zusatz weniger als 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge betragen. Derartige Metalloxyde sind K2O, Erdalkalimetalloxyde ZrO2, PbO, P2O5, TiO2 und B2O,* Die Zusätze sollen nicht in Sinzelbeträgen über etwa 10 Gewichtsprozent erfolgen und vorzugsweise unter 5 Gewichtsprozent liegen* Vorhandenes IdUO hat eine schädliche Wirkung auf die Festigkeit des Glases und sollte nicht in Mengen über 1£ vorliegen.It has been found that the amounts of Al 2 O and Ha 2 O used are critical in order to obtain the desired increased mechanical strength and that the addition of various compatible metal oxides is severely limited and should not exceed 20% by weight of the total amount. The addition should preferably be less than 10 percent by weight of the total amount. Such metal oxides are K 2 O, alkaline earth metal oxides ZrO 2 , PbO, P 2 O 5 , TiO 2 and B 2 O on the strength of the glass and should not be in excess of £ 1.
Tabelle II zeigt verschiedene Hitze- und Salzbadbehandlungen von Beispiel 1 nach Tabelle I, sowie Abiriebwerte (HOR) nach der Polierabriebmethode (tumble abraeioi). Der Dehnungspunkt dieses Glases let 5810O, der Temperungs?unkt 631°0. In jedem jTable II shows various heat and salt bath treatments from Example 1 according to Table I, as well as abrasion values (HOR) according to the polishing abrasion method (tumble abraeioi). The expansion point of this glass is 581 0 O, the tempering point 631 ° 0. In every j
* f* f
Falle wurde ein1 Bad von geschmolzenem I)TO, benutzt, obwohl andere Kaliumsalze und deren Mischungen* di· in erforderlichem J Temperaturbereich schmelzen, verwendbar sind. Tabelle II gibt außerdem einen Vergleioh der erfindungegimäß erhaltenen Feetigkeitewtrte mit Werten» dl« ohne vorherige Hltsebehandäung erhalten wurden* Jeder MOR-Wert stellt linen DurchschnittswertTrap a 1 bath of molten I) TO was used, although other potassium salts and their mixtures * that melt in the required temperature range can be used. Table II also gives a comparison of the moisture values obtained according to the invention with values "dl" obtained without prior treatment. * Each MOR value represents an average value von Messungen an 6 Mustern mit einer Fehlergrenze τοη + 3000 pelof measurements on 6 samples with an error limit τοη + 3000 pel
of ■ ■ I ·of ■ ■ I ·
(211 kg/cm*). ) /■■,.(211 kg / cm *). ) / ■■ ,.
-11-109851/0387-11-109851 / 0387
177U27177U27
Nt-example
Nt-
(MOR - T)Si)Pool abrasion
(MOR - T) Si)
1Hl «
1
177H27177H27
Nr.example
No.
(MOR-psi)Polishing abrasion
(MOR-psi)
Tabelle I^ zeigt deutlich die verbessernde Wirkung der vorhergehenden Hitzebehandlung auf die mechanische Festigkeit ton Beispiel 1, das eine bevorzugte Glaszusammensetzung gemäß der Erfindung hat, beruhend auf praktischen Bedingungen wie Schmelz- und Formbarkeit, sowie der Fähigkeit zur Erzielung hoher mechanischer Festigkeiten. Die bevorzugte Behandlungszeit für die Verfestigung in Luft beträgt etwa 24 Stunden. Eine derartige Behandlung führt im allgemeinen zu einer Hiierabriebfestigkeit von etwa 90 000 psi (+ 3000 psi). Wenn das Glas mit Siliciumcarbidpapier statt nach der Polierabriebmethode abgerieben ist, ergeben sich Bruchmodulwerte von etwa 110 000 pel im Vergleich zu etwa 72 000 pel bei Mustern, die nicht vorher in Luft hitzebehandelt wurden*Table III clearly shows the improving effect of the previous one Heat treatment for mechanical strength clay Example 1, which has a preferred glass composition according to the invention, based on practical conditions such as melting and formability, as well as the ability to achieve high mechanical strengths. The preferred treatment time for solidification in air is about 24 hours. Such treatment generally results in abrasion resistance of about 90,000 psi (+ 3000 psi). If that Glass is rubbed with silicon carbide paper instead of the polishing abrasion method, results in modulus of rupture of about 110,000 pels compared to about 72,000 pels for samples, which have not previously been heat-treated in air *
Tabelle III zeigt die Wirkung der Hitzebehandlung auf die Verbesserung der Festigkeit der anderen Beispiele nach Tabelle I. In jedem Falle wurden die Gläser 24 StundenTable III shows the effect of the heat treatment on improving the strength of the other examples Table I. In each case the jars were on for 24 hours
109051/0387 bad109051/0387 bathroom
177U27177U27
bei 50O0O in ein Bad von geschmolzenem KNO.* eingetaucht, um den Austausch von Kaliumionen für Natriumionen durchzuführen· immersed at 50O 0 O in a bath of molten KNO. * to perform the exchange of potassium ions for sodium ions
Beispiel Hitzebehandlung Temperungs-Nr. punkt Example of heat treatment Tempering no. Point
Dehnungs- Polierabriefc punkt MOR (pai) Expansion and polishing mark MOR (pai)
*No
*
109851/0367109851/0367
-14--14-
-H--H-
177142? >r177142? > r
Beispiel Hitzebehandlung Temperunga- l>ohnunga- PolierabriebExample of heat treatment Temperunga- l> ohna- polishing abrasion
Die in Tabelle III angegebenen Bruchmodulwerte (Durchschnitt von je 6 Messungen) zeigen deutlioh dl» bemerkenswerteVerbeeeerung der meohanieohen !Festigkeiten Von Gläsern durch die erfindungsgemäße Hitzebehandlung vor dem Ionenaustausch. Sie Siele der mit Ionen ausgetauschten Oberflächenschicht schwankt la allgemeinen ^wischen 2 und 4 «*. Beispiel 7 atigt, daß die Hitzebehandlung bei einer Temperatur von etwa 25°0 unter dem Umforaungeb^rtich des Glase» bis inn»rhalb dee Umformungibereiohea erfolgen soll, um dl· größte fletifkeitaverbeaeerung ssu erreichen, obwohl, wie geeeigt, einige Verbesserung der featigkeit erreicht wird, wenn die Hitiebehandlung bei etwa 5O0O unterhalb de· UaXoraungebereiohee durchgeführt wird.The breaking modulus values given in Table III (average of 6 measurements each) clearly show the remarkable enhancement of the mechanical strengths of glasses by the heat treatment according to the invention before the ion exchange. The size of the ion-exchanged surface layer varies between 2 and 4%. Example 7 states that the heat treatment should take place at a temperature of about 25 ° below the deformation zone of the glass to within the deformation area in order to achieve the greatest increase in liquidity, although, as appropriate, some improvement in performance is achieved when the Hitie treatment is carried out at about 50 0 O below the UaXoraunebereiohee.
109851/Q3S7 bad original109851 / Q3S7 bad original
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