[发明专利]具有单一组分和多种组分离子交换浴的基材离子交换系统和维护这种系统的方法

摘要

一种基材离子交换系统以及维护这种系统的方法，以及维护该系统的方法，该基材离子交换系统包含具有包含多个基材金属离子的外部区域的基材、离子交换浴和用于容纳该离子交换浴和基材的容器，该离子交换浴包含具有第一金属离子浓度的多个第一金属离子和具有第二金属离子浓度的多个第二金属离子。离子交换系统还包含处理器和连接到容器的温度传感器,该处理器构造成接收来自传感器的容器温度，并构造成至少部分地基于第一金属离子消耗速率关系和容器温度来评估第一金属离子浓度。此外,预先确定第一金属离子消耗速率关系。 1

主权项

1.一种基材离子交换系统，其包括：

基材；

离子交换浴，其包含具有第一金属离子浓度的多个第一金属离子；

用于容纳所述离子交换浴和所述基材的容器；

连接到所述容器的温度传感器；和

处理器，该处理器构造成接收来自该传感器的容器温度数据，并构造成至少部分地基于第一金属离子消耗速率关系和容器温度来评估所述第一金属离子浓度，

其中，所述第一金属离子消耗速率关系是预先决定的。

2.如权利要求1所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述第一金属离子消耗速率关系还通过分解分量和基材反应分量来限定,其中该分解分量至少部分地基于分解速率常数和分解反应级数，且该基材反应分量至少部分地基于基材反应速率常数和基材反应级数。

3.如权利要求2所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述基材反应速率常数和分解速率常数，以及分解反应级数和基材反应级数是预先决定的。

4.如权利要求2或3所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述基材是玻璃、玻璃‑陶瓷或陶瓷材料,选定第一金属离子来在基材的表面中提供抗微生物性质。

5.如权利要求2或3所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述处理器还构造成当第一金属离子浓度等于或低于第一金属离子补充阈值时激活信号元件。

6.如权利要求2或3所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述处理器还构造成至少部分地基于离子交换浴中的第一金属离子浓度与第一金属离子补充阈值的比较来限定第一金属离子补充方案,并根据第一金属离子补充方案激活信号元件。

7.一种基材离子交换系统，其包括：

基材，其具有包含多个基材金属离子的外部区域；

离子交换浴，该离子交换浴包含具有第一金属离子浓度的多个第一金属离子和具有第二金属离子浓度的多个第二金属离子；

用于容纳所述离子交换浴和所述基材的容器；

连接到所述容器的温度传感器；和

处理器，该处理器构造成接收来自该传感器的容器温度，并构造成至少部分地基于第一金属离子消耗速率关系和容器温度来评估所述第一金属离子浓度，

其中，所述第一金属离子消耗速率关系是预先决定的。

8.如权利要求7所述的基材离子交换系统，其特征在于，还通过分解分量和基材反应分量来限定所述第一金属离子消耗速率关系。

9.如权利要求8所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述分解分量至少部分地基于分解速率常数和分解反应级数，所述基材反应分量至少部分地基于基材反应速率常数和基材反应级数，且此外其中该基材反应速率常数和基材反应级数至少部分地基于基材金属离子浓度。

10.如权利要求9所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述基材反应速率常数和分解速率常数，以及分解反应级数和基材反应级数是预先决定的。

11.如权利要求10所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述第一金属离子消耗速率通过阿仑尼乌斯关系来限定。

12.如权利要求7‑11中的任一项所述的基材离子交换系统，其特征在于，第一金属离子是Ag+且第二金属离子是K+,其中该基材是玻璃、玻璃‑陶瓷或陶瓷材料,以及其中基材任选地是化学强化的。

13.如权利要求7‑11中的任一项所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述处理器还构造成当第一金属离子浓度等于或低于第一金属离子补充阈值时激活信号元件。

14.如权利要求7‑11中任一项所述的基材离子交换系统，其特征在于，所述处理器还构造成至少部分地基于离子交换浴中的第一金属离子浓度与第一金属离子补充阈值的比较来限定第一金属离子补充方案,并根据该第一金属离子补充方案激活信号元件。

15.一种维护离子交换浴的方法，所述方法包括下述步骤：

提供具有包含多个基材金属离子的外部区域的基材；

制备离子交换浴，该离子交换浴包含具有第一金属离子浓度的多个第一金属离子和具有第二金属离子浓度的多个第二金属离子；

提供用于容纳所述离子交换浴和基材的容器；

监控该离子交换浴的温度；

将基材浸没在所述离子交换浴中，从而多个基材金属离子的一部分与多个第一金属离子的一部分进行交换；

至少部分地基于离子交换浴的温度、分解分量和基材反应分量，来计算第一金属离子消耗速率；和

至少部分地基于第一金属离子消耗速率，来估算离子交换浴中的第一金属离子浓度，

其中所述分解分量和基材反应分量是预先决定的。

16.如权利要求15所述的维护离子交换浴的方法，其特征在于，该分解分量至少部分地基于分解速率常数和分解反应级数,该基材反应分量至少部分地基于基材反应速率常数和基材反应级数。

17.如权利要求16所述的维护离子交换浴的方法，其特征在于，该基材反应速率常数和基材反应级数至少部分地基于多个基材金属离子的交换的部分。

18.如权利要求17所述的维护离子交换浴的方法，其特征在于，所述第一金属离子消耗速率至少部分地通过阿仑尼乌斯关系来限定。

19.如权利要求15‑18中任一项所述的维护离子交换浴的方法，其特征在于，第一金属离子是Ag+且第二金属离子是K+，其中基材是玻璃、玻璃‑陶瓷或陶瓷材料。

20.如权利要求15‑18中任一项所述的维护离子交换浴的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤中的至少一个：

当第一金属离子浓度等于或低于第一金属离子补充阈值时激活信号元件；和

至少部分地基于离子交换浴中的第一金属离子浓度与第一金属离子补充阈值的比较来计算第一金属离子补充方案，以及根据第一金属离子补充方案激活信号元件。