Химическая закалка стекла: Химическая закалка стекла — «Приоргласс»

Содержание

Химическая закалка стекла — «Приоргласс»

Химическая закалка стекла — процедура, позволяющая придать стеклянному полотну высокую прочность и сделать его абсолютно безопасным. Главное достоинство данного метода заключается в том, что он позволяет упрочнять стекла, имеющие минимальную толщину и габариты. Подвергать высокотемпературной обработке такие стекла нельзя.

Химическая закалка является самым эффективным методом придания стеклу прочности. Прошедшие такую закалку стеклянные изделия отличаются совершенными оптическими показателями, отсутствием волновых эффектов и малейших следов деформации.

Цена на услугу химической закалки стекла

Цена на химическую закалку стекла в компании «Приоргласс» непременно порадует вас. Мы сами производим стеклянное полотно и осуществляем его закалку химическим способом, что позволяет вам купить каленое стекло, сэкономив на услугах посредников.
Окончательная стоимость заказа складывается из таких факторов, как:

  • толщина стеклянного полотна;
  • размер стеклянного полотна;
  • количество стеклянных полотен.

Особенности технологии химической закалки стекла

Технология «химическая закалка стекла» заключается в погружении стеклянного изделия в емкость с соляным расплавом. Температура расплава — от 380 градусов Цельсия. При таких условиях положительно заряженные ионы натрия проходят процедуру замещения положительно заряженными ионами калия методом электрохимического взаимодействия. Замещение производится по всей поверхности стеклянного листа. Так как физическая величина ионов калия превышает величину ионов натрия, процесс их обмена приводит к созданию высокого напряжения сжатия. В результате механическая прочность закаливаемого изделия повышается в двадцать раз по сравнению с обычным стеклом.

Преимущества химической закалки:

  • повышение термостойкости стекла в три раза;
  • повышение устойчивости стекла к вибрациям;
  • сохранение оптических показателей стекла.

Сферы применения хим. закаленного стекла

Хим. закалка стекла позволяет использовать обработанные таким способом изделия в:

  • авиационной промышленности;
  • военной промышленности;
  • космической промышленности;
  • автомобильной промышленности;
  • строительстве объектов социального назначения;
  • интерьерном остеклении;
  • фасадном остеклении.

Химически закаленные стекла, отличающиеся повышенной прозрачностью для инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, применяются для создания высокоточных лазерных и радиочастотных приборов. Закаленные стеклянные листы не дают ни малейшего оптического искажения и идеально подходят для ветровых стекол различных транспортных средств. Антивандальные свойства химически закаленных стекол позволяют создавать с их помощью разнообразные защитные конструкции.

Где заказать химическую закалку стекла в Москве

Заказать химическую закалку стекла с доставкой вы можете в компании «Приоргласс». Территория доставки — Москва и все другие города страны. В число наших услуг входит не только изготовление стеклянных изделий с любыми характеристиками, но и монтаж их на объекте.

В отличие от закаленных термическим способом стеклянных листов, стекло, прошедшее химическую закалку, мы можем нарезать. Также имеется возможность многослойного ламинирования химически закаленных стекол. Весь перечень заказанных работ мы выполняем в строго оговоренный срок.

Химическая закалка стекла в Москве

Стекло само по себе является достаточно хрупким и ломким материалом, который при разрушении образует множество острых травмоопасных осколков. Именно поэтому современные стеклянные конструкции нуждаются в дополнительной обработке и почти никогда не используются в «первозданном виде». Одним из самых безопасных и эффективных методов упрочнения стекла является химическое закаливание.

Особенности технологии химической закалки стекла

Суть метода заключается в погружении исходного материала в ванну с соляным расплавом при условиях, благоприятных для электрохимического взаимодействия. Положительно заряженные ионы натрия из расплава замещают калий, который находится в верхних слоях стекла. Так как частицы калия имеют больший размер, на поверхности листа создается избыточное напряжение сжатия, которое придает ему повышенную механическую и физическую прочность. Полученные характеристики могут превышать исходные в 6 раз и более. Кроме прочности, химически обработанное стекло приобретает устойчивость к появлению царапин.

Преимущества технологии:

  • Закаленное стекло проходит испытания в соответствии с ГОСТ.
  • Можно закаливать самые тонкие листы, не подходящие для термической обработки.
  • Готовый материал не имеет деформаций, следов от валков, краевых и волновых дефектов, обладает совершенными оптическими показателями.
  • Химически закаленное стекло характеризуется идеальной плоскостностью и допускает многослойное ламинирование.\Материал можно резать без снижения прочностных характеристик, в то время как термическому упрочнению подвергают только изделия в размер.

Сферы применения химически упрочненного стекла

Химически упрочненный материал обладает повышенным коэффициентом прозрачности для инфракрасных лучей и ультрафиолета в видимом диапазоне. Такое свойство позволяет использовать закаленное стекло в приборах наведения на основе лазерного, радиочастотного и инфракрасного целеуказания.

Материал также востребован для сооружения защитных чехлов, видовых экранов, оптических элементов, работающих в агрессивных средах, в условиях вакуума и высокого давления. Это одно из основных решений в производстве считывающих сканеров в кассах магазинов, в терминалах продаж и т. д.

Химическая закалка используется для повышения прочности стекла в авиационной, космической, автомобильной, военной промышленности, применяется в строительстве социально значимых объектов, в интерьерном и фасадном остеклении. Стекло — помимо прочих свойств — обеспечивает антивандальную способность и безопасность конструкций.

Компания «Приват Гласс» предлагает полный комплекс услуг по химическому закаливанию стекла, а также по изготовлению различных изделий на его основе на заказ. Мы работаем в полном соответствии с пожеланиями клиентов, учитываем все требования, четко соблюдаем договорные обязательства. Позвоните нам по телефону в Москве для получения более полной информации. 

Химическая закалка | Изделия из закаленного стекла и зеркала на заказ

В нашей компании на большие объемы Вы можете заказать услугу химической закалки стекла.

При такой технологии есть возможность закаливать самые тонкие и маленькие  стекла, которые невозможно закалить термически. Совершенные оптические показатели конечного изделия, отсутствие деформации или следов от валов, а так же волновых и краевых эффектов, характерных термически закаленным стеклам.Часто используется для поездов, самолетов благодаря полному отсутствию оптического искажения, сохранению начальной геометрии и простоте ламинирования. Идеальная плоскостность после закалки позволяет многослойное ламинирование с применением минимального количества пленки EVA или PVB, снижая конечную стоимость изделия. В итоге: меньше толщина стекла + меньше пленки для ламинирования = минимальная себестоимость, лучшая оптика, меньший вес. Возможность закалки стекла любой формы, даже самого сложного моллированного или формованного стекла. Механическая прочность до 80 раз выше, чем у обычного флоат-стекла, и от 5 до 10 раз — чем у термоупрочненного или термозакаленного стекла. Подходит для использования даже в аэрокосмических проектах. Исключительная прочность в сочетании с ламинированным стеклом дает в результате антивандальные и пуленепробиваемые решения с высокими механическими показателями и меньшими толщиной и весом.

Как это работает? Упрочнение стекла методом термохимического ионного обмена (химическая закалка) — стекло замачивают в специальном соляном расплаве KNO₃ при температуре выше 380°С, создавая благоприятные условия для электрохимического взаимодействия (замещения) положительно заряженных ионов натрия на положительно заряженные ионы калия, по поверхности стекла. Замещающие ионы калия физически больше ионов натрия и, как следствие, на поверхности стекла создается высокое напряжение сжатия. Данное напряжение задает физическую и механическую прочность стеклу, в 20 раз превышающую прочность сырого флоат-стекла. Помимо прочности стекло приобретает устойчивость к царапинам, противопожарные свойства, прочность при изломе.

Закалка стекла в Москве, заказать закалку стекла по выгодной цене

  • Гарантия на изделия и монтаж полгода
  • Выезд замерщика по Москве и МО
  • Доставка специализированной техникой
  • Опыт работы 7 лет

Закалка стекла – сложный технологический процесс, при котором обычное стекло путем химической и термической обработки приобретает необыкновенную прочность и стойкость к критическим перепадам температур. Такое стекло также называют сталинит. Закаленное стекло после обработки становится в 6-8 раз прочнее, а также способно выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия, что делает его намного более востребованным в определенных изделия, нежели обычное стекло.

Преимущества закаленного стекла

Немаловажным свойством закаленного стекла является его безопасность – если такое стекло случайно разобьется, то оно просто разлетится на мелкие нетравматичные осколки, в то время как осколки обычного стекла способны нанести существенный вред здоровью, а иногда даже жизни человека. Закаленным может стать практически любой тип обычного стекла — узорчатое, полированное, матовое, необработанное стекло – все они могут после закалки стать сталинитовым стеклом. Отличительной особенностью сталинита является то, что после закалки его невозможно ни разрезать, ни сделать отверстия – от этого закаленное стекло разрушается, поэтому необходимые форма и отверстия делаются до закалки стекла в печи.

Химическая закалка стекла

Изготовление закаленного стекла происходит в специальных печах, в которых заготовки сначала сильно нагревают, а потом быстро и равномерно охлаждают, и при этом стекло приобретает свои уникальные полезные свойства. Все это делает закаленное стекло прекрасным выбором для использования его в дверных и оконных проемах, перегородках, бытовой технике, душевых кабинах и эксклюзивной мебели.

Заказать закалку стекла

Каждое изделие из закаленного стекла изготавливается по индивидуальным эскизам. У нас вы сможете заказать закаленное стекло любой формы и размера, а команда наших специалистов с удовольствием изготовит, доставит и произведет монтаж Вашего заказа.

Чтобы заказать закалку стекла в Москве воспользуйтесь одним из нижеследующих вариантов связи:

  • Сделать заказ или получить консультацию по телефону: 8 (499) 641-00-97
  • Узнать стоимость закалки стекла, сделать расчет по электронной почте: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
  • Заполнить заявку на сайте

Способы повышения прочности стекла — основные методы

Стекло – материал, для которого характерны такие свойства как повышенная хрупкость и ломкость. Это во много ограничивает его применение. Также хрупкий материал является травмоопасным, при разбивании образуется много острых осколков. Для повышения прочностных характеристик изделий, устранения рисков, они подвергаются закалке. После закаливания стеклянные полотна могут выдерживать до 250 Мпа на изгиб (по этому показателю закаленное стекло Триплекс превышает незакаленный аналог в 4-5 раз). В результате упрочнения снижаются риски потенциального травматизма, изделие приобретает большую устойчивость к царапинам.

Какие существуют методы упрочнения стекла

Чтобы получить листовое закаленное стекло применяется термическое упрочнение. Также для этих целей применяются и другие методы:

  • Химический. Поверхностная обработка осуществляется при помощи различных химических соединений, к примеру, травления плавиковой кислотой. В ходе обработки с поверхности удаляют поверхностные дефекты, которые снижают качество. Преимущество способа —  возможность упрочнения сверхтонких элементов, по отношению к которым не применяется термообработка, а также изделий со сложными формами. Полотно закаленное химическим способом можно резать, без риска понизить его прочностные свойства, также его отличают безупречные оптические показатели (отсутствуют следы обработки, дефекты и деформации).
  • Термохимический. Стекло закаливается в подогретых кремнийорганических жидкостях или обрабатывается при помощи расплавов калия, солей, нагретых выше температуры стеклования поверхности стекла. В результате обработки, на стекле появляется полимерная пленка, за счет чего изделие становится прочным.

На технические характеристики влияет процесс производства. В изготовлении Триплекса используется метод склеивания двух листов неорганического стекла (толщина 2-3 мм) с прозрачным органическим полимером полиметилметакрилатом. Закалка стекла наделяет материал повышенной прочностью при изгибе, стойкостью к ударам. Если стекло разрушается, то образующиеся осколки не разлетаются, а остаются на полимерной пленке, к тому же они не имеют острых краев. В ходе создания пленочных стекол с толщиной от 5 до 100 мкм, повышаются электрические и механические свойства стекла. Вспенивание стекла осуществляется за счет добавки к тонкоизмельченному материалу угля, кокса и других газообразующих веществ (от 2 до 3%). Пеностекло отличается низкой водопоглощаемостью, стойкостью к низким температурам, отличной тепловой изоляцией. Если вас интересует стекло повышенной прочности, предлагаем купить армированное стекло.

Изготовление закаленного стекла по ценам от производителя в Киеве — Особенности закалки изделий из стекла — фасадов, торговых витрин, душевых кабин и пр.

Закаленное стекло — универсальный материал для любых целей, качественно изменивший жизнь человека. Широко применяется в современной легкой, тяжелой и пищевой промышленности, архитектуре, строительстве и дизайне. Машины, здания, стадионы, телефоны, посуда — закаленное стекло встречается во всех сферах жизни.

Закаленное стекло: взгляд в прошлое

Никто не знает, с чего началась история обычного стекла. Одни считают, что оно пришло к нам от финикийцев. Другие — что от египтян. Вариантов масса.

Та же история и с каленым стеклом. Одни утверждают, что его изобрели советские ученые. Другие — что французы. Третьи верят, что немцы. Искать концы можно долго. Факт — процесс закаливания стекла запатентовал в 1874 году Франсуа де ла Басти из Парижа.

В конце XIX века процесс изготовления закаленного стекла выглядел так: стеклянные изделия раскаливали до красна, и погружали в емкость с растопленным жиром, перемешанным с растительным маслом. Температура смеси колебалась в районе 150-300°C. После — охлаждали изделие.

Конечно, результат был далек от идеала. После ряда экспериментов, немцу Фредерику Сименсу удалось усовершенствовать технологию и получить стекло более высокой прочности. Нагретый при 200°C стеклянный лист погружался в парафин, охлаждался и сжимался между двумя стальными прессами. Такое стекло использовалось для остекления автомобилей.

Сегодня процесс закаливания доведен до совершенства и полностью автоматизирован. Это позволяет производить закаленное стекло в промышленных масштабах.

На самом деле неважно, кто придумал, так как попытки модифицировать стекло предпринимались людьми во всех уголках планеты в разное время. Главное, изобретение полезное, и в современных реалиях делает нашу жизнь практичной, комфортной и функциональной.

Особенности закаленного стекла

После закалки стекло:

  • В 10 раз прочнее. Его невозможно поцарапать, расплавить в огне, повредить химикатами. Чтобы разбить, нужно очень постараться. Поэтому его активно используют для изготовления ограждений.
  • Становится изгибопрочным и выдерживает нагрузку 250 МПа.
  • Выдерживает температуру до 200°C.
  • Не реагирует на резкие температурные перепады.

Закаленное стекло в строительстве и архитектуре

Закаленное стекло — востребованный отделочный материал, превосходящий по свойствам дерево и металл. Его используют в строительстве торгово-развлекательных, спортивных, бизнес-центров, хоккейных арен и спортивных стадионов, концерт-холлов и клубов, отельных и ресторанных комплексов.

Для бытовых целей также создают конструкции из стекла. Большой популярностью в Киеве пользуются стеклянные двери от Луккомфорт, которые устанавливают в частных домах и квартирах.

Для защиты фасадов и улучшения внешнего вида зданий в ассортименте компании есть козырьки и навесы различных форм, размеров и цветов. Такое решение делает крыльцо дома функциональным и современным.

Для эффективного использования пространства в квартирах и офисах ставят перегородки из закаленного стекла, тем самым наполняя помещение естественным светом, легкостью и воздухом.

Закаленное стекло в машиностроении и тяжелой промышленности

Помимо термической закалки стекла существует еще и химическая. Стекло погружают в раскаленный до 450°С нитрат калия. В результате обмена ионами, стекло обретает сверхпрочность, которую используют в:

  • авиационной и космической промышленности;
  • военных целях;
  • судостроении;
  • технических целях.

Химическая обработка позволяет:

  • закаливать стекла небольших размеров и толщин;
  • обрабатывать изделия после закаливания;
  • создавать сложные геометрические формы.

Недостатки химического закаливания — это:

  • длительный и опасный для здоровья процесс обработки;
  • вероятность травм и порезов (стекло разбивается на острые осколки).

Изготовление закаленного стекла в Киеве сегодня

Процесс производства каленого стекла похож на закалку стали. Сначала стеклянный пласт помещается в печь с температурой около 600°C, а после перемещается в охлаждаемое помещение.

На первый взгляд все просто. На самом деле закалка стекла — трудоемкий и длительный процесс, требующий поддержки определенных условий.

Все манипуляции со стеклом: обрезка, равнение, бурение отверстий делаются перед закалкой. После нее стекло становится прочным и теряет свою эластичность, что делает невозможным внесение в проект каких-либо изменений.

Для своих изделий Луккомфорт использует закаленное стекло собственного производства, изготовленное с использованием инновационных технологий. Вся продукция сертифицирована по стандартам качества и безопасности Европейского Союза. Каждый проект делается под ключ: от зарисовки эскиза до з-d макета и готовой конструкции с монтажом.

Ассортимент компании представлен архитектурными стеклянными формами различной сложности: от простых типовых до сложных эксклюзивных проектов под ключ.

В киевском офисе вы можете увидеть полное портфолио работ, в котором найдете:

  • полы;
  • двери;
  • лестницы;
  • перила;
  • остекление фасадов, веранд, террас, балконов;
  • остекление офисов, залов, витрин;
  • душевые, межкомнатные, офисные перегородки;
  • цельностеклянные конструкции.

Уход за закаленным стеклом в домашних условиях

Стекло — материал не требующий специального ухода. Но конструкции состоят не только из стекла, а и фурнитуры, соединительных, вспомогательных элементов из нержавеющей стали, алюминия, силикона.

Для увеличения срока службы стеклянных изделий нужно соблюдать несколько простых правил.

  1. Проветривать помещение для обеспечения циркуляции воздуха.
  2. Не направлять струю воды на уплотнители и фурнитуру.
  3. Протирать стекло и детали мягкой тряпкой и бытовой химией. Не используйте агрессивные средства, они снижают срок эксплуатации конструкции.
  4. Смывать мыльный налет со стенок и соединительных элементов.

Стоимость закаленного стекла в Украине

Толщина стекла, ммСтоимость, грн за 1м2Стоимость, грн за 1м2 (от 5м2)Стоимость, грн за 1м2 (от 10м2)
4550500400
6620550440
8650580500
10800740680
12900850800
16150013501000
19320029002400

*Стоимость стекла указана без учета работы мастеров и разработки проекта под ключ.

Как работает защитное стекло и защитная пленка

Последнее обновление: 30/08/2021

Для защиты экрана смартфона пользователи предпочитают использовать закалённое стекло или ПЭТ пленку. Из статьи вы узнаете, как работает каждое защитное покрытие и насколько эффективно.

Как работает защитное стекло

Защитное стекло получают путем термической или химической закалки. В первом случае стекло нагревают до критической температуры, а затем охлаждают с двух сторон. Во втором случае стекло помещают в раствор солей калия, где под действием температуры происходит обмен ионов натрия ионами калия. После закалки изначальная прочность стекла увеличивается в 5-7 раз, устойчивость к изгибанию до 10 раз, а устойчивость к растяжению до 6 раз.

[adrotate banner=»11″]

Благодаря упрочнению защитное стекло поглощает больше механической энергии в результате удара или падения на пол. Поэтому на основное стекло экранного модуля приходится меньше нагрузки. Ещё за счет толщины в 0.26, 0.33 или 0.5 мм достигается высокая износостойкость, что исключает повреждение при контакте с пластиковыми или металлическими предметами. А наличие напряжений на поверхности закалённого стекла при повреждении приводит к образованию осколков с тупыми гранями, что снижает вероятность повреждения владельца.

Motorola Droid Turbo с закаленным стеклом.

Как работает защитная пленка

Защитную плёнку изготавливают из полимерного материала толщиной в несколько сотен микрон. Поэтому после установки различить наличие плёнки не просто. А благодаря толщине плёнка не препятствует работе ультразвукового сканера отпечатков пальцев.

В то же время плёнка не рассчитана на поглощение механической энергии в случае падения смартфона или падения на экранный модуль посторонних предметов. Поэтому вся нагрузка приходится на стекло экранного модуля.

Motorola Razr M с защитной плёнкой.

Износостойкостью защитная плёнка так же не может похвастаться. Контакт с металлическими и пластиковыми предметами оставляют мелкие и крупные царапины заметные при беглом осмотре. Менее заметны царапины на матовой плёнке, благодаря шероховатой и не однородной поверхности. Кроме того острые предметы могут легко разрезать плёнку.

Гидрогелевая пленка в сочетании с полимерными материалами позволяет затягивать мелкие царапины через определенное время. При этом особыми защитными возможностями плёнка похвастаться так же не способна.

Видео инструкции

Вывод

В статье описано, как работает защитное стекло и защитная пленка. Термическая или химическая закалка повышает прочность стекла, что позволяет поглотить больше механической энергии. А увеличенная относительно плёнки толщина способствует износостойкости при контакте с металлическими и пластиковыми предметами. Плёнка не способна поглотить значительное количество механической энергии из-за толщины в пару сотен микрон. Поэтому наиболее эффективно защитное покрытие справляется только с неострыми пластиковыми и металлическими предметами.

Какие у вас имеются вопросы? Оставляйте сообщения в комментариях под статьей.  

[adrotate banner=»11″]

Химическая закалка (химически упрочненное стекло) – Материаловедение и инженерия

Химическая закалка была первым передовым экспериментом по материаловедению, который я когда-либо проводил. Я посетил бесплатный лагерь материаловедов ASM и в результате случайного выбора попал в группу, которая выполняла химическую закалку с помощью ионного обмена (я даже включу эти результаты позже в статью).

Мне потребовалось несколько попыток, чтобы понять химическую закалку, но с помощью моих иллюстраций, я надеюсь, вы сможете понять это с первой попытки!

Химическая закалка — это способ упрочнения стекла путем изменения химического состава поверхности стекла.Наиболее распространенным методом химической закалки является ионный обмен, который увеличивает объем стекла на поверхности. Как и термическая закалка, химическая закалка создает сжимающий слой на поверхности стекла, который препятствует раскрытию трещин, повышая прочность стекла.

Химически закаленное стекло может также называться химически упрочненным стеклом, химически упрочненным стеклом или химически закаленным стеклом.

Основы закалки стекла

Химическая закалка — это один из видов закалки стекла (другой вид — термическая закалка).Закалка — это способ сделать стекло более прочным за счет создания сжимающего напряжения на поверхности. (Не путайте это с закалкой стали, которая на самом деле делает сталь мягче).

Если вы не знаете, почему сжатая поверхность хороша для стекла, нажмите здесь, чтобы развернуть.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше.

Стекло керамическое. Керамика очень твердая, но хрупкая. Керамика имеет направленную связь, а это означает, что если вы разорвете связь между двумя атомами, связь не восстановится легко со следующим атомом.

Вот почему керамика, включая стекло, такая хрупкая. Когда атомы скользят друг мимо друга, они образуют атомарно острую трещину. Если сила откроет трещину, превышающую ее критический размер, трещина будет двигаться со скоростью звука, соединиться со всеми другими микротрещинами и разбить керамику на тысячи осколков.

Однако, если керамика испытывает сжимающие усилия, трещины будут принудительно закрываться. Они не будут расти. Вот почему керамика намного прочнее на сжатие, чем на растяжение.Архитектура включает в себя арки и купола, потому что эти конструкции сделаны из керамики, а арки используют силу гравитации, чтобы удерживать часть в сжатом состоянии.

Чтобы создать это положительное сжимающее напряжение, инженеры изменяют объем внешней стороны стекла. Например, предположим, что вы соединили вместе два куска стекла. Представьте, что обе стороны изначально были одинакового размера, но затем вы заставили правую сторону увеличиться в объеме (позже я объясню, как это возможно).

Поскольку обе стороны должны оставаться соединенными, правая сторона хочет заставить левую сторону расшириться (натяжение), а левая сторона хочет заставить правую сторону сжаться (сжатие).Это приводит к тому, что левая сторона испытывает напряжение сжатия, а правая сторона испытывает напряжение растяжения.

Чтобы трещины двигались слева направо, они должны преодолеть сжимающую силу.

   

Где минимальная сила, чтобы все разрушить. сила, необходимая для раскрытия трещины.

Чтобы трещины двигались справа налево, им будет способствовать сила растяжения.

   

Очевидно, что при закалке стекла одна сторона не должна быть слабее другой.Чтобы обе стороны были прочными, нужно спрятать компрессионный слой внутрь стекла. Пока силы растяжения сами по себе не вызывают критическую трещину, трещина должна начинаться снаружи, где стекло прочное! (Однако, как только трещина достигнет внутрь, все взорвется.)

Таким образом, вместо изменения объема из стороны в сторону инженеры закаляют стекло с изменением объема внутри и снаружи.

Существует два способа закалки стекла: термическая закалка и химическая закалка.Эта статья о химической закалке, но если вы хотите узнать больше о термической закалке, я написал статью о каплях принца Руперта, которые работают благодаря термической закалке.

Как работает химическая закалка?

Химическая закалка создает сжимающий внешний слой на стекле за счет расширения объема внешней поверхности стекла. Одним из распространенных способов сделать это является ионный обмен.

Обычное известково-натриевое стекло (оконные стекла) изготовлено из SiO 2 с вкраплениями некоторых атомов натрия.

При ионном обмене инженеры «обменивают» ионы натрия на более крупные ионы, такие как калий. Поскольку калий и натрий имеют схожие химические свойства, определенный ионный обмен может происходить только из-за диффузии. При правильном манипулировании термодинамикой и химией можно даже заставить калий предпочесть заменить натрий, даже если калий больше и напрягает решетку.

Поскольку атомы кремния и кислорода не двигаются, но теперь в структуре находится более крупный атом, расположение атомов подвергается напряжению.Стекло испытывает сжимающую силу там, где произошел ионный обмен. Поскольку ионный обмен происходит на поверхности стекла, снаружи оно прочное.

Вот и все – химическая закалка ионным обменом! Снаружи расширился слой деформации сжатия, поэтому центр стекла должен иметь компенсирующую деформацию растяжения.

Когда я делал это в старшей школе, мы помещали предметные стекла в ванну с нитратом калия при 450°C на 24 часа и 72 часа и сравнивали прочность (испытание на изгиб в 3 точках) с необработанными предметными стеклами.

Как видите, закалка стекла за один день почти утроила его прочность. Более длительное время ионного обмена приводило к небольшому снижению прочности. Моя теория заключается в том, что, поскольку ионный обмен происходит при высоких температурах, тепловая энергия в течение длительного времени даст решетке достаточно времени и энергии для небольшого расширения, уменьшая напряжение, создаваемое слишком большим ионом калия. Также возможно, что ионы калия начали замещать ионы натрия в самом центре стекла — это уменьшило бы разницу в объеме между поверхностью и сердцевиной стекла, уменьшив слой сжатия.

Химическая закалка против термической закалки

Термическая закалка — это физический процесс, химическая закалка — это химический процесс.

В целом, термический отпуск менее точен, но намного дешевле в выполнении. Химический отпуск имеет много преимуществ перед термическим отпуском, но более дорог. Если термическая закалка будет работать для конкретного применения, это, вероятно, лучший вариант. Однако во многих случаях требуется химическая закалка.

Химическую закалку можно проводить на тонких кусках стекла.Толщина компрессионного слоя зависит от времени ионного обмена, а не от общей толщины стекла.

Аналогичным образом, стекло с неравномерной формой или изгибами может иметь проблемы с термической закалкой. Некоторые части стекла могут удерживать тепло лучше, чем другие (что приводит к различной скорости охлаждения и прочности после отпуска), а внезапная тепловая нагрузка может исказить кривые. Искажение кривой особенно критично для приложений, требующих хороших оптических свойств.

Поскольку термическая закалка может исказить окончательные размеры стекла, химическая закалка идеально подходит для стекол, для которых особенно важны прозрачность и оптические свойства.

Кроме того, поскольку химически закаленное стекло не имеет такого огромного слоя напряжения, его можно резать, сверлить или иным образом обрабатывать после закалки. Такие процессы часто снижают прочность стекла, но они не разрушают химически закаленное стекло, как в случае с термически закаленным стеклом.

Пожалуй, самое главное, химически закаленное стекло может быть в 2-3 раза прочнее термически закаленного стекла.

Термический отпуск также имеет несколько преимуществ по сравнению с химическим отпуском.Термически закаленное стекло, как правило, имеет гораздо более мощный слой напряжения, который разбивает разбитое стекло на очень мелкие осколки. Эти осколки могут кого-нибудь порезать, но они не так опасны, как крупные осколки разбитого химически закаленного стекла.

Дополнительно цена на химически закаленное стекло увеличивается на лот с более крупными кусками стекла. Иногда невозможно найти огромный чан для опасного химического вещества, поэтому химическая закалка не подходит.

Применение химического отпуска

Химическая закалка может быть использована везде, где стоит потратить деньги на то, чтобы сделать стекло более прочным, чем термическая закалка.

Химическая закалка — единственный вариант закалки, если стекло тонкое, имеет сложную форму или требует точных оптических характеристик.

Химически закаленное стекло особенно используется для экранов телефонов и защитных пленок, потому что оно прочнее, чем термически закаленное стекло, и вы бы предпочли несколько длинных трещин, а не весь экран.Кроме того, экран телефона очень тонкий, поэтому термозакалка в любом случае невозможна.

Аналогично, линзы многих очков изготовлены из химически закаленного стекла. Это может сделать их устойчивыми к царапинам без каких-либо оптических искажений.

Высококачественные истребители могут иметь стекло кабины, которое подвергается термической закалке — гнутое стекло не идеально подходит для термической закалки.

Я также ожидаю, что во многих обсерваториях есть телескопы, сделанные из химически закаленного стекла (хотя я проверял космические телескопы, и телескоп Хаббла имеет другое стекло, Зеродур, которое используется из-за его низкого теплового расширения).

Gorilla Glass от Corning — самая известная марка химически закаленного стекла.

Последние мысли

Химическая закалка — прекрасное применение химии в материаловедении.

Химическая закалка укрепляет стекло за счет ионного обмена, который создает сжимающий внешний слой стекла. Хотя этот метод является более дорогим и трудоемким, чем термическая закалка, химическая закалка позволяет получить более прочное стекло. Это также более контролируемый процесс, позволяющий использовать его для закалки тонких стеклянных деталей, таких как экраны телефонов.

Ссылки и дополнительная литература

Ознакомьтесь с процедурой Corning Gorilla Glass.

Нажмите здесь, чтобы прочитать бесплатный обзор по химическому отпуску.

Термическая закалка стекла и химическое упрочнение

В процессе закалки стекло перегревается, а затем сразу же быстро охлаждается.

Стекло Swift

Стекло — удивительный материал. Хотя обычно их изображают как хрупкий материал, который легко разбить бейсбольными мячами, на самом деле существует множество специальных очков, специально разработанных для обеспечения прочности в условиях сильной жары и холода, высокого давления и ряда других сложных условий.

Специальное стекло можно упрочнить одним из двух распространенных способов: процессами химического упрочнения и процессами термической закалки. Каждый процесс функционально похож — оба они изменяют внешнюю поверхность стекла, изменяя его сжатие по сравнению с его внутренней частью, но отличаются как спецификой, так и уникальными преимуществами, которые они дают.

Химическое упрочнение

В процессе химического упрочнения стекло погружают в химическую ванну, состоящую в основном из расплавленной соли калия.

Со временем ванна вытягивает ионы натрия, содержащиеся в стекле, и заменяет их ионами калия, содержащимися в ванне. Ионы калия, щелочного металла, заметно крупнее ионов натрия, поэтому их присутствие на поверхности стекла создает состояние сжатия; сердцевина стекла остается в состоянии компенсирующего напряжения.

Высококачественное стекло, полученное в процессе химического упрочнения, очень прочное и при правильном выполнении не оставляет заметных искажений поверхности благодаря очень тонкому слою материала, обогащенного щелочью.

Другие преимущества, обеспечиваемые химическим упрочнением, включают широкий диапазон точных свойств, подходящих практически для любого применения, достижимых путем изменения состава химической ванны, и возможность обработки стекла, которое значительно тоньше, чем стекло, которое можно термически закалить.

Химически упрочненное стекло может использоваться в суровых и сложных условиях, а также в медицине и энергетике, в проводниках, полупроводниках и т. д.

Термическая закалка

Термическая закалка выполняет ту же основную функцию, что и химическое упрочнение, — изменение уровней натяжения различных слоев стекла, — но делает это физически, а не химически.

В процессе закалки стекло перегревается, а затем сразу же быстро охлаждается. При нагревании стекло расширяется: при быстром охлаждении внешняя поверхность стекла сжимается, особенно по краям и на поверхностях. Поскольку сердцевина стекла сохраняет тепло в течение более длительного периода времени, она не сжимается так сильно, как поверхность; это приводит к сжатию поверхности и компенсирующему напряжению ядра.

Закаленное стекло обычно используется в приложениях с высоким давлением, высокой температурой и экстремальными колебаниями температуры, включая широкий спектр промышленных сред.Из-за того, как он разбивается — на маленькие, как правило, круглые кусочки, а не на длинные острые осколки — он используется во многих областях применения безопасного стекла.

Химически и термически упрочненное стекло

Химически упрочненное и термически закаленное стекло широко используются во всем, от предметов домашнего обихода до чрезвычайно сложных и сложных аэрокосмических приложений.

Компания Swift Glass обладает почти вековым опытом в области изготовления стекла на заказ, производя стекло практически для любой отрасли и области применения.Наши возможности включают, помимо многих других услуг, высококачественное химическое упрочнение и термическую закалку стекла.

Чтобы узнать больше о высококачественном стекле, которое мы производим, и определить, подходит ли тот или иной тип стекла для вашего применения, бесплатно загрузите нашу Таблицу свойств стеклянных материалов.

Возможности изготовления | Химическое упрочнение и термическая закалка

Компания Specialty Glass Products, специализирующаяся на изготовлении высококачественных стеклянных компонентов на заказ, обладает возможностями для химической закалки и термической закалки.Благодаря нашему многолетнему опыту мы разработали стабильные, последовательные и высокопроизводительные процессы для упрочнения известково-натриевого и боросиликатного стекла, чтобы сделать их более устойчивыми к царапинам, растрескиванию или разрушению. Мы используем тестирование в соответствии со стандартами и контроль качества, чтобы гарантировать, что наши продукты имеют самый высокий уровень качества.

Для химического упрочнения наш процесс ионного обмена включает погружение стекла в ванну с калийной солью на 8–16 часов. Мы варьируем время выдержки, химический состав ванны и температуру процесса в зависимости от требований конечного применения.Наш управляемый и контролируемый компьютером процесс химического упрочнения создает бездеформационное, высокоэффективное стекло с закаленной поверхностью, которая демонстрирует впечатляющую ударопрочность и стойкость к царапинам. Мы химически укрепляем стекло размером до 36 дюймов в длину и 72 дюйма в ширину и от 0,004 до 3,0 дюймов в толщину.

Мы также используем термические процессы для упрочнения и закалки стекла. Наш процесс термозакалки, при котором стекло нагревается и быстро охлаждается, повышает прочность и термостойкость, делая стекло гораздо менее восприимчивым к разрушению.Если стекло разобьется, оно рассыплется на мелкие безвредные осколки. Мы также предлагаем термоупрочнение, которое аналогично закалке, но охлаждение нагретого стекла происходит гораздо медленнее. Термоупрочненное стекло прочнее, обладает отличной термической стабильностью и обеспечивает лучшую светопроницаемость, чем закаленное стекло. Мы можем термоупрочнить стекло толщиной от 0,04 дюйма до 0,24 дюйма и закалить стекло толщиной от 0,25 дюйма до 2,5 дюйма.

Наши процессы химического упрочнения и термического отпуска позволяют нам предлагать решения проблем безопасности и защиты окружающей среды в широком спектре отраслей промышленности.Чтобы узнать больше о наших возможностях или сделать запрос, свяжитесь с нами напрямую.

(PDF) Технология химического упрочнения стекла – Обзор

Технология стекла: Европейский журнал науки и технологии стекла Часть A Том 51 Номер 2 Апрель 2010 г. 53

Глубина ионного обмена Na+ в коммерческих и экспериментальных композициях овсяного стекла

. Матер. Рез. Бюлл., 1999, 34 (14–15), 2351–2359.

84. Boyd, D.C., патент США 3,778,335. 1973 г., стекольный завод Corning.

85. Rinehart, D.W., патент США 4,015,045. 1977, PPG Industries, Inc.

86. Rinehart, D.W., патент США 4,119,760. 1978, PPG Industries, Inc.

87. Керко, Д. Дж., Лапп, Дж. К. и Морган, Д. В. Патент США 5,268,335. 1993,

Корнинг Инкорпорейтед.

88. Araujo, R.J. Патент США 5,674,790. 1997 г., Корнинг Инкорпорейтед.

89. Chopinet, M.-H., Rouyer, E. & Gaume, O. Патент США 6,333,285. 2001,

Сен-Гобен Витраж.

90. Bradshaw, J.M., Smith, I.H., Torr, A.C. & Lythgoe, S. Патент США

6,518,211 B1. 2003, Пилкингтон, ПЛС.

91. Курачи, Дж. и Кояма, А. Патент США 7,273,668 B2. 2007 г., Hoya Corporation-

.

92. Коломбин Л. и Джелли А. Влияние обработки поверхности на механическую прочность матового стекла. Рив. стн. Спер. Ветро, ​​1986 (6), 141–5.

93. Блок В. Химически упрочненное стекло достигает совершеннолетия.Стеклянная технология.

Междунар., 1999, 6, 239–41.

94. Бугуславский И. А., Горобец Ф. Т., Бутаев А. М., Ябаров А. Н.,

Барацева Г. И. Прочность листового технического стекла, упрочненного

ионообменным методом. сов. физ. докл., 1976, 21 (1), 44–6.

95. Лившиц В.Ю., Козырев В., Асоцкая К. Состояние поверхностного слоя стекла

после ионного обмена, определяемое по изменению показателя преломления.

Сов.Дж. Гласс физ. хим., 1987, 13 (1), 26–30.

96. Yano, T., Nagano, T., Lee, J., Shibata, S. & Yamane, M. Заселение катионного участка

ионным обменом Ag+/Na+ в стекле R2O–Al2O3–SiO2. J.

Некристалл. Твердые тела, 2000, 270, 163–71.

97. Yunqiu, H., Duvigneaud, P.H. & Plumat, E. Механическая прочность

улучшение стекла путем ионного обмена в твердом состоянии. Междунар. Симп.

на стекле. проц. Второй Being Symp., 3-7 сентября 1984 г. J. Non-Cryst. Твердые вещества.

1986.

98. Ingram, M.D., Davidson, J.E., Coats, A.M., Kamitsos, E.I. & Kapout-

sis, J.A. Происхождение аномальных эффектов смешанных щелочей в ионообменных стеклах

2. Гластех. Бер.: Стекловедение. Technol., 2000, 73 (4), 89.

99. Шен Дж., Грин Д.Дж., Тресслер Р.Е. и Шеллеман Д.Л. Релаксация напряжения в натриево-кальциевом силикатном стекле ниже температуры стеклования. .

J. Некристалл. Твердое вещество, 2003, 324 (3), 277–88.

100. Sane, A.Y. & Cooper, A.R. Профили аномального напряжения в ионообменных

классе. Варенье. Керам. Soc., 1978, 61 (7–8), 359.

101. Тандон, Р. и Гласс, С.Дж. Управление поведением фрагментации

напряженного стекла. В Механике разрушения керамики: активные материалы,

Наноразмерные материалы, композиты, стекло и основы. Под редакцией К.

Брэдт, К.В. Уайт, М. Сакаи и Д. Мунц, Springer, 2005, 77–92.

102. Megles, J.E. Патент США 3,445,316. 1969 г., стекольный завод Corning.

103. Miska, H.A. Понимание основ химически упрочненного стекла

. Матер. англ., 1976, 83 (6), 38–40.

104. Спур, В. Дж. и Бургграаф, А. Дж. Упрочнение стекла ионным обменом

. Часть 3. Математическое описание релаксации напряжений

после ионного обмена в щелочных алюмосиликатных стеклах.физ. хим. Очки,

1966, 7 (5), 173–7.

105. Sane, A.Y. & Cooper, A.R. Накопление напряжения и релаксация при ионном

обменном упрочнении стекла. Варенье. Керам. соц., 1987, 70 (2), 86–9.

106. Shaisha, E.E. & Cooper, A.R. Остаточное напряжение в одинарном и двойном

ионообменном стекле. Варенье. Керам. Соц., 1981, 64, 34–6.

107. Иноуэ, Т., Осато, Н. и Хасегава, Дж. Анализ процесса химического упрочнения

стеклянной пластины ступенчатым методом.В Десятом междунар. конгр.

на стекле. Kyoto, 1974.

108. Bradshaw, W. Определение профиля напряжения в химически упрочненном

стекле с использованием рассеянного света. Дж. Матер. наук, 1979, 14, 2981–8.

109. Коннолли, Д. Анализ разрушения химически упрочненных стеклянных дисков.

Дж. Ам. Керам. соц., 1989, 72 (7), 1162–1166.

110. Wissman, F.G. & Hahnert, M. Свойства химически упрочненных

стекол. сов. Дж. Гласс физ.хим., 1980, 6 (4), 285–91.

111. Сильвестрович С. И., Самкова Л. Г., Казаков В. Д., Коршунова Л.

F. Упрочнение промышленных стекол ионным обменом твердофазными реагентами

. Стеклокерамика, 1984, 41 (11–12), 471–4.

112. Овен Р., Бэчелор С. и Эшворт Д. Г. Эффекты электрического отжига

К+-Na+ ионообменные направляющие из натриево-известкового стекла в полевых условиях. Дж. Физ. Д,

1999, 32 (6), 650–5.

113.Ли Д.И., Ли Ю.К. и Ли Х.С. Влияние ионов серебра и калия

на ионный обмен во флоат-стекле. Дж. Матер. наук, 1992, 27 (11), 2908–13.

114. Shen, J. & Green, D.J. Влияние отношения K/N в силикатных стеклах смешанного щелочного известняка

на реологические и физические свойства. J. Некристалл.

Твердые вещества, 2004, 344, 66–72.

115. Shen, J., Green, D.J. & Pantano, C.G. Контроль профилей концентрации

в двухступенчатом ионообменном стекле.физ. хим. Очки, 2003, 44 (4),

284–92.

116. Saggioro, B.Z. & Ziemath, E.C. Коэффициент диффузии K+ в обменных стеклах ion

, рассчитанный на основе показателя преломления и профилей твердости по Виккерсу

. J. Некристалл. Твердое вещество, 2006, 352 (32–35), 3567–71.

117. Berends-Montero, S., et al., Судебно-медицинский анализ флоат-стекла с использованием лазера

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP-MS):

валидация метода.Дж. Анал. Атом. Спектр., 2006, 21 (11), 1185–93.

118. Karlsson, S., Sundberg, P., Stålhandske, C. & Jonson, B. Surface

Анализ флоат-стекла с использованием ячейки поверхностной абляции (SAC). Часть II.

Определение картины диффузии и коэффициентов обмена ионов K+-Na+-

. Стекло. Техн.; Евро. J. Glass Sci Technol. Часть А, 2010, 51 (2),

xxx–yyy.

119. Сандберг П., Карлссон С., Брошо Д., Саймонс Дж. и Штрубель К.Поверхность

Анализ флоат-стекла с использованием ячейки поверхностной абляции (SAC), часть 1. Стекло.

Техн.; Евро. J. Glass Schi Technol. Часть А, 2010, 51 (1), 13–21.

120. Franz, H. Улучшение поверхности стекла с помощью химических реакций и осаждения тонкой пленки

. Гластех. бер., 1987, 60 (5), 182–8.

121. Белостоцкий В. Ионообменные процессы в силикатных стеклах: роль

кислорода. J. Некристалл. Твердое тело, 1998, 238 (1–2), 171–4.

122.Jiang, Y. & Jiang, L. Влияние добавок в солевой ванне на укрепление стекла

. Международный симпозиум по стеклу, 3–7 сентября 1984 г. J. Non-Cryst. Тв,

1984. 80 (1–3), 300–6.

123. Тан, Л., Ши, Л. и Ченг, Дж. Ионообменное упрочнение боро-

силикатного стекла. Представлено на Международном конгрессе по стеклу,

Страсбург, 2007 г.

124. Варшнея А.К. и Дюме Г.А. Влияние внешних напряжений

на кинетику ионного обмена в стекле.Варенье. Керам. Soc., 1985,

68 (7), 165–6.

125. Сильвестрович С. И., Самкова Л. Г., Соболев Е. В., Горбачев В. В.,

Быстриков А. С., Григорова Е. К. Ионообменное модифицирование

поверхности стекла аэрозольным методом. сов. Дж. Гласс физ. хим.,

1986, 12 (2), 94–100.

126. Оно, Х. Производство химически упрочненных стволов на японском рынке

. Технологии стекла, 1981, 22 (4), 173–81.

127. Сильвестрович С. И., Самкова Л. Г., Райхель А. М. Ионообменное

упрочнение стекла твердофазным реагентом. Стеклокерамика, 1990, 47

(3–4), 75–6.

128. Грин, Д. Дж. Критические параметры в обработке инженерных стресс

профильных стекол. J. Некристалл. Твердые вещества, 2003, 316, 35–41.

129. Сглаво В. М., Грин Д. Дж. Дефектонечувствительное ионообменное стекло. Часть

2. Производство и механические характеристики.Варенье. Керам. Soc., 2001,

84 (8), 1832–8.

130. Сглаво, В. М., Прецци, А. и Зандонелла, Т. Спроектированный профиль напряжения

силикатное стекло: высокопрочный материал, нечувствительный к дефектам поверхности и

усталости. Доп. англ. мат., 2004, 6 (5), 344–9.

131. Грин, Д. Дж., Сглаво, В. М. и Тандон, Р. Патент США 6,516,634 B1. 2003,

Исследовательский фонд штата Пенсильвания.

132. Aylward, G. & Findlay, T. SI Chemical Data.Пятое издание. John Wiley

& Sons Australia, Ltd, 2002.

133. Garfinkel, H.M. & King, C.B. Концентрация ионов и напряжение в химически закаленном

стекле. Варенье. Керам. Soc., 1970, 53, 686691.

134. Yunqiu, H., Duvigneaud, P.H. & Plumat, E. Влияние анионных групп

на Li+ для обмена Na+ в натриево-известковом стекле. J. Некристалл. Твердые тела, 1991.

127 (1), 81–9.

135. Сытник Р. Д. Поверхность силикатных стекол: модифицирование твердофазными

литийсодержащими соединениями.Стеклокерамика, 1997, 54 (3–4), 103–6.

136. Duvignaud, P.H. & Plumat, E. Влияние анионных групп на ионный обмен Li+-Na+

. Рив. стн. Спер. Ветро, ​​1986 (6), 153–157.

137. Камада, К., Иваза, К., Ямасита, С., Цуцуми, Ю., Эномото, Н.,

Ходжо, Дж. и Мацумото, Ю. Впрыск ионов лития без трещин в щелочь

силикатное стекло с использованием Li+ проводящих микроэлектродов. Solid State Ionics,

Di. реак., 2005, 176 (11–12), 1073–1078.

138. Shaisha, E.E. & Cooper, A.R. Ионный обмен натриево-известкового стекла с одновалентными катионами

. Варенье. Керам. соц., 1981, 64 (5), 278–83.

139. Маджумдар, А. и Гупта, П.К. Двухвалентный ионный обмен в натриево-известково-кремнеземном

стекле. Транс. Инд Керам. соц., 1983, 42 (2), 39–44.

140. Шаабан, М. Х., Ахмед, А. А. и Купер, А. Р. Замена Na+ в полевых условиях на K+, Pb2+, Zn2+ и Sn2+ в натриево-известково-силикатном стекле.физ.

Хим. Очки, 1999, 40 (1), 34–9.

141. Yamamura Glass Co. Стеклянные коробки CST. Упаковка Jpn., 1980, 50–2.

142. Yano, T., Nagano, T., Lee, J., Shibata, S. & Yamane, M. Ионная проводимость

и диэлектрическая релаксация в Ag+/Na+ ионообменном алюмосиликате

стекла: смешанный подвижный ион эффект и релаксация KWW. Solid State

Ионика, 2002, 150, 281–90.

143. Капеллеи, Р., Грау, П., Ван Хой, П.& Suszynska, M. Влияние ионного обмена

на поведение натриево-известкового силикатного стекла. проц. Седьмая

Еврофиз. конф. о дефектах изоляционных материалов Eurodim, 5–8 июля 1994 г.

Рад. Э. Твердые дефекты, 1995, 137 (1–4, часть 4), 187–90.

С. КарлСсон и др.: Технология химического упрочнения стекла – обзор

Термическая закалка стекла по сравнению с химической закалкой

В процессе закалки стекло перегревается, а затем сразу же быстро охлаждается.

Стекло Swift

Стекло — удивительный материал. Хотя обычно их изображают как хрупкий материал, который легко разбить бейсбольными мячами, на самом деле существует множество специальных очков, специально разработанных для обеспечения прочности в условиях сильной жары и холода, высокого давления и ряда других сложных условий.

Специальное стекло можно упрочнить одним из двух распространенных способов: процессами химического упрочнения и процессами термической закалки. Каждый процесс функционально похож — оба они изменяют внешнюю поверхность стекла, изменяя его сжатие по сравнению с его внутренней частью, но отличаются как спецификой, так и уникальными преимуществами, которые они дают.

Химическое упрочнение

В процессе химического упрочнения стекло погружают в химическую ванну, состоящую в основном из расплавленной соли калия.

Со временем ванна вытягивает ионы натрия, содержащиеся в стекле, и заменяет их ионами калия, содержащимися в ванне. Ионы калия, щелочного металла, заметно крупнее ионов натрия, поэтому их присутствие на поверхности стекла создает состояние сжатия; сердцевина стекла остается в состоянии компенсирующего напряжения.

Высококачественное стекло, полученное в процессе химического упрочнения, очень прочное и при правильном выполнении не оставляет заметных искажений поверхности благодаря очень тонкому слою материала, обогащенного щелочью.

Другие преимущества, обеспечиваемые химическим упрочнением, включают широкий диапазон точных свойств, подходящих практически для любого применения, достижимых путем изменения состава химической ванны, и возможность обработки стекла, которое значительно тоньше, чем стекло, которое можно термически закалить.

Химически упрочненное стекло может использоваться в суровых и сложных условиях, а также в медицине и энергетике, в проводниках, полупроводниках и т. д.

Термическая закалка

Термическая закалка выполняет ту же основную функцию, что и химическое упрочнение, — изменение уровней натяжения различных слоев стекла, — но делает это физически, а не химически.

В процессе закалки стекло перегревается, а затем сразу же быстро охлаждается.При нагревании стекло расширяется: при быстром охлаждении внешняя поверхность стекла сжимается, особенно по краям и на поверхностях. Поскольку сердцевина стекла сохраняет тепло в течение более длительного периода времени, она не сжимается так сильно, как поверхность; это приводит к сжатию поверхности и компенсирующему напряжению ядра.

Закаленное стекло обычно используется в приложениях с высоким давлением, высокой температурой и экстремальными колебаниями температуры, включая широкий спектр промышленных сред.Из-за того, как он разбивается — на маленькие, как правило, круглые кусочки, а не на длинные острые осколки — он используется во многих областях применения безопасного стекла.

Химически и термически упрочненное стекло

Химически упрочненное и термически закаленное стекло широко используются во всем, от предметов домашнего обихода до чрезвычайно сложных и сложных аэрокосмических приложений.

Компания Swift Glass обладает почти вековым опытом в области изготовления стекла на заказ, производя стекло практически для любой отрасли и области применения.Наши возможности включают, помимо многих других услуг, высококачественное химическое упрочнение и термическую закалку стекла.

Чтобы узнать больше о высококачественном стекле, которое мы производим, и определить, подходит ли тот или иной тип стекла для вашего применения, бесплатно загрузите нашу Таблицу свойств стеклянных материалов.

Закалка инженерного стекла предотвращает появление трещин — ScienceDaily

Юниверсити-Парк, Пенсильвания — Мало что может быть столь же хрупким, как стекло, и если исследователь из Университета Пенсильвании добьется своего, некоторые виды стекла будут менее хрупкими.

«Химическое и термозакаленное стекло существует уже давно», — говорит доктор Дэвид Дж. Грин, профессор керамических наук и техники. «Эти стекла могут выдерживать большую нагрузку, прежде чем разобьются, чем необработанное стекло, но когда они разбиваются, они обычно разбиваются катастрофически».

Еще одна проблема, связанная с химическим и термозакаленным стеклом, заключается в том, что, хотя каждый отдельный кусок стекла становится прочнее, вариабельность прочности между кусками стекла резко возрастает.Инженеры, выбирающие стекло для конкретных целей, должны учитывать этот более широкий диапазон прочности.

Работа с доктором Р. Тандоном из компании Caterpillar Inc. в Пеории, штат Иллинойс, и В.М. Сглаво из Университета Тренто, Италия, Грин разработал теоретический подход к проектированию усиленного стекла. Команда сообщила о своей работе в сегодняшнем (26 февраля) номере журнала Science.

При обычной закалке стекла внешняя поверхность стекла изменяется таким образом, что оно подвергается сжатию.Стекло под сжатием может выдерживать более высокие уровни нагрузки, прежде чем достигнет точки разрушения.

«Вместо того, чтобы просто изменить внешний слой стекла, мы хотели бы разработать стекло таким образом, чтобы оно имело определенный профиль сжатия, делающий конечный продукт более прочным и менее изменчивым», — говорит Грин, преподаватель Колледжа земли и минералов. наук.

Исследователи проверили свою теорию, используя процесс химической закалки натрий-алюмосиликатного стекла, но считают, что они могут адаптировать этот процесс к другим процессам закалки и другим материалам.

При химическом отпуске атомы калия часто используются для замены некоторых атомов натрия вблизи поверхности. Эти атомы калия немного больше, чем атомы натрия, и они сжимают слой, в котором они замещены, тесня другие атомы. Химическая закалка обычно происходит на внешнем миллиметре оконного стекла.

«Если мы поместим слой максимального сжатия под поверхность, когда трещины распространяются от дефектов на поверхности, они достигают слоя и останавливаются», — говорит Грин.

Исследователи создали эти внутренние сжатые слои, подвергнув стекло химической обработке, при которой калий заменил натрий, а затем заменил часть калия вблизи поверхности обратно на натрий. Это создало стекло с незакаленной поверхностью, но с закаленным сжатым слоем внизу.

«Неожиданно на стекле, изготовленном таким образом, появляются множественные трещины, — говорит Грин. «В отличие от необработанного стекла или обычного закаленного стекла, где трещина, которая начинается, быстро прогрессирует до катастрофического разрушения, небольшие трещины начинают формироваться в незакаленном слое, а затем трещины останавливаются сжатым слоем.»

Многие трещины могут образоваться до окончательной трещины, которая распространяется через сжатый слой и разбивает стекло. Это поверхностное растрескивание можно использовать как предупреждение о том, что стекло приближается к пределу прочности и нуждается в замене. Также возможно создание стекла, которое разобьется только при определенном, заданном уровне нагрузки.

«Диапазон прочности партии традиционно закаленного стекла может достигать 25 процентов по обе стороны от средней прочности», — говорит Грин.«Тем не менее, специально разработанное стекло, которое мы рассматриваем, имеет диапазон всего 6 процентов по обе стороны от среднего». Этот меньший диапазон обеспечивает большую согласованность при производстве стекла.

Химически закаленное стекло используется в очках и солнцезащитных очках, а термически закаленное стекло используется в ветровых стеклах автомобилей. Этот новый метод закалки может позволить использовать более тонкое стекло в таких устройствах, как фотокопировальные машины, сканеры и электронные дисплеи, что сделает их прочнее и легче.В конце концов, очки могут быть разработаны с определенной прочностью и более высокой надежностью.

Источник истории:

Материалы предоставлены Penn State . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Оптическая компания X-Cel

Химическая закалка стеклянных линз

 

Химическая закалка (Chemtempering) Упрочняет стеклянные линзы, подвергая поверхность стекла сжатию.Процесс, посредством которого это происходит, называется обменом ионами. В процессе химической закалки линзы погружаются в ванну с расплавленной солью при заданной температуре. Головка заставляет более мелкие ионы покидать поверхность стекла, а более крупные ионы, присутствующие в расплавленной соли, попадают в нее. Когда линзы вынимают из ванны и охлаждают, они сжимаются. Более крупные ионы, которые теперь присутствуют на поверхности хрусталика, скапливаются вместе. Это создает сжатую поверхность, в результате чего линза становится более прочной и устойчивой к разрушению.

 

Chemtempering создает равномерный слой напряжения. Это связано с тем, что ионный обмен происходит равномерно на всех поверхностях. В отличие от процесса закалки на воздухе, химическая закалка не имеет отношения к толщине линзы. Эта разница очевидна, когда линзы, закаленные двумя способами, рассматриваются в скрещенно поляризованном свете. Линзы с закалкой на воздухе обычно демонстрируют различные модели напряжения; один из самых распространенных напоминает мальтийский крест. В однородно закаленных линзах таких рисунков нет.Испытания на падение мяча подтверждают превосходную ударную вязкость химической закалки.

 

X-CEL Optical не поддерживает термообработку или закалку на воздухе и не высказывает никаких мнений относительно этой формы упрочнения.

 

Тип стекла Состав для ванн Время Температура
Белая корона и фиксированные оттенки 100% KNO3 16 + 2 часа 450° + 5°С
Фотохромные материалы

60 % KNO3
40 % NaNO3

 

16 + 2 часа 400° + 5°С
Фотохромные материалы 100% KNO3 Минимум 2 часа
Максимум 4 часа
450° + 5°С

 

Никогда не смешивайте фотохромные материалы и тонированные стекла в одной и той же химической ванне.

 

Предварительный нагрев, последующее охлаждение, общие меры предосторожности

Важные 15 минут: предварительный нагрев и последующее охлаждение линз

 

Фотохромные линзы

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ: Фотохромные линзы следует предварительно прогреть над химической ванной в течение 15 минут, прежде чем погружать их в нее.

 

Последующее охлаждение: после химической закалки фотохромных линз подвешивают их над химической ванной для последующего охлаждения.Время постохлаждения никогда не должно превышать 15 минут. Снимите фотохромные линзы с их подвешенного положения над ванной как можно быстрее, чтобы сохранить фотохромные свойства.

Белая корона и линзы с фиксированным оттенком

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ: Коронные линзы следует предварительно прогреть в химической ванне в течение не менее 15 минут, прежде чем погружать их в нее. В случае поломки прогрейте от 30 до 60 минут.

 

Последующее охлаждение: после химической закалки коронных линз подвесьте их над химической ванной не менее чем на 15 минут.Это позволит им остыть. Если происходит поломка, охладите от 30 до 60 минут.

 

 

  • Перед обработкой убедитесь, что линзы чистые и сухие.
  • После того, как линзы были обработаны в соляной ванне и охлаждены, смойте соль теплой или горячей водой. Не используйте холодную воду, так как это может вызвать термоудар и привести к поломке. Затем тщательно высушите линзы. Если дать им высохнуть, это может привести к образованию пятен.
  • Если линзы подлежат покрытию, нанесение покрытия должно производиться после их химического упрочнения.
  • Линзы с покрытием должны быть испытаны на падение после нанесения покрытия.

 

Цвет стекла Химическая ванна Время купания Термозакаленный
Прозрачная корона Стандартная ванна Crown 16 часов Да
*Все фиксированные оттенки Стандартная ванна Crown 16 часов Да
1.60 Прозрачный 16™ Стандартная ванна Crown 16 часов
1,70 Hi-Lite Стандартная ванна Crown 16 часов
1,80 Hi-Lite Стандартная ванна Crown 32 часа
УВСГ Стандартная ванна Crown 16 часов Да
АСЕ

Стандартная ванна Crown
Но при температуре 530°C

16 часов
Цвет серый Экстра Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов Да
Коричневый фото Экстра Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов Да
Фотосерый тонкий и темный™ Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов
Photo Brown Thin & Dark™ Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов
Фото Солнце II Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов Да
Осеннее золото™ Фотохромная ванна Ванна на 2 или 16 часов Да
1.60 фото Solar™

Фотохромная ванна

16-часовая ванна
1,60 Серый фото Экстра Фотохромная ванна 16-часовая ванна

 

 

Стеклянные линзы, которые нельзя закалить:

      — 1,80 Освинцованное рентгеновское стекло — Инфракрасный фильтр KG-3 — Все ламинированные линзы, включая поляризованные.  

Руководство по устранению неполадок:

 

  Проблема   Вероятная причина   Предлагаемое исправление
  Мутная поверхность   — Новая ванна — недостаточно долго выдерживалась перед использованием

— Полировка линз для устранения помутнения

— Дайте ванне высохнуть в течение не менее 24 часов
(Не кладите линзы или пустышки в ванну в течение этого времени)

 

  Микротрещины на поверхности после химической закалки  

— Солевое загрязнение и/или слишком высокий уровень pH

— Слишком высокая температура ванны

— Белая коронка или фиксированные оттенки в фотохромной ванне

 

— Замена соли

— Проверьте температуру ванны с помощью точного термометра и правильной температуры

— Выбросьте линзы и переделайте их в соответствующей ванне

 

  Чрезмерная поломка во время испытания на падение мяча  

— Дефекты кромки

— Недостаточная шлифовка и/или полировка вогнутой стороны линзы

— Слишком высокая или слишком низкая температура ванны

— Проверить обрезной круг и переналадить или заменить

— Проверить колесо генератора и восстановить или заменить

— Увеличить время тонкого помола

— Проверьте температуру ванны с помощью точного термометра и правильной температуры

 

  Линзы без косточек   — Слишком высокая температура ванны  

— Проверьте температуру ванны с помощью точного термометра и правильной температуры

 

  Пятнистые линзы  

— Линзы не были тщательно очищены перед закалкой

— С линз дали высохнуть, что привело к появлению пятен до того, как они были подвергнуты химической закалке, закалка усиливает пятна

 

— Убедитесь, что линзы тщательно очищены перед закалкой

— Не допускайте высыхания линз

 

Руководство по закалке в соляной ванне:

 

  Когда проверять температуру   Как проверить температуру   Какой диапазон температур требуется
 

Обычно и…

Через 24 часа после заполнения

После достижения температуры расплавленной соли перед загрузкой линз

После каждого добавления свежей соли после стабилизации температуры

Через 24 часа после полной заправки

 

Использовать калиброванный термометр

Вставка непосредственно в соляную ванну

Проверьте несколько мест в ванне

Фотохромная ванна на 16 часов:
395–405 °C (743–761 °F)

Быстродействующая фотохромная ванна на 2 часа:
445–455 °C (833–851 °F)

16-часовая ванна с белой коронкой/закрепляющей краской:
445–455 °C (833–851 °F)

Если температура выходит за пределы этого диапазона, отрегулируйте, как указано ниже.

 

 

Как отрегулировать температуру:

 

Если температура слишком высокая или слишком низкая:
1) Сбросьте регулятор температуры на соответствующую величину, чтобы скорректировать температуру ванны.
2) подождите 2-4 часа.
3) Повторно измерить температуру термометрами.
4) Повторяйте шаги 1–3, пока температура не станет правильной.

Обратите внимание:


1) Обратитесь к руководству по эксплуатации производителя для получения информации о том, как отрегулировать температуру блока химической закалки.
2) Со временем термопары на блоках химической закалки могут стать менее чувствительными и привести к тому, что температура химической ванны станет слишком высокой. В конце концов, их придется заменить.

 

 

 

 

 

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.