DE2254118C3 - Verfestigte Glaskeramik aus Kern und druckgespannter Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Verfestigte Glaskeramik aus Kern und druckgespannter Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2254118C3 DE19722254118 DE2254118A DE2254118C3 DE 2254118 C3 DE2254118 C3 DE 2254118C3 DE 19722254118 DE19722254118 DE 19722254118 DE 2254118 A DE2254118 A DE 2254118A DE 2254118 C3 DE2254118 C3 DE 2254118C3
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Description

Dke-Dka Dme-Dn
20
positiv ist.
2. Glaskeramik nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der prozentualen Verdichtungsdifferenz D, errechnet nach der Gleichung
D =
Dke-Dka Dae-D,
D1.
Dm
•^ x(lOO),
wenigstens 0,5% beträgt.
3. Glaskeramik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert D1 bis 5% ist.
4. Glaskeramik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der V^ärmedehnungskoeffizient des Kerns und der Mantelschicht D gleich sind.
5. Glaskeramik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedehnungskoeffizient des Kerns etwas größer ist als der des Mantels.
6. Verfahren zum Herstellen der Glaskeramik nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Schichtkörper aus einem Kern und einem Mantel zusammengesetzt und anschließend durch Wärmebehandlung der thermisch kristallisierbare Glasteil in situ kristallisiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Wärmebehandlung lang genug zur Kristallisierung, jedoch nicht lang genug zum vollständigen Spannungsabbau in der Manteischicht ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Mantelschicht aus einem bei niedrigerer Temperatur und höherer Viskosität als der Kernteil kristallisierbaren Glas durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft verfestigte Glaskeramiken, die aus einem glaskeramischen Kern und einer an diesen geschmolzenen und ihn umhüllenden druckgespannten Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik bestehen, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bekanntlich bricht Glas meistens unter einer die Fortpflanzung von Rissen oder Sprüngen in der Oberfläche begünstigenden Zügspannung, ist aber unter dem Einfluß einer Druckspannung wesentlich fester. Glaskörper können daher durch eine druckgespannte Haut, eine unter Druckspannung stehende Oberflächenoder Mantelschicht, verfestigt werden.
Die Erzeugung der druckgespannten Mantelschicht durch Ionenaustausch erfolgt meist durch Behandlung in einer Salzschmelze und ist daher ziemlich umständlich. Die druckgespannte Haut ist sehr dünn und kann z. B. durch Abrieb leicht beschädigt werden. Auch besteht bei Erhitzen bis dicht an den unteren Spannungspunkt die Gefährde* Spannungsabbaus.
Weniger aufwendig ist die Verfestigung durch Aufbau eines Schichtkörpers mit Schichten unterschiedlicher Wärmedehnung, wobei sich z. B. der Kern beim Abkühlen stärker zusammenzieht als die Oberflächenschicht Da aber mindestens eine Schicht eine hohe Wärmedehnung besitzt, ist die Wärmeschockfestigkeit für manche Anwendungen unbefriedigend. Auch ist bei stärkerer Erhitzung die Möglichkeit einer Umkehrung der Spannungsverhältnisse der einzelnen Schichten gegeben, so daß der Verstärkungseffekt verlorengeht.
Die Erfindung hat eine verfestigte Glaskeramik mit guter Wärmeschockfestigkeit und Beständigkeit der Verfestigung auch beim Erhitzen auf höhere Temperaturen zur Aufgabe, sowie ein einfaches Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es werden folgende Indices verwendet:
k = Kern
m = Mantel
a = Anfangsdichte
e = Enddichte
Die Aufgabe wird durch die verfestigte Glaskeramik mit einem glaskeramischen Kern und einer an diesen geschmolzenen und ihn im wesentlichen umhüllenden druckgespannten Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik dadurch gelöst, daß der Kern aus einer durch Wärmebehandlung eines thermisch kristallisierbaren Glases der Dichte Dka vor und der Dichte Danach der in situ Kristallisierung entstandenen Glaskeramik und die druckgespannte Mantelschicht aus einem Glas oder einem thermisch kristallisierbaren C-las der Dichte Dm3 vor und der Dichte Dm nach der Wärmebehandlung besteht, wobei der Wert des Ausdrucks
Dke - Dka Dme - Dm
lka
positiv ist, d. h.
"it-fa-islnll. ~ Dk-gtas. > Dm-krlslall.
Dk.tla% Dm.gias,
Die Verfestigung beruht hier auf der größeren Volumenschrumpfung des glaskeramischen Kerns im Verhältnis zur Haut oder Mantelschichi infolge von Phasenänderungen bei der Wärmebehandlung und Kristallisation. Die Haut kann aber auch aus einem bei der Umwandlung zur Glaskeramik sich ausdehnenden Glas bestehen. Der Erfindungseffekt beruht also auf einer Volumenänderung, die meistens negativ ist, weil Glaskörper bei Entstehung von Kristallphasen in der Regel dichter werden.
Da die Schichtung oberhalb der Erweichungstempe' ratur des Glases oder der Gläser der Schichten vorgenommen wird, können Mantelschichten größerer Dicke und Robustheit gebildet werden. Die Schichten können aus Gläskeramiken sehr niedriger Wärmedehnung bestehen, weil eine unterschiedliche Wärmedelv nung für die Verfestigung nicht erforderlich ist. Die
Schichtkörper haben daher gute Wärmeschockfestigkeit. Schließlich ist die Festigkeit auch beim Erhitzen auf höhere Temperaturen, wie 10000C, beständig, da der Verstärkungseffekt auf permanenten und durch Erhitzen nicht beeinflußten Phasenänderungen beruht.
Die Dichte der einzelnen Schichten ist als solche gleichgültig, d. h. der Kern kann dichter oder weniger dicht als der Mantel sein. Wesentlich ist aber, daß die Dichteänderung des Kerns im Verhältnis zur Haut bei der Phasenändening positiv ist, d. h. entweder muß der Kern stärker schrumpfen oder die Mantelschicht muß sich stärker ausdehnen, um eine druckgespannte Oberflächenschicht zu erzeugen.
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1—3 je ein Schaubild der Temperatui T und Dichte D (senkrechte Achse) in Abhängigkeit von der Zeitdauer (waagerechte Achse) während der Kernbildung und Kristallisierung eines erfindungsgemäßen Schichtkörpers, wobei das untere Plateau eine Haltezeit bei der Kernbildungstemperatur und das obere Plateau eine Haltezeit bei der Kristallisationstemperatur darstellt; der Zeit-Temperalurkurve überlagert sind die Kennlinien der relativen Dichte für den Kern D* und die Mantelschicht .Om, wobei Dka bzw. Oma die Anfangsdichte Dkc bzw. Dme die Erddichte und ADk und ADn, die relative Dichteänderung von Kern und Mantel bezeichnen. Wie die F i g. 1 zeigt, wird der Kern bei der Wärmebehandlung stärker verdichtet als der Mantel (im Beispielsfall zum größeren Teil nach der Kernbildung und im Anfangsstadium der Kristallbildung), so daß die Oberflächenschicht druckgeipannt wird.
Im Falle der F i g. 2 hat der Kern zwar eine geringere absolute Dichte als der Mantel, wird aber stärker verdichtet als der Mantel, so daß auch hier die Verfestigungswirkung eintritt.
Im Beispielsfall der Fig. 3 erfährt der Kern keine Volumen- oder Dichteänderung, aber der Mantel expandiert infolge entstehender Kristallphasen niedriger Dichte stärker als der Kern, so daß auch hier eine Druckspannung und Verfestigung entsteht. In jedem Fall ist als<- ADk-ADm positiv. Wie Berechnungen ergeben, kann für je 0,1% Verdichtungsdifferenz eine Erhöhung des Bruchmoduls um 280 kg/cm2 theoretisch erzielt werden. Wie unten erläutert wird die tatsächliche Festigkeit aber durch eine Reihe von Faktoren eingeschränkt, so daß praktisch eine Verdichtungsdifferenz von 0 1 -20% oder sogar höher erforderlich sein kann.
Obwohl die Zusammensetzungen und Kristallphasen des Kerns und Mantels für die Verfestigung nicht kritisch sind, müssen e'ne Reihe von physikalischen Bedingungen eingehalten werden. Außerdem Erfordertiis der positiven differerziellen Dichteänderung des Kerns im Verhältnis zum Mantel bei der Kristallisierung »oll das Glas oder die Glaskeramik der Mantelschicht bei den Kristallisationstemperaturen eine hohe Viskosität bzw. eine große Kriechfestigkeit aufweisen, damit der Spannungsabbau während der Wärmebehandlung möglichst gering bleibt. Wird eine Oberflächenschicht aus nicht kristallisierbarem Glas gewählt, so soll das Glas einen möglichst hohen unteren Spannungspunkt besitzen. Eine Oberflächenschicht aus thermisch kristallisierbarem Glas soll das Glas vor Verdichtung des Kerns vorzugsweise sehr stark kristallisieren und die kristallisierte Oberflächenschicht gut kriechfest sein, d. h, beim Zusammenziehen des Kerns möglichst nicht fließen, weil andernfalls die Oberflächeridfuckspännuhg abgebaut würde. Vorzugsweise kristallisiert das Glas der Mantelschicht daher schneller und/oder bei niedrigeren Temperaturen sowie bei höherer Viskosität als das Kernglas, wenn auch eine gewisse Spannunpsentlastung in der Oberflächenschicht bei der bei höheren Temperaturen vorgenommenen Umwandlung zur Glaskeramik zu erwarten ist.
Bevorzugt, wenn auch nicht Bedingung, ist ferner auch eine zumindest gleiche oder etwas größere Wärmedehnung des Kerns vor und nach der Kristallisie-
!0 rung als des Mantels, da die sonst entstehenden Oberflächenspannungen die Druckspannung vermindern und die Verfestigungswirkung beeinträchtigen.
Als Vorbedingung für eine nennenswerte Steigerung der Festigkeit wurde eine errechnete Verdichtungsdifferenz von Kern und Mantel von wenigstens 0,5% gefunden. Vorzugsweise beträgt diese nach der oben angegebenen Formel errechnete Differenz D etwa 1 - 5%, und noch höhere Werte, z. B 20%, können zur Anwendung gelangen, wenn die Oberflächenschicht bei der Wärmebehandlung einen geringen Widerstand gegen einen Spannungsabbau zeigt.
Zweckmäßig wird die Verdichtung durch solche Änderung der Zusammensetzung und/od^r der Wärmebehandlung bewirkt, daß entweder die Hauptkristallphase des Kerns dichter als die des Mantels ist, oder daß im Kern ein größerer Anteil einer stark dichten, kristalL-ien Nebenphase entsteht als in der Mantelschicht. So führt in einer Li2O-AI2O1-SiO2 Glaskeramik mit Beta-Spodumen in fester Lösung als Hauptkristallphase eine Steigerung des Li2O - Al2O] Gehalts zur Bildung eines stark gestopften Gitters und wegen des größeren Gitterabstands zu einer festen Lösung geringerer Dichte. Cordierit-Glaskeramiken
(MgO-AI2O3-SiO2)
sind in der Regel ais Material für die Oberflächenschicht weniger geeignet, weil sie bei sehr hoher Viskosität kristallisieren und sehr wenig verdichtet werden oder sich sogar leicht ausdehnen.
Am einfachsten kann der Dichteunterschied zwischen Kern und Mantel durch Dispersion sehr dichter Nebenphasen im Kern erhöht werden. So läßt sich der Anteil sehr dichter Phasen, wie Gahnit (ZnAI2O4) oder Spinell (MgAI2O4), durch sehr geringe Änderungen in der Zusammensetzung sehr stark erhöhen. Durch den Anteil solch dichter Phasen ist der Verdichtungsgrad in einfacher Weise einstellbar.
Bei der an sich routinemäßigen Wahl der zur in situ Kristallisation geeigneten Wärmebehandlung in bekannter ein- oder zweistufiger Weise muß erfindungsgemäß Sorge getragen werden, daß eine zu starke, die Spannung in der Oberflächen- bzw. Mantelschicht abbauende Kristallisation vermieden wird. Der ze·'- bzw. temperaturabhängige Spannungsabbau geht bei Temperaturen über dem unteren Spannungspunkt langsam vonstatten und wird bei Annäherung an den Erweichungspunkt zunehmend schneller. Die auszuwählende Kristallisationstemperatur muß daher einerseits so hoch sein, daß die Kristallisation einen positiven Dichteunterschied zur Folge hat, muß andererseits aber unter einer die vollständige Spannungsentlastung der Oberfläehensehieht bewirkenden Höhe liegen.
Die Tabelle I enthält eine Reihe von Beispielen für erfindungsgemäß durch differentielle Verdichtung verstärkte Gegenstände. Die Bruchmodulwerte bei verschiedenen Temperaturen wurden an abgeriebenen Stäben aus den betreffenden Glaskeramiken gemessen. Die Abriebfestigkeit des glaskeramischen Materials
liegt im kristallisierten aber unverfestigten Zustand bei etwa 700-980 kg/cmJ. Die Tabelle enthält auch die Wärmedehnung von Kern und Mantel als Durchschnittswert im Bereich von Zimmertemperatur bis etwa 700 —800°C, die zur Kristallisierung verwendete Wärmebehandlung, die durch Röntgendiffraktionsanalyse festgestellten Kristallphasen von Kern und Mantel und die nach Anfangs- und Enddichte von Kern und Mantel errechnete prozentuale Verdichtungsdifferenz.
Zur Herstellung der Probestäbe wurde ein erschmolzener Glaskern mit dünnen Schichten aus geschmolze-
Tabelle I
nem Marttelglas überzogen; das Schmelzmaterial wurde durch siebartige Ösen gezogen, wobei zylindrische Stäbe mit Durchmessern von 2,54 —6.35 mm (durchschnittlich etwa 5 mm) und etwa 0,127 mm dicken zylindrischen Obefflächenschichten entstanden. Die Tabellenangaben zur Wärmebehandlung beziehen sich auf die Halteüeiten und Temperaturen der Kernbildungs- und Ki'istallisierungsstufen, bei Steigerungsgeschwindigkeitem von 100-300JC/Std. und Abkühlungsgeschwindigkeiten nach erfolgter Kristallisierung von etwa 300° C/Std.
Kern 1 Mantel Kern 2 - Mantel Kern 3 Mantel
SiO2 72,2 72,5 65,8 ./!-Spodumen 72,5 69,7 68,0
AI2O3 20,4 22,5 19,5 Gahnit 22,5 17,9 20,5
ι : η 2,0 ι η 1 A Rutil 3,0 2,7 3,5
MgO 5,4 4,0 1,8 4,0 2,6 U
ZnO - - 2,2 - 1,1 1,2
TiO2 4,0 4,5 4,3 23,0 (700°) 4,5 4,7 4,7
ZrO2 1,5 - - 800° 2 Std. - 0,1 -
B2O, - - 2,0 - - -
Na2O - - 0,3 1,4% - 0,3
As2O3 0,75 0,75 1,0 0,75 0,9 0,4
K2O - - 4900 - - -
Kristallphasen J?-Quarz ^S-Quarz - J3-Quarz jS-Spodumcn „/5-Spodumen
Spinell jS-Spodumen - j3-Spodümen Spinell Anatase
Rutil, ZrO2 Cordierit - Cordierit Rutil
Rutil Rutil
Wärmedehnung Kern 5
(X 10'V'C, RT-T"O 18,5 (700°) 14,8 (700°) 14,8 (700°) 15,0 (800°) 13,5 (800°)
Wärmebehandlung 780° 2 Std. 1000° 2 Std, 900° 2 Std. 800° 2 Std. 1030° 2 Std.
% Verdichtungs-
differenz 4,8% 0,9%
Bruchmodul in
kg/cm2 R-T 2450 2100-2450
500 C 2590 Ϊ75ϋ
700 C 2730 1750
800C - -
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Kern 4 Mantel Mantel Kern 6 Mantel
AI2O,
As2O,
Kristallphasen
69,7 17,9
2,7
2,6
1,1
4,7
0,1
0,3
0,9
J?-Spodumen Spinell Kutii
65,1 23,1
3,77
1,77
1,46
2,01
1,89
0,75
0,15
jS-Spodumen Spinell ZrO2. Ruüi
/-Quarz
jff-Spodumen
ZrO2, Rutil
Spinell
68,7
17,9
3,3
1,4
L9
5,5
1,0
jß-Spodumen
Spinell
Anatase
69,3
18,7
3,6
03
2,6
4,5
72,0 17,7 4,5 0,3 0,1 4,4
_/?-Spodumen
Gahnit
Rutil
jS-Spodumen Anatase
Fortsetzung
Kern 4 Mantel
Kern 5 Mantel Kern 6 Mantel
Wärmedehnung
(X 10"7rC, RT-TC)
Wärmebehandlung
% Visdichtungsdiflefrnz
Bruchmodul in
kg/cm2 R-T
500 C
700 C
800 C
15,0 (800°)
800° 2 Std.
1,6%
2030
12,0 (800°)
1030° 2 Std.
16,8 (700°)
800° 2 Std.
9,0 (800°)
1000° 2 Std.
5,7 (800°)
800° 2 Std.
2,0%
1820-2240
1680-1960
5,7 (800°)
1130° 2 Std.
Das Beispiel 1 der Tabelle zeigt die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung verfestigter Gegenstände, die ihre Festigkeit auch bei höheren Temperaturen behalten und beweist zugleich, daß die Verfestigung nicht auf unterschiedlicher Wärmedehnung beruht Die beobachtete Festigkeit nimmt nicht nur mit steigender Temperatur zu, sondern liegt auch weit über der auf dem meßbaren Wärmedehnungsunterschied zurückführbaren Festigkeitssteigerung.
Wahrscheinlich auf dem Spannungsabbau in dem Mantel während der Wärmebehandlung beruht der Umstand, daß die beobachtete Festigkeit von 2450 kg/cm2 erheblich unter der theoretischen Festigkeit des geschichteten Stabs mit einer Verdichtungsdifferenz von 4,8% liegt. Diese Verdichtungsdifferenz beruht auf dem höheren MgO-Gehalt im Kern, der seinerseits eine geringe, dichte Spinellphase (MgAI2O4) bildet, sowie auf einem höheren Li2O und AI2O3 Gehalt des Mantels, wodurch eine stark gestopfte, etwas Cordierit enthaltende Beta-Spodumenphase fester Lösung und verhältnismäßig geringer Dichte entsteht In dem Schichtkörper hat drr Mantel einen weiter fortgeschrittenen Phasenzustand als der Kern, weil die größere Menge Li2O die Bildung von Beta-Spodumen in fester Lösung bei niedrigeren Temperaturen fördert
£.Cigt CIIlC
CaugnCH UCI
IcTtCm-
peratur von etwa 4900 kg/cm2; das ist in etwa gleich der «us der errechneten prozentualen Verdichtungsdifferenz von ca. 1,4% erzielbaren theoretischen Festigkeit Diese hohe Festigkeit beruht wahrscheinlich auf der Kristallisierung bei der vergleichsweise niedrigen Temperatur von etwa 900° C; der Spannungsabbau ist daher sehr viel kleiner. Jedoch bedingt die Wärmedehnungsdifferenz von etwa 8xlO-7/°C zwischen Kern lind Mantel eine Verfestigung von höchstens ca. 700 kg/cm2. Hierzu kommt noch eine natürliche Festigkeit von 700 kg/cm2. Es verbleibt als Folge der iifferentiellen Verdichtung, vornehmlich bedingt durch die geringe Menge von sehr dichtem Gahnit (ZnAl2O4) im glaskeramischen Kern, eine Verfestigung von etwa 3500kg/cms
Das Beispiel 3 zeigt eine Verfestigung von ca. 1400 kg/cm2 über die natürliche Festigkeit hinaus, oder
Tabelle II
annähernd 50% der aufgrund der Verdichtungsdifferenz von 0,9% zu erwartenden theoretischen Festigkeit
Die Verfestigung infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung von 1,5 χ 10 VC ist hier vernachlässigbar klein. Die Verdichtungsdifferenz beruht hauptsächlich auf dem höheren Li2O ■ AI2O3-Gehalt des Mantels und damit stärkerer Beta-Spodumenbildung, sowie auf einer gewissen Spinellbildung im Kern.
Das Beispiel 4 zeigt eine Festigkeit bei Zimmertemperatur von etwa 2030 kg/cm2, was etwa 1330 kg/cm2 über der natürlichen Festigkeit liegt. Die Verfestigung beruht wohl vornehmlich auf einer Verdichtungsdiffe-
3ti renz von etwa 1,6%. in erster Linie aufgrund des höheren AI2O3 und Li2O Gehalts des Mantels, der wiederum eine stärker gestopfte Beta-Spodumen-Kristallstruktur und damit eine geringere Verdichtung bei der Kristallbildung zur Folge hat
Das Beispiel 5 zeigt eine Verfestigung, die um etwa 1750 kg/cm2 über der ursprünglichen Festigkeit bei Zimmertemperatur liegt, und überwiegend durch Verfestigung infolge unterschiedlicher Verdichtung von Kern und Mantel entsteht. Letztere beruht auf der erhöhten Spinelbildung im Kern infolge des größeren ZnO Gehalts und der Beibehaltung von etwas Beta-Quarz im Kern nach der Keramisierung, der etwas dichter als die Spodumenphase ist Etwa 560 kg/cm2 der
r·—·:_ι—:» 1
= ι
Wärmedehnung von Kern und Mantel zurückgeführt werden.
Das Beispiel 6 zeigt die Möglichkeit der Verfestigung durch differentielle Verdichtung im Falle eines glaskeramischen Systems sehr niedriger Wärmedehnung. Ein hoher ZnO Anteil und niedriger Li2O Anteil in der Zusammensetzung des Kerns führt zu stärkerer Verdichtung des Kerns infolge der größeren Gahnitmenge und der Beta-Spodumen-Festlösung mit größerem Kieselsäuregehalt Von Bedeutung sind auch Rutil ίπϊ Kern und Anatase im Mantel, da das Erstere viel dichter als das Letztere ist Mit der geringfügigen Wärmedehnungsdifferenz wäre eine Verfestigung nicht möglich.
Weitere Zusammensetzungen können durch unterschiedliche Verdichtung bei einer Kernkontraktjon und/oder Mantelexpansion verfestigt werden, wie z. B.:
Kern 7
Mantel Kern 8
Mantel
SiO2
AI2O3
26,0
62,8 26,4 65,2
20,8
46,8
28,2
Fortsetzung
ίο
Kern 7
Mantel Kern 8
Mantel
Li2O
MgO
ZnO
4,7
4,7
TiO2 5,1 1,0 5,1
ZrO2 - 1,0 -
As2O5 jff-Spodumen 1,0
F Rutil -
Krislallphasen Mullil j5-Spödumen
Topas Rutil
Müllit
20
Wärmedehnung 800' C 4 Std.
(X 10-'/"C) 1,4% 13
Wärmebehandlung 1100-C 4 Std
% Verdichtungsdifferenz 3500
Geschätzte Festigkeit in
kg/cm2
2,8 -
1,2 13,2
4,8 -
3,3 11,4
1,4 -
0.5 0,4
,/8-Spodumen Gordierit
y?-Quarz Rutil
α-Quarz
Spinell
Rutil
^ίΓίνΰΠΐΙϊίΠίΪΛΪύ
18 20
800X 2 Std. 1100' C 2 Std
12,0%
Im Beispiel 7 beruht die Verfestigung hauptsächlich auf einer sehr dichten Topasphase im Kernmaterial; eine geringe weitere Festigkeitsverbesserung kommt infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung zustande.
Im Beispiel 8 spielt die Manteldehüng für die Verdichtungsdifferenz eine erhebliche Rolle. Die Kernkontraktion erzeugt hier eine Verdichtung von etwa 7,4%, und die Mantelexpansion infolge Gordieritbildung eine negative Verdichtung (Expansion) von -4,7%. Die Verdichtungsdiffereriz von ca. 12% erzeugt eine starke Verfestigung.
2800
Außer der Beibehaltung der Verfestigung bei hoher Temperatur Wird auch die physikalische Beständigkeit besser als bei chemischer Verfestigung. Die Mantelschicht kann so dick wie zur Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb erforderlich ausgebildet werden. Eine genaue maximale Manteldicke ist nicht festzustellen; in der Regel sollte das Verhältnis der Querschnittsfläche des Mantels zu der des K.erns kleiner als etwa 1 :5 sein und im Normalfall ca. 1 :10 bis 1 :30 betragen. Zur guten Abriebfestigkeit soll die Manteldicke mehr als 0,05 mm, vorzugsweise wenigstens 0,12 mm betragen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfestigte Glaskeramik mit einem glaskeramischen Kern und einer an diesen geschmolzenen und ihn umhüllenden druckgespannten Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer durch Wärmebehandlung eines thermisch kristallisierbaren Glases der Dichte Dka vor und der Dichte Dkc Ό nach der in-situ-Kristallisierung entstandenen Glaskeramik und die druckgespannte Mantelschicht aus einem Glas oder einem thermisch kristallisierten Glas (Glaskeramik) der Dichte Dml vor und der Dichte Dmi nach der Wärmebehandlung besteht, wobei der Wert des Ausdrucks
DE19722254118 1971-11-08 1972-11-04 Verfestigte Glaskeramik aus Kern und druckgespannter Mantelschicht aus Glas oder Glaskeramik und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2254118C3 (de)

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