PL82715B1 - Diffusion treatment processes[ca946159a] - Google Patents

Diffusion treatment processes[ca946159a] Download PDF

Info

Publication number
PL82715B1
PL82715B1 PL1969135798A PL13579869A PL82715B1 PL 82715 B1 PL82715 B1 PL 82715B1 PL 1969135798 A PL1969135798 A PL 1969135798A PL 13579869 A PL13579869 A PL 13579869A PL 82715 B1 PL82715 B1 PL 82715B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
glass
ions
liquid
bath
article
Prior art date
Application number
PL1969135798A
Other languages
Polish (pl)
Original Assignee
Glaverbel Mecaniver
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB4089269A external-priority patent/GB1274733A/en
Application filed by Glaverbel Mecaniver filed Critical Glaverbel Mecaniver
Publication of PL82715B1 publication Critical patent/PL82715B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/0413Stresses, e.g. patterns, values or formulae for flat or bent glass sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/02Tempering or quenching glass products using liquid
    • C03B27/03Tempering or quenching glass products using liquid the liquid being a molten metal or a molten salt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/02Tempering or quenching glass products using liquid
    • C03B27/03Tempering or quenching glass products using liquid the liquid being a molten metal or a molten salt
    • C03B27/035Tempering or quenching glass products using liquid the liquid being a molten metal or a molten salt the liquid being sprayed on the object
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/052Tempering or quenching glass products using gas for flat or bent glass sheets being in a vertical position
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C21/00Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001Treatment 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
    • C03C21/002Treatment 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 perform ion-exchange between alkali ions
    • C03C21/003Treatment 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 perform ion-exchange between alkali ions under application of an electrical potential difference

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Article subjected to continual contact with a liquid agent, the latter streaming the surface(s) of former and penetrating the former to create superficial compressive tensions in latter, thus strengthening article. (1) Liquid is streamed in presence of a gaseous liquid acting as weakener of barrier to penetration of (1); may contain H2O, CO2, SO2, SO3 or halogens; acts as treatment temp. regulator. While streaming, liquid and article submitted partly to an electric field, the former being recycled after regeneration. Article may, inter alia, be glass sheet. Example: ceramic items of Al2O3: 42%; SiO2: 46%; Na2O: 12% submitted to jets of KNO3 at treatment temp: 520 degrees C for 24 hrs. Mechanical resistance resulting was 4 times greater than before; rupture in boundary area fell from 5 to 2% compared with same items treated in KNO3 bath. [FR2017881A1]

Description

Sposób modyfikowania wlasnosci wyrobów ze szkla, materialu vitrokrystalicznego, ceramicznego lub skalnego przez dyfuzje Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfiko¬ wania wlasnosci wyirdbdw ze szkla, malterialu vi- trokryistaliiciznego, ceramicznego lulb skalnego przez dyfuzje.Znane jest powodowanie dytfuzji substancji do szkla ze srodowisk zawierajacych sól w postaci stopionego azotanu. W wyniku tego postejpowania zaleznie od rodzaju dyifundujacej substancji i wa¬ runków prowadzenia obróbki, miozna otrzymac róz¬ ne rezuflibaty modyfikacji. Na przyklaid, dyfuzja mo¬ ze doprowadzic do zmiany skladu powierzchni szkla lulb do zwiekszenia jej oodpornosci ina rozer¬ wanie.Jednakze otrzymanie zalozonych i odtwarzalnych rezultatów takiej obróbki przez dyfuzje w warun¬ kach przemyslowych nie jest latwe. Mianowicie trudno Jest zapewnic, azeby proces dyfuzji po¬ stepowal wystarczajaco i w sposób zalozony w jed¬ nostce czasu.Niekiedy dyfuzja jest opózniona w sposób nie¬ przewidziany po ustaleniu iwarunków, w kitórych powiana ona zachodzic. W niektórych przypadkach zapoozatkowaina dyfuzja slabnie lub tez zatrzy¬ muje sie tak, ze na koncu wyznaczonego czasu procesu nie otrzymuje sie wyimalganej modyfika¬ cji.Stwierdzono, ze korzystne jest prowadzenie dy¬ fuzji za pomoca srodowiska, zawierajacego azotan, podczas gdy srodowisko to pozostaje w zetknie¬ ciu z 002. 10 15 25 30 2 W sposobie wedlug wynalazku wymienia sie jo¬ ny alkaliczne znajdujace sie w warstiwach po¬ wierzchniowy dh wyrobu, takie jak Na na jony al¬ kaliczne znajdujace sie w srodowisku cieklego azo¬ tanu, z którym wyrób styka sie, takie jak K, Rb, Li, przy czym sposób polega na tyim, ze wprowa¬ dza sie G02 w srodolwfilsfco cieklego azotanu, co najmniej podczas czesci dyffiuzji.Wyroby ze szkla o identycznym skladzie pod¬ dano w tych samych warunkach zetkniejciu ze sro¬ dowiskiem, zawierajacym odpowiednia s/ubsltancje wykazaly, ze w wyniku kontaktu srodowiska z C02 dytfuzja izaczyna sie o wiele szylbciej, niz w przypadku braku tego kontaktu ze wspomnia¬ nym gazem. Podobne korzysci otrzymano podczas prób z wyrobami z materialu vtiltrokrylstallitezfieigo.Nie mozna jeszcze calkowicie wyltiuimaiczyc tych korzystnych reizuOltaltów. Jeslt mozliwe, iz pczyczyma powyzszego jest fakt, ze w istosowanych srodowi¬ skach obecnosc G02 wywiera wplyw na reakcje dytsocjacji i rekombinacji w srodowisku obróbki, powodujac tworzenie sie jonów O , kttóre sa czynnikiem przyspieszonego zamiicjowania dyfu¬ zji.W szczególnosci, opisany wyzej sposób pozwala na obnizenie temperatur ssrodojwilsk obrabiajacych, co prowadzi do wyeliminowania deformacji obra¬ bianych wyrobów decydujac o ich jakosci.Wynalazek pozwala na przeprowadzenie obróbki, powierzchni szkla na przyklad obróbki przez hax- 827153 82715 4 towanie chemiczne w czasie o wieiLe krótszymi niz dotad, prowadzac w rezultacie do otrzymania wy¬ robów (chemicznie hartowanych przy zmniejszonych kasztach produkcji.W sposobie wedlug wynalazku nie jest koniecz¬ ne obserwowanie calosci okresiu, w którymi sub¬ stancja lulb siubsitamcje dyiiunduja do wyrobu ze srodowiska, pozostajacego z nia w kontakcie. Ko- rzyisitnie jest zaobserwowanie warunków wstepnych, w których zaczyna sie wspomniana dyfuzja.Oczywiscie nie jest konieczne, azeby srodowisko, w którym zachodzi dyfuzja bylo w kontakcie z ca¬ lym obrabianym wyrobem. W pewnych przypad¬ kach moze byc korzystniejsze poddanie obróbce tylko jednej lub kilku czesci wyrobu, na przyklad w przypadku taili szkla — ograniczenie obróbki do jej czesci skrajnych lub obrzezy w celu zmody¬ fikowania wygladu i/lub wzmocnienia tylko wspom¬ nianych czesci.Wynalazek jest szczególnie przydatny w procesie zwanym hartowaniem chemicznymi. Wiadomo, ze szklo mozna wzmacniac przez hartowanie che¬ miczne, w czasie którego powoduje isie dyfuzje substancji do szkla ze srodowiska kontaktowego, kontrolujac temperatury w czasie i po dyfiuzji tak, azeby zewnetrzne warstwy szkla zostaly poddane naprezeniom sciskajacym lub zwiekszonym napre¬ zeniom sciskajacyim.Hartowanie chemiiczne powoduje zastapienie jo¬ nów w szkle jonami, pochodzacymi ze srodowiska kontaktowej obróbki wyirolbu. Na przyklad jest mozliwe wywolanie naprezen sciskajacych przez wymiane jonów, pochodzacych z zewnetrznych warstw szkla na jony, powodujace zmniejszenie wspólczynnika rozszerzalnosci termicznej w tych warsltwach zewnetrznych; przy czym wymiane pro¬ wadzi sie w temperaturze wystarczajaco podwyz¬ szonej i utrzymywanej wystarczajaco dluigo dla wyeliminowania naprezen rozciagajacyeh wywola¬ nych przez wspomniana wymiane. Tak wiec ozie¬ bienie powoduje powstanie sil sciskajacych.Naprezenia sciskajace mozna takze uzyskac przez wymiane jonów z warstw zewnetrznych szkla na jony wieksze, przy czym warstwy powierzchniowe szkla utrzymuje sie w temperalturze podwyzszo¬ nej, jednakze nie tak niskiej, aby nie dopuscic na istotny, spadek naprezenia lub calkowity ich zanik.Nastepnie szklo chlodzi sie do temperatury nor¬ malnej w taki sposób, azeby utrwalic wywolane naprezenie. Co wiecej, mozliwe jesit wywolanie naprezen sciskajacych na powierzchni przez wpro¬ wadzenie jonów ze srodowiska kontaktowego przez powierzchnie szkla pod wplywem pola elektrycz¬ nego, przy czym jony nie przechodza przez te sama po^vierachnie szkla w drugim kierunku, to znaczy do srodowiska konltaktoweigo.Proces hartowania chemicznego mozna stosowac nie tylko do szkla, lecz takze do wyrobu z mate¬ rialu viltrokrystaliiczniego, w tym przypadku naj- lejpsze wyniki otrzymuje sie, jezeli faza materialu yiltrokrystalicznego, w której dyfuzja zachodzi w duzym lub najwyzszym stopniu, jesit dobrze roz¬ proszona na calej powierzchni wyrobu. Proces har¬ towania chemicznego mozna ponadto stosowac do wyrobów ceramicznych lub skalnyich w takim za¬ kresie, jak na to pozwala zawartosc na ich po¬ wierzchni jonów przemieszczajacych sie w tempe¬ raturze obróbki, w celu wywolania na tej po¬ wierzchni naprezen sciskajacych lub zwiekszenia tych ostatnich w nastepstwie wprowadzenia jonów lub wspomnianej wymiany jonów.W opisanych proesach chemicznych hartowania, dyfuzja substancji do obrabianego wyrobu polega zwykle na wymianie jonów miedzy wyrobem i sro¬ dowiskiem kontatotqwyim. Dla wynalazku szczegól¬ nie istotny jest fakt, ze dotyczy on tej wlasnie wymiany jonów, a zwlaszcza wymiany jonów al- kaliicznyich. Oczywiscie sama wymiana jonów nie jest isltata wynalazku. Tyltulem przykladu mozna przytoczyc nastepujacy proces: jest mozliwe wpro¬ wadzenie jonów do wyrobu ze szkla, materialu vi- trokrystalicznego, ceramiki lub z malterialów skal¬ nych za posrednictwem srodowiska kontaktowego poprzez powierzchnie wyrobu, bez jednoczesnego ruJchu jonów z tejze powierzchni do srodowiska kontaktowego, za pomoca pola elektrycznego, któ¬ re moze byc ciagle, nieciagle lub zmienne. Wyna¬ lazek znajduje zastosowanie do wszystkiich tych przypadków.Srodowisko stopione moze stanowic kapiel, w kltórej zanurza sie obrabiany wyrób lub jego czesc w czasie dyfuzji. Wedlug innego przykladu wyko¬ nania sposobu kieruje sie strumien lub strumie¬ nie kapieli na wyrób lub jego czesci w celni za¬ bezpieczenia splywu wzdluz tej lub tych po¬ wierzchni wyrobu przez które ma nastepowac dy¬ fuzja. Zaleta takiego postepowania jest fakt, ze w jego wyniku zwieksza sie równomiernosc obróbki na powierzchni lub powierzchniach wyrobu.Wedlug jednego z przykladów wykonania wy¬ nalazku wymienia sie jony potasowe, pochodzace ze srodowiska z jonami sodowymi zawartymi w obrabianym wyrobie. Najkorzystniej jesit jezeli srodowisko kontaktowe zawiera stopiony azotan potasowy. W przypadku stosowania srodowiska w postaci kapieli obrabiajacej, G02 mozna przez te kapiel przedmuchiwac. Przedmuchiwanie gazu da¬ je taka korzysc, ze w kapieli o duzyich objejto- sciiach gaz rozchodzi sie do calej kapieli, a co wiecej produkty dysocjacji lub/i rekombinacji sa rozlozone w jej calosci zamiast pozostawac w miejjsicu ich tworzenia i w rezultacie stanowic przeszkode dla pózniejszego biegu procesu.Mozna takze C02 stosqwac w mieszaninie z ga¬ zem obojetnym takim jak azot. Korzystnie jest je¬ zeli 002 jesit zmieszane z powietrzem. Mieszanina ta powoduje zwiekszenie i zainicjowanie dyfiuzji prawdopodobnie poprzez wplyw na zawartosc jo¬ nów O w kapieli. Ilosc C02 wprowadzonego w kontakt z sola stopiona wynosi korzystnie co naj¬ mniej 0,1 litra na minute w objetosci jednego me¬ tra szesciennego.Jezeli srodek obrabiajacy splywa wzdluz obra¬ bianego wyrobu jak podano wyzej, gazy moga byc wldmiuchiwane do powierzchni wyrobu w taki spo¬ sób, azeby stykaly sie one z srodkiem przeplywa¬ jacym Wzdluz tych powierzchni.Ponizej podano kilka przykladów stosowania spo¬ sobu wedlulg wynalazku. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 •82715 6 Przyklad I. Dla dyfuzji do tafli sizkla sodo- wonwapniowego o zwyklymi skladzie stosuje sie kapiel azoltlanu potasowego o temiperaltuirze 470°C.Do kapieli wdmiuchiujje sie G02. Po 20 godzinach przebywania taiflli szklanej w tej kapieli jony K+ zostaja wymienione z jonaimi Na+, pochodzacymi ze szkla na gilejbokosci 30 mikronów.W szkle o identycznym skladzie poddanym ob¬ róbce w idenltyciznyim czaisie w tej sarniej kapieli 0 tej, samej tem/peraturze, lecz pozbawionej C02 nie mozna bylo wykryc obecnosci jonów K+.Glebokosci przenikania byly zmierzone droga analityczna za pomoca mikrosondy. Jedynie szklo obrabiane w pierwszej kapieli zosltalo w wyniku obróbki istotnie wzmocnione.Przyklad II. Tafle szkla sodowego-wapnio¬ wego na pewnym obszarze o temperaturze 445°C skrapla sie RbN03.Sklad szkla w procentach wagowych jest na¬ stepujacy: Si02 68% Na^O 22,5% CaO 9,5% Azotan ruibidu splywa wzdluz powierzchni tafli szklanej. Nie sitiwierdza sie zadnej wymiany jonów Na+ ze sizkla na jony Rib+, nawe(t po dwóch dniach obróbki.Do obszanu olbrabianego doprowadzono wiec C02.W tyioh warunkach nastapila dyfuzja i odpornosc szkla na rozciaganie silnie wzrosla po 30 godzi- nalch.Przyklad III. Tafle szkla o skladzie wago¬ wym: 71% Si02 2% M&s 13% Na^O 12% CaO Reszte 2% stanowia tlenki takie jak K2O, MgO.Wytóto o wymiarach 1,60 m na 55 cm i grubosci 1 mm zanurzono do kapieli zawierajacej 8 m* mieszaniny o skladzie wagowym 9(9^% KNO3 i 0;2% KaOOa.W pierwszej serii prób temperaituira kapieli .wy¬ nosila 468°C. Po 20 godzinach obróbki nie slbwieir- dizOno zadnej wymiany jonów. W drugiej serii prófb kapiel ogrzano do temperatury 485°C. Po 20 godzinach nastapila! wymianiai. Jednakze tafle szkla¬ ne zostaly zdeformowanie w nastejpstwiiie flch dlu¬ giego przebywania w podwyzszonej temperatu- rze.W trzeciej serii prób te sama kapiel otrzymywa¬ no w temperaturze 468°C jak w serii pierwszej.Jednakze przez kalpiel przedmulchiwano mieszani¬ ne 002 i powietrza w ilosci 10 liltrów na minute 002 i 40 litrów na minute polwieltrza. Po 20 go¬ dzinach przenikania jonów potasowych osiagnieto giejbokosc 30 mikronów. Tafle szklane absolutnie nie zostaly zdeformowane dzieki zredukowaniu temperaltury w tej trzeciej serii prób do 468aC.Przyklad IV. Tafle szkla; kltóre paraeszly wy¬ miane jonoiwa miejdzy jonami Na+ i Rib+ wedlug, przykladu II oziebiono i utrzymywano w tempera- s turze 20°C w atmosferze otoczenia w czasie 1 mie¬ siaca. Nalstejpnie itatfile te zanurzano w kapieli uJilworzonej z mieszaniny o skladzie wagowym 98% NaN03 i 2% LiN03, o temperaturze 440°C w cza¬ sie 20 minut. Nie zaobserwowano zadnej wymiany 10 jonów. Wystarczylo jednakze przedmuchac przez te kapiel CX)2 azeby otrzymac po 20 mimiultach da¬ jaca sie oznaczyc obecnosc jonóiw Li+ Na+ obok jonów Rb+.Przyklad V. Tafle szkla obrabiane metoda oipiisana w przykladzie II usuniejto z miejlsca, w kitórym azotan rubidu splywal wzdluz ich po¬ wierzchni, nastepnie natychmiast zanurzono do ka¬ pieli o tettnjperalturuze 440°C i o skladzie 98% NaN03 i 2% LilN03 wagowo. W tym przypadku stwierdzono, ze druga wymiana jonowa zachodzi takze bez przedmuchiwania. Wynika to z faktu, ze powierzchnia szkla pozostaje aktywna po prze¬ biegu wymiany miedzy jonami Na+ i Rib+ w pierwszej obróbce za pomoca RibNOs w obecno¬ sci oo2.Przyklad VI. W celu przysipiefszenia dyfuzji jonów K+ do ksztaltki ceramicznej o skladzie za¬ sadniczo 42% AI2O3, 50% Si02, 2% Na^ zasto¬ sowano pole eletotryiczne o wartosci sredniej 50 V/om uitworzane pomiedzy elekltrodamii. Kapiel stanowila czysty KN03. Pomimo istnienia pola trudno bylo zaobserwowac dyfuzje po 10 godzi¬ nach przebywania ksztaltki w kapieli o tempera¬ turze 450*10. Uitrzymujac pole elektryczne, przez kapiel przedmuchano wieje mieszanine C02 i po¬ wietrza. Dyfuzja jonóiw K+ do ceramiki osiagnela w tych warunkach 70 mikronóiw po jednej godzi¬ nie obróbki. Ten sam rezultalt otrzymano w przy¬ padku zastosowania zmiennego pola elektrycznego o czestoltliwosci 6 cykli na godzine, W tym przy¬ padku jony K+ przenikaja z obydwu stoon na glebokosc 25 mikronów.Przyklad VII. Skale nefelinu (Na^KAl^O^) zanurzono do kapieli KN03 o temperaturze 470aC.Nie-zaobserwowano zadnej dyfuzji po 30 godzinach przebywania w te«j kapieli wdmuchiwano wiec mieszanine powietrza z G02 w stosunku oibjejto- sciowym 3:1. Nastapila wymiana jonów Na+ i K+, a odpornosc mechaniczna skaly istotnie po¬ lepszyla sie po 30 godzinach obróbki.Przyklad VIII. Tafle z malterialu viitrokry- 85 Sttallicznego o nastepujacym skladtzde wagowym: Si02 48% AI2O3 32% NaaO 10% 60 CaO 2% Ti02 8% zanurzano w kapieli azotanu potasowego o tem¬ peraturze SOO^C. Po 5 godzinach nie bylo wymia- w ny jonowej. W koncu tego okresu czasu do pew- 20 25 30 35 40 457 nyich kapieli wdmuchiwano CO2. W tych oatat- niich w ezatsie dalszych gadzim aaisjtajpsfta dajaca sie otanaczyc wymiana miedzy jonami potasowymi z kajp&eli i Jonami sodowymi, pochodzacymi z fazy azkliisitej powierzchni tafli. W przacilwienisitiwie do tego w pozoisltalych kapielach nie mozna bylo za¬ uwazyc dyfuzji. PLMethod of modifying the properties of glass, vitrocrystalline, ceramic or rock materials by diffusion The subject of the invention is a method of modifying the properties of glass, vitrocrystalline malterial, ceramic rock or glass by diffusion. molten nitrate form. As a result of this procedure, depending on the type of the diffusing substance and the treatment conditions, various modification results can be obtained. For example, diffusion may change the composition of the glass surface or increase its toughness and breakage. However, it is not easy to obtain presumed and reproducible results from such diffusion treatment under industrial conditions. Namely, it is difficult to ensure that the diffusion process takes place sufficiently and predetermined in a unit of time. Sometimes diffusion is delayed in an unpredictable manner once the conditions under which it is established have been established. In some cases, diffusion weakens or stops so that at the end of the allotted process time no sufficient modification is obtained. It has been found advantageous to conduct diffusion with a nitrate-containing environment while the environment remains in the contact with 002. 10 15 25 30 2 In the process according to the invention, the alkaline ions present in the surface layers of the product, such as Na, are exchanged with alkali ions present in the liquid nitrate environment with which the article is in contact with, such as K, Rb, Li, the method consisting in introducing G02 in a medium of liquid nitrate at least during part of the diffusion. Glass articles of identical composition were subjected to the same contact conditions. with the environment containing the appropriate sulfates have shown that as a result of the contact of the environment with CO 2, the ditfusion begins much faster than in the absence of this contact with the said gas . Similar benefits have been obtained in trials with products made of vtiltrokrylstallitezfieigo. It is not yet possible to completely eliminate these beneficial oltalt reactions. It is possible that the reason for the above is the fact that in the environments used the presence of G02 influences the dissociation and recombination reactions in the processing environment, causing the formation of O ions, which are a factor of accelerated diffusion initiation. In particular, the method described above allows the temperature of the processing units is reduced, which leads to the elimination of deformation of the processed products, which determines their quality. The invention allows for the processing of the glass surface, for example by treatment by hax- 827153 82715 4 chemical treatment in a much shorter time than before, resulting in to obtain products (chemically hardened with reduced production costs. In the method of the invention, it is not necessary to observe the entire period in which the substance or substances diffuse into the product from the environment in contact with it. It is advantageous to observe prerequisites under which mention begins Obviously, it is not necessary that the environment in which diffusion occurs is in contact with the entire workpiece. In some cases it may be preferable to treat only one or a few parts of the article, for example in the case of a glass tail - to limit the treatment to its periphery or periphery in order to modify the appearance and / or enhance only said parts. especially useful in a process called chemical hardening. It is known that glass can be strengthened by chemical toughening, during which it causes and diffuses the substance into the glass from the contact environment, controlling the temperatures over time and after diffusion so that the outer layers of the glass are subjected to compressive or increased compressive stresses. The chemical causes the replacement of ion in the glass with ions originating from the environment of the wyirolb treatment contact. For example, it is possible to induce a compressive stress by exchanging ions from the outer layers of the glass with ions, resulting in a reduction of the thermal expansion coefficient in these outer layers; the exchanges being carried out at a temperature sufficiently elevated and maintained sufficiently long to eliminate the tensile stresses caused by said exchanges. Thus, the cooling creates compressive forces. Compressive stresses can also be obtained by exchanging the ions from the outer layers of the glass with larger ions, the surface layers of the glass being kept at an elevated temperature, but not so low, as to prevent significant, a drop in or total loss of stress. The glass is then cooled to normal temperature in such a way as to preserve the stress caused. Moreover, it is possible to induce compressive stresses on the surface by introducing ions from the contact environment through the glass surfaces under the influence of an electric field, and the ions do not pass through the same glass vane in the other direction, that is, the contact environment. The chemical toughening process can be applied not only to glass, but also to a product made of ultra-crystalline material, in which case the best results are obtained if the phase of the filter-crystalline material, in which the diffusion takes place to a great or the highest degree, is well dispersed. on the entire surface of the product. The chemical hardening process can also be applied to ceramic or rock products to the extent that the content of ions on their surface allows them to move at the processing temperature, in order to create compressive stresses on this surface or to increase of the latter as a result of the introduction of ions or the aforementioned ion exchange. In the described chemical tempering processes, the diffusion of the substance into the treated product usually consists of an ion exchange between the product and the contact medium. It is particularly important to the invention that it concerns this ion exchange, in particular the exchange of alkali ions. Of course, the ion exchange itself is not an element of the invention. As an example, the following process can be cited: it is possible to introduce ions into a glass, crystal, ceramic or rock malterial product through the contact environment through the surface of the product, without the simultaneous movement of ions from that surface into the contact environment, by with an electric field, which may be continuous, discontinuous, or variable. The invention is applicable to all of these cases. The melt environment may be a bath in which the work piece or a part of it is immersed during diffusion. According to another embodiment of the process, the stream or streams of dripping are directed against the product or parts thereof in a flow protection facility along the surface or surfaces of the product through which the diffusion is to occur. The advantage of this procedure is that it increases the uniformity of treatment on the surface or surfaces of the product. According to one embodiment of the invention, potassium ions, coming from the environment, are exchanged with sodium ions contained in the processed product. It is most preferably used if the contact environment contains molten potassium nitrate. In the case of a treatment bath environment, G02 can be blown through the bath. The gas purging has the advantage that in a large volume bath, the gas spreads throughout the bath, and what is more, the dissociation and / or recombination products are distributed in its entirety instead of remaining in the place where they are formed and, as a result, constitute an obstacle to their later course. CO 2 may also be used in a mixture with an inert gas such as nitrogen. Preferably 002 is mixed with air. This mixture increases and initiates diffusion probably by influencing the O-ion content in the bath. The amount of CO 2 brought into contact with the molten salt is preferably at least 0.1 liters per minute at a volume of one cubic meter. If the treatment agent flows along the workpiece, as noted above, the gases may be inhaled into the surface of the article in such a way. way for them to contact the fluid flowing along these surfaces. Below are some examples of using the method of the invention. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 • 82715 6 Example I. For diffusion into panes of soda-lime glass with the usual composition, a potassium azoltlate bath with a temperature of 470 ° C is used. G02 is inhaled into the bath. After the glass taiflla has been in this bath for 20 hours, the K + ions are exchanged with the Na + ions from the glass at a depth of 30 microns. Glass of identical composition treated in an identical Caisie in this deer bath with the same temperature / temperature, but in the absence of CO2, the presence of K + ions could not be detected. The penetration depths were measured by an analytical route with a micro probe. Only the glass treated in the first bath was significantly strengthened as a result of treatment. Example II. Soda-lime glass panes in a certain area at 445 ° C condense RbNO3. The composition of the glass in percent by weight is as follows: SiO2 68% Na, 22.5% CaO 9.5% Ruibid nitrate flows along the surface of the glass glass. There is no confirmation of any exchange of Na + ions from the glass to Rib +, nave (t after two days of treatment. So C02 was brought to the enormous area. In these conditions, diffusion occurred and the glass tensile resistance increased strongly after 30 hours. Example III. glass with a weight composition: 71% SiO 2 2% M & s 13% Na 2 12% CaO The remaining 2% are oxides such as K 2 O, MgO. The tobacco, 1.60 m by 55 cm and 1 mm thick, was dipped into a bath containing 8 ml of a mixture by weight of 9 (9% KNO3 and 0.2% KaOOa. In the first series of tests, the bath temperature was 468 ° C. After 20 hours of treatment, no ion exchange was observed. the bath was heated to 485 ° C. After 20 hours, it was replaced. However, the glass sheets were deformed as a result of prolonged exposure to elevated temperatures. In the third series of tests, the same bath was obtained at 468 ° C. as in the first series, however, by kalpiel przedmulchiwan with a mixture of 002 and air at the rate of 10 liters per minute 002 and 40 liters per minute half air. After 20 hours of permeation of the potassium ions, a depth of 30 microns was reached. The glass panes were absolutely not deformed thanks to the temperature reduction in this third series of tests to 468 ° C. Example IV. Panes of glass; The ion exchanges between the Na + and Rib + ions according to Example II were para-exchanged and kept at a temperature of 20 ° C. in the ambient atmosphere for 1 month. Subsequently, these materials were immersed in a bath formed from a mixture by weight of 98% NaNO 3 and 2% LiNO 3 at 440 ° C for 20 minutes. No ion exchange was observed. It was enough, however, to blow through this bath CX) 2 to obtain, after 20 minutes, the presence of Li + Na + ions, which could be determined next to the Rb + ions. Example V. The surface was then immediately immersed in a bath of 440 ° C. with a composition of 98% NaNO 3 and 2% LilNO 3 by weight. In this case it was found that the second ion exchange also takes place without purging. This is due to the fact that the glass surface remains active after the exchange has run between the Na + and Rib + ions in the first treatment with RibNOs in the presence of o2. Example VI. In order to facilitate the diffusion of K + ions into a ceramic body of essentially 42% Al 2 O 3, 50% SiO 2, 2% Na 2, an electrotheric field with an average value of 50 V / oh was used between the electrodes. The bath was pure KN03. Despite the existence of the field, it was difficult to observe the diffusion after 10 hours of the shape in a 450 × 10 bath. Maintaining the electric field, a mixture of CO2 and air was blown through the bath. The diffusion of the K + ions into the ceramics under these conditions reached 70 microns after one hour of treatment. The same result was obtained with the use of an alternating electric field with a frequency of 6 cycles per hour. In this case, the K + ions penetrate from both surfaces to a depth of 25 microns. Example VII. The nepheline scales (Na? KAl? O?) Were immersed in the KNO3 bath at a temperature of 470 ° C. There was an exchange of Na + and K + ions, and the mechanical resistance of the scale significantly improved after 30 hours of treatment. Example VIII. Vitrocry-Stallic malterial sheets with the following composition by weight: SiO2 48% Al2O3 32% NaaO 10% 60 CaO 2% TiO2 8% were immersed in a potassium nitrate bath at a temperature of SO0 ° C. After 5 hours, there was no ion exchange. At the end of this period of time, CO2 was blown into their baths. In these farther reptiles, aaisjtajpsfta, the exchangeable exchange between potassium ions with kajpeli and sodium ions, coming from the phase of the azclique surface of the glass, is possible in these. Due to the fact that in the left-over baths one could not consider diffusion. PL

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób modyfikowania wlasnosci wyrobów ze szkla, malterialu yitrakrysitaliczneigo, ceramicznego lub skalnego polegajacy na wymianie jonów alka- 8 licony-oti, znajdujaicyieh »e w warsitiwacli powierach- miowyich wyrofau, takich jak Na na jony alkalicz¬ ne anajjditjajce sie w sroKtowiisfcu cieklego azotanu, z kltórym wyiróib styka sier takimi jak K, Rb, Li, 5 znamieny tym, ze do srodowiska cieklego azotanu wprowadza sia C02.Claims 1. A method of modifying the properties of glass, ceramic or rock malterial products, consisting in the exchange of alkali-oti ions, found in the surface qualities of such profits, such as Na to alkali ions in the anajidite winding network A nitrate that is in contact with such hairs as K, Rb, Li, characterized in that CO2 is introduced into the liquid nitrate environment. 2. Sposób wedlug zaistrz. 1, znamienny tym, ze miesza sie C02 z powietrzem.2. The method according to occur. The process of claim 1, wherein CO2 is mixed with air. 3. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze 10 zanurza sie eb najmniej czesc wyrobu w kapieli cieklego aaotamu.3. Way according to satr. The process of claim 1, wherein at least a portion of the product is immersed in a liquid aotame bath. 4. Sposób wedlug zalatrz. 1, znamienny tym, ze wdmuchuje sie co najmniej 0,11 litra OO^ na mi- oulte i na metr szescienny cieklego azotanu. Cena 10 sl DN-7 —Zam. 806/70 PL4. Way according to see. The process of claim 1, wherein at least 0.11 liters of OOC are blown in per millet and per cubic meter of liquid nitrate. Price 10 sl DN-7 - Order 806/70 PL
PL1969135798A 1968-09-12 1969-09-12 Diffusion treatment processes[ca946159a] PL82715B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LU56873 1968-09-12
GB4089269A GB1274733A (en) 1969-08-15 1969-08-15 Process for modifying glass and other articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL82715B1 true PL82715B1 (en) 1975-10-31

Family

ID=26264531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1969135798A PL82715B1 (en) 1968-09-12 1969-09-12 Diffusion treatment processes[ca946159a]

Country Status (16)

Country Link
BE (1) BE738528A (en)
BG (1) BG17288A3 (en)
CA (1) CA946159A (en)
CH (1) CH518243A (en)
CS (1) CS167257B2 (en)
DE (1) DE1946352C3 (en)
DK (1) DK141331B (en)
ES (1) ES371481A1 (en)
FI (1) FI50873C (en)
FR (1) FR2017881A1 (en)
IL (1) IL32991A (en)
NL (1) NL167403C (en)
NO (1) NO124872B (en)
PL (1) PL82715B1 (en)
SE (1) SE356957B (en)
YU (1) YU32899B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6516634B1 (en) * 1999-02-12 2003-02-11 The Penn State Research Foundation Strengthening, crack arrest and multiple cracking in brittle materials using residual stresses

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1306325A (en) * 1960-11-15 1962-10-13 Research Corp Glass treatment process
FR1418380A (en) * 1963-12-04 1965-11-19 Pittsburgh Plate Glass Co Glass treatment process
BE674212A (en) * 1964-12-23

Also Published As

Publication number Publication date
YU32899B (en) 1975-10-31
ES371481A1 (en) 1971-10-16
IL32991A0 (en) 1969-11-30
FR2017881A1 (en) 1970-05-22
YU232669A (en) 1975-04-30
NL167403C (en) 1981-12-16
DE1946352C3 (en) 1979-06-13
NL167403B (en) 1981-07-16
BG17288A3 (en) 1973-07-25
IL32991A (en) 1973-05-31
BE738528A (en) 1970-03-09
FR2017881B1 (en) 1973-10-19
SE356957B (en) 1973-06-12
DK141331C (en) 1980-09-15
NL6913964A (en) 1970-03-16
DE1946352A1 (en) 1970-08-27
DE1946352B2 (en) 1978-06-15
CS167257B2 (en) 1976-04-29
NO124872B (en) 1972-06-19
DK141331B (en) 1980-02-25
CH518243A (en) 1972-01-31
FI50873C (en) 1976-08-10
CA946159A (en) 1974-04-30
FI50873B (en) 1976-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4218230A (en) Method of glass strengthening by ion exchange
Bartholomew et al. Chemical strengthening of glass
US3844754A (en) Process of ion exchange of glass
US3607172A (en) Tripotassium phosphate treatment for strengthening glass
GB1076602A (en) Glass articles having surface compressive stress
JPS61101434A (en) Transparent crystallized glass
GB1292539A (en) Method of strengthening a silicate glass article
JPS63159238A (en) Dealkalized sheet glass and manufacture
CN102917992A (en) Variable temperature/continuous ion exchange process
US9045364B2 (en) Surface treatment process for glass containers
US10399894B2 (en) Glass sheet and method for producing glass sheet
CA1092358A (en) Method of strengthening glass articles with potassium fluoride-metal acetate
US3650720A (en) Decorating glass-ceramic articles
PL82050B1 (en)
PL82715B1 (en) Diffusion treatment processes[ca946159a]
JPS6127337B2 (en)
US3887348A (en) Glass coloring process
JPH06219771A (en) Composition for antibacterial glass
US3661545A (en) Method for treating a molten salt with water vapor
US2569158A (en) Method of removing scale from ferrous articles
Martinz et al. Properties of the SIBOR® oxidation protective coating on refractory metal alloys
JPH0748142A (en) Production of glass containing silver ion
WO2023044082A1 (en) Aqueous ion exchange strengthening of glass articles
GB1342674A (en) Process for production of glass articles with increased and more durable mechanical strength
KR900004383B1 (en) Coloured photochromic glass and method for production thereof