Natrium/Kalium-Ionenaustausch an Silicatgläsern

Abstract

Ion exchange below the transformation range was investigated in sodium nitrate melts using alkali aluminosilicate, borosilicate and calcium silicate glasses. The Na-K ion exchange produced whitish opalescent surface layers permeated by cracks and flaws and their thickness was used as an indicator of the depth of penetration of the sodium ions from the melt into the glass. It can be shown that the molten salt penetrated into the surface defects to some extent. The measured exchange profiles are thus deeper than the sodium seif diffusion profiles. Α determination of the interdiffusion data (effective diffusivity, thermodynamic factor, etc.) was not possible from these experimental results. On etudie l'echange d'ions dans des nitrates de sodium fondus au-dessous de la temperature de transformation de verres modeles des systemes ternaires d'alumino-silicates alcalins, de borosilicates et de siliates de calcium alcalins. Des couches superficielles blanchàtres se forment par echange d'ions Na/K, traversees par des fissures et des fentes. Leur epaisseur est utilisee comme mesure de la profondeur de penetration des ions sodium du sei fondu dans le verre. On montre que le sei fondu penetre en partie dans les defauts de surface. Les profus d'echange mesures sont sensiblement plus profonds que ceux de l'autodiffusion du sodium. On n'a pas pu determiner les caracteristiques d'interdiffusion (coefficient d'interdiffusion, facteur thermodynamique, etc.) dans les conditions experimentales utilisees. An Modellgläsern aus dem ternären Alkali-Alumosilicat-, -Borosilicat- und -Calciumsilicatsystem wurde das lonenaustauschverhalten in Natriumnitratschmelzen unterhalb der Transformationstemperatur der Gläser untersucht. Durch den Na/K-Ionenaustausch werden weißlich-trübe Oberflächenschichten gebildet, die von Rissen und Sprüngen durchzogen sind. Ihre Dicke wurde als Maß für die Eindringtiefe der Natriumionen der Salzschmelze in das Glas genutzt. Es konnte gezeigt werden, daß in die Oberflächendefekte z. T. die Salzschmelze eindringt. Die gemessenen Austauschprofile sind deshalb deutlich tiefer reichend als die Natriumselbstdiffusionsprofile. Eine Bestimmung von Interdiffusionsdaten (Interdiffusionskoeffizient, thermodynamischer Faktor usw.) war unter den durchgeführten experimentellen Bedingungen nicht möglich.