Расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов

сОюз с О В е тс КиСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБПИК 7 б 09) П ) 55 С 03 С ЕНИЯ ИЗОБРЕ ИСАН ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКО ЕНИЯ КОР ля уп- содер 5 - 95 ктериредняя 99-374 ован 5 расплав диталловкалия95. Харанения: сизгибе 2использ М,Иотковоленко и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Дубовик В.Н, и др. Состояние вопроса иперспективы в области изучения дефектности и прочности ситаллов, Ионный обмен впроизводстве стекла, М.: 1988, с,118 - 123.Авторское свидетельство СССР1 чт 1742241, кл, С 03 С 21/00, 1990. Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности, к составам расплавов для упрочнения кордиеритовых ситаллов,Известен расплав для ионнообменного упрочнения кордиеритовых ситаллов, содержащий соли калия, При этом в качестве ионнообменника используют расплав хлорида и сульфата калия. Эффект упрочнения кордиеритовы ситаллов в. таком расплаве основан на протекании ионного обмена между ситаллом и расплавом по схеме М 9 2 К . В результате ионнообменной обработки в известном расплаве прочность при поперечном изгибе кордиеритовых ситаллов увеличивается от 140 - 150 МПа до 220 - 260 МПа, что для ряда случаев их конструкционного применения является недостаточным.Наиболее близким к заявляемому является расплав в способ ) уг)очнения ситаллов, содержащий КИт.О. При обработке(54) РАСПЛАВ ДЛЯ УПРОЧНЕРИТОВЫХ СИТАЛЛОВ(57) Сущность изобретения:рочнения кордиеритовых сжит (мас.%) хлоридгексацианоферрит калия 5 стика ситалла после упрочпрочность при поперечномМпа. Расплав может бытьраз. 2 табл,ситаллов в указанном рэсплаве помимо ионнообменной составляющей процесса реализуется насыщение поверхностного слоя ситаллов свободными атомами углерода, образующимися при окислении К)чСО, Это приводит к существенному увеличению достигаемого при упрочнении уровня прочности, Однако расплав с КчСО в известном способе обладает значительным технологическим недостатком - быстрой истощаемостью (потерей способности к упрочнению). Указанное обстоятельство связано с тем, что для обеспечения достаточной эффективности упрочнения в таком расплаве необходимо применять активизацию окисления К 1 чСО продувкой через расплав кислорода или чередованием местоположения упрочняемых объектов в расплаве и в атмосфере печи. Увеличивая содержание свободных атомов углерода в расплаве до необходимого уровня, зта операция одновременно триводит к быстрому (практически за одинрежим упрочнения) окислению КМСО доК 2 СОз и к кристаллизации расплава,Целью изобретения является повышение срока службы расплава,Поставленная цель достигается тем, чторасплав для ионнообменного упрочнениякордиеритовых ситаллов на основе солейкалия в качестве солей калия содержит КСи К 4 Ре(СИ)6 при следующем соотношении,мас %КС:. 5 - 95К 4 Ре(СМ)6 5 - 95В процессе термохимической обработки в заявляемом расплаве помимо ионногообменамежду ситаллом ирасплавом по схеме Мд =.-2 К происходит насыщение поверхностного слоя ситалла свободнымиатомами углерода, образующимися в расплаве в результате разложения К 4 Ре(Сй)6 ипоследующего окисления йродуктов разложения по реакциям:К 4 Ре(СМ)6 -4 КСК+Ре(СК)2;2 КСМ+02=2 КМ СО;2 КМ СО+02=К 2 СОз+СО+2 М,2 СО=С 02+С (свободный атом).Насыщение поверхностного слояситал лов атомами углерода, происходящее параллельно с ионнообменной реакцтаЕ,сойровождается увеличеНием, поверкостных сжимаюЩих напряжений и повышением достигаемого уровня прочностиситаллов,При этом обеспечение эффективногоупрочнения ситаллов в заявляемом расплаве не требует активйзацииего окисления(достаточно окисления:кислородом воздуханасвободйой поверхности (зеркале) расплава. Это приводит к существенному увеличениюсрока службы расплава"с КС иК 4 Ре(СН)6 по сравнению с расплавом КЙСО.От известногорасплавадляупрочнениякордиеритовых ситаллов заявляемый расплав отличается тем, что в качестве солейкалия он содержит КС (595 мас.%) иК 4 Ре(СИ)6 (5 - 95 мас.%), что приводит к достижению положительного эффекта повйшения срока службы расплава. Такимобразом, .заявляемый способ упрочненияудовлетворяет критерию новизны, Анало. гичные технические решения отсутствуют,, поэтому отличия заявЛяемого способа от известного являются существенными,П р и м е р, Упрочняли кордиеритовийситалл АС - 380 (система исходного стеклаМдО-МпО-А 20 з - 502-Т 02), Для упрочнения использовали образцы размерами60 х 7 х 7 мм, обработанные карборундовыминструментом. "Среднее значение прочности при поперечном изгибе указанных образцов (10 образцов пэ определение) висходном (неупрочненном) состоянии составило 148 МПа. Образцы травили в водных растворах кислот НР и Н 2504 на глубину 300 мкм, после чего подвергали термохимической обработке в расплавах КС и К 4 Ре(СИ)6 с различными соотношениями компонентов при температуре 800 С в течение 2,0 ч,Одну из партий образцовдля сравнения 10 упрочняли в известном расплаве, содержащем КС (50 мас.%) и К 2304 (50 мас.%) при 800 С в течение 2,0 ч (предварительные исследования показали, что указанная обработка является оптимальной для уп рочненияситаллэ АСв таком расплаве). Упрочненные образцы испытывали на прочностьпрй поперечном изгибе с расстояниеммежду неподвижйыми" опорами 50 мм. Длякаждого определения использовали чилась до 251 МПа (в 1,7 раза) Результаты испытаний образцов, упроч ненных в предлагаемом расплаве, представлены в "табл.1.Как видно из табл.1, упрочнение ситалла взаявляемом расплэве приводит к увеличению-достигаемого уровня прочности по 30 сравнениюс известным расплавом средняя прочность при поперечном изгибе увеличивается до 299:-374 МПа (в 2,0 - 2,5 раза) Следует отметить, что уменьшение содержания К 4 Ре(СЙ)6 в расплаве йиже 5 мас,% и 35 40 увеличениеего содержания выше 95 мас, О,: сопровождается снижением достигаемой средней прочности до уровня, характерного для упрочнения:визвестном расплаве, и поэтому нецелесообразно.Для определения возможной кратности упрочнения ситалл АСупрочняли в заявляемом и другом известном расплавах, Используемые образцы, а также порядок их подготовки и испытаний соответствовали указаннцм выше, Образцы упрочняли в рас 45 йлаве КС (80 мас.%) и К 4 Ре(СК)6 (20 мас.%) (заявляемый) при температуре 800 С в течение 2,0 ч и в расплаве КИСО при температуре 650 С в течение 3,0 ч с продувкой через расплав кислорода в количестве 1,5 см /мин на 1 г (известный). Результаты упзрочнения представлены в табл.2,Как видно из табл,2, известный расплав, содержащий КМСО, обеспечил проведение только одного режима упрочнения, тогда кэк заявляемый расплав - как минимум пяти режимов без уменьшения достигаемого эффекта упрочнения.Таким образом, применение предлагаемого расплава позволит существенно пизы 50 55 20 10 образцов ситалла. Как показали испытания, средняя прочность партии образцов, упрочненньх в йзвестном расплаве, увели1787966 Таблица 1 10 Таблица Примечание. Кристаллизация расплава до окончания режима Составитель А. РайхельТехред М Моргентал Корректор М,Ткач акто Заказ 47 ВНИИПИ Государс Подписноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ Са, Ж, Раушская наб., 4/5 Тиражнного ком3035, Мос Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор.Гагарина, 10 сить срок службы ионообменника, что принципиально важно применительно к технологическим процессам упрочнения изделий из ситаллов.Формула изобретения 5 Расплав для упрочнения кордиеритовых ситаллов на основе соли калия, о т л ич а ю щ и й с я тем, что. с целью повыцгения срока службы расплава, он в качестве солей калия содержит КС 1 и КдЕеСМ)в при следующем их соотношении, мас, ;КС 1 5 - 95К 4 Ее(СИ)6 5-95