Прочность стекла ионообменное упрочнение — страница 23

  • От :
  • Категории : Без рубрики

 

^ Метод основан [113, 227, 397, 531, 536, 712-714] на последовательном осуществлении ионообменных реакций:

^ + Li+, при ТР>Tg

Li+(Na+) K+. при ТРНасколько можно судить по литературным данным, использование этого метода для упрочнения промышленных листовых стекол не представляет практического интереса. Так например, прочность ВВС, упрочненного двойным ионным обменом, составляет 140-290 МПа [713]. Метод может найти применение при упрочнении стекол специальных составов [499, 531], стекол, кристаллизующихся на первой стадии [715, 716] и в случае, если на первой стадии протекает процесс термохимической полировки поверхности. Но при этом надо иметь в виду, что применение двух ванн расплавов солей усложняет и удораживает (тем более при использовании солей лития) технологический процесс получения упрочненного стекла, а необходимость проведения ионообменной обработки на первой стадии при температуре выше Tg сопряжено с изменением геометрических и оптических параметров стеклоизделий.

^

В последние годы широкое развитие получил так называемый твердофазный (или аэрозольный) метод ионного упрочнения [415, 639, 704, 717-738]. Суть его сводится к нанесению раствора соли калия на поверхность стекла (обычно аэрозольным напылением) и выдержке его при высоких температурах (обычно в режиме отжига) для обеспечения обмена ионов Na+ K+. В качестве упрочняющего агента используют водные растворы KCl, KNO3, K2SO4, K2CO3, K2HPO43H2O, KBO2, K2B4O7, K3PO4, (KCl+KNO3), (KCl+K2SO4), (KCl+ZnCl2), (KNO3+K3PO4), (K3PO4+K2HPO4), (K3PO4+Na3PO4), (KBO2+KNO3), (K2HPO4+Na3PO4), (KNO3+K2CO3), (KNO3+K2SO4 +KCl), (KNO3+K3PO4+K2SO4), (KNO3+K2CO3+K3PO4), (KNO3+Na3PO4), (KNO3+ КCl+K2SO4+Na3PO4), (KNO3+Na2HPO4), (KNO3+NaNO3). Растворы солей могут содержать небольшие добавки ПАВ, SnCl2, SnCl4, Sn3(PO4)2, AlCl3. Количество щелочной соли, наносимой на поверхность стеклоизделия, регулируют с помощью инертного носителя — крахмала, желатины, животного клея, поливинилацетата, натурального каучука. Для нейтрализации раствора вводят кислоты (HCl, HNO3, H2SO4), а для предотвращения восстановления KNO3 до KNO2 — окислители (манганаты, перманганаты, хроматы, бихроматы, хлораты, перхлораты калия или натрия).

Твердофазный ионный обмен имеет некоторые преимущества перед упрочнением стекла в расплавах солей. Он позволяет исключить необходимость использования крупногабаритных ванн упрочнения, а также совместить стадию упрочнения со стадией отжига стеклоизделий. Однако твердофазный метод имеет и ряд принципиальных недостатков: коррозию поверхности стекла, не равномерное упрочнение стеклоизделий сложной формы, большой расход упрочняющего агента, невысокую эффективность упрочнения. Об эффективности метода можно судить на основании данных, приведенных в табл. 5.3. Следует отметить, что при определенных условиях осуществления твердофазного ионного обмена разупрочняющее действие коррозии может превалировать над упрочняющим действием обмена ионов Na+ K+.

Твердофазный ионный обмен нами был использован для “корректировки” технологии ионообменного упрочнения стекла в расплавах солей. Ниже кратко рассмотрены возможные варианты.

Многие изделия маркируются путем нанесения пленки скользящим алюминиевым или медным диском. Нанесение такой маркировки как до, так и после ионообменной обработки приводит (из-за абразивного повреждения и блокировки щелочного обмена) к получению слабоупрочненных участков стеклоизделия. Способ, предусматривающий упрочнение твердофазным методом участка маркировки, нанесение маркировки и ионообменную обработку всего изделия в расплаве KNO3, обеспечивает существенное повышение равнопрочности изделия [739].

Таблица 5.3. Прочность ВВС толщиной 2 мм, упрочненного аэрозольным методом с использованием насыщенных растворов [718]

Состав раствора Режим упрочнения: Т, К-t, мин773-5 773-15 773-30 773-60 693-120 903-3
KNO3 161 208 183 175 224 204
K2SO4 174 193 184 187 180 186
KCl 166 180 189 175 187 159
KNO3:K2SO4 (1:1) 179 215 211 205 218 172
KNO3:KCl (1:1) 185 218 204 208 228 185
K2SO4:KCl (1:1) 177 223 203 188 203 192
KNO3:K2SO4:KCl (1:1:1) 201 285 227 215 262 199

Примечание: — прочность исходного стекла равна 68 МПа.Как было показано выше (см. рис. 4.18), при обработке стекла в расплаве соли оптимальный режим повышения прочности края не соответствует оптимальному режиму повышения прочности поверхности. Предварительное упрочнение краевой зоны стеклоизделия твердофазным методом позволяет сократить длительность его обработки в расплаве соли и тем самым оптимизировать способ получения стеклоизделия с наибольшей прочностью как края, так и поверхности.

При обработке стеклоизделия в расплаве соли места его контакта с металлической рамкой упрочняются слабо из-за ограниченного доступа расплава15. Предварительное или последующее упрочнение мест контакта стеклоизделия с рамкой твердофазным методом позволяют существенно снивелировать различие между прочностями разных участков краевой зоны. Предварительное упрочнение целесообразно осуществить водными растворами солей калия, а последующее — растворами солей серебра. Использование последних позволяет уменьшить температурно-временные параметры проведения твердофазного ионного обмена и сохранить на более высоком уровне прочность стекла, достигнутую на стадии обработки в расплаве соли [740].

В силу специфических условий производства противоположные поверхности многих стеклоизделий различаются либо по степени дефектности, либо по химическому составу. Упрочнение таких изделий в расплавах солей может привести к их деформированию. В ряде случаев этого удается избежать сочетанием твердофазного ионного обмена с жидкофазным.

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Планы мероприятий
Игра викторина по ЭКОЛОГИИ-10 класс

  Цель игры «Викторина по экологии» : углубить экологические знания Весь класс разбит на четыре команды по 6 человек. Время обдумывания ответа -1 минута. Ведущий читает высказывания великих людей с паузами , там , где пропущены слова. Команды должны вставить эти слова «Оценивать … только по стоимости её материальных богатств- …

Задания
Хирургия и Реаниматология. Тесты. Методическое пособие

Тестовые задания. Хирургия и Реаниматология.   Профилактика хирургической инфекции. Инфекционная безопасность в работе фельдшера   Обезболивание   Кровотечение и гемостаз   Переливание крови и кровозаменителей, инфузионная терапия   Десмургия   Ведение больных в полеоперационном периоде   Синдром повреждения. Открытые повреждения мягких тканей. Механические повреждения костей, суставов и внутренних органов   …

Планы занятий
Профориентационный тест Л.А. Йовайши на определение склонности человека к тому или иному роду деятельности

ПРОФЕССИЯ – это вид трудовой деятельности человека, который требует определенного уровня знаний, специальных умений, подготовки человека и при этом служит источником дохода. Профессиональная принадлежность – одна из важнейших социальных ролей человека так как, выбирая профессию, человек выбирает себе не только работу, но и определенные нормы, жизненные ценности и образ жизни, …