RU1787966C

RU1787966C - Melt for hardening cordierite glass ceramic

Info

Publication number: RU1787966C
Application number: SU904866095A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Дубовик; Любовь Григорьевна Ивченко; Людмила Михайловна Иотковская; Олег Аркадьевич Непомнящий; Валерий Иванович Поколенко; Александр Михайлович Райхель
Original assignee: Производственное Объединение "Автостекло"
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1993-01-15

Abstract

Сущность изобретени : расплав дл упрочнени кордиеритовых ситаллов содержит (мас.%) хлорид кали 5-95; гексацианоферрит кали 5-95. Характеристика ситалла после упрочнени : средн прочность при поперечном изгибе 299-374 Мпа. Расплав может быть использован 5 раз. 2 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: A melt for hardening cordierite ceramic contains (wt.%) Potassium chloride 5-95; potassium hexacyanoferrite 5-95. Characteristics of glass after hardening: average transverse bending strength 299-374 MPa. The melt can be used 5 times. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к стекольной промышленности, в частности, к составам расплавов дл упрочнени кордиеритовых ситаллов.The invention relates to the glass industry, in particular, to compositions of melts for hardening cordierite ceramic.

Известен расплав дл ирннообменного упрочнени кордиеритовых ситаллов, содержащий соли кали . При этом в качестве ионнообменника используют расплав хлорида и сульфата кали . Эффект упрочнени кордиеритовых ситаллов в таком расплаве основан на протекании ионного обмена между ситаллом и расплавом по схеме Мд . В результате ионнообменной обработки в известном расплаве прочность при поперечном изгибе кордиеритовых ситаллов увеличиваетс от 140-150 МПа до 220-260 МПа, что дл р да случаев их конструкционного применени вл етс недостаточным . A melt is known for irrigation exchange hardening of cordierite ceramic containing potassium salts. In this case, a melt of chloride and potassium sulfate is used as an ion exchanger. The hardening effect of cordierite glass crystals in such a melt is based on the occurrence of ion exchange between the glass metal and the melt according to the MD scheme. As a result of ion-exchange treatment in a known melt, the transverse bending strength of cordierite glass metals increases from 140-150 MPa to 220-260 MPa, which is insufficient for a number of cases of their structural use.

Наиболее близким к за вл емому вл етс расплав в способа упрочнени ситаллов , содержащий KM CO.. При обработкеClosest to the claimed is the melt in the method of hardening of metals, containing KM CO .. During processing

ЈЈ

ситаллов в указанном расплаве помимо ионнообменной составл ющей процесса реализуетс насыщение поверхностного сло ситаллов свободными атомами углерода, образующимис при окислении KNCO, Это приводит к существенному увеличению достигаемого при упрочнении уровн прочности . Однако расплав с KNCO в известном способе обладает значительным технологическим недостатком - быстрой истощаемо- стью (потерей способности к упрочнению). Указанное обсто тельство св зано с тем, что дл обеспечени достаточной эффективности упрочнени в таком расплаве необходимо примен ть активизацию окислени KNCO продувкой через расплав кислорода или чередованием местоположени упрочн емых объектов в расплаве и в атмосфере печи. Увеличива содержание свободных атомов углерода в расплаве до необходимого уровн , эта операци одновременно приводит к быстрому (практически за одинIn addition to the ion-exchange component of the process, the sitalls in the specified melt are saturated with free carbon atoms formed during the oxidation of KNCO. This leads to a substantial increase in the strength achieved during hardening. However, the melt with KNCO in the known method has a significant technological disadvantage - quick exhaustion (loss of hardenability). This circumstance is related to the fact that in order to ensure sufficient hardening efficiency in such a melt, it is necessary to use activation of KNCO oxidation by blowing through an oxygen melt or by alternating the location of hardened objects in the melt and in the atmosphere of the furnace. By increasing the content of free carbon atoms in the melt to the required level, this operation simultaneously leads to a fast (almost in one

Х4 00 XI Ю ON ОX4 00 XI U ON ON

режим упрочнени ) окислению KNCO до К2СОз и к кристаллизации расплава.mode of hardening) oxidation of KNCO to K2CO3 and crystallization of the melt.

Целью изобретени вл етс повышение срока службы расплава.The aim of the invention is to increase the life of the melt.

Поставленна цель достигаетс тем, что расплав дл ионнообменного упрочнени кордиеритовых ситаллов на основе солей кали в качестве солей кали содержит КС и К4Ре(СЙ)б прй следующем соотношении, мас.%: .-. КС V 5-95 K4Fe(CN)s 5-95The goal is achieved in that the melt for ion-exchange hardening of cordierite ceramic based on potassium salts contains KS and K4Pe (CI) as the potassium salts in the following ratio, wt.%: .-. KS V 5-95 K4Fe (CN) s 5-95

В процессе термохимической обработки в за вл емом расплаве помимо ионного обмена мёжду ситаллом и расплавом по схеме Мд2 ±-2К+ происходит насыщение поверхностного сло ситалла свободн ыми атомами углерода, образующимис в расплаве в результате разложени K4Fe(CN)eи последующего окисленйл продуктов разло- жени по реакци м: : . . K4Fe(CN)6 - 4KCN+Fe(CN)2; 2KCN+02 2KNCO; : , . : 2KNCO+02 K2C03+CO+2N; 2CO COa+C (свободный атом). Насыщение nosejiXH ocTHp ro сло с итали : лов агомами углерода, происход щее параллельно с ионнообменно й реакцией, сопровождаетс увеличением поверхностных сжимающих напр жений и повышением дости гаемрго уровн прочности ситаллов. ,; .-- /ч - . ;: :....,- :: .:. При этом обеспечение эффектц;рнЬгЬ упрочнени ситаллов 1в за вл емом расплаве не требует активизации его окислени (достаточно окислений кислородом воздуха на свободной поверхности (зеркале) расплава . Это приводит к существенному увеличению срока службы расплава с KCI и K4Fe(CN)6 по сравнению с расплавом KNCO. От известного расплава д/г упрбч нени кордиеритовых. ситаллов за вл емый ра с- плав отличаетс тем, что в качестве солей кали он содержит KCI (5-95 мас.%) и K4Fe(CN)e (5-95 мас.%), что приводит к достижению положительного эффекта повышени срока службы расплава. Таким образом, .за вл емый способ упрочнени удовлетвор ет критерию новизны. Анало- . гичные технические решени отсутствуют, . поэтому отличи за вл емого способа от известного вл ютс существенными,In the process of thermochemical treatment in the declared melt, in addition to the ion exchange between the metal and the melt according to the Мd2 ± -2K + scheme, the surface of the metal is saturated with free carbon atoms formed in the melt as a result of decomposition of K4Fe (CN) e and subsequent oxidation of the decomposition products according to the reactions::. . K4Fe (CN) 6 - 4KCN + Fe (CN) 2; 2KCN + 02 2KNCO; :,. : 2KNCO + 02 K2C03 + CO + 2N; 2CO COa + C (free atom). Saturation of the nosejiXH ocTHpro layer with italy: carbon agomic fishing, which occurs in parallel with the ion exchange reaction, is accompanied by an increase in surface compressive stresses and an increase in the achievable strength level of the metals. ,; .-- / h -. ;:: ...., - ::.:. In this case, the effect of hardening the crystals of 1c behind the melt does not require activation of its oxidation (it is sufficient to oxidize with oxygen at the free surface (mirror) of the melt. This leads to a significant increase in the service life of the melt with KCI and K4Fe (CN) 6 in comparison with The KNCO melt differs from the known melt for the reduction of cordierite ceramics for the inventive melt in that it contains KCI (5-95 wt.%) and K4Fe (CN) e (5-95 wt.%), which leads to a positive effect of increasing the term with uzhby melt. Thus, the inventive method .For reinforcement satisfies the criterion of novelty. Analogous. tech technical solutions are absent. Therefore, the difference of the inventive method are known from essential,

П р и м е р. Упрочн ли кордиеритовый ситалл (система исходного стекла MgO-MnO-Al203-SiO.). Дл упрочнени использовали образцы размерами 60x7x7 мм, обработанные карборундовым инструментом. 1Среднеч .чначение прочности при поперечном изгибе указанных образцов (10 образцоп н определение)вPRI me R. Cordierite glass was strengthened (MgO-MnO-Al203-SiO. Initial glass system). For hardening, 60 x 7 x 7 mm samples treated with a carborundum tool were used. 1 The average value of the tensile strength in the transverse bending of these samples (10 exemplary determination) in

исходном (неупрочненном) состо нии составило 148 МПа. Образцы травили в водных растворах кислот Н F и H2S04 на глубину 300 мкм, после чего подвергали термохимической обработке в расплавах KCI и K4Fe(CN)e с различными соотношени ми компонентов при температуре 800°С в течение 2,0 ч.the initial (unstrengthened) state was 148 MPa. Samples were etched in aqueous solutions of HF and H2S04 acids to a depth of 300 μm, after which they were subjected to thermochemical treatment in KCI and K4Fe (CN) e melts with different ratios of components at a temperature of 800 ° С for 2.0 h.

Одну из партий образцов дл сравнени One of the batches of samples for comparison

упрочн ли в известном расплаве, содержащем KCI (50 мас.%) и K2S04 (50 мас.%) при 800°С в течение 2,0 ч (предварительные исследовани показали, что указанна обработка вл етс оптимальной дл упрочнени hardened in a known melt containing KCI (50 wt.%) and K2S04 (50 wt.%) at 800 ° C for 2.0 h (preliminary studies have shown that this treatment is optimal for hardening

ситалла АС-380 в таком расплаве).sitall AC-380 in such a melt).

Упрочненные образцы испытывали на прочность при попере чном изгибе с рассто нием между неподвижными опорами 50 мм. Дл каждого определени использовалиHardened samples were tested for transverse bending strength with a distance of 50 mm between the fixed supports. For each definition used

10 образцов ситалла. Как показали испытани ; средн прочность партии образцов,10 samples of glass. As tests have shown; average strength of a batch of samples,

упрочненных в известном расплаве, увеличилась дЪ25Т.МПа (в 1,7 раза). .hardened in a known melt increased d25T.MPa (1.7 times). .

Результаты йспытаний образцов, упрочненных в предлагаем6м расплаве, пред ста вл1ены бтабд.1. ;: :; . . , Как видно из табл. Т, упрочнение ситал- ла в з а вл ёмрм рае плавеприводит кувели- чен йю дЬстигаёмо гр уровн прочности поThe test results of the samples hardened in the 6th melt are reported to be bctd. 1. ;::; . . , As can be seen from the table. T, hardening of the metal in the right and the right direction smoothly leads to a quenched tensile strength level of

сравнению с: изв-ёстйым расплавом: средн прочность при поперечном изгибе уве- личиваетс до 299--374.МПа (в 2,0-2,5 раза). Следует отметить, что уменьшение содержани К4Ре(СМ)б в расплаве ниже 5 иCompared to: High melt: the average transverse bending strength increases to 299--374 MPa (2.0-2.5 times). It should be noted that a decrease in the content of K4Re (SM) b in the melt is below 5 and

увелйчение его сод ержани выше 95 мас.%. сбпрово да;етс снижением достигаемой средней прочности до уровн , характерного дл упрочнени « известном расплаве, и поэтому нецелесробразнр.increasing its content above 95 wt.%. the wire is a reduction in the achieved average strength to the level characteristic of the hardening of the "known melt, and therefore it is not practical.

Дл определени возможной кратности упрочнени ситалл АС-380 упрочн ли в за вл емом и другом известном расплавах. Используемые образцы, а также пор док их подготовки и испытаний соответствовалиTo determine the possible multiplicity of hardening, the AC-380 ceramic was hardened in the claimed and other known melts. The samples used, as well as the order of their preparation and testing, were consistent

указанным више. Образцы упрочн ли в расплаве КС (80 мас.%) и K4Fe(CN)6 (20 мас.%) (за вл емый) при температуре 800°С в течение 2,0 ч и в расплаве KNCO при температуре 650°С в течение 3,0 ч с продувкой черезspecified above. The samples were hardened in the KS melt (80 wt.%) And K4Fe (CN) 6 (20 wt.%) (Claimed) at a temperature of 800 ° С for 2.0 h and in the KNCO melt at a temperature of 650 ° С for 3.0 hours with a purge through

расплав кислорода в количестве 1,5 см /мин на 1 г (известный). Результаты упрочнени представлены в табл.2.molten oxygen in an amount of 1.5 cm / min per 1 g (known). The hardening results are presented in Table 2.

Как видно из табл.2, известный расплав, содержащий KNCO, обеспечил проведениеAs can be seen from table 2, the known melt containing KNCO, provided

только одного режима упрочнени , тогда как за вл емый расплав-как минимум п ти режимов без уменьшени достигаемого эффекта упрочнени .only one hardening mode, while the claimed melt is at least five modes without reducing the achieved hardening effect.

Таким образом, применение предлагаемого расплава позволит сущестпенпо Thus, the use of the proposed melt will allow substantial

сить срок службы ионообменника, что принципиально важно применительно к технологическим процессам упрочнени изделий из ситаллов.to save the life of the ion exchanger, which is fundamentally important in relation to the technological processes of hardening of products from ceramic.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A melt for hardening potassium salt based cordierite ceramics based on the fact that. in order to increase the service life of the melt, it contains KCI and IGiFe (CN) 6 as potassium salts in the following ratio, May. %:

COP 5-95

K4Fe (CN) 65-95

Note. Crystallization of the melt before the end of the regime.

10

Table 1

table 2