Chemische Diffusion in Oxidgläsern

Abstract

After introducing the basic transport equations for uncharged and charged particles the phenomenological description of multicomponent diffusion in two and three component systems is considered. In binary and ternary silicate glasses one can distinguish between diffusion processes in which essentially no redistribution of oxygen occurs (quasi-rigid network structure or ion exchange processes between modifiers) and those in which movement of the network formers plays a part. A review is made of the most important chemical transport processes involving glasses and the various adjoining media (gas, liquid, solid). Other transport phenomena (volatilization, attack by aqueous solutions, chemical toughening, sealing) are discussed in terms of the rate controlling step.

Après avoir déduit les principales équations caractérisant le transport de particules neutres et chargées, on donne une description phénoménologique de la diffusion à plusieurs composants dans les systèmes binaires et ternaires. Dans les verres de silicates binaires et ternaires, on distingue les processus de diffusion auxquels l'oxygène ne participe que de façon très limitée (réseau quasi-rigide, donc processus d'échange ionique entre modificateurs de réseau) et ceux où le transport de modificateurs joue un rôle essentiel. On donne un aperçu des principaux processus chimiques de transport dans et à la surface des phases vitreuses. On établit un classement d'après la nature de la phase limitrophe de la phase vitreuse (phase gazeuse, liquide, solide). On discute des phénomènes de transport (évaporation, attaque aqueuse, trempe chimique, soudure verre-verre) sous l'angle de leur influence sur la vitesse.

Nach der Ableitung der grundlegenden Transportgleichungen für ungeladene und geladene Teilchen wird auf die phänomenologische Beschreibung der Mehrkomponentendiffusion in binären und ternären Systemen eingegangen. Bei binären und ternären Silicatgläsern kann unterschieden werden zwischen Diffusionsprozessen, bei denen keine wesentliche Beteiligung des Sauerstoffs stattfindet (quasi-starres Netzwerkgerüst, somit lonenaustauschprozesse zwischen Netzwerkwandlern) und Transportvorgängen, bei denen die Wanderung von Netzwerkbildnern eine Rolle spielt. Es wird eine Übersicht über die wichtigsten chemischen Transportprozesse in bzw. an Glasphasen gegeben, wobei sich die Einteilung nach dem Aggregatzustand des an die Glasphase angrenzenden Mediums (gasförmig, flüssig, fest) richtet. Ausgewählte Transportphänomene (Verdampfungsprozeß, wäßriger Angriff, chemisches Vorspannen, Glasverschmelzungen) werden hinsichtlich ihres geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes erörtert.