DE2239307A1 - Strengthening glass objects - by two sided electric ion exchange of smaller cation with larger - Google Patents

Strengthening glass objects - by two sided electric ion exchange of smaller cation with larger

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DE2239307A1 DE19722239307 DE2239307A DE2239307A1 DE 2239307 A1 DE2239307 A1 DE 2239307A1 DE 19722239307 DE19722239307 DE 19722239307 DE 2239307 A DE2239307 A DE 2239307A DE 2239307 A1 DE2239307 A1 DE 2239307A1
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    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
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Abstract

The glass, based on Li or Na- is strengthening on both surfaces by electrically induced ion exchange of the alkali metal cation with a layer cation in a salt bath of that cation, and the temp being below the glass stain pt, and a potential of 5-300V at 1-15 cycles/min to give a current of 100-400 mA being applied across the surfaces. Na+ or Li + ions in glasses are replaced by K+.

Description

Verfahren zur Verstärkung von festen Glasgegenständen und nach dem Verfahren hergestellte Gegenstände Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstärkung von festen Glasgegenständen durch elektrisch bewirkten oder unterstützten Ionenaustausch durch Ersatz der Alkalimetallionen in dem Glas bis zu der gewünschten Tiefe durch Austausch mit Ionen aus einer Quelle von größeren Alkalimetallionen, wie einem Salzschmelzen-Bad, und durch anschließende Wiederholung des Verfahrens auf der gegenüberliegenden Seite des Glases. Method of reinforcing solid glass objects and after Method of Manufactured Articles The present invention relates to a Method of reinforcing solid glass objects by means of electrical effects or assisted ion exchange by replacing the alkali metal ions in the glass to the desired depth by exchanging with ions from a source of larger ones Alkali metal ions, such as a molten salt bath, and then repeating of the procedure on the opposite side of the glass.

In dem USA-Patent Nr. 3 218 220 (Weber) wird mitgeteilt, daß man, um beide Seiten eines Gegenstandes aus Natron-Glas chemisch zu verstärken oder zu tempern, zunächst die Natriumionen durch Kaliumionen bis zu dem Zweifachen der gewünschten Tiefe ersetzen und dann die Natriumionen in der gegenüberliegenden Oberfläche des Glasgegenstandes durch Kaliumionen bis zu der gewunschten Tiefe ersetzen muß. Es wird in dem oben erwähnten Patent mitgeteilt, daß die Natriumionen anscheinend von der gegenüberliegenden Oberfläche tortwandern, was den Ersatz der inneren Hälite der zuerst behandelten Oberfläche zum Ergebnis hat, und daher werden zwei Oberflächenschichten bis zu der gewUnschten Tiefe unter Druck stehen.U.S. Patent No. 3,218,220 (Weber) states that one can, to chemically reinforce or to strengthen both sides of an object made of soda glass anneal, first the sodium ions by potassium ions up to twice the desired Replace depth and then replace the sodium ions in the opposite surface of the Glass object through potassium ions to the desired depth must replace. It is stated in the above-mentioned patent that the sodium ions apparently wandering off the opposite surface, causing the replacement of the result in the inner half of the surface treated first, and therefore become two surface layers are under pressure to the desired depth.

Es ist Auigabe der vorliegenden Erfindung, ein einiacheres Verfahren zur Verstärkung der beiden äußeren Oberflächen eines Alkalimetalle enthaltenden Glasgegenstandes zu schaffen nach der Erfindung werden zunächst in der einen Oberfläche die Ionen durch elektrisch bewirkten Ionenaustausch so ausgetauscht, daß die Alkalinetallionen durch größere Alkalimetallionen bis zu der ge#Unsehten Tiefe ersetzt werden, und anschließend werden in der gegenübediegenden Oberfläche die Alkalimetallionen gegen größere Alkalimetallionen durch elektrisch bewirkten Ionenaustausch bis zu der gewünschten Tiefe ausgetauscht, so daß es nicht notwendig ist, die Ionen bis zu den Zweifachen der gewünschten Tiefe auszutauschen, um im wesentlichten gleich tiefe und wesentlich verstärkte Schichten (unter Druckspannung) zu erhalten.It is the object of the present invention to be a simpler process to reinforce the two outer surfaces of an alkali metal containing Glass object to be created according to the invention are first in the one surface the ions are exchanged by electrically effected ion exchange so that the alkali metal ions be replaced by larger alkali metal ions down to the unsightly depth, and then the alkali metal ions become in the opposite surface against larger alkali metal ions through electrically effected ion exchange up to the desired depth is exchanged so that it is not necessary to keep the ions up to swap to twice the desired depth to be essentially the same to obtain deep and significantly reinforced layers (under compressive stress).

Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur chemischen Temperung von Natriumionen enthaltendem Glas geschaffen, bei welchem (1) zunächst die Natriumionen in der einen Oberfläche gegen Kaliumionen bis zu der gewünschten Tiefe durch elektrisch bewirkten Ionenaustausch ausgetauscht werden, und t2) danach die Natriumionen aus der gegenüberliegenden Oberfläche gegen Kaliumionen bis zu der gleichen Tiefe durch elektrisch bewirkten Ionenaustausch ausgetauscht werden. Die Erfindung schafft ferner die in dieser Weise hergestellten verstärkten Gegenstände.In particular, the present invention provides a method for chemical tempering of sodium ions Glass created, in which (1) first the sodium ions in one surface against potassium ions exchanged to the desired depth by electrically effected ion exchange be, and t2) afterwards the sodium ions from the opposite surface against Potassium ions to the same depth through electrically induced ion exchange be replaced. The invention also provides those made in this manner reinforced items.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden ferner aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen ersichtlich werden.These and other objects of the invention will become further apparent from the following Description and the appended claims.

Allgemein gesagt, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur chemischen Temperung von Glasgegenständen, um wesentlich verstärkte Druckspannungsschichten auf beiden Seiten zu erhalten, indem ein Alkalimetallion in der einen Oberfläche gegen größere Alkalimetallionen bis zu einer gewünschten Tiefe ausgetauscht wird und dann der gleiche Ionenaustausch auf der gegenüberliegenden Oberfläche durch elektrisch bewirkten Ionenaustausch ausgeführt wird, wobei dieser Ionenaustausch bei einer Temperatur unterhalb des Spannungspunktes des Glases ausgeführt wird.Generally speaking, the present invention provides a method for chemical tempering of glass objects in order to create significantly reinforced layers of compressive stress get on both sides by placing an alkali metal ion in one surface is exchanged for larger alkali metal ions to a desired depth and then the same ion exchange occurs on the opposite surface electrically effected ion exchange is carried out, this ion exchange is carried out at a temperature below the stress point of the glass.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, beseitigt das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit, die Ionen in der ersten Austauschoberfläche bis zur zweifachen Tiefe auszutauschen, um einen Gegenstand herzustellen, der in Jeder seiner Oberflächen Durchgangsschichten von im wesentlichen gleicher Tiefe aufweist.As stated above, the method eliminates the present Invention the need to keep the ions in the first exchange surface up to to exchange twice the depth in order to produce an object which in each of its Surface has through layers of substantially the same depth.

Zu den geeignetes Alkalimetall enthaltenden Glaszusammensetzungen für Gegenstände, mit denen das Ionenaustausch-Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung durchgefUhrt-werden soll, gehören handelsübliche Natron-Kalk-Silikat-Gläser und Borsilikat-Gläser. Handesübliche Glas zusammensetzungen, die aus dem einen oder anderen Grund normalerweise für den Iotenaustausch wenig geeignet sind, können in hohem Naße durch das nach der vorliegenden Erfindung verwendete elektrisch bewirkte Ionenaustausch-Verfahren verstärkt werden. Die folgenden Natron-Kalk-Silikat-Gläser, Borsilikat-Gläser und Aluminiumsilikat-Gläser sind bevorzugte Zusammensetzungen, in denen die Ionen ohne weiteres in der hier beschriebenen Weise ausgetauscht werden können, um Gegenstände herzustellen, die verstärkt sind und Druckspannungsschichten von im wesentlichen gleicher Tiefe auf beiden Seiten haben: Glaszusammensetzung (in Gew.-%) 1 2 3 4 5 6 6 SiO2 71.20 71.91 67.7 71.8 59.37 60.18 61.3 Al2O3 2.21 1.85 2.8 3.0 18.08 18.33 18.6 Na2O 14.20 11.36 15.6 14.6 13.23 11.82 6.2 MgO 0.75 4.20 4.0 10.0 2.04 2.07 2.4 K20 0.36 0.36 0.6 0.6 3.75 3.80 3.9 Li2O --- --- --- --- --- --- 4.0 B2O3 --- --- 1.5 --- 3.53 3.57 3.6 BaO - --- 2.9-CaO 10.90 10.09 5.6 --- --- 0.24 Fe203 0.27 0.03 0.04-SO3 0.0197 0.2 0.2-S= 0.0214-MnO 0.025-Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält die Glas zusammensetzung wenigstens 1 - 2 Prozent, und, vorzugsweise mindestens über 5 Gewichtsprozent Natriumoxid (Na20).To the suitable alkali metal-containing glass compositions for items with which the ion exchange process according to the present Invention to be carried out, include commercially available soda-lime-silicate glasses and borosilicate glasses. Customary glass compositions that consist of one or other reason that are normally not very suitable for the exchange of iots can be found in high wetness caused by the electrical effect used in the present invention Ion exchange processes are reinforced. The following soda-lime-silicate glasses, Borosilicate glasses and aluminum silicate glasses are preferred compositions, in which the ions are easily exchanged in the manner described here can to make articles that are reinforced and compressive stress layers of essentially the same depth on both sides: Glass composition (in% by weight) 1 2 3 4 5 6 6 SiO2 71.20 71.91 67.7 71.8 59.37 60.18 61.3 Al2O3 2.21 1.85 2.8 3.0 18.08 18.33 18.6 Na2O 14.20 11.36 15.6 14.6 13.23 11.82 6.2 MgO 0.75 4.20 4.0 10.0 2.04 2.07 2.4 K20 0.36 0.36 0.6 0.6 3.75 3.80 3.9 Li2O --- --- --- --- --- --- 4.0 B2O3 --- --- 1.5 --- 3.53 3.57 3.6 BaO - --- 2.9-CaO 10.90 10.09 5.6 --- --- 0.24 Fe203 0.27 0.03 0.04-SO3 0.0197 0.2 0.2-S = 0.0214-MnO 0.025-Bei According to the method of the present invention, the glass composition contains at least one 1-2 percent, and, preferably at least over 5 percent by weight, sodium oxide (Na 2 O).

Daher können die Alkalimetall-Silikat-Gläser die folgenden Bestandteile, ausgedrückt als Oxide in Gewichtsprozenten, enthalten: 8i02 35-88 M2O 1-48 Al2O3 0-40 CaO 0-15 MgO 0-28 BaO 0-15 SrO 0-15 B203 0-15 2rO2 0-23 TiO2 0-12 SnO2 0-2 P2O5 0-10 As2O5 0-3 Sb2O5 0-3 M20 bezieht sich auf den Gesaitgehalt an Alkalimetalloxid einschließlich wenigstens 1% Natriumoxid.Therefore, the alkali metal silicate glasses can contain the following components, expressed as oxides in percent by weight, contain: 8i02 35-88 M2O 1-48 Al2O3 0-40 CaO 0-15 MgO 0-28 BaO 0-15 SrO 0-15 B203 0-15 2rO2 0-23 TiO2 0-12 SnO2 0-2 P2O5 0-10 As2O5 0-3 Sb2O5 0-3 M20 refers to the string content of alkali metal oxide including at least 1% sodium oxide.

Der Alkalimetall enthaltende Glasgegenstand kann eine Zusammensetzung wie ein Natron-Kalk-Silikat-Glas oder ein Natron-Borsilikat-Glas haben. Eine Natron-Silikat-Glaszusammensetzung, die MgO und vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent A1203 enthält, ist geeignet, und das folgende ist eine typische Formulierung: Btwa 12 -20 % Na2O, wenigstens etwa 5% MgO, 0 bis etwa 5% Al2O3, O bis etwa 2% Li20, 0 bis etwa 5% K20, 0 bis etwa 5% CaO und SiO2, wobei Na20, MgO, Al203 und SiO2 wenigstens 90% der Glasmasse ausmachen. (Angaben immer in Gewichtsprozent).The alkali metal-containing glass article may have a composition like a soda-lime-silicate glass or a soda-borosilicate glass. A soda silicate glass composition, which contains MgO and preferably less than 5 percent by weight A1203 is suitable, and the following is a typical formulation: B about 12-20% Na2O, at least about 5% MgO.0 to about 5% Al2O3.0 to about 2% Li20.0 to about 5% K20.0 to about 5% CaO and SiO2, with Na20, MgO, Al203 and SiO2 making up at least 90% of the glass mass. (Information always in percent by weight).

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung veranschaulichen, aber nicht in irgendeiner Weise beschränken.The following examples are intended to illustrate the present invention but not restrict in any way.

Beispiel 1 Es wurde eine Reihe von elektrisch unterstützten lonenaustausch-Vorgängen durchgeführt, indem ein Rohr des Glases, dessen Ionen ausgetauscht werden sollten, mit einem Austauschersalz, nämlich geschmolzenes Kaliumnitrat, gefüllt wurde. Das Rohr wurde in das Salzschmelzbad eingetaucht, Elektroden (Platin) in das-geschmolzene Salz eingesetzt, eine innerhalb und eine außerhalb des Rohres, und ein elektrisches Potential wurde an diese Elektroden angelegt.Example 1 A series of electrically assisted ion exchange operations were performed carried out by inserting a tube of glass, the ions of which should be exchanged, was filled with an exchange salt, namely molten potassium nitrate. That Tube was immersed in the molten salt bath, electrodes (platinum) in the molten one Salt used, one inside and one outside the tube, and one electric Potential was applied to these electrodes.

Da die Salzschmelze einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand als Glas hat, liegt offensichtlich fast der gesamte Potentialabfall am Glas, und somit werden Kaliumionen von der Salzschmelze in das Glas getrieben.Because the molten salt has a lower specific electrical resistance than glass, obviously almost all of the potential drop is on the glass, and thus potassium ions are driven from the molten salt into the glass.

Auf beiden Seiten des Glases wurde Ionenaustausch durchgeführt unter Verwendung einer Temperatur von 4270c in dem geschmolzenen Salz, und einer Stromstärke von 300 mA.Ion exchange was carried out under on both sides of the glass Using a temperature of 4270c in the molten salt, and an amperage of 300 mA.

Das Glas hatte etwa folgende Zusammensetzung: Oxide Gewichtsteile SiO2 73 e 3 B203 9.5 A1203 6.7 MgO 0.06 H20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0,8 In der folgenden Tabelle ist die Zeit angegeben, in der der Ionenaustausch auf der inneren Oberfläche stattfand; anschließend wurde die Polarität vertauscht und der Ionenaustausch in der äußeren Oberfläche durchgeführt.The composition of the glass was approximately as follows: oxides parts by weight SiO2 73 e 3 B203 9.5 A1203 6.7 MgO 0.06 H20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0.8 In the following table shows the time in which the ion exchange takes place on the inner surface took place; then the polarity was reversed and the Ion exchange is carried out in the outer surface.

Tiefe des Austausches Zurückhaltung (Mikron) (mµ/0.01") Zeit (min) Einzelwerte/Durchschnitts-/ Einzel- / Durchschnitts werte werte werte 4 innen 34, 45 40 140, 120 130 außen 39, 45 42 400, 85 240 5 innen 50, 56 53 120, 140 130 außen 56, 56 56 160, 270 215 6 innen 62 -- 110 außen 50 -- 170 Die Tiefe des Austausches wurde mit einem petrographischen Mikroskop gemessen, und Jede der angegebenen Tiefen ist die Tiefe der beobachtbaren Spannungsschicht, welche sich von der wirklichen Tiefe, bis zu der der Austausch im Glas stattfand, geringfügig unterscheiden mag. Depth of exchange reluctance (micron) (mµ / 0.01 ") time (min) Individual values / average / individual / average values values 4 inside 34, 45 40 140, 120 130 outside 39, 45 42 400, 85 240 5 inside 50, 56 53 120, 140 130 outside 56, 56 56 160, 270 215 6 inside 62 - 110 outside 50 - 170 The depth of the exchange was measured with a petrographic microscope, and each of the indicated depths is the depth of the observable tension layer, which differs from the real one The depth to which the exchange took place in the glass may differ slightly.

Aus der obigen Tabelle kann ersehen werden, daß, obgleich einige Unterschiede in den Ergebnissen vorhanden sind, signifikante Tiefen des Ionenaustausches auf beiden Seiten des Glasrohres erreicht wurden und daß dieser lonenaustausch im wesentlichen gleiche Tiefen aufweist.From the table above it can be seen that, although some differences are present in the results show significant depths of ion exchange both sides of the glass tube were reached and that this ion exchange in the has essentially the same depths.

In den obigen Beispielen können andere als geeignet genannte Gläser (wie Gläser 1-8 einschließlich) für den elektrisch bewirkten Ionenaustausch auf beiden Seiten benutzt werden, ohne daß es notwendig ist, die Ionen auf der ersten Seite bis zur zweifachen Tiefe auszutauschen.In the above examples, other glasses mentioned as being suitable can be used (like glasses 1-8 inclusive) for the electrically effected ion exchange both sides can be used without the need to remove the ions on the first Exchange side up to twice the depth.

In gleicher Weise können andere Alkalimetallionen, wie Lithium oder Kalium, in dem Glas durch größere Alkalimetallionen wie Natrium, Kalium oder Caesium, ersetzt werden, wobei im wesentlichen äquivalente Ergebnisse zu erzielen sind, mit der Ausnahme, daß aus irgendeinem Grund Lithiumionen nicht durch Natriumionen ersetzt werden können.In the same way, other alkali metal ions, such as lithium or Potassium, in the glass through larger alkali metal ions such as sodium, potassium or cesium, be replaced, with substantially equivalent results are to be achieved, with except that, for some reason, lithium ions are not replaced with sodium ions can be.

Geeignete Salzschmelzen-Bäder sind Kaliumnitrat oder Gemische ;von diesem mit anderen Kaliuesalzen, wie Kaliumchiorid oder Kaliumsulfat, die vorzugsweise einen überwiegenden Molprozentsatz von Kaliumnitrat enthalten.Suitable molten salt baths are potassium nitrate or mixtures of this with other potassium salts, such as potassium chloride or potassium sulfate, which are preferred contain a predominant mole percentage of potassium nitrate.

Die Spannung für den elektrisch bewirkten Ionenaustausch liegt im Bereich von 5 bis 300 Volt oder höher, bei einer Stromstärke von etwa 100 bis 400 rnA.The voltage for the electrically effected ion exchange is in Range from 5 to 300 volts or higher, with an amperage of about 100 to 400 rnA.

Wie in dem vorangegangenen Beispiel angegeben wurde, ergibt die Umkehr des Gleichstromes und eine Zeit von funf Minuten für den Austausch einen Wechselstrom von niedriger Frequenz.Obwohl Wechseiströme sehr vorteilhaft sind, muß die Frequenz des Stromes relativ niedrig nein( es wurde festgestellt, daß ein Str.om mit 60 Perioden pro Sekunde eine zu hohe Frequenz hat. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, daß eine praktizierbare Frequenz im Bereich von 1 oder 2 bis 5 oder 6 Perioden pro Minute liegt; die obere Grenze liegt bei 12 bis 15 Perioden pro llituto, wobei die genaue Frequenz von der Glaszusammensetzung und den Austauschbedingungen abhllngt.As indicated in the previous example, the reversal results of direct current and a time of five minutes for exchanging an alternating current of low frequency. Although alternating currents are very beneficial, the frequency must be of the current relatively low no (it was found that a current with 60 periods has too high a frequency per second. The results of the experiments show that one practicable frequency in the range of 1 or 2 to 5 or 6 periods per minute lies; the upper limit is 12 to 15 periods per llituto, being the exact Frequency depends on the glass composition and the exchange conditions.

Verwendet man die in dem vorangegangenen Arbeitsbeispiel angegebenen Glaszusammensetzungen, so wird eine Frequenz von ungefähr 2 Perioden pro Minute benutzt, um eine Spannungstiefe von wenigstens 10 Mikron auf Jeder Seite des Gegenstandes zu erhalten.If one uses the ones given in the previous working example Glass compositions, it will have a frequency of about 2 periods per minute used to have a stress depth of at least 10 microns on each side of the article to obtain.

Aus irgendeinem Grund, der anscheinend zur Zeit unbeknnt ist, ist ein elektrisch bewirkter Ionenaustausch von Natriusionen gegen Lithiumionen zur den Austausch beider Seiten entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht anwendbar; es ist notwendig, zunächst auf der ersten Seite bis zu dem Zweifachen der gewUnschten Tiefe auszutauschen, wie es in dem zuvor erwähnten USA-?atent Nr. 3 218 220 (Weber) angegeben wurde. Somit unter scheidet sich der elektrisch bewirkte Ionenaustausch von Kaliumionen gegen Natrium- oder Lithiumionen sehr von dem Austausch von Natrium- gegen Lithiumionen.For some reason that is apparently unknown at the moment is an electrically effected ion exchange of sodium ions for lithium ions for the exchange of both sides according to the present invention not applicable; it is necessary first on the first page up to twice that of the desired depth, as stated in the aforementioned U.S. Patent No. 3,218,220 (Weber) was given. Thus, the electrically effected differs Ion exchange of potassium ions for sodium or lithium ions is very different from the exchange from sodium to lithium ions.

Es versteht sich, daß verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It should be understood that various modifications of the present Invention are possible without departing from the scope of the invention.

Claims (16)

Patentansrüche:Patent Claims: 1. Verfahren zur Verstärkung von festen, Alkalimetalle enthaltenden Glasgegenständen, wobei die Alkalimetalle ein nicht über 23 liegendes Atomgewicht haben, gekennzeichnet durch folgende Schritte: (1) Ersatz der Alkalimetallionen in dem Glas durch größere Alkalimetallionen durch elektrisch angetriebenen Ionenaustausch bei einer Temperatur unterhalb des Spannungspunktes (strain point) des Glases an der einen Oberfläche bis zu einer gewünschten Tiefe durch Behandlung der einen Oberfläche mit einem Austauscher-Medium, das ein Sz eines Alkalimetalls mit größeren Ionen enthält, wobei der Ersatz durch Ziehen eines Stromes in derJenigen Richtung ausgelöst wird, die erforderlich ist, um die größeren Alkalimetallionen von dem Aus tauscher-nedium in die Oberfläche des Glases zu befördern, und (2) Ersatz von Alkalimetallionen in dem Glas an der entgegengesetzten Oberfläche durch größere Alkalimetallionen durch elektrisch angetriebenen Ionenaustausch durch Behandlung dieser entgegengesetzten Oberfläche mit dem Salz des Alkalimetalls bei einer Temperatur unterhalb des Spannungspunktes (strain point) des Glases, um eine Tiefe des Ersatzes der besagten Alkalimetallionen sicherzustellen, die im wesentlichen die gleiche für beide Seiten ist, wobei der Ersatz durch Ziehen eines Stromes in dieJenige Richtung ausgelöst wird, die erforderlich ist, um die größeren Alkalimetallionen von dem Ionenaustauscher-nedium in die Oberfläche des Glases zu befördern, wobei ferner die größeren Alkalimetallionen ein Atomgewicht von wenigstens 39 haben, und wobei der elektrisch bewirkte Ionenaustausch der Schritte (1) und (2) mit einem Wechselstrom von etwa 1 bis 15 Perioden pro .ute bei einer Spannung von etwa 5 bis 300 VoIt und einem Strom von etwa 100 bis 400 mA erfolgt und der Strom von einer Größe und Dauer ist, die ausreicht, um die größeren Alkalimetallionen in die Oberfläche des Glases bis zu der gewünschten Tiefe' zu befördern.1. Process for reinforcing solid, alkali metals containing Glass objects, the alkali metals having an atomic weight not exceeding 23 characterized by the following steps: (1) Replacement of the alkali metal ions in the glass through larger alkali metal ions through electrically driven ion exchange at a temperature below the strain point of the glass one surface to a desired depth by treating the one surface with an exchange medium containing a Sz of an alkali metal with larger ions contains, the replacement being triggered by drawing a current in that direction that is required to remove the larger alkali metal ions from the exchange medium into the surface of the glass, and (2) replacement of alkali metal ions in the glass on the opposite surface by larger alkali metal ions by electrically powered ion exchange by treating these opposite ones Surface with the salt of the alkali metal at a temperature below the stress point (strain point) of the glass to a depth the replacement of the said Alkali metal ions ensure that they are essentially the same for both sides is, the replacement triggered by drawing a current in that direction which is required to remove the larger alkali metal ions from the ion exchange medium to convey into the surface of the glass, furthermore the larger alkali metal ions have an atomic weight of at least 39, and wherein the electrically effected ion exchange of steps (1) and (2) with an alternating current of about 1 to 15 periods per minute at a voltage of about 5 to 300 volts and a current of about 100 to 400 mA occurs and the current is of a size and duration sufficient to handle the larger Alkali metal ions in the surface of the glass to the desired depth 'too promote. 2. Verfahren nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas ein Soda-Kalk-Silikat-Glas ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the glass is a soda-lime-silicate glass. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalimetallionen Natriumionen sind.3. The method according to claim 1, characterized in that the alkali metal ions Are sodium ions. 4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalimetallionen Natriumionen und die größeren Alkalimetallionen Kaliumionen sind.4. The method according to claim 1, characterized in that the alkali metal ions Sodium ions and the larger alkali metal ions are potassium ions. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch angetriebene lonenaustausch mit einer Frequenz von ungefähr 2 bis 5 Perioden pro Minute und einem Strom von ungefähr 300 mA durchgeführt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the electrically driven ion exchange at a frequency of about 2 to 5 periods per Minute and a current of about 300 mA is carried out. 6. Glasgegenstand mit verbesserter Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem im Anspruch 1 definierten Verfahren hergestellt ist.6. Glass object with improved strength, characterized in that that it is produced by the method defined in claim 1. 7. Verfahren zur Verstärkung eines Alkalimetalle enthält tenden Glases nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Strom durch das Glas und einen Elektrolyten geleitet wird, um die Alkalimetallionen in der Oberflächenschicht des Glases zu ersetzen, während die Temperatur des Glases unterhalb dessen Spannungspunkt (strain point) gehalten wird, ul dadurch die Oberfläche unter Druckspannung zu setzen, und daß die Schritte (1) und (2) Uber etwa gleich lange Zeiten durchgeführt werden.7. Process for reinforcing an alkali metal containing glass according to claim 1, characterized in that an electric current flows through the glass and an electrolyte is passed to the alkali metal ions in the surface layer of the glass while the temperature of the glass is below its stress point (strain point) is held, ul thereby putting the surface under compressive stress, and that steps (1) and (2) are carried out over approximately the same length of time. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom etwa 300 mA beträgt und daß die Glaszusaniensetzung die folgenden Bestandteile enthält (in unter fähren Gewichtsteilen): Bestandteile: Gewichtsteile: SiO2 73.3 B203 9.5 Al203 6.7 MgO 0.06 K20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0.8 8. The method according to claim 7, characterized in that the current is about 300 mA and that the glass composition contains the following ingredients (in less than half a part by weight): Components: Parts by weight: SiO2 73.3 B203 9.5 Al203 6.7 MgO 0.06 K20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0.8 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas ein Silikat-Glas ist, und daß der Gesamtgehalt an Alkalimetalloxiden ungefähr 1"bis 48 Gewichtsprozent beträgt.9. Procedure according to claim 1, characterized in that the glass is a silicate glass, and that the total alkali metal oxide content is about 1 "to 48 weight percent. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas die folgende Zusammensetzung in Ge*ichtsprozenten hat: SiO2 35-88 M20 1-48 Al2O3 0-40 CaO 0-15 MgO 0-28 BaO 0-15 SrO 0-15 B203 0-15 ZrO2 0-25 TiO2 0-12 SnO2 0-2 P2O5 0-10 As205 0-3 Sb2O5 0-3 wobei M20 den Gesamtgehalt an Metalloxiden darstellt.10. The method according to claim 1, characterized in that the glass has the following composition in percent by weight: SiO2 35-88 M20 1-48 Al2O3 0-40 CaO 0-15 MgO 0-28 BaO 0-15 SrO 0-15 B203 0-15 ZrO2 0-25 TiO2 0-12 SnO2 0-2 P2O5 0-10 As205 0-3 Sb2O5 0-3 where M20 represents the total content of metal oxides. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas die folgende Zusammensetzung in Gewichtsteilen hat: SiO2 73.3 B2O3 9.5 A1203 6.7 MgO 0.06 K20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0.8 11. The method according to claim 1, characterized in that the glass has the following composition in parts by weight: SiO2 73.3 B2O3 9.5 A1203 6.7 MgO 0.06 K20 0.6 Na2O 6.5 BaO 2.2 CaO 0.8 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall im Glas Natrium und das größere Alkalimetallion Kalium ist.12. The method according to claim 11, characterized characterized in that the alkali metal in the glass is sodium and the larger alkali metal ion Is potassium. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall im Glas Lithium und das größere Alkalimetallion Kalium ist.13. The method according to claim 1, characterized in that the alkali metal in the glass there is lithium and the larger alkali metal ion is potassium. 14. Verfahren zur Verstärkung eines festen, Alkalimetall enthaltenden Glasgegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall ein Atomgewicht hat, das nicht größer als 23 ist, und daß das Verfahren folgende Schritte aufweist: (1) Ersatz der Alkalimetallionen in dem Glas durch elektrisch angetriebenen Ionenaustausch der Alkalimetallionen in einer Oberfläche bis zu einer gewtlnschten Tiefe durch größere Alkalimetallionen, indem das Glas mit einer Quelle von größeren Ionen in Kontakt gebracht wird und ein Stromfluß in derJenigen Richtung veranlaßt wird, die erforderlich ist, um die größeren Ionen von der Quelle in die Oberfläche zu befördern, wobei der Strom von einer Größe und Dauer ist, die ausreichen aber nicht größer sind als notwendig, um die größeren Alkalimetallionen in die Oberfläche des Glases bis zu der gewünschten Tiefe zu befördern, und (2) Veranlassen eines Stromflusses in derJenigen Richtung, die erforderlich ist, um die größeren Ionen von der Ionenquelle in die entgegengesetzte Oberfläche des Glases zu befördern, wobei dieser Strom von einer Größe und Dauer ist, die ausreichen aber nicht größer sind als notwendig, ul die größeren Alkalimetallionen in die entgegengesetzte Oberfläche bis zu der gewünschten Tiefe zu befördern.14. A method of reinforcing a solid containing alkali metal Glass object, characterized in that the alkali metal has an atomic weight, which is not greater than 23 and that the method comprises the following steps: (1) Replacement of the alkali metal ions in the glass by electrically powered ion exchange of the alkali metal ions in a surface to a desired depth larger alkali metal ions by placing the glass with a source of larger ions in Is brought into contact and a current is caused to flow in the direction that is required to transport the larger ions from the source into the surface, the current being of a magnitude and duration which are sufficient but not greater are considered necessary to get the larger alkali metal ions into the surface of the glass to the desired depth; and (2) causing current to flow in the direction that is required to remove the larger ions from the ion source to convey into the opposite surface of the glass, this current is of a size and duration that are sufficient but not greater than necessary ul the larger alkali metal ions in the opposite surface up to the to convey the desired depth. 15.Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzebhnet, daß der Stroh eine Frequenz von etwa 2 bis 5 Perioden pro Minute und eine Stromstärke von ungefähr 300 mA hat.15.Verfahren according to claim 14, characterized in that the straw a frequency of about 2 to 5 cycles per minute and a current of about 300 mA. 16.Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gevUnschte Austauschtiete auf beiden Seiten des Glases etwa gleich ist.16.Verfahren according to claim 15, characterized in that the undesirable Exchange rivet is about the same on both sides of the glass.
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