159888. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegből vagy vitokristályos anyagból (kvarcüvegből) készült tárgyak kezelésére

159888 3 4 a réteg felvitele előtt a tárgyat nyomás alá helyeztük. Ebből a célból a tárgyat valamilyen, alkalmas folyadékba merítjük, s így egyidejűleg azt is lehetővé tesszük, hogy a kezelt felületbe a kívánt anyagok bediffundáljanak. A fenti folyamat során és a folyamat lezajlása után a tárgy hőmérsékletét megfelelő módon szabályozzuk. A fentiekben leírt komprimálási eljárás, melynek során a tárgy felületét nyomás alá helyezzük vagy a tárgy felületére nehezedő nyomást növeljük „kémiai bemerítés" néven ismeretes. Az eljárás következtében elért jobb tapadóképesség okát nem ismerjük, lehetséges azonban, hogy a kémiai bemerítésnél — melynek során a tárgy felületét nyomás alá helyezzük vagy a tárgy felületére nehezedő nyomást fokozzuk — a felületi szabálytalanságok csökkennek, s ez a tapadást kedvezően befolyásolja. Kvarcüvegből készült tárgyak esetében a tárgy nem minden fázisa biztosít azonos nagyságú diffúziót. A találmány szerinti eljárást kvarcüvegekre alkalmazva akkor tudjuk a legjobb eredményt elérni, ha abból a fázisból, mely a közegből a legnagyobb diffúziót teszi lehetővé, a tárgy kezelendő felülete mentén diszperziót képzünk. E megoldásnál a diffúzió következtében fellépő kompresszió nagysága a felület mentén többé-kevésbé egyenletes lesz. A találmány szerinti eljárással kezelt tárgy valamely gyári úton készített darab vagy annak egy része lehet. Így például a kezelt üveg- vagy kvarcüveg-tárgy egy rétegből és olyan alapból állhat, melynek anyaga különbözik a rétegétől. A találmány szerinti eljárásban kezelt tárgy halmazállapota az egész eljárás során szilárd lehet. Megtehetjük azonban, hogy a merítési eljárás során a kívánt anyagot az olvasztott állapotban levő tárgyba diffundáltatjuk be. E lehetőség magyarázatára a továbbiakban még visszatérünk. Így tehát üveglemezek esetében a fenti diffundáltatás történhet az üveg gyártása során is. Az üveg- vagy kvarcüveg-tárgyba a tárggyal érintkező közegből többféle állapotú anyag léphet fel. Bizonyos esetekben az átlépő anyag atom- vagy molekula-állapotban van, a legtöbb esetben azonban a kezelt tárgyba ionok diffundálnak. A kémiai bemerítés során rendszerint a tárgy ionjai a közegből kilépő ionokkal cserélődnek ki. Ilyen módon a tárgyban nyomási feszültséget ébreszthetünk: a tárgy külső rétegében levő ionokat olyan ionokkal helyettesítjük, melyek révén a külső réteg hőtágulási együtthatója az eredetinél kisebb lesz. A cserét megfelelően nagy hőmérsékleten hajtjuk végre és a diffúzióra megfelelő időt biztosítunk, hogy a feszültség kiegyenlítődjön, majd a tárgyat a kezelés után lehűtjük. Az eljárás egy foganatosítási módja szerint a tárgy felületén úgy létesítünk nyomó igénybevételt, hogy a tárgy külső felületének ionjait nagy hőmérsékleten az eredetinél nagyobb ionokkal helyettesítjük. Ezt a műveletet célszerűen olyan hőmérsékleten végezzük, mely még éppen nem teszi lehetővé a nyomási feszültség nagy részének vagy egészének ellazulását a hőmérséklet fenntartásának ideje alatt. A tárgyat ezután szobahőmérsékleten hűtjük, s így a tárgyban ébresztett feszültségek „rögzítődnek". Sőt a tárgy felületében úgy is nyomási feszültséget kelthetünk, hogy a tárggyal érintkezésben levő közegből elektromos erőtér hatására diffundáltatunk a tárgyba ionokat; ebben az esetben a tárgyból nem lépnek ki ionok a tárggyal érintkezésben levő közegbe. A találmány egy megvalósítási módja szerint a kémiai bemerítés során a tárgy felületét alkotó ionok és a tárggyal érintkezésben levő közegek közül legalább egyik ionjai kicserélődnek egymással. Az ilyen kémiai bemerítés után felvitt réteg tapadóképessége azután a kezelt felület egészen megjavul. A találmány egy előnyös kivitelezési módjánál a tárgy ionjait a tárgy felületét körülvevő, a tárgy ionjainál kisebb hőtágulási együtthatót biztosító ionnal cseréljük ki. A cserét olyan hőfokon valósítjuk meg, hogy a tárgyban a feszültségek ki tudjanak egyenlítődni. Ilyen ioncserére példaképp azt az esetet tudjuk felhozni, mikor valamely üvegtárgyban a nátriumionokat lítiumionokkal cseréljük ki az üveg „bemerítési pontja" feletti hőmérsékleten. Ha ezt az üveget lehűtjük, akkor a felület nyomás alá kerül, mivel a felületi réteg jobban összehúzódik, mint a réteg alatt levő belső rétegek. Ennek a diffúziófajtának az az előnye, hogy igen gyors és rendkívül gazdaságos. A találmány tárgyát képező eljárás egy másik előnyös foganatosítási módja szerint a diffúzió révén a tárgy ionjait nagyobb ionokra cseréljük ki. A kicserélést olyan hőmérsékleten és annyi ideig végezzük, hogy a csere révén ébredő feszültségek tökéletesen ne egyenlítődjenek ki. Ilyen típusú cserére példakép azt az eljárást említhetjük meg, melynek során az üvegtárgy nátriumionját az üveg normalizálási hőmérséklete alatti hőfokon káliumionokra cseréljük ki. Ezzel az ioncserével igen nagy feszültségeket tudunk kelteni. A fenti kezelések hatására nemcsak a kémiai bemerítés után felvitt réteg vagy rétegek tapadóképessége nő meg, hanem az üveg egyéb tulajdonságai is megjavulnak. Azt tapasztaltuk például, hogy a kémiai bemerítéssel kezelt tárgyra felvitt aranyréteg kisebb vastagságnál válik elektromosan vezetővé, mint a fenti kezelésnek alá nem vetett tárgyon levő hasonló réteg. A kémiai bemerítéssel történő kezelés révén a vezetőréteg „négyzetes" ellenállása szintén homogénebbé válik. Ügyszintén megfigyelhető — például elipszometriával — hogy a kémiai bemerítéssel kezelt felületre leválasztott dielektromos vezetőréteg törésmutatója szintén homogénebbé vált. A találmány szerinti eljárás további előnye, hogy a bevonatokat a kezelt felületen különböző módszerekkel létesíthetjük, s kisebb a valószínűség, hogy a tárgy az együttes termikus-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2