Sperrwirkung ionenausgetauschter Glasoberflächen
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Abstract
By treating a Na containing glass in a K salt melt at 425 °C ( < Tg) for one hour, structure and properties of a thin surface layer are altered due to an exchange of Na by K ions. This layer acts by a partial blocking on a 22Na-diffusion experiment. While the matrix of the exchange layer nearly maintains the properties of the unaltered original glass about one half of the ions is migrating at 440 to 180 °C with a diffusion coefficient smaller by a factor of 20 to 100. The structure of the exchange layer and the analysis of the diffusion profiles are discussed. It is shown that similar to other transport processes (electrical conductivity and internal friction) in homogeneous and surface-treated glasses the equivalent ratio of the K ions only is primarily responsible for the effects to be observed.
Par échange des ions K et Na, une couche mince à la surface d'un verre de silicate de sodium voit sa structure et ses propriétés modifiées par un traitement d'une heure à 425 °C ( < Tg) dans un sel fondu de potassium. Lors d'un essai de diffusion du Na22, cette couche agit partiellement comme masque. Alors que la matrice de la couche ayant subi l'échange conserve plus ou moins les propriétés du verre de base non modifié, la moitié environ des ions migrent entre 440 et 180 °C sous l'influence d'un coefficient de diffusion de 20 à 100 fois inférieur. La structure de la couche ayant subi l'échange ionique est discutée, de même que le calcul des profils de diffusion. On s'aperçoit alors que, dans ce cas comme dans celui d'autres processus de transport (conductibilité électrique et frottement interne) dans des verres homogènes ayant subi un traitement superficiel, seule la fraction équivalente des ions K est responsable des effects qui interviennent.
Durch eine einstündige Behandlung eines Na-haltigen Silicatglases in einer K-Salzschmelze bei 425 °C ( <Tg) wird infolge von K-Na-Ionenaustausch eine dünne Oberflächenschicht des Glases in Struktur und Eigenschaften verändert. Diese Schicht wirkt sich auf ein 22Na-Diffusionsexperiment im Sinne einer partiellen Sperrung aus. Während die Matrix der Austauschschicht etwa die Eigenschaften des unveränderten Ausgangsglases beibehält, wandert zwischen 440 und 180 °C ungefähr die Hälfte der Ionen mit einem um den Faktor 20 bis 100 kleineren Diffusionskoeffizienten. Aufbau der Austauschschicht und Auswertung der Diffusionsprofile werden diskutiert. Dabei zeigt sich, daß auch hier ähnlich wie bei anderen Transportprozessen (elektrische Leitfähigkeit und innere Reibung) an homogenen und oberflächenbehandelten Gläsern in erster Linie nur der Äquivalentbruch der K-Ionen für die auftretenden Effekte verantwortlich ist.