159552. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés üvegből, vagy üveges-kristályos anyagból készült testek edzésére
159552 8 gékonyságú lítium-ionok kezdetben mélyebben hatolnak be az üvegbe, mint a kálium-ionok, az eljárásnak azokban a szakaszaiban, amelyekben a közegnek van nagyobb potenciálja, mint az üvegnek. Végül azonban a nátrium-ionok kálium-ionokra cserélődnek ki az üvegnek azokban a rétegeiben, amelyekben eleinte lítiumionok léptek a nátrium-ionok helyébe. Ilyen eljárásmód esetén a kívánt eredmények elérése meggyorsítható azáltal, hogy az eljárásnak azokat a fázisait, amelyekben a közeg van alacsonyabb potenciálon, mint az üveg, hosszabb időtartamra szabjuk meg és/vagy ezekben a fázisokban nagyobb térerősséget alkalmazunk, mint az eljárás egyéb szakaszaiban. Azt tapasztaltuk, hogy az ilyen eljárás során különféle anyagokat diffundáltathatunk be atomos vagy molekuláris állapotban az üveg anyagába, ha ezek az anyagok jelen vannak az üvegbe diffundáló ionokat szolgáltató közegben. A találmány szerinti eljárás elősegíthető azáltal is, hogy az edzendő üvegszerű vagy üvegeskristályos testet ultrahang-hullámok hatásának tesszük ki annak az időnek legalább egy része folyamán, amikor az ioncsere az elektromos tér hatása alatt végbemegy. Az ultrahang-hullámok elősegítik az ionoknak az üveg-testbe való behatolását. Ez a hatás különösen olyankor jelentkezik és így olyankor alkalmazható különösen előnyösen, amikor nagyobb méretű ionokat, pl. alkáli-földfém-ionokat kívánunk az üveg-testbe diffundáltatni. Az alkáliföldférnek ionjai általában nem hatolnak be olyan könnyen az üvegtestbe, mint a kisebb méretű, pl. lítium-ionok vagy a protonok. Még ha a közeg a nagyobb méretű ionok mellett kisebb méretű ionokat is tartalmaz és ezzel a fentebb leírt módon megkönnyítjük a nagyobb méretű ionok bediffundálását, a testbe belépő kisebb méretű ionok mennyisége a rendes körülmények között sokkal nagyobb lesz, mint a testbe belépő nagyobb méretű ionok mennyisége, még olyan esetekben is, amikor a közeg viszonylag kis mennyiségi arányban tartalmazza a kisebb méretű ionokat. Ha viszont az ioncsere lefolyása közben, amíg a testet a tér polaritásának megfordításával kezeljük, ultrahang-hullámokat is alkalmazunk, a nagyobb méretű ionoknak a testbe való behatolását a kisebb méretű ionokéhoz képest ezzel számottevő mértékben elősegítjük. A diffúzió sebessége a nagyobb ionoknál viszonylag nagyobb mértékben növekszik, mint a kisebb ionok esetében. így tehát az ultrahang-hullámok hatása különösen megmutatkozik a kalcium-, bárium- és stroncium-ionok esetében, továbbá a cézium- és rubidium-ionok esetében is, még a kálium-, nátrium- és lítium-ionok, valamint a protonok diffúzióját az ultrahang^hullámok viszonylag kisebb mértékben segítik elő. Az ultrahang-hullámok e specifikus hatása már másodpercenként 10 000—116 000 frekvencia esetén is észrevehető, 16 000 feletti frekvenciáknál már könnyen mérhető és a frekvencia további növelése esetén — ami meghaladhatja a másodpercenk ént 10 millió ciklust is — még erősebbá válik. A időegységenként a testbe az ultrahang-5 -hullámok egy adott frekvenciájának befolyása alatt belépő ionok mennyisége kb. logaritmikusan növekszik az ultrahang-hullámok energiájának növelésével, amint ez az alábbi példákból ki fog tűnni. Általában kívánatos, hogy az 10 ultrahang-hullámok energiája dm2 -ként legalább 0,1 W körül legyen. Az ultrahang-hullámok terjedési iránya merőleges lehet arra a határfelületre, amelyen keresztül az ionok vándorlása történik. Ilyen ter-J5 jedési irány esetén az ultrahang-hullámok hatására az ioncsere nagyobb mélységig megy végbe az így kezelt test felülete alatt és ezzel is elősegíthető a feszültség-gradiens csökkentése. Másrészről azonban, ha a hullámok az említett 20 határfelülettel párhuzamosan vagy legalább lényegileg párhuzamosan haladnak, akkor e hullámok csökkentik az ioncserének azt a rendes körülmények között megnyilvánuló tendenciáját, amelynek értelmében az ioncsere lelassul, 25 amikor már az ionok egy bizonyos mennyisége behatolt a testbe a vele érintkező közegből; ez a tendencia még olyankor is megnyilvánul amikor gondoskodunk arról, hogy a testnek szolgáltatandó ionok koncentrációját a művelet 30 folyamán megfelelő szinten tartsuk. A határfelülettel párhuzamos irányban terjedő hullámok ilyen előnyös hatása az ultrahang-hullámok frekvenciájának és energiájának növelésével nagyobb mértékűvé válik. Amennyiben ez kí-35 vánatos, a határfelületre merőleges és az azzal párhuzamos hullám-terjedési irány szuperponálható is egymásra, vagy pedig a testnek ill. a test egy részének kémiai edzési művelete folyamán a művelet egymást követ szakaszaiban 40 váltogatva alkalmazható. Az eljárás gazdaságossága érdekében azonban előnyösebb, ha csupán a határfelülettel párhuzamos terjedési irányt alkalmazzuk olyan esetekben, amikor el akarjuk kerülni a „fáradás" jelenségét, vagyis 45 az ioncsere lelassulására irányuló hajlamot. Ha a találmány szerinti eljárást oly módon folytatjuk le, hogy ennek során a kezelt testet ultrahang-hullámok hatásának is kitesszük, a 50 kezelt üvegszerű vagy üveges-kristályos test olyan irányban módosítható, hogy annak külső rétegeiben mind nagyméretű ionok, pl. rubidium- vagy cézium-ionok, továbbá alkáliföldfém-ionok, pl. kalcium- vagy stroncium-ionok, 55 mind pedig kisebb méretű ionok, mint lítiumvagy nátrium-ionok hatására lépjenek fel nyomőfeszültségek, mi mellett e rétegekben a nagyobb méretű ionok koncentrációja lényegesen nagyobb legyen, mint a kisebb méretű ionoké. Az ultrahang-hullámok keltése pl. elektrostrikciós vagy piezoelektromos módszerrel, vagy báriumtitanát transzduktor-generátor segítségévéi történhet. Igen nagy frekvenciák előidézé-65 sere azonban magnetostrikciós módszereket al-4
