Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
О ТЕМПЕРАТУРЕ ПРИЛИПАНИЯ (АДГЕЗИИ) СТЕКОЛ К ИНОРОДНЫМ ТВЕРДЫМ МАТЕРИАЛАМ (ТПС)
К- С. Евстропьевым и автором было оценено влияние на адгезию стекла при прессовании и моллировании следующих факторов: химического состава стекла, его вязкости, величин давления в зоне соприкосновения стекла и металла, длительности контакта, химического состава сплавов и свойств металлов и их сплавов, газовой среды, в которой осуществляется контактирование стекла и металлов и от которой зависит наличие или отсутствие окислов на их поверхности.
Зависимость ТПС от величины нагрузки (давления) на зону контакта и от длительности контакта. ТПС очень заметно зависит как от величины нагрузки Р, приложенной к зоне контакта образцов, так и от длительности нахождения стекла т в контакте с металлом перед прилипанием. ТПС заметно снижается при их увеличении, в особенности когда Рит сравнительно невелики; в дальнейшем с возрастанием Р и т снижение ТПС замедляется.
Проведенный нами анализ кривых ТПС-Р и ТПС-т показал, что их ход вполне удовлетворительно может быть описан уравнениями:
lg Р = А+В/Т\ (1)
lgT = А г +Вг/Ти (2)
где Р — величина нагрузки площади контакта образцов (г/см2);
т — длительность выдержки стекла и металла в состоянии кон-
такта, мин; Т и 7\ — ТПС, А, Аг, В и Bt — константы, зависящие от химического состава стекла,
* Авт. свид. № 94000.
194
Понижение ТПС с увеличением Рит вполне понятно: повышение давления на зону контакта образцов Р способствует взаимному сближению частиц стекла и металла и тем самым облегчает их взаимную диффузию и химическое взаимодействие стекла с окисными пленками, имеющимися на поверхности металлов; вместе с тем диффузия и химическое взаимодействие стекла с металлом осуществляются тем полнее, чем больше т.
Роль вязкости и химического состава стекол. Громадную роль в процессах спекания и прилипания стекол играет их вязкость. Именно существенным влиянием вязкости на температуру прилипания стекол к нагретым твердым телам можно объяснить установленный нами факт, что зависимости ТПС от нагрузки на зону контакта и продолжительности контакта стекла и твердых тел следуют тому же самому экспоненциальному закону, что и изменение вязкости стекла, связанное с температурой (lg т] = = А + В/Т). Сравнение ТСС [2] с температурой их прилипания к большинству опробованных нами металлов (Pt, Pd, Ni) и черных сплавов (сталей и чугунов) [3] позволило установить, что прилипание стекол (как и спекание их между собой) начинается при температуре, отвечающей вязкости стекла 1010'3 П, а надежное спекание стекла с металлом по уточненным данным авторов осуществляется только при температуре, соответствующей вязкости стекла около 1010'3П. Опыты, проведенные авторами, опровергли бытующее среди специалистов по стеклу мнение об особой склонности к прилипанию стекол, содержащих окись свинца (флинтов) по сравнению с прочими стеклами. Если принять во внимание температурный ход вязкости флинтов, то сразу становится очевидным, что температура их прилипания, так же как и стекол, не содержащих РЬО, отвечает значению вязкости 1010'3 П; следовательно, низкая температура прилипания флинтов к формам объясняется просто большой их легкоплавкостью. Таким образом, влияние химического состава стекол на процесс их адгезии к металлам проявляется только через вязкость.
Влияние на ТПС химической природы спаекаемых со стеклом материалов и температуры их предварительного подогрева. Несмотря на исключительно важную роль вязкости стекол, в ряде случаев интенсивность процесса взаимодействия между стеклом и твердыми нагретыми материалами определяется не столько вязкостью стекла, сколько температурой предварительного подогрева металлов (сплавов) и их особыми физико-химическими свойствами. Так, при постановке первых опытов в 1943 г. К- С. Евстропьевым было замечено, что прилипание стекла к форме больше зависит от температуры подогрева (на одинаковое число градусов) отливаемой в форму порции стекла. И хотя этот вывод был недостаточно хорошо обоснован (поскольку К- С. Евстропьевым не были учтены все статьи теплового баланса при отливке стекла: соотношение веса порции стекла и металлической формы, удельная теплоемкость стекла и металла, отвод тепла от формы
13*
195
и т. д.), он в принципе оказался правильным и подтвердился результатами дальнейших опытов, когда круг испытуемых стекол и металлов был нами значительно расширен. Так, к алюминию и латуни обычное листовое стекло начинало прилипать при температуре на 20—30° С ниже той, которой отвечает значение вязкости стекла г] == 1010'3 П и при которой листовое стекло прилипало к чугунам и сталям. При еще более низкой температуре (на 180° С) по сравнению с температурой прилипания к чугунам и сталям прилипало листовое стекло к серебру. Очень отчетливо свойство металлов (сплавов) и влияние температуры их нагрева проявились на интенсивности процесса адгезии к ним кварцевого стекла. Значение вязкости г| = Ю10'3 П для кварцевого стекла по литературным данным [6] достигается лишь при 1430° С, однако согласно нашим опытам для прилипания кварцевого стекла к серому чугуну достаточно нагреть образцы до 815° С, а к серебру и того ниже — только до 600° С. Интересно, что температура прилипания листового стекла к серебру нестабильна и колеблется в довольно широких пределах (от 450 до 580° С). Нами было установлено, что численно ТПС к серебру зависит от предыдущей его термической обработки. Это объясняется способностью серебра физически растворять большие количества кислорода и легко диффундировать в размягченное стекло в виде нона.
