DE1907690A1 - Verfahren zur Erhoehung der mechanischen Festigkeit von Glasgegenstaenden - Google Patents
Verfahren zur Erhoehung der mechanischen Festigkeit von GlasgegenstaendenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- 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
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/005—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to introduce in the glass such metals or metallic ions as Ag, Cu
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Description
Anmelder: ^X^.w.-c,·iX:.u^Pi jmh
Αί.ίβ; PHN_ 3075
vom· n9 pebr. 1969
vom· n9 pebr. 1969
''Verfahren rur Erhöhung der mechanischen Festigkeit von
GIasgegenstanden".
Die Erfindung bezieht aich auf ein Verfahren sur
Erhöhung dei· mechanischen Festigkeit von Glasgegenständen
und auf f.e»äss diese« Verfahren verstärkte Gegenstände. ".
Aus der amerikanischen P.S. 2,779'· 136 ist ein
derartiges Verfahren bekannt, gemass den ein aus 45 bis
50 c/o SiO2 und 7 bis 25 $ Κ£0 und/oder Na3O enthaltenden
Glas bestehender Gegenstand über der Entspannungsteraperatur,
aber unter der .Erweichungstemperatür des Glasea mit
einem geschmolzenen LdthiuRsalz in Berührung gebracht und
solange gehalten wird, bis in einer ßbtjrfläehenschiciit
■ '_ . 9098417 ftf ti -:Vi;ri/ I ~ ..
PHK 5075
eine erhebliche lienge an Alkaliionen gegen Lithiumionen
ausgetauscht worden ist. Da das so erhaltene Glas einen niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten als das ursprüngliche
Glas hat, wird in dieser Oberflächenschicht eine Druckspannung
aufgebaut, wodurch sogar nach eii.er erheblichen
Beschädigung der Oberfläche eine erhöhte Festigkeit in
bezug au!' Belastung unter zugspannung herbeigeführt wird»
Unter der Entspannungstenperatiu- und der Erweichungstemperatur
des Jiases sind die Temperaturen zu ver-
W stehen, bei der seine Viskosität 101^' baw* io7' Poises
beträgt. -'--.
Die Erhöhung der Festigkeit.ist jedoch im allgeneihen
verhältnisaässig gering}, die mittlere, Biegeies- ·
tigkeit nach einer cJtandardbeschädigung durch Abscheuern.
beträgt etAva 15 kg/mm/i . Line erheblich höhere Festigkeit
(etwa 40 bis $0 -kg/nun"')' ist dadurch erzielbar, dass eir.er
ciluminiuao;>:ydhaltigen .-lusgangszusainiaensetzung etwa 10 l/o
i'itandioxyd 2;u,.esetzt v.-ird, iiadurch entsteht in der erwähnten Oberflächenschicht nach Eindiffundierung von Li-
thiuinionen ein feirtdisperses rräzipitat von yO-Jpodu:aen,
das die .,usamruensetzung Li?0.Al„0,.43iO„ h£.t und 30gar
einen negativen .("ämeausdehnungskoeffiaienten aufweist.
Ein Nachteil dieser Variante ist jedoch, dass die Ti0?-
haltigen «.usgängagläser technologisch wenig günstig sind.
Sie sind namentlich verhältniamässig hart, was bedeutet,
dass die Krweichungstemperatur verhältnismäasig hoch ist.
9O984t/089S
BADOBfQiNAL
PHN 3075
Genuss der deutsciien latentanneldung t i6y6ü68O2, de
ren inhalt in "Conipte Rendu du dyniposiun sur Lu surface
αϊ: verro et res tr^iteerents modernes du 6-9 juin, IJoJ,
\ Luxembourg" veröffentlicht ist, gibt es einen sehr eng
ue^renstei. Boreich von Zusammensetzungen im oystern LipÖ/
Na.,0 - AIpCx - ^iO^, in dem dem Glas durch den er-
C- C-s £. ■
ν,'-lhnten Austausch von Ha -ionen gegen Li -Ionen hohe Pes-
-tigkeiteverte (etwa 50 kg/mm ) erteilt werden können, wenn
d;is Li%'.iiunione:. enthaltende { esciiraolzene Salzbad auch
1C SilLerionen in einer zwischen etwa 0,005 und 0,1 Grammion
je Bad liegenden Menge enthält.
Die Zusammensetzung des auf diese .('eise verstärkbriren
Gl;_ses uuss innerhalb eines der beiden nachstehenden
in Gewichtsprozenten ausgedrückten Zusamn.ensetzungsbereiche liefen: .
57-C6 . _._ ' üio, ■ 60,5 - 65
Al2P3 15,5-22 . Al2O3 15,5-17
Ha2O + Li2O iy, 5-^-1,5 Na2O + Li2O 21,5-25,5 ;
Ua2O 8-1.2 Na2O 8 - 10,5
Li^O 10-15 Li^O 11,5 - 15
iieim die Zusammensetzung des Ausgangsglases innerhalb
dieser Bereiche gewählt wird, hat der Zusatz von oilberioi.en zum Lithiumionen enthaltenden Bad zur Folge,
d;.f;s eine .ua zv/ei kristallinischen Teilschichten bestehende
Oberflächenschicht entsteht. Die Ausseneohicht ent-
909841/0895
ORIGINAL
PHN 5075
hält als kristallinische Phase ^3-Eucryptit
2SiO2) und die darunterliegende Schicht Lithiummetaeilikat
(Li2O,SiQ2). Bei einer Behandlung von Glas mit einer Zusammensetzung innerhalb der vorstehenden Zusaramensetzungs-
". bereich·» beispielsweise während 1 Stunde auf 700*0, hat
die /S -Eucryptitschicht, die einen geringen negativen
Ausdehnungskoeffizienten hat, eine Dicke von etwa 100 Mikron und die unterliegende Schicht von Lithiummetasilikat,"
die einen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 120· 10~'/0G
hat, eine Dicke von etwa 800 Mikron. Der Ausdehnungskoeffizient der erwähnten Gläser beträgt .ebenfalls etwa 120.
Bei diesem Verfahren ergibt sich eine undurch- ' sichtige Oberflache.
Die Erfindung schafft einen anderen, ebenfalls
sehr eng begrenzten Bereich von ^usamaenSetzungen von Glä
sern, die durch die gleiche Behandlung mit einem Lithium»
ionen enthaltenden Salzbad, das auch eine g&ringe Silberionenmenge
enthält, im Gegensatz zu den vorerwähnten Gläsern
in durchsichtige Produkte mit Festigkeiten von 40
bis 60 kg/mm* nach einer ytandardbeechädiguhg mit rotierenden Sandpapier umgewandelt werden können.
Das erfindungsgemäBse Verführen ist dadurch g*«
kennzeichnet» daas aus Glas mit einer im Gewichtaprosenten
ausgedrückten Zueaxameneetsting innerhalb des naohet··
henden zuilAmenBettüngsbereieheii
Ö
Ö
3075
55,5 - 59 '
Al2O, ' 20,5;- 28
ί- zusammen 16 - 2.1,
\- ■ .
5. bestehende, Gegenstände einer derartigen.an sich bekanxiten
Behandlung über der £ntspannung,stemperatur, jedoch unter
der- SrHeichungstemperatuz' des; G:lases. in einea ei:n:„Lithium-SaIz,.
enthaltenden. Bad unterworfen wenden,, welchem ,BadV Xer>
doph eine;; geringe kenge νρη.·; eitwa.Öjpi: (Jrammion,, Silberionen;
zuge.sets.t ist., Zur Erläuterung der iCrfindung folgt je/1izjt.
;eßie|pge;. ausι L·ithiumG£vrboilα.t>^ wasiser
itatt in, einemi.der^artigeni.VBrh^lJiniiS;^ daiSiir.sd.ohii
;;f der« in· deXi^
tenΛ Zus;iiOTierL;se. t zung,en:
aus., den;: Schmelzen:; i3ta ^
tenΛ Zus;iiOTierL;se. t zung,en:
aus., den;: Schmelzen:; i3ta ^
Die^ei Stäben wurden .wäjvrend: 1 Stunde= in θί,Ιΐ; auf;;"
66O bis 70GeQ;!erhitzte3 Bad auSi ^schmol?enen; S^jsen;,: dsiss.
zu, 55 Gew.>
aus LigSQ. und; zu., eiwar 4§\ Gsir^'attSi.Na.gSQ,. beistand und den je kg 2 g ÄgiTO.;. zugtsetzt; >v.orden, way,, ge·,
taucht. ii ach 3e endi gung: der; Behandluixg, wiirdej
ander-IiUftv auf. oimraertemperatur
tungswacser abgespült. Naoh Berüiji-ung mit ro,tierend^fa
25. Sundpapieiv wiesen die otäbe die in der, Tabelle-A*
benen Pestigkejilisv/prte^ ( Φ*^) -auf *Λ a;ie,
PHH 3075
wenn bei der Her st ellung, dar Ausgajigs^läser-nichfc völlig,
reine; i/erkstof £ e benutzt; worden, waren;, _ hatten^ ciie:i Stäben
nach der Ionenaustausehbehandlung.
TABELtLE A
| Zuaaramensetaung(Gew | Al2O3 | Li2O | Na2O | ^b | |
| :sio2. | 21,4* | I 14,Pi, | kg (nun y | ||
| [■■■vy | I .5H- | ||||
| ; .57*2: | 2Ji I"; | ||||
| j »ν | Γ 5^,2: | j 4fe |
üin zu beweisen, wie kritisch- die.. Zusammensetzung,;
10; dea--GIaSe1Si, iet;, folgen nachstehend (Tabelle; Bj ι diLe Zusaa-.
mensetzungen von drei gerade ausserhalb- des erfindungsge-,.
. _■ ■ masgeii. Zuaamjaensetzungsberei.chs lie^nden. G.l^iaern|V
die sen „Gläsern auf entspreMChejide: -tf
zersprangen spontan bei einer, 3/4-Stunde.
15; lung;in der erwähnteniSalzaohnielaeii
wurde
PHN 3075
| Nr. | Zusammensetzung (Gew#$), | SiO2 | Al2O5 | Li2O | Ka2O | Vb kg. (ram£ ) |
|
. 4
5 6 |
54,6 55,2 52,0 |
27,2 ' 29,7 30,0 |
5,6
4,6 5,5 |
12,6 10,5 12,5 |
m: - " - ·»■ |
Claims (2)
- PHN 3075Patentansprüche:fi,J . Verfahren zur Erhöhung.der mechanischen Festigkeit von aus SiO , Al2O,, ifa2O und LipO enthaltendem Glas bestehenden Gegenständen, bei dem die Gegenstände bei einer Temperatur über der Entspannungstemperatur, jedoch unter der Erweichungstemperatur des Glases solange, mit einer Lithiurcionen enthaltenden Schmelze in Berührung gehalten werden, dass in einer Oberflächenschicht eine erhebliche Menge an liatriuraionen gegen Lithiumionen ausgetauscht sind, dadurch gekennzeichnet» dass aie aus Glas mit einer in-Gewichtsprozenten ausgedrückten Zusammensetzung innerhalb des nachstehenden ZusammensetzungsbereichesäSiO2 55,5 -,59 ■Al2O, 20,5-28 -'11 - 15JV zusammen 16 - 21bestehenden Gegenstände einer derartigen Behandlung unterv.-orfen werden, wobei dem Lithiumionen enthaltenden Bad eine geringe Ivlenge eines Silberionen enthaltenden Salzes zugesetzt ist, wodurch gleichzeitig mit der Eindiffundierung der Ionen eine kristallinische Oberflächenschicht entsteht.
- 2. Glasgegenstände, denen durch Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 eine erhöhte mechanische Festigkeit erteilt worden ist,909841/0895BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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ID=19802959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691907690 Pending DE1907690A1 (de) | 1968-03-07 | 1969-02-15 | Verfahren zur Erhoehung der mechanischen Festigkeit von Glasgegenstaenden |
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- 1968-03-07 NL NL6803210A patent/NL6803210A/xx unknown
-
1969
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- 1969-03-03 US US803930A patent/US3615323A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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