Reaktionen im glasbildenden System Na₂O-Rb₂O-SiO₂ zwischen 500 und 700 °C

Abstract

Im System Na₂O-Rb₂O-SiO₂ wurden zwischen 500 und 700 °C, also etwas oberhalb Tg der beteiligten Gläser, die Reaktionsprofile zwischen unterschiedlichen Zusammensetzungen bestimmt. Im Falle quasibinärer Reaktionen, z. B. im Schnitt Na₂O · 3 SiO₂/Rb₂O · 3 SiO₂ tritt Rb⁺-Na⁺-Ionenaustausch auf, der sich nach einem stark von der Konzentration abhängigen Interdiffusionskoeffizienten D_(Rb,Na) auswerten läßt. Die Reaktionen in beliebigen Richtungen sind komplexer. Zwar ist auch hierbei in einiger Entfernung von der ursprünglichen Grenzfläche ein quasibinärer Rb⁺-Na⁺-Ionenaustausch festzustellen, in der Nähe der Grenzfläche nimmt SiO₂ aber meist auch an der Reaktion teil. Dies äußert sich z. B. in Konzentrationssprüngen oder in Bergaufdiffusion der Alkalien, besonders des Natriums. Es wird ein struktureller Mechanismus für diese Art von Reaktionen vorgeschlagen. Abschließend werden die Reaktionswege im Dreistoffsystem bestimmt und diskutiert. Reactions in the glass forming system Na₂O-Rb₂O-SiO₂ between 500 and 700 °C The reaction profiles between different compositions in the system Na₂O-Rb₂O-SiO₂ were determined between 500 and 700 °C, that is somewhat above Tg. In quasi-binary reactions, for example in the section Na₂O · 3 SiO₂/Rb₂O · 3 SiO₂, Rb⁺-Na⁺ ion exchange occurs with a strongly concentration dependent diffusivity D_(Rb,Na). Reactions in other directions are more complex. Although there is also a quasi binary Rb⁺-Na⁺ ion exchange at some distance from the original boundary, SiO₂ takes part in the reaction near the boundary. This shows itself in concentration jumps or uphill diffusion of the alkalis, especially of sodium. A structural mechanism for this type of reaction is developed. Lastly reaction paths in the ternary system are determined and discussed. Réactions dans le système verrogène Na₂O-Rb₂O-SiO₂ entre 500 et 700 °C Les profils de réaction entre différentes compositions sont déterminés dans le système Na₂O-Rb₂O-SiO₂ entre 500 et 700 °C, par conséquent quelque peu au-dessus de Tg des verres intéressés. L'échange ionique Rb⁺-Na⁺ qui se produit dans le cas de réactions quasi-binaires, par exemple dans le diagramme binaire Na₂O · 3 SiO₂/Rb₂O · 3 SiO₂, peut être évalué d'après un coefficient d'interdiffusion D_(Rb,Na) fortement dépendant de la concentration. Les réactions dans n'importe quelle direction sont plus complexes. Certes on peut constater également un échange ionique Rb⁺-Na⁺ quasi-binaire à une certaine distance de l'interface d'origine, mais aussi souvent une participation de SiO₂ à la réaction près de l'interface, ce qui se manifeste par exemple dans les sauts de concentration ou dans la diffusion ascendante des alcalins, en particulier du sodium. On propose un mecanisme structural pour ce type de réactions. Enfin, on détermine et on discute le sens dans lequel évolueront les réactions dans le système ternaire.