Cheminio grūdinimo principų ir privalumų bei trūkumų atskleidimas

Cheminio grūdinimo principų ir privalumų bei trūkumų atskleidimas

Cheminis grūdinimas, dar žinomas kaip jonų mainų stiprinimas, yra stiklo grūdinimo būdas, keičiant jo paviršiaus sudėtį cheminėmis priemonėmis. Jis padidina stiklo mechaninį stiprumą ir šiluminį stabilumą, nes paviršiuje atsiranda gniuždymo įtempis. Ši technika pasiekiama per jonų mainų procesą. Cheminis grūdinimas gali būti suskirstytas į dvi kategorijas pagal jonų mainų temperatūrą: žemos temperatūros jonų mainai (žemesnė už stiklėjimo temperatūrą) ir aukštos temperatūros jonų mainai (virš stiklėjimo temperatūros).

Cheminio grūdinimo principas slypi jonų difuzijos mechanizme. Panardinus stiklą į aukštos temperatūros išlydytos druskos vonią, stikle esantys šarminių metalų jonai difunduoja ir keičiasi išlydytoje druskoje esančiais šarminių metalų jonais, todėl atsiranda reiškinys, vadinamas „spūstis“. Šis suspaudimo efektas sukuria gniuždymo įtempį ant stiklo paviršiaus, taip padidindamas jo stiprumą.

Remiantis stiklo tinklo struktūros teorija, stiklinės medžiagos susideda iš amorfinio trimačio tinklo, sudaryto iš deguonies daugiakampių, kurių centrinę vietą užima aliuminis (Al) arba fosforas (P). Šie jonai kartu su šarminių metalų jonais (pvz., natrio ir kalio) sudaro stiklo tinklą. Cheminio grūdinimo metu šarminių metalų jonai yra linkę difuzuoti ir atsiskirti nuo stiklo, todėl keičiasi paviršiaus sudėtis ir susidaro paviršiaus sluoksnis, turintis gniuždymo įtempį. Tačiau jonų mainų sukurtas gniuždymo įtempių sluoksnis yra gana plonas ir jautrus paviršiaus defektams. Net nedideli įbrėžimai gali žymiai sumažinti stiklo stiprumą.

Privalumai ir trūkumai:

Chemiškai grūdintas stiklas pasižymi dideliu stiprumu, prilygstančiu fiziškai grūdintam stiklui, kartu su puikiu terminiu stabilumu. Jis gali būti apdirbamas žemesnėje temperatūroje, gamybos metu išlaiko formą, jo neriboja storis ar geometrinė forma. Cheminiam grūdinimui reikalinga įranga yra paprasta, o gamybos procesas yra gana paprastas. Tačiau, lyginant su fiziškai grūdintu stiklu, cheminis grūdinimas turi tam tikrų trūkumų. Gamybos ciklas ilgesnis (keitimo laikas gali trukti iki kelių dešimčių valandų), dėl to sumažėja efektyvumas ir padidėja gamybos sąnaudos (dėl nesugebėjimo perdirbti išlydytos druskos ir didelio grynumo reikalavimo). Chemiškai grūdinto stiklo skeveldros panašiai kaip įprastas stiklas, o tai sumažina jo saugumą. Be to, jo savybės yra mažiau stabilios cheminio stabilumo požiūriu, o jo fizinės savybės, pvz., mechaninis stiprumas ir atsparumas smūgiams, laikui bėgant gali greitai pablogėti.

Programos:

Chemiškai grūdintas stiklas plačiai pritaikytas įvairaus storio plokščiajam stiklui, plonasieniui stiklui, profilinio stiklo gaminiams, taip pat ugniai atspariam stiklui.

Apibendrinant galima teigti, kad cheminis grūdinimas yra stiklo stiprinimo technika, kuri keičia stiklo paviršiaus sudėtį jonų mainų būdu ir sukuria gniuždomąjį įtempių sluoksnį. Jis pasižymi tokiais pranašumais kaip geresnis stiprumas, terminis stabilumas ir formos bei storio universalumas. Tačiau jis taip pat turi apribojimų gamybos laiko, sąnaudų, saugos ir stabilumo požiūriu. Cheminio grūdinimo principų ir pritaikymo supratimas padeda nustatyti jo tinkamumą konkretiems stiklo reikalavimams.