Diffusion von Stickstoff in Glasschmelzen

Abstract

An Schmelzen aus Kalk-Natronsilicatglas und technischem Alkali-Bariumsilicatglas wurde die Diffusion von Stickstoff zwischen etwa 1000 und 1400 °C für die Grenzfälle physikalischer bzw. chemischer Lösung bestimmt. Die Versuche erfolgten unter den Anfangs- und Randbedingungen der „Diffusion aus einer Scheibe" mit Bestimmung der Anfangs- und Restgehalte an Stickstoff. Die Stickstoffanalyse wurde mit Hilfe des Heißextraktionsverfahrens (physikalische Lösung) bzw. des Kjeldahl-Verfahrens (chemische Lösung) ausgeführt. Die erhaltenen Diffusionskoeffizienten liegen zwischen etwa 10¯⁸ und 10¯⁶ cm²s¯¹; die Werte sind für physikalisch und chemisch gelösten Stickstoff unterschiedlich, ebenso die Transportmechanismen. Physikalisch gelöster Stickstoff wandert als Molekül durch die Schmelze, bei chemisch gelöstem Stickstoff ist die Beteiligung von Ionen, z. B. von N³¯, nicht auszuschließen. Die erhaltenen Ergebnisse werden im Hinblick auf das Verhalten von Stickstoffblasen in Schmelzen diskutiert. Diffusion of nitrogen in glass melts Diffusion of nitrogen was determined in melts of soda — lime — silica and alkali — barium oxide — silica glasses between 1000 and 1400 °C for the limiting cases of physical and chemical solution. Experiments were made with initial and boundary conditions appropriate for a flat slab with determination of initial and residual values of nitrogen. Nitrogen analyses were made by hot extraction for physical solubility and Kjeldahl method for chemical solubility. Values of diffusity lay between 10¯⁸ and 10¯⁶ cm² s¯¹; the values differed for physical and chemical dissolution as did the transport mechanisms. Physically dissolved nitrogen moves through the melt as a molecule, in the chemically dissolved case the migration of ions e.g. N³¯ cannot be excluded. The results are discussed in relations to the behaviour of nitrogen bubbles in melts. Diffusion d'azote dans les fontes de verre On a étudié la diffusion d'azote dans les fontes d'un verre silicosodocalcique et d'un verre technique de silicate de baryum alealin dans l'intervalle de 1000 à 1400 °C pour les cas limites de solution physique et chimique. Les essais ont été effectués dans les conditions initiales et de limite de la « diffusion à partir d'un disque » comportant la détermination des teneurs en azote initiales et résiduelles. Le dosage de N₂ a été effectué par le procédé d'extraction à chaud (solution physique) et par le procédé Kjeldahl (solution chimique). Les coefficients de diffusion obtenus se situaient entre 10¯⁸ et 10¯⁶ cm² s¯¹ On a relevé des différences entre les valeurs obtenues pour l'azote en solution physique et en solution chimique, de même que dans les mécanismes de transport. L'azote en solution physique se déplace dans la fonte sous forme de molécules. Dans le cas de l'azote en solution chimique, l'éventualité d'une présence d'ions (N³¯ par exemple) n'est pas à exclure. On discute des résultats sous l'angle du comportement des bulles d'azote dans les fontes.