Meginreglur og kostur og ókostur efnafræðilegrar temprun

Efnahitun, einnig þekkt sem jónaskiptastyrking, er aðferð til að herða gler með því að breyta yfirborðssamsetningu þess með efnafræðilegum hætti. Það eykur vélrænan styrk og hitastöðugleika glers með því að setja þrýstiálag á yfirborðið. Þessi tækni er náð með ferli jónaskipta. Hægt er að flokka efnahitun í tvo flokka sem byggjast á hitastigi jónaskipta: jónaskipti við lágt hitastig (undir hitastigi glerbreytingar) og jónaskipti við háhita (fyrir ofan glerskiptishitastig).

Meginreglan á bak við efnahitun liggur í verkunarháttum jónadreifingar. Með því að dýfa gleri í bráðið saltbað með háhita, dreifast alkalímálmjónir innan glersins og skiptast við alkalímálmjónir í bráðnu saltinu, sem leiðir til fyrirbæri sem kallast „þröng. Þessi álagsáhrif mynda þrýstiálag á gleryfirborðið og eykur þar með styrk þess.

Samkvæmt netbyggingarkenningunni um gler samanstanda glerkennd efni af myndlausu þrívíðu neti sem samanstendur af súrefnisfjölhúðum, þar sem ál (Al) eða fosfór (P) eru í miðstöðunum. Þessar jónir, ásamt alkalímálmjónum (td natríum og kalíum), mynda glernetið. Við efnahitun er hætt við að alkalímálmjónir dreifist og segist frá glerinu, sem veldur breytingu á yfirborðssamsetningu og myndun yfirborðslags með þrýstiálagi. Hins vegar er þrýstispennulagið sem myndast við jónaskipti tiltölulega þunnt og viðkvæmt fyrir yfirborðsgöllum. Jafnvel minniháttar rispur geta dregið verulega úr styrk glersins.

Kostir og gallar:

Efnafræðilega hert gler sýnir styrk sem er sambærilegur við eðlishertu gler, ásamt framúrskarandi hitastöðugleika. Það er hægt að vinna við lægra hitastig, heldur lögun sinni meðan á framleiðslu stendur og er ekki takmarkað af þykkt eða rúmfræðilegri lögun. Búnaðurinn sem þarf til efnahitunar er einfaldur og framleiðsluferlið er tiltölulega einfalt. Hins vegar, í samanburði við líkamlega hertu gleri, hefur efnahitun nokkra galla. Framleiðsluhringurinn er lengri (skiptitími getur náð í nokkra tugi klukkustunda), sem leiðir til minni skilvirkni og hærri framleiðslukostnaðar (vegna vanhæfni til að endurvinna bráðið salt og kröfu um mikinn hreinleika). Efnafræðilega hert glerbrot svipað og venjulegt gler, sem dregur úr öryggisafköstum þess. Að auki eru eiginleikar þess minna stöðugir hvað varðar efnafræðilegan stöðugleika og eðliseiginleikar þess eins og vélrænni styrkur og höggþol geta versnað hratt með tímanum.

Umsóknir:

Efnafræðilega hert gler á sér víðtæka notkun í ýmsum þykktum flatglers, þunnveggaðs glers og lagaðra glervara, sem og í eldþolnu gleri.

Í stuttu máli er efnahertun glerstyrkingartækni sem breytir yfirborðssamsetningu glers með jónaskiptum og skapar þrýstispennulag. Það býður upp á kosti eins og bættan styrk, hitastöðugleika og fjölhæfni í lögun og þykkt. Hins vegar hefur það einnig takmarkanir hvað varðar framleiðslutíma, kostnað, öryggi og stöðugleika. Skilningur á meginreglum og notkun efnahitunar hjálpar til við að ákvarða hæfi þess fyrir sérstakar kröfur um gler.