Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (May 2022)
Mechanical and sandblasting erosion resistance characterization of chemical strengthened float glass
Abstract
The purpose of this work is to study the influence of the immersion temperature and the treatment time of the ion exchange of soda-lime glass in molten KNO3 bath on its mechanical properties, and in particular the erosion resistance using Sahara sand and alumina abrasives. EDS analysis showed that the depth of penetration of K+ into glass increases as temperature and treatment time increase. The effect of ion exchange temperature and time on mechanical reinforcement was studied by micro-indentation, scratch test, wear and erosion test. All of these mechanical properties are improved after ion exchange treatments; erosion and wear resistance behave the same, either by using natural abrasives such as Sahara sand or by using an aggressive abrasive as alumina grits.The increase in the ion exchange time induces an increase in Vickers hardness of about 15–40% compared to annealed glass. Samples processed at 520 °C for a short period of 2 h show better mechanical properties compared to samples processed at 480 °C for longer times. In this case, the sample has a higher surface density which made the glass in compression not only because the potassium ions occupy the ionic substitution spaces but also the free spaces. Resumen: El propósito de este trabajo es estudiar la influencia de la temperatura y el tiempo de inmersión en un baño de nitrato de potasio (KNO3) fundido en el comportamiento mecánico de un vidrio sodocálcico.La extensión del proceso de intercambio iónico se ha caracterizado mediante microanálisis por dispersión de energías de rayos X (EDX). El comportamiento mecánico, por su parte, se ha caracterizado mediante ensayos de microindentación Vickers y de resistencia al rayado, al desgaste y a la erosión. Como partículas abrasivas se han utilizado arena del Sahara y alúmina, obteniendo resultados equivalentes.La penetración del K en el material durante la inmersión aumenta con la temperatura y el tiempo de tratamiento. La incorporación del K da lugar a un aumento de la densidad superficial, generándose una matriz vítrea en compresión. El aumento del tiempo del intercambio iónico se traduce en un incremento de 15-40% de la micro-dureza Vickers. Las muestras tratadas a 520 °C durante tiempos cortos (2 h) presentan mejores propiedades mecánicas que las tratadas a 480 °C durante tiempos más largos.En este caso, la muestra tiene una mayor densidad superficial lo que hizo que la celosía de vidrio se comprimiera no solo porque los iones de potasio ocupan los espacios de sustitución iónica, sino también los espacios libres.
