Resumen de Efectos del cambio iónico a baja temperatura sobre la resistencia mecánica y la microdureza de un vidrio sílico-sódico-cálcico industrial

José María Fernández Navarro, F. Orgaz

• español

  Se ha estudiado el efecto que produce el cambio iónico Na+ -> K+ en un vidrio industrial sobre su resistencia mecánica y su microdureza. También se ha estudiado la cinética del proceso a partir de las medidas de los espesores de capa intercambiada iónicamente. Las temperaturas de tratamiento fueron de 400, 460 y 500"C, los tiempos de media, 1, 2 y 4 horas y la sal empleada nitrato potásico. Se ha comprobado que la variación de resistencia con el tiempo a cada temperatura sigue la cinética propuesta por ACLOQUE y TOCHON, no observándose relajación de tensiones a unos 100°C por debajo del punto inferior de recocido. El análisis estadístico de los valores de microdureza en función de la carga aplicada ha demostrado que no existe dependencia alguna entre ellas, por lo que debe admitirse como lógica la ley de KICK. Se ha observado también que estos tratamientos de cambio iónico influyen poco sobre los valores de microdureza. La cinética del proceso ha demostrado que el cambio Na^ -^ K+ presenta un comportamiento Fickniano con coeficiente de difusión constante. Las variaciones del coeficiente de difusión con la temperatura se ajustan a la ecuación de ARRHENIUS obteniéndose experimentalmente el valor de 17,8 kcal/mol para la energía de activación.

• English

  A study has been made of the effect produced by the ionic change Na+ -> K+ in an industrial glass on its mechanical resistance and microhardness. The kinetic of the process has also been studied. This was done by measuring the thicknesses of layer interchanged ionically. The temperatures of the treatment were 400, 460 and 500« C, the periods of time 1/2, 1, 2 and 4 hours. Potassium Nitrate was the salt used. It has been checked that the variation of resistance with time follows, at each temperature, the kinetic proposed by ACLOQUE and TOCHON. NO relaxation of tensions was observed at about 100° C below the strain point. A statistical analysis of the values of microhardness as a function of applied load has shown that there is no dependence between them, and because of this Kick's Law must logically be admitted. Further, these treatments of ionic change have little effect on the values of microhardness. The kinetic of the process has shown that the change Na+ -^ K+ presents a Ficknian behaviour with a constant diffusion coefficient. The variations of diffusion coefficient with temperature follow Arrhenius equation, obtaining experimentally the value 17.8 kcal/mol. for the activation energy.

• français

  On a fait l'étude de l'effet que produit le échange ionique Na+ -> K^ sur la résistance mécanique et la microdureté d'un verre industriel. On a fait de même l'étude de la cinétique du procès à partir des mesures des épaisseurs de couche interchangée ioniquement. Les températures du traitement furent de 400, 460 et 500" C, les temps de 1/2, 1, 2 et 4 heures et le sel employé nitrate de potasium. On a vérifié que la variation de résistance avec le temps à chaque température suit la cinétique proposée par ACLOQUE ET TOCHON, et on n'observe pas un relâchement de tensions à 100^ C à peu près sous le point inférieur du recuit. L'analyse stadistique des valeurs de microdureté en fonction de la charge appliquée, a démontré qu'il n'existe aucune dependence entre elles, c'est pourquoi la loi de KICK doit être admise comme logique. On a observé aussi que ces traitement-là de échange ionique ont une influence très petite sur les valeurs de microdureté. La cinétique du procès à démontré que le déplacement Na+ -> K+ présente un comportament Ficknien avec un coefficient de diffusion constant. Les variations du coefficient de diffusion avec la température s'ajustent à l'équation d'Arrhenius, et on le détermine expérimentalement, obtenant une valeur de 17,8 kcal/mol pour l'énergie d'activation.

• Deutsch

  Es wird die Wirkung des lonenaustauschs Na+ -> K+ auf die mechanische Festigkeit und Mikrohärte eines handelsübliches Glases untersucht, ferner die Kinetik des Prozesses unter Zugrundelegung der Schichtdicke der lonenaustauschschichten. Die Wärmebehandlung erfolgte bei Temperaturen von 400, 460 und 500« C während einer Dauer von jeweils 0,5, 1,2 und 4 Stunden. Es konnte festgestellt werden, dass bei jeder Temperatur die Festigkeitsänderungen in Zeitabhängigkeit sich gemäss der von ACLOQUE und TOCHON angegebenen Kinetik verhalten; ein Spannungsabfall bei 100« C unterhalb des unteren Kühlpunktes wurde nicht beobachtet. Eine statistische Analyse der Mikrohärtewerte in Abhängigkeit von der aufgebrachten Belastung ergab, dass diese Werte ohne Beziehung zueinander sind, es darf daher die Gültigkeit des Kickschen Gesetzes gefolgert werden. Fernerhin wurde beobachtet, dass die lonenaustauschbehandlungen die Mikrohärtewerte nur geringfügig beeinflussen. Die Kinetik des Prozesses lässt erkennen, dass der Na+ -> K+ -Austausch bei gleichbleibendem Diffusionskoeffizienten ein Ficksches Verhalten zeigt. Die Schwankungen dieses Koeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur entsprechen der Gleichung von Arrhenius; für die Aktivierungsenergie wurde experimentell ein Wert von 17,8 kcal/mol ermittelt.