Ütőüveg®

Boroszilikát üveg

Az üveg szervetlen, nemfémes anyag, amely nem rendelkezik kristályos szerkezettel. Az ilyen anyagokat amorfnak nevezik, és gyakorlatilag szilárd folyadékok, amelyek olyan gyorsan lehűlnek, hogy a kristályok nem képződhetnek. A tipikus poharak az üvegpalackok szóda-mész szilikát üvegétől az optikai szálak rendkívül nagy tisztaságú kvarcüvegéig terjednek. Az üveget széles körben használják ablakokhoz, palackokhoz, ivópoharakhoz, transzfervezetékekhez és tartályokhoz erősen korrozív folyadékokhoz, optikai üvegekhez, nukleáris alkalmazásokhoz használt ablakokhoz stb. használt. Történelmileg a legtöbb termék fúvott üvegből készült. Az utóbbi időben a legtöbb síküveget úszó eljárással állították elő. A palackok és dekoratív termékek tömeggyártása ipari méretben történik a fúvott üveg eljárással. A kézzel fújt üvegtárgyakat az Egyesült Királyság művészeti / kézműves központjaiban készítik.

Az üveg fő összetevője a szilícium-dioxid (SiO 2). Az üveggyártásban használt szilícium-dioxid leggyakoribb formája mindig is a homok volt.

Maga a homok megolvasztható, hogy üveg készüljön, de a hőmérséklet, amelyen ez elérhető, 1700 ° C körül van. Más vegyi anyagok hozzáadásával a homokhoz az olvadék hőmérséklete jelentősen csökkenthető. A nátrium-karbonát (Na2CO3), más néven szódavíz hozzáadása olyan mennyiségben, amely 75% szilícium-dioxid (SiO2) és 25% nátrium-oxid (Na2O) olvadt keverékét eredményezi, az olvadék hőmérsékletét körülbelül 800 ° C-ra csökkenti. Azonban egy pohár ebből a készítményből vízben oldódik, és vízüvegnek nevezik. Az üveg stabilitásának biztosításához más vegyi anyagokra, például kalcium-oxidra (CaO) és magnézium-oxidra (MgO) van szükség. A CaO és MgO bevezetésének nyersanyagai a karbonátok, a mészkő (CaCO3) és a dolomit (MgCO3), amelyek magas hőmérsékleten szén-dioxidot bocsátanak ki, és az oxidokat az üvegben hagyják.

A boroszilikát üveg 70-80% szilícium-dioxidból (SiO2) és 7% - 13% bór-oxidból (B2O3) készül, kis mennyiségű alkáli-nátrium-oxiddal (szóda) (Na2O) és alumínium-oxiddal (AI2O3). Az üvegeszközöket gyakran használják olyan laboratóriumokban, ahol a magas hőmérsékletű vízgőzzel való ismételt érintkezés alkáliionokat oldhat ki. A boroszilikát üveg viszonylag alacsony lúgtartalommal rendelkezik, és ennek következtében nagy ellenállást mutat a víz támadásával szemben. A boroszilikát üveg kivételes hősokk-ellenállással rendelkezik, mivel alacsony tágulási együtthatóval (3,3 x 10 -6 K-1) és magas lágyulásponttal rendelkezik. A boroszilikát üveg maximális ajánlott üzemi hőmérséklete (rövid távú) 500oC A boroszilikát üveg jó optikai tulajdonságokkal rendelkezik, és képes a fényt a spektrum látható részén és a közeli ultraibolya tartományban továbbítani. Ezért széles körben használják a fotokémiában. Termikus és optikai tulajdonságai miatt széles körben használják nagy intenzitású világítási alkalmazásokhoz. Ezt az üveget üvegszálak gyártására használják műanyag és textil megerősítésekhez - lásd alább A háztartásban a boroszilikát üveg kályhák és más hőálló háztartási cikkek, például a Pyrex formájában ismert. Ezeket az elemeket általában 250 ° C-ig használják. A boroszilikát üveg nagyon nagy ellenállással rendelkezik a víz, savak, sóoldatok, halogének és szerves oldószerek támadásával szemben. Mérsékelten ellenáll a lúgoknak is. Csak a hidrogén-fluorid, a forró koncentrált foszforsav és az erős lúgok okoznak jelentős korróziót az üvegben. Ezért ezt az üveget széles körben használják vegyi üzemekben és laboratóriumi berendezésekben.

Az üvegnek nagy belső ereje van. Csak a felületi hibák gyengítik, amelyek a mindennapi üveg törékeny hírnevét adják. A speciális felületkezelés minimalizálhatja a felületi hibák hatásait. Az üveg gyakorlati szakítószilárdsága körülbelül 27MPa és 62MPa között van. Az üveg azonban ellenáll a rendkívül nagy nyomófeszültségeknek. Ezért az üvegtörés nagy része a szakítószilárdság meghibásodásának köszönhető. Az üveg gyenge szakítószilárdságának oka az, hogy általában mikroszkopikus repedések borítják, amelyek helyi feszültségkoncentrációkat hoznak létre. Az üvegnek nincs olyan mechanizmusa, amely csökkentené az ebből eredő magas helyi feszültségeket, ezért gyors törékeny törésnek van kitéve. A probléma csökkentésének/kiküszöbölésének két módja van: Az üveg hőkezelése vagy kémiai kezelése úgy, hogy a külső felületek viszonylag nagy nyomófeszültségnek legyenek kitéve, míg a felületek közötti középső terület húzófeszültség alatt álljon. A repedéseket ezért "az állandó maradékfeszültség zárva tartja... Ez edzett/edzett üveg. Ezzel a módszerrel az üveg szilárdsága akár 10-szeresére is javítható. Biztosítja, hogy az üvegfelületek ne repedjenek meg, és hogy az üveg használat közben ne kerüljön mechanikai érintkezésbe olyan tárgyakkal, amelyek megkarcolhatják a felületet. A felületi hibák nélkül készült szemüvegek szilárdsági értékkel rendelkeznek