Способ упрочнения изделий

Союз Советских Социалистицеских Республик(32) П (33) Л оритет 27,04.67 (31) 5353ксем бург осударстеенныи конитетСоаета Министров СССРло делам изобретенийн открытий Опубликовано 25,01.75. Бюллетень Ме 3Дата опубликования описания 17.04,75 3) УДК 666,1053(72) Авторы изобретения Иностранцы Плюма и франсуа Туссэнт(Бельгия) Иностранная фирма Главербель А.О.(54) СПОСОБ УПРОЧН 1относится к способустекла, стеклокристалерамики,соб упрочнения издели прочие ическо Изобретение ния изделий из го материала, к Известен спо ионного обмена Предлагаемь поверхностную мацию изделия обменом на по крытие, содерж из следующих сэлектрода, покрытого окисью алюм еличина рабочего напряжения с т 3,2 кв, плотность тока - 20 ма/смл.Слой осажденного на лист стекла покрытия из окиси алюминия имеет кристаллическую структуру.Затем обработанный в камере лист стекла погружают в баню, содержащую азотнокислый калий и выдерживают при 490 С в течение 40 часов, При этом ионы калия диффундируют через слой окиси алюминия и замещают содержащиеся в материале стеклянного листа ионы натрия.Введение в баню одновременно с нитратом 15 вес. % хлористого кальция препятствует проявлению тенденции блокировки ионами натрия процесса диффузии ионов калия в лист стекла,Обработанный в бане лист стекла охлаждают на воздухе до комнатной температуры.Предел прочности обработанного стекла составляет 130 кг/мм, а твердость по Мосу (поверхностная твердость) возрастает с 5,5 до 9.П р и м е р 2. На поверхность листа стекла с составом, приведенным в примере 1, путем испарения в вакууме наносят металлический слой алюминия. Испарение алюминия произй пут и способ позволяет у твердость и уменьшит путем того, что перед верхность изделия нан ащее, по крайней ме оединений: еличить дефорионным сят пое, одно ХгВТ 1 Х, ТаС, ХгОг 1 ОА 1,В 1, Та,ОУ,ОСеО,. А 1,ОЯС, 3Т 1 С, А 1 В, В,С, Т 1,0(А 1,ЯО,) (1" 1. В вакууматочным давленталлизируют лодержащий (вь кремнияатрияальциялюминияна поверхностьслой окиси ал металлизационнием 10 -мм рт,ист стекла толщвес.% ): Примеркамеру с оствводят и мной 25 мм 72,4 13,7 12,01,9. обеих сто- толщиной ДвуокисОкись нОкись кОкись акамеренаносятоА путем истамини с помощью ыле огоО П И С А Н И Е (и) 45820ИЗОБРЕТЕН ИЯ10 15 20 3водят путем нагревания вольфрамовой нитиэлектрическим током,Покрытый слоем алюминия лист стекла выдерживают в течение 1 часа при 450 С дляпревращения слоя алюминия в слой окисиалюминия, который характеризуется наличиемаморфной структуры.Затем стекло погружают в баню с нитратомкалия, описанную в примере 1, и выдерживают в течение 45 час. Для ускорения процесса кристаллизации слоя окиси алюминия банясодержит соль хрома, которая обеспечиваетконцентрацию ионов хрома в количестве 5%от числа ионов калия,Ионы калия диффундируют через слой окиси алюминия в направлении стекла и замещают в нем ионы натрия, которые в своюочередь диффундируют в направлении бани.В результате аморфный слой окиси алюминияприобретает кристаллическую структуру. Поверхностная твердость стекла по Мосу возрастает с 5,5 до 9.Для ускорения процесса кристаллизациивместо хрома можно использовать титан, марганец, кобальт, медь, никель и цинк.Пример 3. На поверхность стеклянногососуда наносят слой борида циркония, послечего производят химическую закалку стеклав бане, содержащей азотнокислый калий. Состав обрабатываемого стекла в основном идентичен составу стекла, приведенному в примере 1.11 утем вакуумного испарения на внутреннюю и внешнюю поверхности стеклянного сосуда одновременно наносят цирконий и бор.Испарение циркония производят путем нагревания вольфрамовой нити. Напаривание слоябора осуществляют с помощью угольногостержня, нагреваемого электрическим током.Процесс испарения продолжают до образования на стекле слоя, состоящего из циркония и бора, толщиной 1000 А. Затем сосуд погружают в баню с нитратом калия и выдерживают при 470 С в течение 25 час,Ионы калия замещают ионы натрия в стекле. В процессе ионообмена происходит образование борида циркония, для ускорения процесса кристаллизации которого в баню добавляют 3/о ионов титана и 0,5",о ионов литияв пересчете на вес ионов калия.Предел прочности обработанного стеклянного сосуда составляет 102 кг/мм. Сосуд обладает высокой стойкостью к истиранию. Поверхностная твердость сосуда по Мосу возрастает с 5,5 до 7,5.В целях ускорения процесса кристаллизациив место ионов титана можно использовать ионыжелеза, кальция, магния и редкоземельныхэлементов, вводимые в аналогичных концентрациях,На поверхность стекла для повышения еготвердости вместо борида циркония можно на 25 30 З 5 40 45 50 55 60 носить описанным способом покрытия, состоящие из карбида кремния, азотистого титана, карбида циркония, карбида титана, борида алюминия, корунда и/или ортосиликата циркония.Пример 4. Изделие из стеклоподобного материала погружают в смесь, состоящую из раствора 200 см изопропила титана в 200 см воды, 1 этилового спирта и 80 г ГеС 1 з 6 Н 20,После извлечения изделия из раствора, наего поверхности остается тонкая пленка, которую сушат сначала при 150 С в течение 10 мин, а затем при 450 С в течение 10 мин.Высушенное покрытие является композицией окисей титана и железа в аморфном состоя нии,Затем изделие подвергают химической закалке в бане, содержащей азотнокислый калий и 6 вес,% ионов цинка (для ускорения кристаллизации окислов покрытия).После кристаллизации покрытия поверхностная твердость изделия по Мосу возрастает от 7 до,5.Для ускорения кристаллизации окислов покрытия вместо цинка можно использовать водяной пар, галогены, кадмий, висмут, никель и алюминий в концентрациях, не превышающих 10 вес,/оКроме того, процесс кристаллизации можно ускорить в присутствии ионов лития непосредственно в бане, например, в количестве 0,5 вес.% в пересчете на весовое содержание входящих в состав бани других ионов щелочных металлов.Аналогичным влажным способом можно наносить покрытие из двуокиси кремния либо из смеси двуокиси титана и двуокиси кремния.П р и м е р 5. Слой титанового покрытия толощиной 250 А путем испарения в вакууме наносят на обе стороны листового стекла, состав которого приведен в примере 1.Затем стекло погружают в баню, содержащую нитрат калия и какой-либо агент для ускорения кристаллизации, с температурой 450 С.В бане протекают три процесса: превращение титана в окись титана, кристаллизация покрытия и химическая закалка листового стекла, заключающаяся в ионном обмене между стеклом и баней.Поверхностная твердость стекла по Мосу возрастает с 5,5 до 8,6.Олисываемый способ химической обработки предпочтителен при закалке обычных стекол. Однако способ может быть с успехом применен и при обработке изделий из специальных стекол или керамики и в особенности из стеклокерамичеоких материалов.Предмет изобретени яСпособ упрочнения изделий из стекла, стеклокристалличеокого материала, керамики пу458120 Составитель А. Нечаев Техред Т. Миронова Редактор Е. Гончар Корректор Н, Аук Заказ 694/18 Изд.313 Тираж 559 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 тем ионного обмена, отличающийся тем, что, с целью увеличения поверхностной твердости и уменьшения деформации, перед ионным обменом на поверхность изделия наносят покрытие, содержащее, по крайней мере, одно из следующих соединений: бА 1,0 ИС, Я 02 гВТ 1 И, ТаС, 2 гС,Т 1 С, А 1 В, В,С, Т 10, 2 Г 02 гЯЮА 1,Ве,Я,О(А 1,ЯЮ,) (1=ОН), Та,ОУ,ОСеО,.5