158432. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszerű és vitrokristályos anyagú tárgyak felületi rétegeinek nyomófeszültség alá helyezésére
158432 7 " 8 kísérletben kezelt üvegcsíkokon feszültségoptikával mért nyomafeszültségeket hasonlítja össze: Táblázat Mélység Nyomófeszültség kg/mm2 /x 1. sz. kísérlet 2. sz. kísérlet 3. sz. kísérlet 0 110 30 5 78 30 10 54 29 15 37 28 20 27 27 50 24 24 200 9 9 450 0 0 2. példa: Egy további kísérletsorozatban az 1. példa saerinti kísérletekben használt nitrátfürdő helyett olyan fürdőt használtunk, amely 50 mólszázalék káliumkloridból és 50 mólszázalék alumíniumkloridból álló keveréket tartalmazott. Itt is három kísérletet hasonlítottunk össze, melyek a fürdő milyenségétől eltekintve ugyanolyanok voltak, mint az 1. példában. Az üveg felületén a kétféle edzés egyesítésével elért nyomófeszültség 110 kg/mm2 -nek adódott. Ha a kémiai edzés a termikus edzést megelőzte, a kémiai edzésnek a kompresszióra kifejtett hatása 25 mikron mélységig terjedt, ellenkező esetben azonban csak 12 mikron mélységig. A Castalgn-féle mikroszondával végzett analízis szerint a K+ ionok 25, ill. 12 mikron mélységig hatoltak. A K+ ionok koncentrációja a felületen mindkét esetben az eredeti Na+ ionkoncentráció 90%-^át érte el. 3. példa: A következő moláris összetételű üveglapokat kezeltünk a 2. ábra szerinti berendezésben: 70% SiOjj, 10% A12 0 3 , 20% Li á O. Az ömlesztett sók alkotta fürdő 55 mólszázalék AlCl3 -ból és 45 mólszázalék NaCl-ból állott és azt 400 C° hőmérsékleten tartottuk. Az üveg lítiumionjainak kicserélődése a nátriumionokkal az alatt a 20 óra alatt ment végbe, amíg az üveg a fürdőben tartózkodott. A kemence sugárzó elemeit 1200 C° hőmérsékleten tartottuk. Az üvegfelületre 370 C° hőmérsékletű levegőt fúvattunk, úgyhogy e felület a feszültségi pont alatt maradt. Megállapítottuk, hogy a Na+ behatolása 30 mikront ért el, ha az üveget előbb kémiailag edzettük. Ha a termikus edzéssel kezdtünk, akkor a nátrium csak 17 mikron mélységig hatolt az üvegbe. Mindkét esetben a felületi Li"'" ionok 80i%-át helyettesítették a Na+ ionok. 4. példa: 4 mm vastag mésznátron üveglapot vízszintes helyzetben olyan fürdőbe merítettünk, amely termosztáttal ellenőrzött 380 C°-ú ömlesztett káliumnitrátot tartalmazott. Az üveglap felső oldala egy centiméterrel a fürdő felszíne alatt foglalt helyet. E helyzetben az üveglapot a fürdő fűlött elhelyezett hősugárzó elemekkel sugároztuk be, melyek felületi hőmérséklete megközelítően 1000 C° volt. A lapot 10 percig sugároztuk be, majd megfordítottuk és további 10 percig ugyanúgy kezeltük. Az üveglapo't ezután a fürdőből kivettük és közönséges hőmérsékletre lehűtöttük. Azt tapasztaltuk, hogy az üveg külső rétegeiben nyomófeszültségek léptek fel annak következtében, hogy ezekben a külső rétegekben a nátriumionokat a nagyobb káliumionokkal helyettesítettük. . A káliumionok 3 mikron mélységig hatoltak. A felületen a Na+ ionok 95%-át helyettesítették a K+ ionok. A kompresszió-övezet mélysége azonban sokkal nagyobb volt, elérte a 0,5 mm-t. A felületi nyomófeszültség értéke 100 kg/mm2 -t ért el, míg egy azonos kísérletben, ahol azonban az üveget nátriumsóoldatba merítettük, a felületi feszültség csak 30 kg/cm2 -t ért el. 5. példa: 5 mm vastag mésznátron üveglapot 6,20 C°on lítiumnitrát-gőzök hatásának tettünk ki 30 percig, amely idő alatt azt 1400 G° felszíni hőmérsékletű villamos fűtőelemmel besugároztuk. A sugarak tekintélyes része az üveg belső rétegeihez hatolt le és ott a hőmérsékletet kevéssel a lágyulási pont fölé emelte. A lapot ezután lehűtöttük és ezáltal az üveg külső rétegeiben nyomófeszültségeket hoztunk létre. Ezek a legkülső rétegékben most is részben annak 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 E táblázatból kitűnik, hogy a termikus edzés- 20 hez (2. sz. kísérlet) adódó kémiai edzés (1. és 3. sz. kísérlet) nagy felületi nyomófeszültséget eredményez, mely kisebb mélységig terjed, mint a hőkezeléssel kapott kompresszió. Az 1. sz. kísérletből, melyben a kémiai edzés 25 megelőzi a termikus edzést, megállapítható, hogy a termikus edzés hatása sokkal mélyebbre terjed ki, mint a 3. sz. kísérletben, ahol a kémiai edzés a termikus edzés után következik (a mélység: 5—10 mikron). 30 iCastaign-féle mikroszondával végzett analízis azt mutatta, hogy a K+ ionok az 1. sz. kísérletben 20 mikron, a 3. sz. kísérletben pedig 10 mikron mélységig hatoltak. 35 Megfigyeltük továbbá, hogy a 450 C°-on ibefúvott levegő helyettesítése ugyanilyen hőfokú nitrogénnel vagy oxigénnel nem változtatta meg az eredményt. 40 4
