Chemické spevnenie: Iný spôsob tvrdenia skla

Ak je temperovanie o teple a vzduchu, chemické spevnenie je o chémii a trpezlivosti. Je to úplne iný svet-pomalší, drahší a technicky náročnejší. Ale keď potrebujete tenké, pevné a neskreslené-sklo, neexistuje žiadna náhrada.

Ako to funguje

Princípom je iónová výmena. Vezmete sodné-vápno alebo bežnejšie hlinitokremičitanové sklo a ponoríte ho do kúpeľa s roztavenou soľou-zvyčajne dusičnanu draselného (KNO₃)- pri teplote približne 400 – 450 stupňov . To je hlboko pod bodom skleného prechodu, takže nedochádza k žiadnemu prehýbaniu, žiadnej valčekovej vlne, žiadnemu skresleniu.

Sodné ióny na povrchu skla si vymenia miesta s väčšími draselnými iónmi zo soľného kúpeľa. Väčšie draselné ióny sa vklinia do priestorov určených pre menšie sodíkové ióny. Nepasujú. Toto stlačenie vytvorí povrchovú vrstvu pri obrovskom napätí-zvyčajne 50 000 až 80 000 psi, čo je oveľa viac, ako môže dosiahnuť tepelné popúšťanie.

Hĺbka tejto vrstvy, nazývaná "hĺbka puzdra" alebo DOL (hĺbka vrstvy), je zvyčajne 30 až 80 mikrónov. Je tenký, ale neuveriteľne tvrdý.

Na skle záleží

Štandardné sodnovápenaté-sklo môžete chemicky posilniť, ale výsledky sú priemerné. Skutočná mágia sa deje shlinitokremičitansklo. Obsah hliníka urýchľuje výmenu iónov a poskytuje vyššiu povrchovú kompresiu a hlbšiu hĺbku puzdra. Preto je obrazovka vášho telefónu (Gorilla Glass atď.) hlinitokremičitá, nie okenné sklo.

The Bath: Chémia je všetko

Soľný kúpeľ je živý. Nemusíte len naplniť nádrž KNO₃ a nazvať to deň. Časom degraduje. V kúpeli sa hromadí sodík, ktorý spomaľuje výmenný kurz. Ak je koncentrácia sodíka príliš vysoká, strácate silu.

Operátori to spravujú pomocou:

Pomalé pridávanie:nepretržité podávanie čerstvého KNO₃ na zriedenie sodíka

Rekonštrukcia kúpeľa:pravidelne vysypávať a vymieňať soľ

Prísady:niektoré obchody používajú oxid hlinitý alebo iné zlúčeniny na absorbovanie sodíka a dlhšie udržanie aktívneho kúpeľa

Zanedbaný kúpeľ produkuje sklo, ktoré vyzerá dobre, ale trvalo neprechádza testami ohybu. Voľným okom to nevidíte.

Výhoda skreslenia

To je dôvod, prečo existuje chemické spevnenie. Tepelné temperovanie vám dáva valčekovú vlnu, oblúk a anizotropiu. Chemické posilňovanie vám dávanič z toho. Sklo nikdy neprekročí svoj bod mäknutia. Vychádza z vane presne tak plochá, ako vošla dovnútra.

Ak robíte:

Krycie sklo na displeje(dotykové panely, monitory)

Tenké sklo pod 2 mmktoré by sa v temperovacej peci zdeformovali

Komplexné tvarys vyvŕtanými otvormi alebo výrezmi, ktoré by spôsobili-rozbitie stúpačky pri ochladzovaní

Chemické spevnenie je jedinou odpoveďou.

Obchod-

Priepustnosť.Temperovacia linka cykluje sklo každých pár minút. Linka chemického spevňovania má cyklus v hodinách-zvyčajne 4 až 12 hodín na dávku, v závislosti od typu skla a požadovanej hĺbky puzdra. Nepoužívate vysokú hlasitosť; máte vysokú hodnotu.

Čistota.Tu sa väčšina obchodov poserie. Sklo musí byť pred vstupom do kúpeľa chirurgicky čisté. Akákoľvek kontaminácia-odtlačky prstov, prach, zvyšková leštiacia zmes-vytvorí „zastavenie-vypnutie“, kde iónová výmena nemôže nastať. Výsledkom sú lokalizované slabé miesta, ktoré sa neskôr prejavia ako praskliny. Dobré obchody prevádzkujú čisté priestory na nakladanie.

Manipulácia.Sklo ide do stojanov alebo košov, často s chráničmi hrán. Nemôžete dovoliť, aby sa kúsky dotýkali vo vani. Tam, kde sa dotýkajú, nedochádza k výmene iónov. Tieto kontaktné body sa stanú bodmi zlyhania.

Príspevok-Posilnenie deformácie.Občas sa na tenkom skle (pod 1 mm) po spevnení vyvinie jemná deformácia v dôsledku nerovnomerných výmenných kurzov iónov medzi týmito dvoma povrchmi. Je to známa bolesť hlavy. Opravou je starostlivá kontrola rýchlosti ponorenia a extrakcie, niekedy s fúkaním dusíka na vyrovnanie chladenia.

Testovanie a kontrola kvality

Chemicky spevnené sklo sa nerozbije na kocky ako tvrdené sklo. Stále je to bezpečnostné sklo v tom zmysle, že je oveľa pevnejšie, ale vzor rozbitia je bližšie k žíhanému sklu. To znamená, že štandardné testy fragmentácie sa neuplatňujú.

Namiesto toho sa priemysel spolieha na:

DOL (hĺbka vrstvy)merané meračom povrchového napätia-zvyčajne ručným zariadením, ktoré používa hranolovú väzbu na čítanie vlnovodného efektu stlačenej vrstvy

Povrchová kompresia (CS)merané tým istým prístrojom,{0}}ako hľadáte rozsah 50 000 – 80 000 psi v závislosti od aplikácie

Krúžok-na-krúžku alebo 4-bodové ohybové testovaniena overenie skutočnej pevnosti, najmä pre nové typy skla alebo podmienky kúpeľa

Realita trhu

Chemické spevnenie explodovalo za posledných pätnásť rokov, poháňané výlučne spotrebnou elektronikou. Týmto procesom prechádza každý smartfón, tablet a inteligentné hodinky. Architektonické aplikácie však rastú príliš-tenké, ľahké sklá na vnútorné priečky, sprchové dvere, ktoré sú tenšie ako 6 mm, ale stále sú odolné proti nárazu-, a štrukturálne sklá, kde je dôležitejšia optická čistota ako vzor rozbitia.

Výzvou sú náklady. Soľ je drahá. Kúpele vyžadujú neustále monitorovanie. Časy cyklov znižujú priepustnosť. A ak pokazíte množstvo vopred narezaného, ​​pred{5}}vylešteného krycieho skla pre výrobcu telefónov, nie je to šrotovné-, ide o rozhovor o tom, či zostanete na zozname predajcov.