Cäsium-Natrium-Ionenaustausch an Silicatgläsern

Abstract

An einem technischen Glas und an einem diesem entsprechenden Modellglas wurde der Cs⁺-Na⁺-lonenaustausch bei Temperaturen zwischen 480 und 600 °C untersucht. Beide Gläser zeigen im Rahmen des Fehlers übereinstimmende Austauschprofile, die mit Hilfe der Elektronenstrahlmikroanalyse erhalten wurden. Der binäre Interdiffusionskoeffizient D_(Cs,Na )ist sehr stark von der Konzentration abhängig, er liegt zwischen etwa 10⁻¹³ und 10⁻⁹ cm² s⁻¹ Die Ergebnisse weisen einen deutlichen Mischalkalieffekt aus. Der Austauschgrad an der Glasoberfläche beträgt maximal 85 %. Auffallend ist auch die Form der Austauschprofile. Die Cs₂O-Konzentration fällt von der Glasoberfläche zunächst nur schwach ab, die Gestalt ähnelt „Rechteckprofilen". Die Oberfläche der Gläser wird durch diesen lonenaustausch stark beeinflußt. Caesium-sodium ion exchange in silicate glasses Caesium-sodium ion exchange was investigated at temperatures between 480 and 600 °C with a commercial glass and a corresponding model glass. Electron probe microanalysis demonstrated that both showed corresponding exchange profiles within the limits of errors. The binary diffusion coefficient D_(Cs,Na) was very strongly concentration dependent and lay between 10⁻¹³ and 10⁻⁹ cm² s⁻¹ The results exhibit a significant mixed alkali effect. The extent of exchange at the surface of the glass showed a maximum of 85 %. The form of the exchange profile is noteworthy. The Cs₂O concentration at first decreases very slowly on going in from the surface of the glass, its form resembling a rectangular profile. The surface of the glass is greatly influenced by this ion exchange. Echange d'ions césium-sodium à la surface d'un verre silicaté L'échange d'ions Cs⁺-Na⁺ a été étudié à la surface d'un verre technique et du verre modèle correspondant entre 480 et 600 °C. Ces deux verres présentent, dans les limites des erreurs permises, des profils d'échange concordants obtenus à l'aide d'une microsonde. Le coefficient d'interdiffusion binaire D_(Cs,Na) dépend très fortement de la concentration et se situe entre 10⁻¹³ et 10⁻⁹ cm² s⁻¹. Les résultats montrent un effet alcalin mixte net. Le taux d'échange à la surface est au maximum de 85 %. La forme des profils d'échange est également remarquable. La concentration en Cs₂O en partant de la surface commence par décroître lentement avec un profil à angle droit. La surface des verres est fortement modifiée par cet échange d'ions.