Принципи и предности и недостаци хемијског каљења

Хемијско каљење, такође познато као јачање јонске размене, је метода каљења стакла променом његовог површинског састава хемијским путем. Повећава механичку чврстоћу и термичку стабилност стакла увођењем притиска на површину. Ова техника се постиже процесом јонске размене. Хемијско каљење се може класификовати у две категорије на основу температуре јонске размене: нискотемпературна размена јона (испод температуре стакластог прелаза) и високотемпературна размена јона (изнад температуре стакластог прелаза).

Принцип иза хемијског каљења лежи у механизму дифузије јона. Потапањем стакла у купатило са растопљеном соли на високој температури, јони алкалних метала унутар стакла дифундују и размењују се са јонима алкалних метала у растопљеној соли, што доводи до појаве зване „гужва“. Овај ефекат гужве ствара притисак на стаклену површину, чиме се повећава његова чврстоћа.

Према теорији мрежне структуре стакла, стакласти материјали се састоје од аморфне тродимензионалне мреже састављене од полиедара кисеоника, при чему алуминијум (Ал) или фосфор (П) заузимају централне позиције. Ови јони, заједно са јонима алкалних метала (нпр. натријум и калијум), формирају стаклену мрежу. У хемијском каљењу, јони алкалних метала су склони дифузији и сегрегацији од стакла, изазивајући промену површинског састава и формирање површинског слоја са притиском на притисак. Међутим, слој компресионог напрезања који настаје изменом јона је релативно танак и осетљив на површинске дефекте. Чак и мање огреботине могу значајно смањити снагу стакла.

Предности и мане:

Хемијски каљено стакло показује снагу упоредиву са физички каљеним стаклом, заједно са одличном термичком стабилношћу. Може се прерађивати на нижим температурама, одржава свој облик током производње и није ограничен дебљином или геометријским обликом. Опрема потребна за хемијско каљење је једноставна, а производни процес је релативно једноставан. Међутим, у поређењу са физички каљеним стаклом, хемијско каљење има неке недостатке. Производни циклус је дужи (време размене може да се продужи до неколико десетина сати), што резултира нижом ефикасношћу и већим трошковима производње (због немогућности рециклирања растопљене соли и захтева за високом чистоћом). Хемијски каљено стакло се дели слично као и обично стакло, што смањује његове безбедносне перформансе. Поред тога, његове особине су мање стабилне у смислу хемијске стабилности, а физичка својства као што су механичка чврстоћа и отпорност на удар могу се брзо погоршати током времена.

Пријаве:

Хемијски каљено стакло налази широку примену у различитим дебљинама равног стакла, стакла танких зидова и производа од обликованог стакла, као иу стаклу отпорном на ватру.

Укратко, хемијско каљење је техника ојачања стакла која модификује површински састав стакла путем јонске размене, стварајући слој компресивног напрезања. Нуди предности као што су побољшана чврстоћа, термичка стабилност и разноврсност облика и дебљине. Међутим, он такође има ограничења у погледу времена производње, трошкова, сигурности и стабилности. Разумевање принципа и примене хемијског каљења помаже у одређивању његове подобности за специфичне захтеве стакла.