同物理鋼化玻璃相似的是化學(xué)鋼化玻璃的表層壓應(yīng)力使玻璃強(qiáng)度得以提高,區(qū)別在于物理鋼化的原理是加熱后淬冷,由非均勻收縮形成表面壓應(yīng)力,而化學(xué)鋼化是通過離子交換形成玻璃的表面壓應(yīng)力。
通常所用的化學(xué)鋼化玻璃是采用低溫離子交換工藝制造的,所謂低溫系是指交換溫度不高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的范圍內(nèi),是相對于高溫離子交換工藝在轉(zhuǎn)變溫度以上,軟化點(diǎn)以下的溫度范圍而言。低溫離子交換工藝的簡單原理是在400℃左右的堿鹽溶液中,使玻璃表層中半徑較小的離子與溶液中半徑較大的離子交換,比如玻璃中的鋰離子與溶液中的鉀或鈉離子交換,玻璃中的鈉離子與溶液中的鉀離子交換,利用堿離子體積上的差別在玻璃表層形成嵌擠壓應(yīng)力。大離子擠嵌進(jìn)玻璃表層的數(shù)量與表層壓應(yīng)力成正比,所以離子交換的數(shù)量與交換的表層深度是增強(qiáng)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。
離子交換鋼化玻璃與物理鋼化玻璃的應(yīng)力分布不同,前者表面層的壓應(yīng)力厚度較小,與其平衡的內(nèi)部拉應(yīng)力不大,這是化學(xué)鋼化玻璃的內(nèi)部拉應(yīng)力層達(dá)到破壞時也不像物理鋼化玻璃那樣碎成小片的原因。由于離子交換層較薄,所以化學(xué)鋼化玻璃方法用于增強(qiáng)薄玻璃效果顯著,對厚玻璃的增強(qiáng)效果不甚明顯,特別適合增強(qiáng)2~4mm厚的玻璃。
化學(xué)鋼化玻璃適宜于在以下建筑場合使用:有減輕自重要求,同時對沖擊強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度和耐冷熱沖擊有一定要求的場合,如農(nóng)用溫室的窗及頂棚,活動房屋的門窗玻璃等?;瘜W(xué)鋼化玻璃的優(yōu)點(diǎn)是,其未經(jīng)轉(zhuǎn)變濕度以上的高溫過程,所以不會像物理鋼化玻璃那樣存在翹曲,表面平整度與原片玻璃一樣,同時在強(qiáng)度和耐溫度變化有一定提高,并可適當(dāng)作切裁處理?;瘜W(xué)鋼化的缺點(diǎn)是隨時間易產(chǎn)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,目前已有保護(hù)性工藝措施,使化學(xué)鋼化玻璃具有其他強(qiáng)化玻璃品種不可替代的應(yīng)用特點(diǎn)。