SU1677028A1

SU1677028A1 - Method of heat treatment of glass products

Info

Publication number: SU1677028A1
Application number: SU877774657A
Authority: SU
Inventors: Юрий Кузьмич Старцев; Владимир Новотны
Original assignee: Статни Вызкумны Устав Скларски (Инопредприятие); Институт Химии Силикатов
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1991-09-15
Also published as: CS260146B1

Abstract

Изобретение относитс к стекольной промышленности. С целью повышени прочности стеклоизделий после ионнооб- менной обработки в способе термоофработ- ки стеклоизделий, предназначенных дл , упрочнени ионным обменом, стеклоиздели выдерживают при Ттр + 20&deg;С Т ТТр - 60&deg;С, где ТТр - температура трансформации в течение не менее 40 мин. Таким образом достигаетс снижение фиктивной температуры , что ведет к замедлению или же полному устранению релаксации напр жени , возникающего в течение ионного обмена. Результирующее упрочн ющее напр жение при сжатии и достигнута прочность стекло- изделий вследствие того повышаютс . Одновременно сокращаетс врем обработки в упрочн ющей ванне или же устран етс необходимость использовани специальной дорогой и тугоплавкой стекломассы с высокой в зкостью. Термообработка оказывает также вли ние на показатель преломлени поверхностной пленки таким образом, что достигаетс больша разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла. сл сThe invention relates to the glass industry. In order to increase the strength of glass products after ion-exchange treatment in the method of thermal processing of glass products intended for ion exchange hardening, the glass products are kept at Ttp + 20 ° C T Ttp - 60 ° C, where Ttp is the transformation temperature during not less than 40 minutes Thus, a reduction in the fictitious temperature is achieved, which leads to a slowing down or complete elimination of the relaxation of the voltage arising during the ion exchange. The resultant reinforcing stress in compression and the strength of glass products achieved are thereby increased. At the same time, the treatment time in the strengthening bath is reduced, or the need to use a special expensive and refractory glass melt with high viscosity is eliminated. The heat treatment also affects the refractive index of the surface film in such a way that a large difference in the refractive index between the surface and the inside of the glass is achieved. cl

Description

Изобретение относитс к стекольной промышленности и касаетс способа термообработки стеклоизделий, предназначенных дл упрочнени ионным обменом.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the glass industry and relates to a process for the heat treatment of glass products intended for ion exchange hardening.

Известен способ термообработки стеклоизделий , предназначенных дл упрочнени ионным обменом, включающий обработку натриевокальцийсиликатных стекол при 460-650°С в течение 5-30 мин.The known method of heat treatment of glass products intended for strengthening by ion exchange, including the processing of sodium-calcium silicate glasses at 460-650 ° C for 5-30 minutes.

Однако известный способ не обеспечивает достаточной прочности стеклоизделий после ионнообменной обработки.However, the known method does not provide sufficient strength of the glassware after ion exchange processing.

Цель изобретени - повышение прочности стеклоизделий после ионнообменной обработки.The purpose of the invention is to increase the strength of glass products after ion exchange processing.

Предлагаемый способ термообработки стекла заключаетс в том, что издели выдерживают при температуре в интервале трансформации стекла, из которого они изготовлены , а именно при температуре, соответствующей дилатометрической температуре трансформации указанного стекла от +20 90-60°С в течение не менее 40 мин. На практике врем термообработки не превышает обыкновенно сутки. Таким образом достигаетс снижение фиктивной температуры , что ведет к замедлению или же полному устранению релаксации напр жени , возникающего в течение ионного обмена.The proposed method of heat treatment of glass is that the products are kept at a temperature in the transformation interval of the glass from which they are made, namely at a temperature corresponding to the dilatometric transformation temperature of said glass from +20 to 90-60 ° C for at least 40 minutes. In practice, the heat treatment time does not usually exceed 24 hours. Thus, a reduction in the fictitious temperature is achieved, which leads to a slowing down or complete elimination of the relaxation of the voltage arising during the ion exchange.

Фиктивна (структурна ) температура - это температура, которой соответствует моментальное структурное состо ние стекла и от которой, кроме истинной температуры, завис т его свойства, например плотность.A fictitious (structural) temperature is the temperature to which the momentary structural state of glass corresponds and on which, besides the true temperature, its properties, such as density, depend.

о оoh oh

юYu

0000

в зкость, показатель преломлени , врем релаксации напр жени и др.viscosity, refractive index, stress relaxation time, etc.

За счет использовани предлагаемого способа достигаетс повышение резуль™ тирующего напр жени при сжатии и вследствие более высокой прочности сгек- лочэдепнй, упрочнении N ионным обменом, издели не надо обрабатывать в упрочм ю- шеГ р-тнне дес тки часов или формовать их из специальной дорогой и тугоплавкой стекломассы с вчсокой еп-хостью. Одновременно г гг , (--,«тс .з разность хода nu. ijjpiijQBc-ннсго света в поверхностной пленке м повышаете-1, разность показател преломл л™ -ежр поверхностью и внутренней частые стеклоиздели ,Due to the use of the proposed method, an increase in the resultant stress under compression is achieved, and due to the higher strength of the flexi cle, the N-hardening by ion exchange, the product does not need to be processed in a stronger time zone or molded from a special way and a refractory glass melt with an epp-hoss. At the same time, yy, (-, "tf. C the difference in the course of nu. IjjpiijQBc-nsgo light in the surface film and increase by -1, the difference of the refractive index of the TM surface and the internal glassware,

П р п и с р , Пластинки из листового натриевочальциевосиликатного стекла с дилатометрической температурой трансформации площадью 100 х 100 мм и толщиной 2,8 мм нагревают в течение 1 сут в печи температурой 500°С, потом перенес их в ванну из расплавленного нитрата кали с температурим 170°Г, содержащую не более 0,00 % окиси кальци , и оставл ют их в ней 3 ч,Pp and cp, Plates made of sheet sodium-calcium and silicate glass with a dilatometric transformation temperature of 100 x 100 mm and a thickness of 2.8 mm are heated for 1 day in a 500 ° C furnace, then transferred to a bath of molten potassium nitrate at a temperature of 170 ° G, containing not more than 0.00% calcium oxide, and leave them in it for 3 hours,

На поперхносш пластинок образует пленка толщиной 24-26 мкм с упрочн ющим напр жением при сжатии 450 МПч, причем средн прочность пластинок при изгибе составл ет 520 МПа. Удельна раз- носгь ход пол ризованного света на по- верхностп составл ет 11 250 нм/см, максимальна разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 620 .A film with a thickness of 24–26 µm with a reinforcement stress of 450 MP, with a compressive strength of plates, is 520 MPa. The specific spacing of the polarized light on the surface is 11,250 nm / cm, the maximum difference between the refractive indices between the surface and the inner part of the glass Dp 620.

Одинаковые плог.гинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного ниграга кали обыкновенным способом, г.о, ио,1,пфеп)-,м R печ темпера|урой с 4GO по 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше оЬрабс) анчь с пдмнакопо как в вышеуказанном примере, имеют на поверхности пленку- опщипой 24-26 мкм с упрочн ющим haivb1 о .-см run чаши только 300 МПа. Удс,| гм разноси хода пол ризованного сзе к-., i -СУ -рч -о:п л составл ет 7500 нм/см, макс 1мап1.чз разность показателей пре- певдлонш МО.М ,ДУ поверхностью и внутреннем м ммьм с текла Ап 390 -10 ,Identical plastic heads processed before transferring molten potassium nigraga to the bath using an ordinary method, g.o, io, 1, pfep) -, m R is the furnace temperature from 4GO at 480 ° С for 20-30 minutes and then further a) with pdmnakopo as in the above example, they have on the surface of a film with 24 to 24 microns with reinforcing haivb1 o.-cm run bowls only 300 MPa. Ouds, | um spacing the course of the polarized transverse to -., i - WED - pp - o: pl l is 7500 nm / cm, max 1 mAp1. h difference in the values of the preferred MO.M, DU surface and the inner mmm with Ap 390 -ten ,

П р и м е р Р, Пластинки из листового м гг)1 i jDOk лч овосиликат)ого стекла с ди- ла омефиче,но1- температурой трансфор- 52r/JC площадью 100 х 100 мм и ш/чди юп 1, з нм вкпздывают в печь с тем- пер ) /г. н псчрчл ют их в ней с юче мне 1)0 мин, потом температура печи с гнич . - Г-с до 470°С со скоростью 2- м v ы щ.к-м приПу перенос R ваннуPRI me R P, Sheet-m laminates) 1 i jDOk LH ovosilicate glass with a range of omephic but 1-temperature transformer 52r / JC with an area of 100 x 100 mm and w / ch yup 1, 3 nm Incorporate into the furnace at a rate) / g. They are used in it with one more me 1) 0 min, then the temperature of the furnace with gnich. - Mr.-s up to 470 ° С with a speed of 2 m;

из расплавлс юго нитрата кали с температурой 470°С, содержащую не более 0,001 % окиси кальци и оставл ют их в ней 3 ч. На поверхности пластинок образуетс molten south potassium nitrate with a temperature of 470 ° C, containing not more than 0.001% calcium oxide and leaving them in it for 3 hours. On the surface of the plates is formed

пленка толщиной 29 мкм с упрочн ющим напр жением при сжатии 370 МПа, средн прочность пластинок при изгибе составл ет 660 МПа. Удельна разность хода пол ризованного света на поверхности составл ет 9the film is 29 microns thick with a reinforcing stress at a compression of 370 MPa; the average flexural strength of the plates is 660 MPa. The specific path difference of polarized light on the surface is 9

250 нм/см, максимальна разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла Ап 520- . Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата кали обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи температурой с 460 по 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше обработанные одинаково как в вышеуказанном примере, имеют на поверхности250 nm / cm, the maximum difference between the refractive indices between the surface and the inside of glass An 520-. Identical plates treated before transferring molten potassium nitrate to the bath using an ordinary method, i.e. heated in a furnace with a temperature from 460 to 480 ° C for 20-30 minutes and then further treated in the same way as in the above example, have on the surface

пленку толщиной 29 мкм с упрочн ющим напр жением при сжатии 300 МПа, средн прочность пластинок при изгибе составл ет 520 МПа. Удельна разность хода пол ризованного света на поверхности составл ет 1the film is 29 microns thick with a reinforcing stress at a compression of 300 MPa; the average strength of the plates at bending is 520 MPa. The specific path difference of polarized light on the surface is 1

500 нм/см, максимальна разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 460 , П р и м е р 3. Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла с дилзтометрической температурой трансформации 525°С площадью 100 х 100 мм и толщиной 2,0 мм вкладывают в печь температурой 545°С, остав т их в ней в течение 40 мин, потом пробы перенос т в ванну из500 nm / cm, the maximum difference between the refractive indices between the surface and the inner part of the glass is Dp 460, Example 3. Plates of sodium sheet of calcium and silicate glass with a dilztometric transformation temperature of 525 ° C with an area of 100 x 100 mm and a thickness of 2.0 mm to a furnace at a temperature of 545 ° C, leave them in it for 40 minutes, then the samples are transferred to a bath from

расплавленного нитрата кали температурой 470°С, содержащую не более 0,001% окиси кальци и остав т их в ней 3 ч.molten potassium nitrate with a temperature of 470 ° C, containing not more than 0.001% calcium oxide and leaving them in it for 3 hours.

На поверхности пластинок образуетс пленка толщиной 24-26 мкм с упрочн ющмм напр жением при сжатии 420 МПа, средн прочность пластинок при изгибе составл ет 620 МПа. Удельна разность хода пол ризованного света на поверхности составл ет 10 500 нм/см, максимальна A film with a thickness of 24–26 µm is formed on the surface of the plates, with a reinforcing stress of 420 MPa, the average bending strength of the plates is 620 MPa. The specific path difference of polarized light on the surface is 10,500 nm / cm, the maximum

разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла Ап 680-10 5.the difference between the refractive indices between the surface and the inside of the glass An 680-10 5.

Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата кали обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи с температурой 460- 480°С в течение 20-30 мин и потом дальше обработанные одинаково, как в вышеуказанном примере, имеют на поверхностиIdentical plates treated before transferring molten potassium nitrate to the bath using an ordinary method, i.e. heated in an oven with a temperature of 460- 480 ° C for 20-30 minutes and then further treated equally, as in the above example, are on the surface

пленку толщиной 24-26 мкм с упрочн ющим напр жением при сжатии 300 МПа, их прочность при изгибе составл ет только 480 МПа. Удельна разность хода пол ризованного света на поверхности составл ет 7a film with a thickness of 24-26 microns with a reinforcing stress at a compression of 300 MPa; their flexural strength is only 480 MPa. The specific path difference of polarized light on the surface is 7

500 нм/см, максимальна разность показателей преломлени между поверхностью и внутренней частью стекла Дп 460- .500 nm / cm, the maximum difference between the refractive indices between the surface and the inside of the glass Dp 460-.

П р и м е р 4, Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла толщиной 1,2 мм с дилатометрической температурой трансформации 520°С нагревают в печи с температурой 460°С в течение 2 500 ч, Потом пробы вкладывают в ванну из расплавленного нитрата кали с температурой 480°С, содержащую не более 0,001% окиси кальци , на 16ч. Величина результирующего упрочн ющего напр жени при сжатии составл ет 550 МПа.PRI me R 4, Plates of sodium sheet of calcium and silicate glass with a thickness of 1.2 mm with a dilatometric transformation temperature of 520 ° C are heated in an oven with a temperature of 460 ° C for 2 500 h. Then the samples are put into a bath of molten potassium nitrate with a temperature of 480 ° C, containing not more than 0.001% calcium oxide, for 16h. The magnitude of the resultant reinforcement stress in compression is 550 MPa.

Одинаковые пластинки, обработанные перед нанесением в ванну расплавленного нитрата кали обыкновенным способом , т.е. подогревом в печи с температурой 460-480°С в течение 20-30 мин и потом обработанные как в вышеуказанном примере , показывают упрочн ющее напр жение при сжатии только 260 МПа.Identical plates treated before applying potassium nitrate to the bath using an ordinary method, i.e. heated in an oven with a temperature of 460–480 ° C for 20–30 min and then treated as in the above example show a compressive strengthening strength of only 260 MPa.

П р и м е р 5. Пластинки из листового натриевокальциевосиликатного стекла толщиной 1,2 мм с дилатометрической температурой трансформации 520°С нагревают в печи с температурой 472°С в течение 2 500 ч; в случае необходимости их потом возможно охладить до 20°С со скоростью 5-10°С/мин и перед установкой в ванну подогреть в печи с температурой 450-480°С в течение 20-30 мин. Потом пробы вкладывают в ванну из расплавленного нитрата кали PRI me R 5. Plate of sodium sheet of calcium-silicate glass with a thickness of 1.2 mm with a dilatometric transformation temperature of 520 ° C is heated in a furnace with a temperature of 472 ° C for 2 500 h; if necessary, they can then be cooled to 20 ° C at a rate of 5-10 ° C / min and heated before heating in a bath in an oven with a temperature of 450-480 ° C for 20-30 minutes. Then the samples are put into a bath of molten potassium nitrate.

00

5five

00

5five

00

с температурой 480°С, содержащую не белее 0,001 % окиси кальци , ка 3 ч. Величина результирующего остаточного напр жени составл ет 680 МПа.with a temperature of 480 ° C, containing no more than 0.001% calcium oxide, 3 hours. The resultant residual voltage is 680 MPa.

Одинаковые пластинки, обработанные перед перенесением в ванну расплавленного нитрата кали обыкновенным способом, т.е. подогревом в печи с температурой 460- 480°С в течение 20-30 мин и потом обработанные одинаково как в вышеуказанном примере, показывают упрочн ющее напр жение при сжатии 360 МПа.Identical plates treated before transferring molten potassium nitrate to the bath using an ordinary method, i.e. heated in an oven with a temperature of 460- 480 ° C for 20-30 minutes and then treated the same way as in the above example, show a reinforcement stress at a compression of 360 MPa.

Предлагаемый способ упрочнени стек- лоизделий предназначен прежде всего дл тонкостенных или более сложно формованных изделий из обычного натриевокальциевосиликатного стекла, к которым предъ вл ютс особые требовани , что касаетс прочности или же температуроустой- чивости. Дальше, учитыва его вли ние на показатель преломлени поверхностной ппенки, возможно его использовать, например , при производстве оптоэлектронных элементов.The proposed glass reinforcement method is intended primarily for thin-walled or more complexly molded products from conventional sodium-calcium silicate glass, which are subject to special requirements with regard to strength or temperature resistance. Further, taking into account its effect on the refractive index of the surface foam, it is possible to use it, for example, in the production of optoelectronic elements.

Claims

Invention Formula

The method of heat treatment of glassware intended for hardening by ion exchange, by holding at a temperature Ttr 20 ° C T Ttr - 60 ° C, where Ttp is a transformation temperature, characterized in that, in order to increase the strength of the glassware after ion-exchange treatment Exposure lead for at least 40 minutes.

35