158432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszerű és vitrokristályos anyagú tárgyak felületi rétegeinek nyomófeszültség alá helyezésére

158432 férhető, olcsó komponensekből, pl. kovaföldből, szódából, mészből és földpátból készült üvegek. Az ionok diffúziója az üvegszem, ill. vitrokristályos anyagba valamely vele érintkező gáznemű, szilárd vagy folyékony közegből tör- 5 ténhetik. Gélszerű az anyagot olyan összetételű közeg rétegével bevonni, amelynél az anyag edzéséhez vezető ioncsere a közeg és az üvegszerű vagy vitrokristályos anyag között magasabb hőmérsékleten megy végbe. A bevonás 10 céljából az anyagot ömlesztett közegből álló fürdőbe meríthetjük. Adott esetben az anyagot a közeggel való bevonása előtt előmelegíthetjük. Az alábbiakban a találmány szerinti eljárás két olyan változatát ismertetjük, ame- 15 lyeknél a kémiai edzés az anyag és a rajta levő bevonatok között végbemenő ioncsere eredménye. Az együk eljárási változatnál mésznátron 20 üveglapot megönilesztett lítiumsóból álló hártyával vonunk be; a bevont lappot az üveg feszültségi pontja feletti hőmérsékletre hevítjük, hogy a lítiumionok az üvegbe diffundálva az ott levő nátriumionokat helyettesítsék, majd a 25 lapot az ún. feszültségi pont (strain point) alatti hőmérsékletre hűtjük, hogy a belső feszültségek ne tudjanak kiengedni (relaxálni). A fentiek eredményéképpen a lap külső rétegei nyomófeszültségek alá kerülnek. E feszültségek so részben annak tulajdoníthatók, hogy a lapot a feszültségi pont feletti hőmérsékletről hűtöttük le, az a mélység pedig, ameddig a nyomófeszültségek az üvegbe hatolnak, akkora, mint amekkorát egyedül termális edzéssel érnénk el. s5 A nyomáfesziültségek nagysága azonban, különösen közvetlenül a felületi rétegekben, nagyobb, mint amekkora egyedül á hőkezelés következtében lenne. Az üveg külső rétegeiben levő nátriumionok helyettesítése a lítiumionok- 40 kai e rétegek hőkiterjedési együtthatóját csökkenti és az ebből eredő edzőhatás hozzáadódik a feszültségi pont fölötti hőmérsékletről végzett gyors lehűtésnek tulajdonítható edzőhatáshoz. 45 Az eljárás második változatnál mésznátron üveglapot ömlesztett káliumsóból álló hártyával vonunk be és a bevont lapot olyan hősugárzással hevítjük fel, amely az üveglap belső 50 rétegeibe hatolni képes sugarakból nagyobb mennyiséget tartalmaz, mialatt a bevont lap valamely felhevített gáznemű közeggel érintkezik. A hősugárzást és a gáznemű közeg hőmérsékletét úgy állítjuk be, hogy az üveg belső 55 rétegei oly magas hőmérsékletre hevüljenek, amely az üveg feszültségi pontja fölött, pl. a kilágyítási hőmérséklet, sőt a lágyulási pont fölött van, azonban a lap hőmérsékletét a felületein és azok közelében a kilágyítási pont eo alatti értéken tartjuk, de azért elegendő magas értéken ahhoz, hogy a káliumionok a lapot bevonó hártyából az üvegbe diffundálhassanak és ott a kisebb nátriumionokat helyettesítsék. A lap felületeit ezután gyorsan lehűtjük. Miként 55 az első eljárási változatnál, a nyomófeszültségek eloszlása és nagysága az üveglapban azt mutatja, hogy a termális és a kémiai edzési effektusok összeadódtak. A találmány szerinti eljárás fent ismertetett két változatánál mésznátron üveggel és olyan kémiai edzéssel volt dolgunk, amelynél nátriumionokat lítium- vagy káliumionokkal cseréltünk ki, az eljárás azonban alkalmazható akkor is, ha egyéb üvegeket vagy vitroíkristályos anyagokat kezelünk, vagy ha az anyagba más ionokat diffundáltatunk a termális edzés hatásának kiegészítésére. Az eljárás ismertetett máspdik változatánál egy Vagy több sugárzó hőforrásra van szükség. E célra elektromos ellenállás-hevítőket vagy valamely gáz elégetésével izzásig hevített felületéket használhatunk. Az efféle forrásból, ill. forrásokból kibocsátott sugarak színképi összetételét összhangba kell hozni a kezelendő üvegszerű, ül. vitrokristályos anyag összetételével olyképpen, hogy az anyag belső rétegei a sugárzást a kívánt módon elnyeljék. Mésznátron üveg kezelésiékor az üveg belső rétegeinek hevítését olyan infravörös sugárzással érhetjük el, amely a 2,8 mikron alatti hullámhosszúságú hullámokból aránylag nagy mennyiséget tartalmaz. Az üvegbe diffundálandó ionokat szolgáltató burkolatnak elegendő mértékben át kell bocsátania a sugarakat, hogy ezek az üveg belső rétegeibe hatolhassanak. Más szavakkal, a burkolatnak olyan átlátszónak kell lennie a 2,7 mikronig, előnyösen pedig 5 mikronig terjedő hullámhosszúságú sugarak számára, hogy az anyagréteg a sugárzás 20%-ánál többet ne nyeljen el, vagyis hogy az átlátszóság legalább 20% legyen. Lehetséges azonban az ionok diffundáltatása az üveggel érintkező ionizált gáznemű közegből is, közvetlenül az üvegbe. Mindenesetre a sugárzó fűtőelemek gyorsan felhevítik a húzott mésznatron üvegből készült lap belső rétegeit akkor, ha a fűtőelemek hőmérséklete 1200 C° vagy még magasabb. Az üvegszerű, ill. vitrokristályos anyag besugárzására használt hőforrást vagy hőforrásokat kezelőkamrába helyezhetjük, melyen gáznemű közeget körfolyamban vezetünk keresztül az anyag felületeinek a szükséges hőmérsékleten tartására, úgyhogy az ilyen hőforrás a gáznemű közeget is hevíti. A találmányt megvalósító berendezés egyrészt olyan szerveket tartalmaz, amelyek az említett tárgy felületeit azzal a közeggel érintkeztetik, amelyből ionok diffundálhatnak az említett anyagba, másrészt olyan eszközöket, amelyek az említett, bevont tárgyat hevítve, az anyagnak legalább a belső rétegeit a feszültségi pont fölötti hőmérsékletre hevítik, végül olyan szerveket, amelyek az említett tárgy felületeit gyorsan lehűtik. Az a szerv, amely a tárgy felületeit az említett anyagba ionokat diffundáltató közeggel érintkezteti, legalább egy tartály lehet, mely a folyékony közeg alkotta fürdőt tárolja. 2