Proceso de formación de la capa de tensión de compresión en vidrio templado físicamente
Pre-tratamiento de calentamiento: el vidrio recocido ordinario se calienta uniformemente a 50-60 grados por encima de su temperatura de transición vítrea (Tg)-aproximadamente 620-700 grados -lo que lleva el vidrio a un estado viscoelástico y deformable y alivia cualquier tensión residual interna-preexistente.
Enfriamiento/enfriamiento rápido: se sopla aire frío a alta-presión uniformemente sobre ambas superficies del vidrio simultáneamente. La temperatura de la superficie cae bruscamente, lo que hace que la capa superficial se enfríe, se contraiga y se solidifique primero. En esta etapa, la capa interna permanece en un estado viscoso de alta-temperatura, lo que permite que las tensiones generadas por la contracción de la superficie se relajen completamente a través del flujo viscoso de la capa interna.
Contracción restringida que crea estrés: a medida que el vidrio continúa enfriándose a temperatura ambiente, la capa interna se enfría y comienza a contraerse en volumen. Sin embargo, dado que la capa superficial ya se ha solidificado completamente y no puede contraerse sincrónicamente, la contracción de la capa interna está limitada por la rigidez de la superficie endurecida. En última instancia, esto da como resultado la formación de una capa de tensión de compresión permanente y uniformemente distribuida en la superficie, con una capa de tensión de tracción correspondiente formada en el interior para mantener el equilibrio.
Proceso de formación de la capa de tensión de compresión en vidrio templado químicamente
Entorno de intercambio iónico de baja-temperatura: el vidrio se sumerge en una solución de sal alcalina fundida a aproximadamente 400 grados. Dado que esta temperatura es inferior a la temperatura de transición vítrea, el vidrio no sufre deformación macroscópica.
Gran-sustitución y aglomeración de iones: los iones de sodio más pequeños (o iones de litio) en la capa superficial del vidrio se intercambian por iones de potasio más grandes de la solución salina; los iones de potasio más grandes se incrustan en las vacantes iónicas existentes dentro de la superficie del vidrio.
Efecto de apiñamiento que genera tensión de compresión: el gran volumen de iones de potasio crea un efecto de "apiñamiento" o "relleno" dentro de la capa superficial. Esta diferencia de volumen entre los iones alcalinos genera tensión de compresión; el alcance del intercambio iónico y la profundidad de la capa de intercambio determinan directamente el espesor de la capa de tensión de compresión y la magnitud de la tensión de compresión.