Способ электрохимической обработки стекла

 

Изобретение относится к производству листового стекла на поверхности расплавленного металла. Целью изобретения является интенсификация процесса электрохимической обработки. Для этого в способе электрохимической обработки стекла водород предварительно ионизируют пропусканием через перфорированную пластинку с нанесенным на нее источником радиоактивного излучения. Способ позволяет повысить механическую прочность, отражение до 60-80%, а также химическую стойкость. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1662967 (21) 4659282/33 (22) 09.03,89 (46) 07.05.92. Бюл. № 17 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М.И.Калинина (72) Г.МЛегошин и С.Е.Федорин (53) 666.1.053.562(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1662967,,кл,,С 03 С 21/00, 1988. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТЕКЛА

Изобретение относится к производству листового стекла на стекольных заводах, относящихся к промышленности строительных материалов, и является усовершенствованием основного авт.св.

¹ 1662967.

Целью изобретения является интенсификация процесса электрохимической обработки.

Способ заключается в следующем.

В пустотелый ограничительный элемент, являющийся анодом подают водород под избыточным давлением, который (водород) далее проходит через перфорирован- ную перегородку с нанесением на него тонким слоем источника радиоактивного излучения, ионизируется, абсорбируется тонким слоем сплава на основе палладия (Pd), под действием приложенного к электрохимической ячейке напряжения проходит через слой контактирующего с ограничительным элементом расплава и входит в стекло, Ионы водорода или протоны заме(. Ж 1731747 А2 (si>s С 03 С 21/00, С 03 В 18/02 (57) Изобретение относится к производству листового стекла на поверхности расплавленного металла. Целью изобретения является интенсификация процесса электрохимической обработки, Для этого в способе электрохимической обработки стекла водород предварительно ионизируют пропусканием через перфорированную пластинку с нанесенным на нее источником радиоактивного излучения. Способ позволяет повысить механическую прочность, отражение до 60-80%, а также химическую стойкость. 1 ил. щают ионы натрия в стекле и изменяют его структуру, делая ее более плотной, что в конечном итоге за счет измененного КТР— коэффициента линейного (объемного) расширения стекла приводит к резкому увеличению его механической прочности, Помимо указанного водорода могут подавать в анод также смеси газов или газы отдельно: такие газы, как азот, окись углерода, углеводороды и др.

В качестве радиоактивного элемента можно испольэовать, например, источник ачастиц (элемент полоний — Po), а в качестве сплавов на основе палладия (Pd Ni 10: Pd Ag

15) такие специальные сплавы, как Pd Ag 28

In 1,2 I 0,8; Pd Ag 15 ln 1,5 i 0.2 и подобные им (в системе палладий-серебро — индий-иттрий), которые могут длительное время работать в зоне температур 300-8500С беэ разрушения.

Ионизация водорода с помощью последнего позволяет внедрить в стекло боль1731747

55 шее количество протонов, чем без радиоактивного источника.

На чертеже представлена схема электрохимической ячейки, поперечный разрез.

Стекло 1 размещено на расплаве, например, олова 2, над ним расположен пустотелый ограничительный элемент 3, на нижней части которого нанесен сплошной слой 4 (сплав палладия). При этом нижняя часть ограничительного элемента 3 имеет по всей площади отверстия 5 малого диаметра. Внутри ограничительного элемента размещена пластина 6 с отверстиями 7 для прохода водорода (или смеси газов). На пластину одним из известных методов наносится ультратонкий (доли мкм) слой полония Ро (источника а-частиц)-(не показан). Между of раничительным элементом и стеклом 1 размещен слой расплавленного металла 6 (например, Pb, Bi, Sn или сплавов металлов типа Pb-Cu, Bi — Cu, Bi — Ag, Sn — Au и др. Во внутреннее пространство 9 ограничительного элемента 3 по трубопроводу 10 подают под давлением (до 5,0 МПа) водород или смесь газов типа (8 Нг + 92 Ng), (42

H2 + 58 СОг) и другие, Ограничительный элемент 3 и расплав олова 2 соединены с источником постоянного электрического тока (не показан).

Способ электрохимической обработки стекла реализуется следующим образом.

Ограничительный элемент 3 при помощи балочного или иного устройства (не представлено) в зоне 600 — 800 С устанавливают над движущимся по расплаву олова

2,например, со скоростью Чс стеклом 1. В образующийся зазор (3 — 5 мм) заливают металлический расплав, например, В! (висмут).

Внутрь ограничительного элемента из баллона с помощью газового редуктора (не показаны) по специальному трубопроводу 10 подают водород Нг, который проходит через отверстия 7 пластины 6 с нанесением на него Ро. Водород ионизируется (диссоциация Н Н + Н, ионизация Н Н + е), и протоны Н проходят через отверстия 5 в нижней стенке ограничительного элемента

3 к слою 4 из сплава Pd, который абсорбирует протоны. Последние, словно через фильтр, по междуузлиям сплава Pd проходят к расплаву и мигрируют через него под действием сил электрического поля (ограничительный элемент соединен с положительным полюсом (+) источника тока) к стеклу.

Ввиду малых размеров протонов Н они легко проникают в стекло на место смещенных по направлению к расплаву олова ионов натрия Na . В результате "наводораживания" тонкого слоя стекла (предельная толщина до 10 — 50 мкм) с помощью одно — или

45 многократной обработки меняется его КТР, и стекло после отжига (а после закалки — тем более) резко повышает свою прочность, а также — химическую устойчивость и твердость верхнего поверхностного слоя, Пример 1. Стекло изготавливают из следующих компонентов, мас. : Si02 72,2+

0,3; йа20 14,2 + 0,2; А120з 1,4 + 0,15; Ее20з

0,1+ 0,001; Са0 7,8+ 0,2; MgO 3,7+ 0,2; ЯОз

0,6.

Отформованная лента стекла 1 шириной 1600 мм, толщиной 3 мм движется по расплаву олова 2 в зоне защитно — восстановительной газовой среды (92 — 96 Nz + 8—

14 Нг) со скоростью Vc = 360 м/ч.

Ограничительный элемент длиной 1250 мм и шириной 30 мм размещают над стеклом на расстоянии 4 мм в зоне 720 С; Нижняя часть ограничительного элемента покрыта слоем

4, состоящим из сплава палладия типа Pd Ag

15 In 1,5! 0,2 (толщина слоя до 1 мм). При этом слой палладиевого сплава наносится на нижнюю часть (ограничительного элемента 3), имеющей сетку сквозных отверстий малого диаметра (порядка 0,1 — 0,3 мм) с шагом между ними 0,5 — 2 мм. Под ограничительным элементом размещают расплав чистого висмута, Bi, который практически не растворяется в стекле, хотя известно, что потенциал ионизации Bi (7,287 эВ) счшественно ниже такового у водорода (13,6 эВ), Водород (100 ) поступает по трубопроводу 10 в ограничительный элемент под давлением

1,5 МПа и направляется через отверстия 7 пластины 6 с а-источником к слою 4 через отверстия 5 в виде протонов Н . При напряжении U = 5 В через элементы электрохимической ячейки проходит ток плотностью 13,6 мА/см,и протоны Н, проходя через расплав Bi, внедряются в стекло 1, Одновре+ менно ионы Na смещаются под действием сил электрического поля в глубь стекла (к олову 2), т.е. к катоду, а их место занимают ионы Н . Толщина модифицированного таким образом слоя стекла составляет величину порядка 10 — 20 мкм.

С повышением подаваемого на ячейку электрического напряжения или кратности обработки (использование нескольких, последовательно расположенных по ходу движения стекла электрохимических ячеек) толщина указанного слоя стекла может возрасти до 500 мкм и более. В таком случае механическая прочность стекла (на изгиб) может быть повышена до 2,0 — 2,5 раз по сравнению с исходным (не обработанным) стеклом, а химическую устойчивость (твердость), например, к воде — до 15 раз.

1731747

Составитель Т.Никульникова

Техред Л.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Л.Волкова

Заказ 1554 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Пример 2. Технологические параметры изготовления и Q-источник оставляюттакими же (см. пример 1), но к водороду добавляют до 20% азота К, а в качестве сплава Pd используют Pd Ag in 0,4 I 0,8.

Температура обработки стекла 850 С. В результате ионизации водорода и азота (при напряжении 15 В и плотности тока 22 мА/см ) в стекло внедряются ионы Н и частично N, повышая еще более как механическую прочность стекла, так и его

+ + химическую стойкость (ионы Н и N встраиваются в сетку кремнекислородного каркаса стекла). Кроме того, возможно образование на поверхности стекла тонкого слоя (монослой) силанов, которые придают стеклу другие оптические свойства (повышение коэффициента отражения).

Следует отметить, что в качестве газов можно также использовать СОг, углеводороды в газообразном состоянии (парообразном) и др., а в качестве расплавов металлов

РЬ, Sn, РЬ+ Cu, Bi+ Cu, Bi+ А9, Pb+ Аи и другие сплавы, которые придают стеклу

5 цветность, Стекла с цветным покрытием, например с медным, можно использовать в качестве теплосветоотражающих, солнцезащитных, декоративных (облицовочные) и в качестве цветных фотошаблонов (коэффи10 циент светопропускания не более 1-4% на длине волн 400-750 нм).

Формула изобретения . Способ электрохимической обработки стекла по авт. св. М 1662967, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью интенсификации процесса электрохимической обработки, водород предварительно ионизируют пропусканием через перфорированную пластину с нанесенным на нее источником

20 радиоактивного излучения.