Ванна для термохимического упрочнения кордиеритовых ситаллов

 

Ванна для термохимического упрочнения кордиерйтовых ситаллов. Сущность изобретения: ванна для упрочнения кордиерйтовых ситаллов содержит углекислый калий 7,5-25,0 мае %, древесный уголь 35,0-42,5 мас.%, минеральное масло 32,5- 57,5 мас.% Средняя прочность при поперечном изгибе ситалла АС-380 равна 444-481 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s!)s С 03 С 21/00

ГОСУДАРСТ8ЕЙНЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866086/33 (22) 17.09.90 (46) 15.07,92 Бюл. М 26 (71) Производственное обьединение "Автостекло" (72) В. Н. Дубовик, Л. Г. Ивченко, Л. М. Иот. ковская, О; А. Непомнящий, В, И. Поколенко и А; М. Райхель (53) 666;1.053.65(088.8) (56) Патент СССР М305642, кл. СОЗ С21/00, 1969.

Дубовик В. Н., Райхель А. М; Состояние вопроса pl перспективы в области йзучения дефектйости и прочности ситаллов. Ионный обмен в производстве стекла. M.: 1988; с.

118-123,, Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к составам . реа;ентов для термохимического упрочнения кордиеритовых ситаллов.

Известен реагент для термохимического (ионообмен ного) упрочнения кордиеритовых ситаллов, содержащий соли калия с добавками восстановителей; Известный реагент представляет собой расплав хлорида и сульфата калия, В качестве восстановите. - лей при этом используются железо илйуглерод, Эффект упрочнения кордиеритовых ситаллов в известном реагенте основан на протекании ионного обмена между ситаллом и расплавом по схеме M92 2К, а также на одновременной диффузии в поверхностный слой ситалла катионов К и анионов $ из расплава.В результате термической обработки в известном расплаве прочностЬ при поперечном,изгибе кордиеритовых ситаллов увеличивается со

140-150МПа до 220-260 МПа, что для ряда случаев их конструкционного применения

„„SU „„1747413А1

2 (54) ВАННА ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО

УПРОЧНЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ СИТАЛЛОВ (57) Ванна для термохимического упрочнения кордиеритовых ситаллов. Сущность изобретения: ванна для упрочнения кордиеритовых ситаллов содержит углекислый калий 7,5-25,0 мас.7, древесный уголь

35,0-42.5 мас,7. минеральное масло 32,557,5 мас. /. Средняя прочность при поперечном изгибе ситалла АС-380 равна

444-481 МПа. 1 табл, г, (Л является недостаточным. Кроме этого, использование известного реагента связано с необходимостью содержания крупногабаритных ванн из коррозионно-стойких материалов с расплавами при повышенных а температурах, что технологически затруднено.. ф, Целью настоящего изобретения является псвышение прочности и упрощение уп- р рочнения кордиеритовых ситаллов.

Поставленная цель достигается тем, что известный реагент для термохимического 4ь упрочйения кордиеритовых ситаллов, содержащий соль калия и углерод, содержит соль калия в виде К2СОз, углерод — в виде древесного угля, и дополнительно минеральное масло при следующем соотношении компонентов. мас. Я,:

К2СОз 7.5-25,0;

Древесный уголь 35.П-42,5;

Минеральное масло 32,5-57,5.

В процессе термохимической обработки в предлагаемом реагенте помимо ионно1747413 го обмена между ситэллом и твердофазным

КгСОэ но схеме Mg 2К происходит насыщение поверхностного слоя ситалла свободными атомами углерода, образующимися в реагенте при его нагреве по реакциям;

КгСОз КгО+ СОг; (1)

СОг+С (древесный уголь)=2СО; (2)

2СО=-СОг+С (сйободный атом), (3)

Помимо описанных реакций в результате неполного сгорания при нагреве минерального масла, содержащего парафиновые, нафтеновые и ароматические группы углеводородов и асфальта-смолистые вещества, в реагенте образуются дополнительные молекулы СО и СОг, участие которых в реакциях (2) и (3) обеспечивает увеличение концентрации свободных атомов углерода. Кроме этого, наличие в первоначальноМ составе реагента минерального масла позволяет нанести реагент в виде пасты на поверхность упрочняемого объекта (образца, элемента конструкции и т. и.). При последующем выгорании минерального масла остальные ингредиенты реагента остаются на поверхности укаэанного объекта в виде покрытия. Это упрощает технологию упрочнения, т. к. отпадает необходимость использования ванн.с расплавами солей, Насыщение поверхностного слоя ситаллов атомами углерода, происходящее параллельно с ионообменной реакций, сопровождается увеличением поверхност-. ных сжимающих напряжений и повышением достигаемого уровня прочности ситаллов.

От известного реагента для упрочнения кордиеритовых ситаллов заявляемый реагент отличается тем; что он содержит соль калия в виде.КгСОз(7,5-25,0 мас. ), углерод в виде древесного угля (35,0-42,5 мас. ), и дополнительно минеральное масло (32,557,5 мас. ). Это приводит к достижению положительного эффекта увеличения прочности и упрощения упрочнения ситаллов.

Таким образом, предлагаемый реагент для упрочнения удовлетворяет критерию новизны. Аналогичные технические решения отсутствуют, поэтому отличия предлагаемого способа от известного являются существенными.

Пример. Угрочняли кордиеритовый ситалл АС-380 (система исходного стекла

MgO — MnO-АЬОэ-SION-TIOz). Для упрочнения использовали образцы размерами 60

* 7 * 7 мм, обработанные карборундовым инструментом, Среднее значение прочности при поперечном изгибе указанных образцов (10 образцов на определение) в исходном (неупрочненном) состоянии составило 148 МПа, Образцы травили в вод-;. ных растворах кислот HF u Нг504 на глубину

300 мкм, после чего их поверхность при комнатной температуре покрывали слоем реагента, содержащего тщательно перемешанные КгСОз, молотый древесный уголь и минеральное масло при различном соотношении компонентов. В дальнейшем образцы со слоем реагента на поверхности подвергали термообработке при 800 С в течение 40, ч,:

Одну из партий образцов для сравнения упрочняли в известном расплаве, содержа5

10 щем КО (47,5 мас.%), КгЯ04 (47,5 мас, ) и углерод в виде кокса (5 мас. на поверхности расплава), при 800 С в течение 2,0 ч (предварительные исследования показали, что укаэанная обработка является оптимальной для упрочнения ситалла АС-380 в известном расплаве), Упрочненные. образцы испытывали на прочность при поперечном изгибе с расстоянием между неподвижными опорами 50

20 упрочненных в известном расплаве, увеличивалась до 267 Mila (в 1,8 раза).

Результаты испытаний образцов, упрочненных в заявляемом реа oíòå, представлены в таблице.

Как видно из таблицы, упрочнение си30 талла в заявляемом реагенте приводит к резкому увеличению достигаемого уровня прочности по сравнению с известным расплавом: средняя прочность при поперечном изгибе увеличивается до 444-481 МПа (в

3,0-3,3 раза). При этом уменьшение содержания КгСОз в реагенте киже 7,5 мас. . древесного угля ниже 35 мас, и увеличение содержания минерального масла выше

57,5 мас. сопровождается снижением достигаемой средней прочности из-за уменьшения концентрации свободных ато;- ов

40 углерода в реагенте, Увеличение содержания КгСОэ в реагенте выше 25,0 мас.%. древесного угля выше 42,5 мас. u соответствующее уменьшение содержания минерального масла (см. таблицу), напротив, приводит к черезмерно высокой концентрации укаэанных атомов и перенапряжению поверхностного слоя ситалла. сопровождающемуся ухудшением поверхностной дефектности и уменьшением прочности.

Таким образом, применение предлагаемого реагента позволит существенно увеличить прочность кордиеритовых ситаллов. что принципиально важно при использовании их в качестве, конструкционных матери50

55 мм, Для каждого определения использовали

25 10 образцов ситалла. Как показали испытания, средняя прочность партии образцов, 1747413

Составитель А.Райхель .

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор М.бокарева

Заказ 2469 Тираж . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательСкий комбинат "Патент". r, Ужгород. ул. Гагарина, 101 алов. Кроме этого, использование заявляемого реагента приведет к упрощению технологии упрочнения ситаллов.

Формула изобретения

Ванна для термохимического упрочнения кордиеритовых ситаллов, включающая соль калия и углерод, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и упрощения процесса, она содержит в кач„ стве соли калия углекислый калий, углерод в виде древесного угля и дополнительно минеральное масло при следующем соотноше5 нии компонентов, мас.%:

Углекислый калий 7,5-25,0

Древесный уголь 35.0-42,5

Минеральное масло 32.5-57,5