Химические методы упрочнения стекла позволяют качественно повысить прочность материала.
Стекло в изначальном состоянии демонстрирует высокую ломкость и хрупкость. Во многих случаях это препятствует использованию материала. Еще один негативный фактор — травмоопасность: при разбивании стекло дает множество осколков с острыми кромками.
Чтобы повысить характеристики изделий и устранить риски, стеклянные элементы и конструкции проходят через процедуру повышения прочности — их закаливают. Обработанное стекло способно выдержать до 250 Мпа при изгибании, превосходя незакаленный аналог в среднем в 6 раз. Другие появляющиеся в результате упрочнения плюсы — устойчивость к царапинам и снижение потенциального травматизма (осколки мелкие и с тупыми краями).
Методы упрочнения стекла: базовая классификация
Методы упрочнения стекла делятся на 2 категории: термические и химические. В первом случае материал нагревается до высокой (несколько сот градусов) температуры и быстро охлаждается. Процесс сопровождают деформации слоев (расширение внутреннего и сжатие наружного).
Химический вариант — упрочнение стекла ионным обменом. Методика подразумевает использование специальных реактивов.
Процесс закалки стекла химическим путем
Процесс закалки стекла химическим путем состоит в нанесении на поверхность изделия специального состава — соляного расплава. Обычно стеклянный объект помещают в ванну с реактивом и обеспечивают условия, стимулирующие взаимодействие электрохимического типа.
Далее происходит процесс замещения калия верхних слоев стекла на заряженные ионы натрия из соляного расплава. Результат — избыточное напряжение сжатия, создаваемое на поверхности изделия из-за большего размера частиц калия. Именно это напряжение дает закаленному стеклу высокие прочностные характеристики.
Химический вариант сложнее термического, однако результат оправдывает затраты.
Преимущества химической закалки стекла
Преимущества химической закалки стекла:
- возможность упрочнения очень тонких элементов, которые не подходят для термической обработки, а также изделий сложных форм (включая моллированные и формованные);
- идеальные оптические показатели — отсутствие деформаций, дефектов, следов обработки;
- простота ламинирования, в т. ч. многослойного, благодаря идеальной плоскостности материала;
- возможность резки закаленного полотнища без риска понизить его прочность.
Такое сочетание характеристик позволяет применять химически закаленные стеклянные элементы в самых разных сферах: от антивандальной защиты до конструирования авиационной техники и космических аппаратов.