Хімічне зміцнення: інший спосіб зміцнення скла

Якщо гартування – це тепло і повітря, то хімічне зміцнення – хімія і терпіння. Це зовсім інший світ-повільніший, дорожчий і технічно вибагливіший. Але коли вам потрібне тонке, міцне скло,-недеформаційне, заміни немає.

Як це працює

Принцип – іонний обмін. Ви берете натрієве-вапняне або, частіше алюмосилікатне скло, і занурюєте його в розплавлену сольову ванну-зазвичай нітрат калію (KNO₃)-при температурі приблизно 400–450 градусів. Це значно нижче точки склування, тому немає ні провисання, ні роликової хвилі, ні спотворень.

Іони натрію на скляній поверхні міняються місцями з більшими іонами калію з соляної ванни. Більші іони калію вклинюються в простори, призначені для менших іонів натрію. Вони не підходять. Це стиснення створює поверхневий шар під величезною напругою-зазвичай від 50 000 до 80 000 фунтів на кв.

Глибина цього шару, яка називається «глибиною корпусу» або DOL (depth of layer), зазвичай становить від 30 до 80 мікрон. Він тонкий, але неймовірно міцний.

Скло має значення

Ви можете хімічно зміцнити стандартне натрієво-вапняне скло, але результати будуть посередніми. Справжня магія відбувається залюмосилікатскло. Вміст алюмінію прискорює іонний обмін і дає вам більше стиснення поверхні та більшу глибину корпусу. Тому екран вашого телефону (Gorilla Glass тощо) алюмосилікатний, а не віконне.

Ванна: хімія - це все

Соляна ванна жива. Ви не просто наповните бак KNO₃ і не забудете. З часом він деградує. Натрій накопичується у ванні, уповільнюючи швидкість обміну. Якщо концентрація натрію стає занадто високою, ви втрачаєте силу.

Оператори керують цим за допомогою:

Повільне додавання:безперервно подавати свіжий KNO₃ для розведення натрію

Ремонт ванни:періодично скидаючи і замінюючи сіль

добавки:деякі магазини використовують глинозем або інші сполуки для поглинання натрію та збереження активності ванни довше

Занедбана ванна виробляє скло, яке виглядає добре, але постійно не витримує випробування на вигин. Неозброєним оком не побачиш.

Перевага спотворення

Ось чому існує хімічне зміцнення. Термічний загартування дає вам роликову хвилю, лук і анізотропію. Хімічне зміцнення дає вамнічого з цього. Скло ніколи не піднімається вище температури розм’якшення. З ванни вона виходить рівно такою ж плоскою, як і ввійшла.

Якщо ви робите:

Покривне скло для дисплеїв(сенсорні панелі, монітори)

Тонке скло менше 2 ммякі б викривилися в печі для гарту

Складні формиіз просвердленими отворами або вирізами, які б напружували-розрив стояка під час гасіння

Хімічне зміцнення – єдина відповідь.

Компроміс-

Пропускна здатність.Лінія загартування циклює скло кожні пару хвилин. Лінія хімічного зміцнення працює в годинах-зазвичай від 4 до 12 годин на партію, залежно від типу скла та необхідної глибини корпусу. Ви не використовуєте великий обсяг; ви маєте високу цінність.

Чистота.Ось де більшість магазинів псуються. Перед входом у ванну скло необхідно очистити хірургічно. Будь-які забруднення-відбитки пальців, пил, залишки полірувальної суміші-створюють «зупинку-, де не може відбутися іонний обмін. Результатом є локалізовані слабкі місця, які пізніше проявляються у вигляді тріщин. Хороші магазини мають чисті приміщення для завантаження.

поводження.Скло вставляється в стелажі або кошики, часто із захистом країв. Не можна допускати, щоб шматки стикалися у ванні. Там, де вони торкаються, іонний обмін не відбувається. Ці точки контакту стають точками невдачі.

Деформація після-зміцнення.Іноді на тонкому склі (менше 1 мм) після зміцнення виникає незначна деформація через нерівномірний іонний обмін між двома поверхнями. Це відомий головний біль. Виправлення полягає в ретельному контролі швидкості занурення та екстракції, іноді з продуванням азотом для вирівнювання охолодження.

Тестування та контроль якості

Хімічно зміцнене скло не розбивається на кубики, як загартоване скло. Це все ще безпечне скло в тому сенсі, що воно набагато міцніше, але малюнок розриву ближче до відпаленого скла. Це означає, що стандартні тести на фрагментацію не застосовуються.

Натомість галузь покладається на:

DOL (глибина шару)вимірюється вимірювачем поверхневого напруження-зазвичай портативним пристроєм, який використовує зв’язок призми для зчитування ефекту хвилеводу стисненого шару

Стиснення поверхні (CS)виміряно тим самим приладом-ви шукаєте цей діапазон 50 000–80 000 фунтів на квадратний дюйм залежно від застосування

Кільце-на-кільце або 4-точкове тестування на вигиндля підтвердження фактичної міцності, особливо для нових типів скла або умов ванни

Ринкова реальність

Хімічне зміцнення вибухнуло за останні п’ятнадцять років, повністю викликане побутовою електронікою. Кожен смартфон, планшет і розумний годинник проходять цей процес. Але в архітектурі стає надто-тонке, легке скло для міжкімнатних перегородок, душові двері, тонші за 6 мм, але все ще стійкі до-ударів, і конструкційне скло, де оптична прозорість важлива більше, ніж малюнок розриву.

Проблема полягає у вартості. Сіль дорога. Ванни вимагають постійного спостереження. Тривалість циклу вбиває пропускну здатність. І якщо ви зіпсували купу попередньо-вирізаного, попередньо-відполірованого скла для виробника телефону, це не плата за утиль-це розмова про те, чи залишитеся ви в списку постачальників.