Каковы общепринятые технические параметры химически упрочненного натриево-кальциевого стекла?

2026-08-10

Натриево-кальциевое стекло — наиболее распространенный тип флоат-стекла. Химическая закалка (ионный обмен) упрочняет его за счет обмена более мелких ионов натрия на поверхности стекла на более крупные ионы калия из расплавленной солевой ванны, создавая поверхностный слой, создающий сжимающее напряжение. Обычное натриево-кальциевое стекло обладает относительно медленной диффузией ионов и заметной релаксацией напряжений, поэтому... глубина слоя (DOL) Обычно она неглубокая и не может легко достичь уровней, которые наблюдаются в алюмосиликатных стеклах. Химическая закалка обычного натриево-кальциевого стекла менее эффективна, чем закалка алюмосиликатного стекла (последнее обычно обеспечивает прочность на сжатие 650–1000+ МПа и глубину проникновения 30–100+ мкм).

Основные параметры напряжений (наиболее важные)

Параметр	Типичное значение	Примечание
Поверхностное сжимающее напряжение (СН)	400–750 МПа (обычно 400–650 МПа; в некоторых случаях до ~800 МПа)	Химически упрочненное стекло обычно должно выдерживать нагрузку более 450 МПа. Флоат-стекло из натриево-кальциевого сплава обычно достигает прочности около 600 МПа. Чрезмерно высокая прочность на сжатие может затруднить последующую резку или создать чрезмерное центральное напряжение.
Глубина слоя (DOL или DOC)	5–30 мкм (обычно 5–20 мкм; более длинные отростки могут достигать 20–50 мкм и более, но при этом толщина критического сечения уменьшается).	Обычное натриево-кальциевое стекло с трудом образует глубокие слои и более подвержено царапинам на поверхности. Классификация изделий по стандарту ASTM C1422 основана на степени закалки и глубине закалки.

Примеры справочных значений:

Более короткий процесс: CS ≈ 600–750 МПа, DOL ≈ 5–10 мкм
Средний процесс: CS ≈ 450–600 МПа, DOL ≈ 12–25 мкм
Более длительный/высокотемпературный процесс: давление сжатия снижается до ≈ 450–550 МПа, глубина проникновения может достигать 20–40+ мкм.

Центральное напряжение (ЦН) обычно низкое (от нескольких МПа до нескольких десятков МПа, в зависимости от толщины и баланса ЦН × ДОЛ). Тонкие листы, как правило, остаются пригодными для резки после обработки.

Другие механические свойства

прочность на изгиб (например, четырехточечный изгиб): Отожженное натриево-кальциевое стекло обычно имеет прочность 40–100 МПа; после химической закалки оно может достигать 200–600 МПа (часто в 3–5 раз выше, в зависимости от состояния поверхности и метода испытаний). В некоторых исследованиях приводятся значения около 400+ МПа.
твердость по ВиккерсуПрирост составляет примерно 8–20%, обычно достигая 650–750 кгс/мм² (ВВ) (исходное ≈ 500–600 ВВ).
Ударопрочность и устойчивость к царапинамЗначительно улучшено, но защита от глубоких царапин ограничена из-за относительно небольшой глубины проникновения света.
Увеличение силыПримерно в 3–8 раз выше, чем у отожженного стекла (в зависимости от метода испытаний и дефектов поверхности).

Процессные и другие связанные показатели

Типичные условия процесса: Расплавленный KNO₃ (или с небольшим количеством NaNO₃), температура ≈ 400–470 °C, время 4–24 часа (или дольше). Более высокая температура и более длительное время увеличивают DOL, но уменьшают CS из-за релаксации напряжений.
Оптические свойстваПропускающая способность незначительно снижается (≈ 1–2%); оптическое качество остается практически неизменным, без существенных искажений, подобных тем, которые наблюдаются в термически закаленном стекле.
Основные физические свойства (например, коэффициент теплового расширения): практически не изменяется (≈ 8,5–9,5 × 10⁻⁶/°C).
Применимая толщинаОсобенно подходит для тонкого стекла (от 0,1 мм до нескольких миллиметров); более толстые пластины также могут быть обработаны, но с меньшей эффективностью.

Сценарии применения химически закаленного натриево-кальциевого стекла

Химически упрочненное натриево-кальциевое стекло в основном используется там, где необходимо тонкое, прочное и оптически прозрачное стекло, особенно когда термическая закалка невозможна (например, очень тонкие листы или сложные формы).

К распространенным областям применения относятся:

Защитное стекло для смартфонов, планшетов, ноутбуков и других электронных дисплеев (устройств начального уровня или бюджетных моделей).
Защитные чехлы для приборов, измерительных устройств и панелей управления.
Стекло для часов и защитные крышки для объективов фотоаппаратов
Архитектурное стекло (тонкие перегородки, декоративные панели или, в отдельных случаях, безопасное остекление).
Интерьеры автомобилей и транспортных средств (приборные панели, дисплеи)
Смотровые стекла / окна для осмотра оборудования и контейнеров
Фармацевтические или лабораторные контейнеры и флаконы (где требуется умеренное упрочнение)
Сенсорные экраны и интерактивные киоски

detail_application(1).png

Для более тонкого стекла (обычно менее 3–4 мм), требующего большей прочности без оптических искажений, предпочтительнее использовать алюмосиликатное стекло. Для повышения эксплуатационных характеристик (более глубокий сжимающий слой и лучшая ударопрочность) обычно выбирают алюмосиликатное стекло.