166322. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bórszilikátüvegből készült tárgyak mechanikai szilárdságának növelésére
3 166322 4 csak termokémiai művelettel (elektromos mezők) edzhető jelentős mértékben. Ismertté vált olyan edző eljárás, melynek elve az, hogy az üveg (vagy porcelán, illetve kerámia) felületének egy vékony rétegéből szelektív módon alkotórészeket párologtatnak el hőforrásként előnyösen plazmalángot alkalmazva. A tárgy lehűtésekor nyomófeszültségek ébrednek a felületi rétegben (1 496 546 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra bocsájtási irat). Bórszilikát üvegeknél elsősorban a jó illékonysággal rendelkező alkáli-borát-komponensek távoznak a párologtatás hatására. Az ily módon edzett üvegek azonban nem bírnak el nagy mechanikai igénybevételt. Különösen a felület enyhe károsodásai a szilárdsági értékek gyors csökkentéséhez vezetnek. Ennek oka az, hogy az elpárolgás viszonylagJceskeny zónában történik. Bár az elpárolgást az égési hőmérséklet, a lángtávolság, a kezelési idő és az áramlási sebesség változtatásával szabályozni lehet, bizonyos technológiai követelmények és a formatartósság kérdései behatárolják a hatásos nyomófeszültséget, mely ezáltal kisebb 100 fim-nél. Ez sok felhasználási területen nem elegendő. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, mellyel bórszilikátüvegből készült tárgyak mechanikai szilárdságát a tárgyak felületéből — elsősorban az üvegfázisból — alkotórészek szelektív elpárologtatása, majd az így aktivált üveg felületén védőréteg kialakítása útján növelni lehet. Bórszilikát üvegből készült tárgyak mechanikai szilárdságának növelésére a tárgyak felületéből az alkotórészek szelektív elpárologtatása útján eljárást dolgoztunk tehát ki, mely azzal jellemezhető, hogy közvetlenül a szelektív elpárologtatás után a tárgyak felületén a tárgyak felületének anyagával egyenletes védőréteget hozunk létre, vagy egyenletes, jól tapadó felületkemény és/vagy rendkívül alacsony hőtágulási együtthatójú védőréteget alakítunk ki a tárgyak felületén, vagy egyenletesen erős védőréteget hordunk fel a tárgyak felületére. Közelebbről a találmány értelmében úgy járunk el, hogy a tárgyak felületéből a könnyen illó komponenseket, elsősorban az alkáli-bórátokat 0,5—30 másodpercen át tartó és célszerűen 2000—20 000 °K hőmérsékleten végzett plazmalángkezeléssel önmagában ismert módon szelektíven elpárologtatjuk, majd közvetlenül a könnyen illó komponensek szelektív elpárologtatása után a) a tárgyak felületén egyenletes, jól tapadó és felületkemény titán(IV)-oxid-, bórnitrid- vagy ón(IV)-oxidréteget alakítunk ki úgy, hogy a tárgyaknak a plazmalángkezeléssel felhevített felületét (i) a titán(IV)-oxid-réteg esetében célszerűen 500 °C és 700 °C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd a tárgyak felületét préslevegő segítségével szórófejenként 1— 10 ml/perc teljesítményű és 0,5—1,5 kp/cm2 porlasztási nyomással működő szórófejrendszerben tetra-n-butil-titanát n-butanollal készült oldatával egyenletesen beszórjuk, (ii) a bórnitrid-réteg esetében célszerűen 1200 °C és 1400 °C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd a tárgyak felületére argongázatmoszférában triklórborazol-gőzt fúvatunk, és (iii) az ón(IV)-oxid-réteg esetében célszerűen 500 °C és 650 °C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd a tárgyak felületét préslevegő segítségével szórófejenként 1— 10 ml/perc teljesítményű és 0,5—1,5 kp/cm2 porlasztási nyomással működő szórófejrendszerben célszerűen 5— 15 súly% ón(IV)-kloridból és 85—95 súly% izopropanolból álló oldattal beszórjuk, vagy b) a tárgyak felületén egyenletes, jóltapadó és felület-5 kemény és/vagy rendkívül alacsony hőtágulási együtthatójú védőréteget alakítunk ki olyan, részben vagy teljesen kristályos üvegszerű anyagból, amely fázisának Mohs-féle keménysége 6—8,5 és hőtágulási együtthatója 5—35 • 10-'/°C, előnyösen 55—70 súly% szilíciüm(IV)-10 -oxidot, 17—27 súly% alumínium-oxidot, 0—6 súly% cink-oxidot, 2—5 súly% lítium(I)-oxidot, 0—5 súly% magnézium-oxidot, 0,5—5 súly% titán(lV)-oxidot, 0— 3 súly% bárium-oxidot és 0—2 súly% kalcium-oxidot tartalmazó üvegből úgy, hogy a tárgyaknak a plazma-15 lángkezeléssel felhevített felületét a megadott összetételű üveg esetében célszerűen 1250 °C és 1350 °C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd a tárgyak felületére az előnyösen 10—50 \xm szemcseméretre őrölt üveget adagolóberendezéssel egyenletesen felhordjuk és az üveget 20 előnyösen ezen a hőmérsékleten „tömött ß-kvarc" struktúrájú elegykristályok képződése mellett kristályosodni hagyjuk, vagy c) a tárgyak felületén egyenletes, jóltapadó és felületkemény és/vagy rendkívül alacsony hőtágulási együtt-25 hatójú védőréteget alakítunk ki olyan, átkristályosított kristályos anyagokból, amelyek fázisának Mohs-féle keménysége 6,5—8 és hőtágulási együtthatója 15— 35 • 10~7 /°C, előnyösen eukryptitből úgy, hogy a tárgyaknak a plazmalángkezeléssel felhevített felületét 30 eukryptit esetében 850 °C és 1100 °C közötti hőmérsékletre lehűtjük, majd a tárgyak felületére adagolóberendezéssel előnyösen lítium-oxidot, alumínium-oxidot és szilícium(IV)-oxidot Li2 0: A1 2 0 3 : Si0 2 = 1,1:1: 2 mólarányban tartalmazó porkeveréket hordunk fel egyen-35 letesen, és ezt a porkeveréket előnyösen ezen a hőmérsékleten az eukryptitfázis képződése mellett átkristályosodni hagyjuk, vagy d) a tárgyak felületén egyenletes, jóltapadó és felületkemény és/vagy rendkívül alacsony hőtágulási együtt-40 hatójú védőréteget alakítunk ki 6,5—8 Mohs-keménységű és/vagy 15—35 • 10~7 /°C hőtágulási együtthatójú kristályos szilikátból, előnyösen cirkónium-szilikátból úgy, hogy a tárgyak felületére plazmalángkezelés után a cirkónium-szilikát esetében adagolóberendezéssel elő-45 nyösen 0,05 mm átlagos szemcsenagyságú cifkónium-szilikátot hordunk fel egyenletesen, vagy e) a tárgyak felületén egyenletes és jóltapadó védőréteget alakítunk ki műanyagból, előnyösen politetrafluoretilénből úgy, hogy a tárgyak felületét a plazma-50 lángkezelés után a politetrafluoretilén esetében előnyösen 850 °C-ra lehűtjük, majd a tárgyak felületére ezen a hőmérsékleten őrölt üvegből, előnyösen 70—80 súly% szilícium(IV)-oxidot, 5—10 súly% alumínium-oxidot, 7—13 súly% nátrium-oxidot és 0—5 súly% magnézium-55 -oxidot tartalmazó üvegből tapadóréteget alakítunk ki úgy, hogy az előnyösen 5—20 (xm szemcseméretű üveget adagolóberendezéssel a tárgyak felületére egyenetlenül felhordjuk, majd a tárgyak felületét előnyösen 100 °C-ra hűtjük és porlasztófejrendszerrel a tapadóréteget elő-60 nyösen politetrafluoretilént 80—90 súly%-ban és vizet 10—20 súly%-ban tartalmazó szuszpenzióval beszórjuk, végül a tárgyakat előnyösen 300—500 °C hőmérsékletű hőkezelőzónába vezetjük. A bórszilikátüvegből készült tárgyak felületéből a 65 könnyen illó komponensek, így elsősorban az alkáli-2
