Zur Kinetik des Silber - und Kupfer - Farbionenaustausches an Silicatgläsern

Abstract

Der lonenaustausch aus AgNO₃- und CuCl-Schmelzen wurde an einem Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-Glas (Modellglas) untersucht. Die Diffusionsprofile wurden mit der Elektronenstrahlmikrosonde analysiert und eine Eichung der Schwermetallionenkonzentrationen durchgeführt. Bei den Experimenten wurde sorgfältig darauf geachtet, daß auf der Seite der Glasoberfläche nur einwertige Ionen zum Austausch angeboten wurden. Im Falle der Diffusion aus Silbersalz-Schmelzen wird ein konzentrationsabhängiger Interdiffusionskoeffizient gefunden, dessen deutliches Maximum bei mittleren Werten des Silberionenäquivalentbruchs auf einen „Mischalkali"-Effekt zurückgeführt wird. Bei der Diffusion aus CuCl-Schmelzen wird anomales Diffusionsverhalten gefunden, das sich in einem starken Ansteigen des Interdiffusionskoeffizienten bei Erreichen einer Grenzkonzentration an Kupfer im Glas zeigt. Zur Interpretation wird ein Diffusionsmodell vorgeschlagen und mit dem experimentellen Befund verglichen. On the kinetics of silver and copper colouring ion exchange in silicate glasses Exchange of ions between a model glass in the system Na₂O-Al₂O₃-SiO₂ and AgNO₃ or CuCl melts was investigated, the diffusion profiles being determined by elctron microprobe analysis and a calibration of heavy metal ions undertaken. Care was taken in the experiments to establish that only univalent ions were exchanged at the glass surface. In the case of diffusion from the silver sah melts the effective diffusivity was found to be concentration-dependent. with a maximum at the equivalent fraction of silver ions and this could be attributed to a mixed alkali effect. Anomalous behaviour was found for diffusion from copper chloride mehs, the diffusivity showing a marked increase as the boundary concentration of copper in the glass increased. A diffusion model is proposed to interpret these findings and compared with the experimental results. Cinétique de l'échange d'ions colorants d'argent et de cuivre dans les verres de silicate On a étudié l'échange ionique à partir de fontes de AgNO₃ et CuCl sur un verre de Na₂O-Al₂O₃-SiO₂ (verre type). On a analysé les profus de diffusion à l'aide de la microsonde à faisceau électronique et on a effectué un étalonnage de la concentration en ions de métaux lourds. Lors des essais, on a veillé à avoir du côté de la surface du verre uniquement des ions monovalents. Dans le cas d'une diffusion à partir de sels d'argent fondus, on a déterminé un coefficient d'interdiffusion qui est fonction de la concentration et dont le maximum situé aux valeurs moyennes de la fraction d'ions argent équivalents est attribué à un effet d'alcalin mixte. Lors de la diffusion à partir de CuCl fondu, on constate des anomalies dans le comportement de diffusion, ce qui se traduit par une forte augmentation du coefficient d'interdiffusion jusqu'à ce qu'une concentration limite en cuivre soit atteinte dans le verre. On propose une interprétation basée sur un modèle de diffusion qu'on compare aux résultats expérimentaux.