Case History: analisi processo tempra chimica vetro
Approfondimenti metodologie/strumenti blog In evidenza News & Blogfeb 26th, 20200 comments
Analisi processo tempra chimica vetro mediante SEM (microscopio a scansione elettronica)
Uno dei processi maggiormente impiegati ad oggi per il rinforzo ‘meccanico superficiale’ del vetro, è il processo chimico di ‘scambio ionico’ condotto ad una temperatura inferiore alla temperatura di transizione vetrosa. Tale procedimento è definito ‘tempra chimica’.
Nel caso specifico che riportiamo qui, l’elemento in vetro contenente uno ione A+ (i.e. Na) è immerso in un volume saturo di uno ione B+ (i.e. K) dimensionalmente più grande rispetto a quello caratteristico del vetro. A questo punto lo scambio ionico e il conseguente raffreddamento comportano la formazione di uno stato di compressione superficiale, indotto dalla deformazione della struttura a carico dello ione B+ di sostituzione.
Tale processo diffusivo è essenzialmente funzione di tre parametri fondamentali quali:
- a – temperatura del bagno di sali fusi
- b – estensione del tempo di immersione
- c – concentrazione degli ioni coinvolti nel processo
Al fine di valutare le caratteristiche resistenziali ottenute esistono test meccanici specifici come ad esempio riportati dagli standard ISO 614:2012, per la caratterizzazione meccanica dei campioni di vetri temprati monolitici mediante punch test, oppure UNI EN 1288-3:2001, per la caratterizzazione meccanica dei campioni di vetri temprati stratificati mediante prova di flessione a quattro punti.
Un metodo di verifica che permetta di valutare l’effettiva esecuzione e relativa efficacia di un processo di tipo tempra chimica, è la risoluzione della composizione chimica attraverso lo spessore, così da identificare la presenza dello ione di scambio e definirne qualitativamente il livello di penetrazione.
Proprio in questi termini sono state impiegate le potenzialità del microscopio a scansione elettronica, andando ad indagare, mediante sonda per microanalisi edx, prelievi di alcuni campioni di vetro, dichiarati da tempra chimica, occorsi in danneggiamenti sospetti, confrontati con campioni standard.
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