Технология химического закаливания стекла

Химически закаленное стекло (по сути, ионообменно упрочненное или термохимически модифицированное) представляет собой изделие с повышенной прочностью. Да, при повреждении оно так же разлетается на длинные и острые осколки, которые представляют угрозу для жизни и здоровья. Но эта угроза сокращена в 6-8 раз – именно настолько закаленное стекло прочнее обычного.

В статье мы расскажем о специфике технологии химического закаливания стекла и основных ее этапах.

Зачем проводится химическое закаливание стекла и его особенности

Основным преимуществом процедуры является сохранение стеклом базовых свойств при одновременном улучшении прочностных показателей, надежности, безопасности, устойчивости к истиранию.

Процедура высококвалифицированная – специалисты должны иметь опыт закаливания любых видов стекла, в том числе тонких (от 0,15 мм) и маленьких, которые невозможно упрочнить термическим путем. Химическое закаливание позволяет получить лабораторное стекло для химической лаборатории, научных организаций и фармацевтических компаний с тончайшим пленочным триплексом (1 и 1 мм), что крайне сложно достичь с обычным материалом. Как правило тонкое стекло ломается при подаче высокого давления в вакуумный мешок.

Химически закаленная масса отличается от термоупрочненного стекла тем, что степень прочности может превышать пределы 150-220 Мпа вплоть до достижения показателей сапфира!

Среди особенностей и преимуществ технологии отметим следующие.

1. Возможность получения тончайшего стекла для химической лаборатории в случае, когда термическое упрочнение и вовсе недоступно.
2. Закаленное стекло имеет совершенные оптические параметры, отсутствуют следы валов, дефекты, деформации, краевые и волновые эффекты, которые могут наблюдаться у термически упрочненных изделий.
3. Отсутствуют оптические искажения, изделия характеризуются простым ламинированием и сохранением исходной геометрии, что расширяет сферы его использования в промышленности и научной деятельности.
4. Химическим путем может быть закалено стекло любой геометрии, в том числе формованное и моллированное, сложное.
5. Закаленный продукт имеет механическую прочность в 10 раз выше, чем у флоат-изделий, и в 5 раз выше, чем у термически упрочненных стекол. Благодаря этому стекла приобретают даже для реализации аэрокосмических проектов.

Как происходит химическая закалка

Поверхность стекла должна быть обработана специальным образом, для чего его погружают в ванную с нитратом калия. Температуру в емкости повышают до 300 °C, в результате чего ионы калиевой соли из расплава вытесняют ионы натрия из кристаллической решетки на поверхности изделия. Таким образом происходит деформация решетки под воздействием усилий сжатия (могут достигать 690 МПа).

Напомним, что у стекла прочность на сжатие растет, а на растяжение снижается. При погружении в расплав с обеих сторон поверхностного слоя действуют усилия сжатия, стекло незначительно изгибается, но при этом приобретает усилия растяжения.

Есть и усложненный процесс химической закалки стекла, состоящий из 2 этапов. На первом материал погружают в ванную с гранулами нитрата натрия при 450 °C (происходит насыщение ионами натрия). На втором этапе стекло перекладывают в емкость с калиевой солью, ионы которой вытесняют натриевые, однако количество таких замещаемых ионов растет. В результате двухстадийного процесса существенно увеличивается деформация и напряжение материала, а вместе с ними и прочность.

Химическое закаливание не проходит под экстремальными колебаниями температуры, поэтому коробление материала и возникновение оптических дефектов исключено. После закалки материал может быть разрезан и обработан без риска появления трещин и сколов.

Компания “ProGlass Ltd” предлагает высококачественное лабораторное стекло, закаленное химическим путем для приобретения высоких прочностных показателей.