Prinsip Dan Kelebihan Dan Kelemahan Pembajaan Kimia

Pembajaan kimia, juga dikenali sebagai pengukuhan pertukaran ion, adalah kaedah pembajaan kaca dengan mengubah komposisi permukaannya melalui cara kimia. Ia meningkatkan kekuatan mekanikal dan kestabilan terma kaca dengan memperkenalkan tegasan mampatan pada permukaan. Teknik ini dicapai melalui proses pertukaran ion. Pembajaan kimia boleh dikelaskan kepada dua kategori berdasarkan suhu pertukaran ion: pertukaran ion suhu rendah (di bawah suhu peralihan kaca) dan pertukaran ion suhu tinggi (di atas suhu peralihan kaca).

Prinsip di sebalik pembajaan kimia terletak pada mekanisme penyebaran ion. Dengan merendam kaca dalam mandi garam cair suhu tinggi, ion logam alkali dalam kaca meresap dan bertukar dengan ion logam alkali dalam garam cair, mengakibatkan fenomena yang dipanggil "kesesakan." Kesan sesak ini menjana tegasan mampatan pada permukaan kaca, dengan itu meningkatkan kekuatannya.

Menurut teori struktur rangkaian kaca, bahan kaca terdiri daripada rangkaian tiga dimensi amorf yang terdiri daripada polyhedra oksigen, dengan aluminium (Al) atau fosforus (P) menduduki kedudukan pusat. Ion ini, bersama dengan ion logam alkali (cth, natrium dan kalium), membentuk rangkaian kaca. Dalam pembajaan kimia, ion logam alkali terdedah untuk meresap dan mengasingkan daripada kaca, menyebabkan perubahan dalam komposisi permukaan dan pembentukan lapisan permukaan dengan tegasan mampatan. Walau bagaimanapun, lapisan tegasan mampatan yang dihasilkan oleh pertukaran ion adalah agak nipis dan sensitif kepada kecacatan permukaan. Malah calar kecil boleh mengurangkan kekuatan kaca dengan ketara.

Kelebihan dan kekurangan:

Kaca terbaja secara kimia mempamerkan kekuatan yang setanding dengan kaca terbaja secara fizikal, bersama-sama dengan kestabilan terma yang sangat baik. Ia boleh diproses pada suhu yang lebih rendah, mengekalkan bentuknya semasa pengeluaran, dan tidak dihadkan oleh ketebalan atau bentuk geometri. Peralatan yang diperlukan untuk pembajaan kimia adalah mudah, dan proses pengeluarannya agak mudah. Walau bagaimanapun, jika dibandingkan dengan kaca terbaja secara fizikal, pembajaan kimia mempunyai beberapa kelemahan. Kitaran pengeluaran adalah lebih lama (masa pertukaran boleh dilanjutkan kepada beberapa puluh jam), mengakibatkan kecekapan yang lebih rendah dan kos pengeluaran yang lebih tinggi (disebabkan oleh ketidakupayaan untuk mengitar semula garam cair dan keperluan untuk ketulenan yang tinggi). Serpihan kaca terbaja secara kimia sama seperti kaca biasa, yang mengurangkan prestasi keselamatannya. Selain itu, sifatnya kurang stabil dari segi kestabilan kimia, dan sifat fizikalnya seperti kekuatan mekanikal dan rintangan hentaman boleh merosot dengan cepat dari semasa ke semasa.

Aplikasi:

Kaca terbaja secara kimia menemui aplikasi yang luas dalam pelbagai ketebalan kaca rata, kaca berdinding nipis dan produk kaca berbentuk, serta dalam kaca tahan api.

Secara ringkasnya, pembajaan kimia ialah teknik pengukuhan kaca yang mengubah suai komposisi permukaan kaca melalui pertukaran ion, mewujudkan lapisan tegasan mampatan. Ia menawarkan kelebihan seperti kekuatan yang dipertingkatkan, kestabilan terma dan fleksibiliti dalam bentuk dan ketebalan. Walau bagaimanapun, ia juga mempunyai had dari segi masa pengeluaran, kos, keselamatan dan kestabilan. Memahami prinsip dan aplikasi pembajaan kimia membantu dalam menentukan kesesuaiannya untuk keperluan kaca tertentu.