166322. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bórszilikátüvegből készült tárgyak mechanikai szilárdságának növelésére
5 166322 6 -borátok szelektív elpárologtatására — mint említettük — az 1 496 546 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságra bocsájtási iratban ismertetett módon plazmalángot használunk. A plazmaláng lehetővé teszi a legkülső felületi zóna intenzív felmelegítését, sőt rövid időn át tartó erős túlhevülést anélkül, hogy az üvegtárgy teljes terjedelmében átmelegedne és ezáltal meglágyulna. A plazmaláng hőmérséklete 2000 és 20 000 °K között van, míg a kezelés időtartama 5 másodperc és 30 másodperc közé korlátozódik, és a kezelt üvegtárgy formájától és falvastagságától függ. Vastagabb falú üvegtárgyak esetében a plazmalángkezelés hosszabb időn át tarthat és intenzívebb lehet, minthogy az üvegtárgy teljes terjedelmében való átmelegedése és ezáltal meglágyulása később következik be. Az a) eljárásváltozat esetében tehát a rétegképző anyag felvitele szórással történik, amikor előnyösnek bizonyul, ha az üvegtárgyakat saját tengelyük körül forgatjuk. A b), c) vagy d) eljárásváltozattal kialakított védőrétegek anyaga lehet például cirkon (cirkónium-szilikát), cordierit, spodumen, eukryptit vagy hasonló összetételű elegykristály. Az ezeknek az eljárásváltozatoknak értelmében felvitt anyagok hőkezelése a könnyen illó alkotórészeknek szelektív elpárologtatása után a tárgyakban felhalmozódott viszonylag nagy hőmennyiségek felhasználásával történik. A viszonylag magas hőmérséklet hatására a tárgyak felületén — a szilikátok, illetve más anyagok felhordása után — átrendeződési, illetve felgyorsult diffúziós és ioncserélő folyamatok mennek végbe, amelyek elősegítik a szilikátok vagy egyéb alkalmazott anyagok jó kötődését a tárgyakhoz, illetve zárt védőrétegek kialakítását. Az e) eljárásváltozat esetében is előnyös, ha a bevonandó üvegtárgyat saját tengelye körül forgatjuk. Az üvegtárgyak anyaga és műanyagok hőtágulási együtthatói közötti viszonylag nagy különbségek következtében olykor szükséges, hogy a műanyagot igen vékony rétegben hordjuk fel. Nagyobb vastagságú rétegeknél gyakran tapadási problémák jelentkeznek, a zárt védőréteg képződése nehézségekbe ütközik, és egyes műanyagtípusoknál a tárgyak felületi rétegeiben szilárdságcsökkentő húzófeszültségek ébrednek. Ezért különböző esetekben a műanyagok felhordása előtt előzetesen tapadóréteget viszünk fel a tárgyak felületére. A találmány szerinti eljárás lényegében azon az eddig fel nem ismert effektuson alapul, hogy a tárgyak felülete például plazmaégőkkel végzett erős felhevítés hatására vagy közvetlenül a felhevítés után — amelynek során a tárgyak felületéből az alkotórészek szelektív elpárolgása következik be — rendkívül reakcióképes állapotba kerül (aktiválás, szabad kémiai gyökök). Ez a reakcióképes állapot lehetővé teszi a tárgyak felületének védőréteggel való bevonását. Meglepő módon azt találtuk, hogy az így kialakított védőrétegek tapadása és hatása az alkotórészek előzetesen végrehajtott szelektív elpárologtatása után nagy mértékben jobb, illetve nagyobb, mint a technika állása szerint kialakított védőrétegeké. A védőréteg kialakítható nitridekből, karbidokból, oxidokból, kristályos szilikátokból, így például cirkonból, bérűiből, topázból, cordieritből, spodumenből vagy eukryptitből, továbbá kisebb hőtágulású kristályfázisokból, valamint adott esetben üvegszállal kevert műanyagokból. Továbbá a kialakult védőréteg a közvetlenül az alkotórészek elpárologtassa után jelentkező felületi keményedést és az így létrejövő hibahelyszegény állapotot fenntartja. Azokban az esetekben, amikor a védőréteg hőtágulási együtthatója kisebb, mint a tárgyé, a találmány szerinti eljárással kezelt tárgyak lehűtésekor járulékos kemé-5 nyedés mutatkozik. A találmány szerinti eljárással kezelt üvegtárgyak megnövekedett mechanikai szilárdságuk és/vagy megjavult felületi keménységük következtében hosszú élettartamúak, így gyakran nagyobb mechanikai terhelés-10 nek is kitehetők. Például a találmány értelmében kezelt üvegcsövek beépíthetők olyan csővezetékrendszerekbe, amelyek korábban kizárólag fémből készültek. A következő kiviteli példákkal világítjuk meg közelebbről a találmányt. /. példa Bórszilikátüvegből készült csövet (összetétel súly%-20 ban = 80,5 Si02, 2,7 A1 2 0 3 , 11,7 B 2 O s , 4,6 Na 2 0 és 0,5 K2 0) külső átmérő = 120 mm; falvastagság == 8 mm; hosszúság = 1200 mm; az üveg transzformációs tartománya közelébe történt melegítés után elektromosan fűtött csőkemencéből lassan, egyenletes sebességgel gör-25 gőrendszerre vezetjük, ahol négy, gyűrűalakú, koncentrikusan elhelyezett plazmaégő hatásának tesszük ki. A plazmaégők lánghossza kb. 50 mm, átmérője kb. 10 mm és katódközeli lánghőmérséklete kb. 20 000 °K. A görgőrendszerrel az üvegcsövet lassú előrehaladás-30 sal saját tengelye körül forgatjuk (kb. 2 fordulat percenként), amikor a cső közvetlen felülete igen erősen felhevül, ugyanakkor a cső belső részeiben viszonylag alacsony hőmérséklet uralkodik. A plazmaégőkkel történt kezelés után az üvegcső erősen felhevített felületét 35 kb. 600 C°-ra hűtjük, és a csövet a csőfelülettől kb. 150 mm távolságra gyűrűalakban elhelyezett 6 szórófejből álló rendszerbe vezetjük, ahol préslevegő segítségével n-butanolban oldott tetra-n-butil-titanát oldatával szórjuk be. (Szórási sebesség = 20 ml/perc, szórási 40 nyomás = 0,3 kp/cm2 ). A csőfelület magas hőmérséklete hatására pirolitikus bomlás következtében pillanatszerűen egyenletes, jól tapadó és felületkemény Ti02 -film képződik. A TiO a film rétegvastagsága 20 [j,m. A Ti02 -film alatti üvegfelü-45 let nyomófeszültségzónája 450 kp/mm2 értékű, a Mbhskeménység 6-ról 7,5-re emelkedett. A hajlítószilárdsági terhelés azonos felfekvési távolságnál 520 kp-ról 1300 kp-ra emelkedett. Ti02 -filmmel hagyományos módon bevont, azaz elő-50 zetesen szelektív felületi elpárologtatásnak alá nem vetett üveg Mohs-keménysége ugyancsak 7*5, de ugyanakkor a hajlítószilárdsági terhelés azonos felfekvési távolságnál csak mintegy 520 kp. 55 2. példa Az 1. példában megadott összetételű bórszilikátüvegből készült ca. 8 mm átmérőjű üvegbotot az üvegolva-60 dékból történt húzás után közvetlenül egyenletes sebességgel négy, gyűrűalakban koncentrikusan elhelyezett, elforgatható rendszerbe összekapcsolt plazmaégő terébe vezetjük. A plazmaégők lánghossza kb. 30 mm, átmérője ca. 10 mm és katódközeli lánghőmérséklete kb. 65 15 000°K. 3
