158269. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üveg vagy vitrokristályos anyag fizikai és/vagy kémiai tulajdonságának módosítására
3 158269 4 Ámbár még nem ismeretes pontosan az a folyamat, amely szerint nagyszámú felhasznált adalékanyag a találmánynak megfelelően az említett hatásokat előidézi, az adalékok csökkentik azt az ellenállást, amelyet az üveg és a vele érintkező közeg közös felületén levő diffúziógát a diffúzióval szemben kifejt. Az említett ellenállás csökkenése következtében megnövekszik azoknak az ionoknak a mennyisége^ amelyek adott idő alatt az üvegbe diffundálnak. Célszerűen olyan adalékokat használunk, amelyek nemcsak a diffúziógátat gyengítik, hanem az üvegbe viendő ionok diffúziós együtthatóját növelik is. Azt az ellenállást, amelyet a diffúziógát a diffúzióval szemben kifejt valamely üvegdarab és ama közeg között, amelyből az ionok a közeggel érintkező üvegbe diffundálnak, fel lehet. becsülni annak a villamos potenciálkülanbségnek a megmérésével, amely az üveget (üveglap esetén célszerűen annak szélét) érintő elektróda és az üveg felületéihez igen közel elhelyezett másik elektróda között áll fenn. A diffúziógát által a diffúzióval szemben kifejtett ellenállás mértéke az elektrométeren miillivoltokban leolvasható. Az említett ellenállás felbecsülésének másik módja abból áll, hogy az üveg felületétől számított bizonyos mélységekben meghatározzuk a közegből eredő ionok koncentrációját. E célra elektronszondát használhatunk. Minél kisebb a diffúziógát által a diffúzióval szemben kifejtett ellenállás, annál nagyobb az említeti ionok koncentrációja bármely választott mélységben. Ha az ionok diffúziós együtthatóját megnöveljük, ez nem növeli meg az üvegben diffundált ionok mennyiségét valamely adott idő alatt, adott körülmények között, azonban megnöveli azt a mélységet, ameddig a közegből származó ionok az üvegben lehatolnak, miáltal az ilyen ionok koncentrációgradiense az üvegben kevésbé meredek. Ha a diffúziógát által a diffúzióval szemben kitfejtett ellenállást csökkentjük és az ionok diffúziós együtthatóját egy és ugyanabban a 'műveletben növeljük, a két hatás összegeződik. Azt találtuk, hogy a diffúziógát által a diffúzióval szemben kifejtett ellenállást csökkenteni lehet azzal, hogy az üveggel érintkező közeghez a közeget savanyító anyagot, pl. olyan anyagot adunk, amely S04 ~ _ vagy P0 4 ionokat szolgáltat. Jó eredményeket érünk el, ha a közeghez ömlesztett sókat, elsősorban valamely nitrátot, vagy valamely savanyító anyagot, pl. KäCrgOf, KP03 vagy KBO2 anyagok valamelyikét, vagy pedig olyan vegyületeket adunk, amelyek általában 3, 4 vagy 5 vegyértékű fémionokat, pl. A1+3 , Sn+ 4 , Ti+ 4 és Bi+ 5 ionokat szolgáltatnak. A savanyító anyagok kiválasztása nem korlátozódik olyan anyagokra, amelyek az üveget elhagyó ionokkal szemben affinitást mutató ionokat szolgáltatnak, függetlenül attól, hogy ezekkel komplex vegyületeket akarunk-e képezni vagy nem- További olyan adalékanyagok, melyek a diffúziógát által a diffúzióval szemben kifejtett ellenállást gyengítik, olyan . anyagok lehetnek, amelyek halogénionbkat, pl. fluort, klórt, brómot vagy jódot szolgáltatnak; 5 ide tartoznak továbbá e halogéneknek sziliciummal, titánnal, ónnal, alumíniummal vagy vanádiummal képezett vegyületei is. Sikeresen lehet alkalmazni ezenkívül a bromátok, klorátok és j ódátok csoportjába tartozó vegyületeket is. 10 Felhasználhatók továbbá szerves halogénvegyületek is, mint amilyenek a (CO)Cl2 , CC1 4 , CH3 Br, C 2 H 5 J. . Ha a kiszemelt halogén vagy a halogénvegyület az ioncsere hőmérsékletén gáz alakú, akkor az elemet, ill. vegyületet az 15 üveggel érintkező ömlesztett közegen buborékok alakjában átvezethetjük. A diffúziót elősegítő egyéb anyagok olyan vegyületek lehetnek, amelyek alkáliföldfém-20 -ionokat szolgáltatnak, ilyen pl. a kalciumborát. A leghatásosabb ionok a Ca++ és Mg+ + ionok, de egyéb földalkálifén-Hvegyületek is felhasználhatók, ilyenek különösen a kalcium, bárium, magnézium, stroncium, óink, kadmium és 25 higany szulfátjai, foszfátjai, oxidjai és szilikátjai. A szükséges fémionokat elektrolitikus oldás folyamán lehet felszabadítaná. Így pl. ha cinkrudat valamely áramforrás pozitív sarkához, az üveggel érintkező közeget' pedig annak negatív 30 sarkához kötjük, akkor a felszabaduló cinkionok legyengítik azt az ellenállást, amelyet a köztes felületen levő diffúziógát a diffúzióval szemben kifejt. 35 Bizonyos esetekben előnyösnek mutatkozott olyan vegyületet választani, amely a diffúziót elősegíti és az üvegben jelen nam levő vagy ott számbavehető mennyiségben elő nem forduló anionokat szolgáltat. 40 Rendszerint előnyös az, ha a közegben a fent ismertetett típusokból vett anyagból képzett vegyület van jelen. így pl. az AICI3 hatékonyabb, mint egy olyan vegyület, amely csak Al+3 vagy Cl - ionokat szolgáltat. 45 Némely esetben az üveggel érintkező közegből származó, valamely adott elemnek diffúziója az üvegben tökéletesebb, ha a közegben ugyanannak az elemnek atomjai vannak jelen. Ennek nagy jelentősége van akkor, ha két vagy több ' 50 vegyértékű fémek ionjait, különösen pedig a periodikus rendszer IIB csoportjába tartozó elemek ionjait akarjuk jobban dif fundáltatni. Az egyvegyértékű ionok az üvegben • sokkal gyorsabban diffundálnak, mint a több vegy-55 értékű ionok. A kétvegyértékű ionok diffúziója rendszerint igen lassú és gyakran megtörténik, hogy csak igen kis mennyiségű kétvegyértékű iont lehet bevinni az üvegbe. Ennek ellenére, ha az üveggel érintkező közeg a kétvegyértékű 60 elemnek, mint ilyennek bizonyos mennyiségét ugyanazon elem valamely vegyületéhez adva tartalmazza, a diffúzió tökéletesebb. Lehetséges, hogy e jelenség oka az üvegbe vezetendő ionok vegyértékének módosulása a szóbanforgó elem 65 atomjainak jelenléte következtében. 2
