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Vidrio químicamente reforzado: propiedades, procesos y aplicaciones

Vidrio químicamente reforzado « Cómo Ion Exchange crea el vidrio delgado más resistente disponible

El vidrio reforzado químicamente es un producto de vidrio de posproceso en el que un intercambio iónico controlado reemplaza los iones de sodio más pequeños con iones de potasio más grandes para inducir una tensión superficial de compresión, lo que hace que la delgada lámina de vidrio sea mucho más resistente a los impactos que una contraparte templada o recocida convencionalmente. Este artículo describe la química detrás del fortalecimiento químico, compara los químicos y templado térmico con datos de especificaciones, consolida cifras de rendimiento para varios sustratos y muestra dónde se puede encontrar cada método para aplicaciones de electrónica de consumo, industriales, médicas, automotrices y de defensa. Para productos que requieren vidrio de cubierta, ya sea para una licitación de especificación o para decidir entre proveedores, el marco de decisión de la Sección 6 sirve para hacer coincidir el sustrato, el espesor y el método con la necesidad de la aplicación.

Especificaciones rápidas: vidrio químicamente reforzado

Método de fortalecimiento Intercambio iónico (Na+ → K+) en KNO3 fundido
Temperatura del proceso 380-420 °C
Tiempo de inmersión 4-16 ore
Fuerza vs recocido 6-8× mai puternic
CS (Aluminosilicato) 700-900 MPa
Profundidad de capa (DOL) 10-60 µm
Espesor mínimo 0,33 mm (aluminosilicato) / 1,0 mm (cal sodada)
Transmitancia ≥91.5%
Temperatura de funcionamiento «40 a +300 °C

¿qué es el vidrio químicamente reforzado?

¿qué es el vidrio químicamente reforzado

Vidrio reforzado químicamente es un tipo de vidrio que gana su durabilidad a través de un proceso químico de postproducción también conocido como templado químico, endurecimiento químico y endurecimiento químico, abreviado conjuntamente como ‘fortalecimiento químico’, utiliza un proceso de intercambio iónico. Los pequeños iones de sodio (Na), que se encuentran entre la estructura de silicio y oxígeno de una lámina de vidrio prístina, se intercambian con grandes iones de potasio (K), de un baño de sal fundida de criolita. Con estos iones en un lugar mucho más grande, expanden la estructura del vidrio con una tensión de compresión.

Se puede considerar que la resistencia teórica a la tracción del vidrio prístino es de aproximadamente 35 GPa, superando con creces la gran mayoría de los aceros estructurales. Sin embargo, en realidad, los defectos microscópicos de la superficie introducidos durante la fabricación, manipulación y exposición atmosférica reducen la resistencia real a la fractura del vidrio recocido a alrededor de 7-100 MPa. El fortalecimiento químico mitiga directamente este déficit. La compresión superficial creada por el proceso de intercambio iónico efectivamente ‘aprieta’ los defectos en la superficie del vidrio, necesitando significativamente más fuerza antes de que una grieta pueda extenderse a través de la zona comprimida hacia la región de tensión interior.

Este factor se vuelve crítico por debajo de aproximadamente 3 mm de espesor. Este es el punto en el que un proceso de templado térmico lucha por inducir un gradiente de temperatura suficiente en el vidrio durante el enfriamiento para generar una compresión superficial suficiente. El refuerzo químico no tiene tal limitación: funciona de manera confiable con sustratos tan delgados como 0,33 mm de pulgada vidrio aluminosilicato y hasta 1,0 mm pulg vidrio sodocálcico. Es por esta razón que, con la excepción de ciertos nichos de aplicación muy específicos, cada pantalla de teléfono inteligente, esfera de reloj inteligente y pantalla industrial de perfil delgado depende del fortalecimiento químico más que térmico.

Se llevaron a cabo muchas investigaciones sobre el intercambio de iones alcalinos en la década de 1960, por lo que la técnica en sí está bien probada; ¡Se sabía que varias botellas de refresco centenarias habían sufrido un intercambio de iones alcalinos durante su vida! Estos primeros intentos encontraron una manera de sintetizar los resultados de la investigación a partir de muchos artículos de re=búsqueda en un marco.

¿cómo se llama el proceso de fortalecimiento del vidrio?

El proceso se llama formalmente intercambio iónico o templado químico. La solución de intercambio iónico más comúnmente anunciada implica sumergir el vidrio en un baño de sal de nitrato de potasio (KNO) a 380-420 C. En este procedimiento, el baño de sal se mantiene a temperatura y el vidrio se sumerge durante un tiempo de remojo predeterminado, durante el cual los iones de potasio en la sal se difunden a través de la superficie del vidrio, desplazando iones de sodio más pequeños. Debido a que el ion potasio más grande tiene un radio iónico de 1,38 V (frente a 1,02 V para el sodio, este intercambio contraiónico crea un estado de tensión de compresión en la capa intercambiada del vidrio. Es terminología común en la industria referirse a esta técnica como “reforzamiento químico”, “reparado químico” o “reforzamiento por intercambio iónico” y la especificación estándar ASTM C1422 para vidrio químicamente reforzado se refiere oficialmente a ella como “reforzada químicamente”

Cómo funciona el proceso de intercambio iónico

Cómo funciona el proceso de intercambio iónico

La operación estándar de fortalecimiento químico implica una metodología de producción de cuatro pasos muy precisa que tiene ciertos efectos sobre el impacto, la flexión y las características del ciclo térmico del producto terminado.

Paso 1 ñan mecanizado de pretratamiento. Todo corte, perforación, rectificado de bordes y conformación de superficies CNC de los paneles debe realizarse antes de colocar los paneles en la solución de refuerzo químico. Una vez que el vidrio se coloca en el baño de sal para producir el efecto de refuerzo, cualquier daño causado a la superficie por operaciones de mecanizado posteriores no será factible de reproducir y crearía puntos de tensión incontrolados en el panel. Para los sustratos de aluminosilicato que se utilizarán como vidrio de cubierta, un plan de operación de pretratamiento típico incluye vidriado/archivado de bordes hasta sus dimensiones finales, perforación CNC de orificios para sensores y botones, biselado de bordes para un manejo seguro y pulido a calidad óptica.

Paso 2 ñan inmersión en nitrato de potasio fundido. El panel de vidrio se recubre con una capa superficial de KNO precalentado moldeable en los accesorios y se baja al baño. La sal fundida se mantiene a 380-420 C. La temperatura del lote, la pureza de la sal y el tiempo de inmersión son los tres parámetros principales del proceso utilizados para ajustar la salida de la operación para el DOL específico del cliente y los requisitos de rendimiento de impacto. Los ciclos estándar de recubrimiento de aluminosilicato de 0,7 mm varían del orden de 8 horas de duración. Sustratos más gruesos que 0,7 mm o más DOL y los requisitos de resistencia al impacto pueden requerir un tiempo de remojo del doble de largo (hasta 16 horas) en algunos estándares aeroespaciales.

Paso 3 -creación de la capa compresiva. Durante la inmersión, los iones de potasio (aproximadamente el doble del tamaño del sodio) ingresaron a la matriz de vidrio en el sitio de intercambio iónico, “intercambiando” efectivamente la parte funcional grande con el ion sodio más pequeño que había allí anteriormente. Este gran diferencial de tamaño entre los dos contraiones induce una consolidación de la red o un estado de tensión de compresión en el plano. Para el vidrio de aluminosilicato de alta calidad, los resultados son bastante predecibles y comparables. Se puede obtener un DOL de 25-55um con un valor CS en el rango de 700-900 MPa.

Paso 4 --enfriamiento del acabado y garantía de calidad según las especificaciones. Después de retirar los paneles de la sal, se enjuagan, se secan con solventes y se dejan enfriar en un ambiente espacialmente controlado. El CS y el DOL se verifican con una prueba de instrumento de tensión superficial (FSM - Fundamental Stress Meter). Cualquier panel que no cumpla con sus criterios de diseño será reelaborado o rechazado por el ingeniero de procesos.

📐 Nota de ingeniería

El depósito de Kanigen. Los baños de sal 3905 C utilizados por nuestro proceso operan en un ciclo estándar de 8 horas para sustratos de aluminosilicato de 0,7 mm. Los parámetros del proceso incluyen: pureza de la sal >99,5% (cualquier otro resultado acelera la contaminación del baño y reduce el valor medio de CS); Medición del nivel de DOL tomada en tres puntos separados del panel con un FSM; Procedimiento de limpieza de sodio de afinidad utilizado para mantener la pureza de la sal.

Intercambio iónico avanzado de dos etapas. Para algunas aplicaciones exigentes, se emplea un proceso de dos baños. El primer baño, generalmente nitrato de sodio (NaNO) calentado a aproximadamente 450°C, da como resultado una capa de intercambio iónico muy profunda. A continuación, un segundo baño KNO, calentado a 380-400°C, da como resultado una capa superficial de alto contenido de CS en la parte superior. Este proceso de dos etapas da como resultado una zona de compresión general más profunda que un proceso de baño único, con mayor resistencia a fallas profundas y mejor rendimiento de caída en la electrónica de consumo.

Relajación del estrés. La tensión de compresión no es permanente en todas las condiciones. Si el vidrio reforzado químicamente se expone a temperaturas elevadas durante períodos prolongados, la tensión de compresión se relaja gradualmente a medida que los iones se reequilibran lentamente. Por eso es importante controlar la temperatura del baño: demasiado alta, y la energía térmica desenrolla parcialmente la tensión de compresión incluso cuando acelera la difusión de iones. La optimización de la producción equilibra la magnitud del CS con la profundidad del DOL, con la temperatura y la duración del baño como palancas primarias.

💡 Conclusión clave

Por tanto, el fortalecimiento químico es un proceso de difusión. Cuando la temperatura del baño es el principal impulsor de la velocidad de difusión, el tiempo de inmersión es clave para establecer el perfil de profundidad y la composición es el ajuste de control crítico para la magnitud máxima de la tensión de compresión.

Para obtener más detalles sobre las capacidades y limitaciones de producción, consulte nuestro capacidades de fortalecimiento químico página, que proporciona especificaciones de equipos y cifras de capacidad.

Vidrio químicamente reforzado versus vidrio templado térmicamente

Vidrio químicamente reforzado versus vidrio templado térmicamente

Tanto los procesos químicos como los térmicos fortalecieron el vidrio, pero funcionan a través de mecanismos fundamentalmente diferentes y son adecuados para diferentes espesores de láminas. Mientras que el proceso de templado térmico calentaba el vidrio por encima de su punto de transición (~620°C para cal sodada) y apagaba las superficies con chorros de aire, el rápido enfriamiento y la solidificación exterior bloqueaban la superficie en compresión. Cuando el interior se enfrió y contrajo posteriormente, atrajo las superficies apagadas a la compresión. Como se describió anteriormente, el fortalecimiento químico reemplaza los iones subyacentes por otros más grandes a una temperatura significativamente más baja mediante un proceso de difusión.

Esta diferencia en el mecanismo produce distintos perfiles de desempeño:

Propiedad Fortalecimiento químico Templado Térmico
Espesor mínimo 0,33 mm (aluminosilicato) ~3 mm (límite práctico)
Estrés de compresión superficial 700-900 MPa (aluminosilicato) 80-150 MPa
Tiempo de proceso por lote 4-16 ore ~10 minutos
Distorsión óptica Ninguno (sin calentamiento en la transición pasada) Posible (onda de rodillo, marcas de enfriamiento)
Patrón de ruptura Fragmentos afilados (similares a recocidos) Cubos pequeños (“dados”)
Corte postratamiento Posible (cal sodada, con cuidado) No es posible (se rompe)
Costo por pieza (en volumen) Mayor (ciclo más largo, costo de la sal) Menor (rendimiento rápido)
Norma ASTM vigente C1422/C1422M C1048

Ventajas del Fortalecimiento Químico

  • Funciona con un espesor mínimo de lámina de 0,33 mm. ¡Sin límite de espesor inferior!
  • Valores de CS 5-10× superiores al templado térmico
  • Distorsión óptica cero: crítica para pantallas, óptica e instrumentación
  • Se puede aplicar a formas complejas y piezas premecanizadas
  • Adecuado para recubrimientos predeposición (AR, AF, AG)

Limitaciones a considerar

  • Un tiempo de proceso más largo (horas versus minutos) aumenta el costo unitario
  • El patrón de rotura produce fragmentos afilados, no dados de seguridad, y requiere laminación en vidriados críticos para la seguridad
  • CS puede relajarse a altas temperaturas sostenidas (>300 °C)
  • No todas las composiciones responden bien: los borosilicatos contienen muy poco álcali y producen sólo valores insignificantes de CS.
  • El mantenimiento y la eliminación de los baños de sal añaden gastos operativos

Mito: “El químico siempre es más caro” Para paneles de vidrio de más de 4 mm de espesor en la mayoría de los volúmenes, el templado térmico siempre es menos costoso. Para el vidrio de menos de 3 mm de espesor, la comparación es sin sentido: el templado térmico no puede generar tensiones de compresión lo suficientemente altas en un calibre tan delgado, por lo que es inevitable concluir que el fortalecimiento químico es el único método. Al considerar los costos, los ingenieros deben comparar productos delgados reforzados químicamente con productos no reforzados en lugar de los productos templados térmicamente menos costosos.

Nota sobre los borosilicatos: El bajo contenido de álcali en la mayoría de las composiciones de borosilicidas (Pyrex, Schott Borofloat) generalmente es inferior a 5%, lo que da como resultado poco intercambio iónico alcalino y valores mínimos de CS.

¿qué tan fuerte es el vidrio químicamente reforzado?

Los niveles de resistencia son función de la composición del sustrato, las condiciones de intercambio iónico y el espesor del vidrio. Los sustratos de aluminosilicato pueden generar una tensión de compresión superficial máxima de ~ 700-900 MPa tras el uso de ciclos de intercambio iónico estándar, mientras que la química más convencional de cal sodada puede alcanzar de manera óptima sólo 80-150 MPa. En pruebas de resistencia a la flexión de tres puntos según ASTM C1422, los paneles de aluminosilicato químicamente reforzados (0,7 mm de espesor) pudieron soportar fuerzas de flexión de 6 a 8 veces mayores que los paneles de aluminosilicato recocidos (0,7 mm de espesor).

En una prueba similar, el vidrio sodocálcico puede inducir valores de CS resistentes al desgaste más bajos, pero aún notablemente mejorados, de 250-350 MPa, en comparación con 40-70 MPa para la cal sodada recocida. A modo de comparación, los mayores valores de CS publicados obtenidos en composiciones de aluminosilicato de litio han sido superiores a 1.000 MPa, pero los sustratos de producción tienden a ser mucho más fiables en el rango de 700-900 MPa con un rendimiento igualmente aceptable.

Lo que más he aprendido sobre el fortalecimiento químico a lo largo de mi carrera es que el estrés residual es sólo una parte de la historia. La población de defectos en la superficie y la relación de la capa de compresión con estos defectos gobiernan el rendimiento específico. Un valor alto de CS no será beneficioso si la profundidad de la capa es demasiado superficial para detener el tamaño dominante del defecto.

« Arun K. Varshneya, presidente de Saxon Glass Technologies, miembro vitalicio distinguido de ACerS

Conozca los principios del templado térmico o influya en esa temperatura. Aprenda también cómo se compara con la conversión química.

Propiedades y especificaciones de rendimiento

Propiedades y especificaciones de rendimiento

El vidrio reforzado químicamente no es un producto sino una clase de productos, y el rendimiento dentro de esa clase puede variar ampliamente según el sustrato. Las dos familias más comunes de sustratos (aluminosilicato y cal sodada) tienen perfiles de propiedades que son muy diferentes después del intercambio iónico. La siguiente tabla muestra los rangos de especificaciones de nivel de producción para cada uno.

Propiedad Aluminosilicato Cal sodada
Estrés de compresión (CS) 700-900 MPa 250-350 MPa
Profundidad de capa (DOL) 30-60 µm 10-25 µm
Resistencia a la flexión 600-800 MPa 200-300 MPa
Dureza Vickers 620-680 HV 540-590 HV
Espesor mínimo 0,33 mm 1,0 mm
Transmitancia (visible) ≥91.5% ≥89%
Haze ≤0.3% (según ASTM D1003) ≤0,5%
Dureza Mohs 6.5-7 5.5-6
Temperatura de funcionamiento «40 a +300 °C «40 a +250 °C

700-900
Estrés por compresión MPA (aluminosilicato)
30-60
profundidad de capa de µm
≥91.5%
Transmitancia de luz visible

Laminación de parabrisas automotriz

En el campo de la automoción, el vidrio reforzado químicamente se ha implementado en parabrisas, no como sustituto del vidrio laminado de seguridad, sino como una capa interior de mayor resistencia en un conjunto laminar. Un conjunto de este tipo normalmente consistiría en una capa exterior de cal sodal recocida + una capa intermedia de polivinilbutiral (PVB) termoplástica + una capa interior de aluminosilicato reforzada químicamente.

El Ford GT 2017 fue el primer vehículo de producción en incorporar un Vidrio de gorila Corning parabrisas híbrido. Esta capa interior químicamente reforzada permitió a Ford disminuir el espesor total del parabrisas, ahorrando más de 12 libras (5,4 kg) sobre el parabrisas laminado estándar y ofreciendo al mismo tiempo la resistencia al impacto de la construcción tradicional. Esta reducción de peso reduce el consumo de combustible y al mismo tiempo mejora el manejo (dinámica) del vehículoa2.

Se aplica la misma regla de laminación Vidrio Dragontrail y otros sustratos de aluminosilicato químicamente reforzados utilizados para acristalamientos no blindados de automóviles, como paneles de techo corredizo, ventanas traseras y luces laterales, objetivos donde el objetivo deseado de ahorro de peso es extremadamente agresivo.

Aplicaciones en todas las industrias

Aplicaciones en todas las industrias

Los 5 campos de aplicación básicos para el vidrio reforzado químicamente tienen diferentes demandas de espesor, resistencia y entorno. La elección del sustrato, la especificación CS/DOL y la pila de recubrimiento son específicas de la aplicación.

1. Electrónica de consumo

Los teléfonos móviles, tabletas, relojes inteligentes y pantallas de ordenadores y portátiles son, con diferencia, la aplicación de mayor volumen de vidrio reforzado químicamente. El espesor típico del vidrio de cubierta es de aproximadamente 0,33 mm para dispositivos portátiles y de 0,7 mm para teléfonos móviles. La marca más conocida en esta aplicación es Gorilla Glass de Corning, el nombre más común para el vidrio de aluminosilicato reforzado químicamente. La lista a veces oculta el hecho de que se trata de vidrio de aluminosilicato reforzado químicamente: de hecho, al igual que cualquier otro vidrio reforzado químicamente, Corning aplica el mismo proceso de refuerzo del intercambio iónico descrito anteriormente a materiales desarrollados específicamente para aplicaciones de consumo modernas. Cada generación (Gorilla Glass 1 a Gorilla Glass Victus 2) es una serie de mejoras incrementales en la misma composición de aluminosilicato con cierta proximidad a la tecnología de intercambio iónico.

2. HMI industrial y paneles táctiles

El vidrio de cubierta para interfaces de automatización de fábricas, paneles de operador de máquinas CNC, terminales de punto de venta y pantallas de quiosco es lo que se requiere para vidrio de aluminosilicato reforzado químicamente de 1,1 a 3 mm. Estas aplicaciones están optimizadas para la supervivencia al impacto y la resistencia a los rayones en lugar de la facilidad de manejo en el agarre normal. Estos paneles no siempre están templados térmicamente porque a menudo están diseñados para operar a profundidades inferiores al espesor de 3 mm, donde el templado térmico es más efectivo y el fortalecimiento químico ofrece importantes beneficios en CS y calidad óptica.

Un dispositivo médico OEM necesitaba una cubierta de vidrio de aluminosilicato de 0,55 mm con CS700 MPa y un revestimiento dual AF+AR para una pantalla de ultrasonido portátil, con aprobación RoHS/REACH para obtener la autorización de la FDA. La combinación de refuerzo químico y pila de recubrimiento multicapa en esta aplicación proporcionó resistencia a los rayones y operación en el sitio clínico en ambientes sometidos a repetidas toallitas con alcohol para su limpieza, lo que degradaría rápidamente las superficies no recubiertas.

3. Dispositivos médicos

Las pantallas médicas, como monitores de pacientes, pantallas quirúrgicas, diagnósticos y sistemas de administración de fármacos, también utilizan vidrio reforzado químicamente. Las especificaciones médicas requieren procesos como el cumplimiento de RoHS, restricciones de sustancias REACH y pruebas de biocompatibilidad según la aplicación prevista para el dispositivo y el nivel de contacto con el paciente.

Una aplicación que se cita muy a menudo en publicaciones médicas es el uso por parte de Saxon Glass Technologies de cartuchos de vidrio de borosilicato químicamente reforzados para autoinyectores o EpiPens. Antes de lanzar el dispositivo mediante el proceso de aprobación de la FDA, los cartuchos de vidrio se recocieron; En caso de que un paciente golpeara el dispositivo inyector contra su muslo, los cartuchos de vidrio a veces se romperían antes de inyectar toda la dosis de epi. El cambio a cartuchos reforzados químicamente prácticamente eliminó ese problema, lo que probablemente salvó vidas.

4. Automoción y Transporte

Aparte del uso antes mencionado de vidrio reforzado químicamente como capa intermedia de laminación en parabrisas, existen muchas otras aplicaciones en las que se utiliza como vidrio de cubierta en automóviles que requieren mucha menos seguridad contra daños que los parabrisas: en pantallas frontales, aplicaciones de información y entretenimiento, instrumentos. grupos, sistemas de entretenimiento para los asientos traseros. Normalmente, la especificación requiere un funcionamiento de 40 C a +85 C (o +105 C debajo del tablero en algunos casos), durabilidad UV y supervivencia según la serie de estándares Bogue “ISO 16750” para vibraciones automotrices.

Cuando un proveedor de automóviles de nivel 1 requirió una cubierta de vidrio para un grupo de instrumentos de próxima generación que cubría entre 30 C y +85 C, el espesor estándar del vidrio templado de 3 mm agregó demasiado peso. Utilizando un aluminosilicato químicamente reforzado de 1,1 mm y un grabado AG y un recubrimiento AF, se redujo el impacto de vibración del panel a la serie Bogue Bogue Bogue Bogue D wave-BV2 y se ahorró 60% de peso.

5. Militar y aeroespacial

Las pantallas de cabina y las tabletas robustas, las ópticas de las pantallas montadas en los cascos y las ventanas del periscopio del vehículo emplean vidrio templado químicamente, con el requisito básico de la prueba ambiental MILSTD-810G, los rayos UV a gran altitud y los ciclos de temperatura. La reducción de peso es fundamental en el sector aeroespacial, donde incluso una onza afecta el consumo de combustible y la carga útil.

Los nuevos laminados cerámicos de vidrio fundido para conjuntos de visualización de cabina de ‘grado óptico’ para aviones militares deben ‘soportar impactos de aves de más de 400 nudos. Los conjuntos laminados de aluminosilicato químicamente reforzados proporcionan a esto una transmitancia >91% después de la primera luz de exposición a los rayos UV -, una combinación de templado térmico por sí sola no puede proporcionar en el calibre requerido de 2 mm.

⚠¦ Error de especificación común

Algunos ingenieros especifican que los paneles delgados de menos de 3 mm están templados térmicamente. Esto es físicamente imposible, ya que el vidrio no puede alcanzar el diferencial de temperatura requerido durante el enfriamiento para tal espesor. Si tiene un panel de menos de 3 mm de espesor, el refuerzo químico es el único proceso de refuerzo que puede especificar.

Cuanto antes se detecte esto en la etapa de diseño, mejor, ya que los costos de rediseño ahorrados pueden ser significativos.

Busque en toda nuestra selección de cubierta de pantalla táctil de cristal, o visítenos directamente para panel de visualización HMI industrial requisitos.

Cómo especificar vidrio químicamente reforzado para su proyecto

Elija las dimensiones que realmente coincidan con su aplicación, para obtener cinco especificaciones clave. La siguiente lista de verificación lo guía a través de las decisiones, ya que un equipo de producción las necesitaría.

Lista de verificación de especificaciones de 5 puntos

  • 1. Elija sustrato. Aluminosilicato para CS alto y calibre delgado (<1 mm); cal sodada para aplicaciones rentables ≥1 mm.
  • 2. Definir espesor. Rango disponible: 0,33-6,0 mm. El espesor depende de los requisitos de energía de impacto de la aplicación y los objetivos de peso.
  • 3. Especificar objetivos CS/DOL. Aluminosilicato: 700+ MPa CS / 40+ µm DOL. Cal sodada: 300+ MPa CS / 15+ µm DOL.
  • 4. Seleccionar recubrimientos. AR (antirreflectante), AF (antirhuella), AG (antirreflejos), ITO (conductor), todos aplicados antes del intercambio iónico.
  • 5. Confirmar la secuencia de posprocesamiento. Todo el mecanizado, perforación y acabado de bordes CNC deben completarse antes del refuerzo. Este es el error de especificación más común en proyectos nuevos.

Marco de decisión

Requisito Sustrato Método Por qué
<1 mm + alto impacto Aluminosilicato Químico Térmico no puede procesar <3 mm
1-13 mm + control de costes Cal sodada Químico Menor coste del sustrato, aún por debajo del límite térmico
>4 mm + gran formato Flotador/cal sodada Térmico Ciclo más rápido, menor costo a escala
Claridad óptica crítica Aluminosilicato + AR Químico Cero distorsión óptica del proceso
Cumplimiento MIL-STD Aluminosilicato Químico + laminado Único método que cumple con las especificaciones militares de calibre delgado
💡 Consejo profesional

Los tratamientos superficiales y la impresión actuales deben realizarse antes del proceso de intercambio iónico. La pila de recubrimiento debe diseñarse en la parte frontal de la fase de diseño. La inversión necesaria para el recubrimiento después de instalar las herramientas de producción puede extender el tiempo de entrega entre 4 y 6 semanas.

Pentru orientare specifică a proiectului, soluciones de vidrio para cubiertas personalizadas incluir consultas de ingeniería sobre selección de sustrato, compatibilidad de recubrimiento y parámetros de fortalecimiento.

Preguntas frecuentes

Vidrio químicamente reforzado Cómo el intercambio iónico crea el vidrio delgado más resistente disponible

¿qué es el vidrio Garmin reforzado químicamente?

Ver respuesta

Garmin utiliza vidrio reforzado químicamente en muchos de sus relojes GPS, computadoras para bicicletas y navegadores portátiles. El vidrio suele ser un sustrato fino de aluminosilicato que ha sido sometido a un procesamiento de intercambio iónico estándar. Garmin no fabrica el vidrio en sí, sino que obtiene vidrio de cubierta reforzado químicamente de proveedores de vidrio especiales.

¿se rompe el vidrio reforzado químicamente?

Ver respuesta

Sí. El vidrio reforzado químicamente es mucho más difícil de romper que el vidrio recocido, pero no es irrompible. Un impacto puntual, un daño en los bordes o una fuerza de flexión suficiente más allá de la capacidad de la capa de compresión provocarán fracturas. Cuando se rompe, produce fragmentos afilados similares al vidrio recocido, no los pequeños cubos característicos del vidrio templado térmicamente. Por eso, las aplicaciones críticas para la seguridad combinan el refuerzo químico con la laminación.

Vidrio reforzado químicamente vs Gorilla Glass « ¿cuál es la diferencia?

Ver respuesta

Gorilla Glass es una marca creada por Corning para un vidrio de aluminosilicato químicamente reforzado en particular. El término “vidrio químicamente reforzado” es un nombre genérico para cualquier tipo de vidrio químicamente reforzado (corning especifica el uso del término “vidrio químicamente reforzado” para distinguirlo de los procesos de fortalecimiento reforzados con calor u otros tipos). Gorilla Glass es uno de varios vidrios químicamente reforzados en esta categoría; otros incluyen AGC Dragontrail, Schott Xensation y otros sustratos químicamente reforzados sin marca.

¿se puede cortar vidrio reforzado químicamente después del tratamiento?

Ver respuesta

Depende del sustrato. El vidrio sodocálcico reforzado químicamente se puede marcar y cortar después del tratamiento con cierto cuidado 'su CS más bajo y su DOL menos profundo permiten que se produzcan fracturas a lo largo de la línea marcada si se aplica con cuidado. El aluminosilicato químicamente reforzado con alto CS (>600 MPa) es significativamente más difícil de cortar después del tratamiento: la energía de compresión residual fomentará una acumulación más incontrolada de grietas.

La mejor solución es realizar todo el intercambio de preiones de corte y mecanizado.

¿qué se agrega a Gorilla Glass para hacerlo más fuerte?

Ver respuesta

No se añade ninguno al vidrio. Gorilla Glass se fortalece mediante intercambio iónico. Los pequeños iones de sodio se reemplazan en la superficie por iones de potasio más grandes de un baño de sales fundidas.

Debido a su composición (aluminosilicato), Gorilla Glass se ha optimizado para permitir que este intercambio iónico se produzca fácilmente. Por tanto, el aumento de fuerza se debe al proceso.

¿debería sellarse el vidrio reforzado químicamente?

Ver respuesta

No es necesario sellar el vidrio reforzado químicamente para garantizar su estabilidad estructural, ya que la capa de compresión es parte del vidrio mismo, no un recubrimiento que se deteriora. Sin embargo, en muchas aplicaciones se agregan recubrimientos funcionales, por ejemplo, antihuellas dactilares, antirreflectantes u oleofóbicos, para brindar propiedades superficiales y limpieza pasiva. Estos recubrimientos se aplican antes del intercambio iónico y forman parte del panel final.

Alternativamente, se puede especificar el sellado de los bordes dentro de paneles laminados o adheridos para proteger contra la entrada de humedad a la interfaz adhesiva.

¿listo para especificar vidrio químicamente reforzado?

Envíenos sus dimensiones, espesor y rendimiento deseado. Nuestro personal de ingeniería se comunicará con usted dentro de las 24 horas con recomendaciones de sustratos y precios.

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Acerca de este análisis

Antecedentes Materiales y procesamiento de vidrio químicamente reforzado e intercambio iónico: información de SW GLASS con más de 10 años de producción de refuerzo químico y más de 1 millón de unidades de capacidad anual en bases de vidrio de aluminosilicato y cal sodada. Las especificaciones técnicas representan los datos verificados de producción. Datos de terceros.

Referencias y fuentes

  1. ASTM C1422/C1422M-20a « Especificación estándar para vidrio plano reforzado químicamente « ASTM Internacional
  2. Introducción a las “Gafas químicamente reforzadas” “ La Sociedad Estadounidense de Cerámica
  3. Fortalecimiento químico del vidrio (conferencia) « Universidad de Lehigh
  4. El secreto del vidrio resistente: intercambio iónico « Corning Inc.
  5. El vidrio químicamente reforzado encuentra una nueva aplicación « C&EN / Sociedad Química Estadounidense
  6. Influencias del proceso en la resistencia mecánica del vidrio reforzado con productos químicos « Estructuras e ingeniería de vidrio / Springer
  7. Gorilla Glass para Automoción « Corning Inc.

Revisado por el equipo de ingeniería de SW GLASS « Más de 10 años especializándose en fortalecimiento químico para aplicaciones de vidrio de cubierta industriales, médicas y aeroespaciales.