Trempe chimique du verre

Posté par Paméla le 21 janvier 2019

Trempe chimique du verre

 

1/Raisons et avantages de la trempe chimique du verre

La trempe chimique du verre est utilisée lorsque, en particulier, la trempe thermique n’est pas possible ou donnent des résultats incompatibles avec les propriétés recherchées. Elle est plus facile à contrôler que la trempe thermique.

C’est le cas pour :

-Les verres de faibles épaisseurs

Même si certains équipements permettent de tremper thermiquement des verres de 2 mm d’épaisseur, dans le cas d’épaisseurs inférieures à 3 mm, la trempe chimique donne souvent de bien meilleurs résultats.

-Les verres bombées

La trempe chimique s’effectuant à une température inférieure à celle où le verre commence à se déformer, la forme géométrique n’est pas modifiée par la trempe chimique. Ceci est, en particulier, recherché lorsque le verre bombé doit être ensuite assemblé en feuilleté.

-La qualité optique

La trempe chimique donne de meilleurs résultats optiques que la trempe thermique (moins de déformation).

-Lorsque qu’une dureté supérieure à celle obtenue par trempe thermique est requise.

La trempe chimique permet de multiplier par un coefficient compris entre 4 et 10 la dureté obtenue par trempe thermique, en jouant sur la longueur du cycle et la température du bain.

-L’absence de déformation de surface

La trempe chimique permet de s’affranchir des déformations de surface pouvant résulter d’une trempe thermique.

-Façonnage après trempe

L’un des autres avantages de la trempe chimique est que le verre peut être façonné  ( découpe, perçage, rodage et polissage….) après avoir été trempé. Cependant dans ce cas une partie du verre perd les propriétés acquises lors de la trempe ( par exemple si on coupe le verre après trempe on admet qu’il a perdu ses propriétés jusqu’à 3 cm de la coupe). De même pour le perçage avec forêt diamanté. Il est donc préférable de le façonner avant trempe.

-Absence de flèche

La flèche est moindre que dans le cas de la trempe thermique

-Les formes géométriques complexes

Ces formes géométriques complexes sont parfois délicates à tremper thermiquement

 

Par contre la trempe chimique a une limite sur les dimensions des pièces de verre qu’il est possible de traiter par cette technique, liée à la taille maximale des fours disponibles sur le marché ( actuellement 3200×2200 ).

Autre inconvénient en cas de bris de la pièce, il n’y a pas, comme dans le cas de la trempe thermique de réduction significative de la taille des morceaux de verre. Pour cette raison seule la trempe thermique peut proposer des verres estampillés « Verres de sécurité ». Pour répondre à cette exigence les verres trempés chimiquement doivent être feuilletés.

De plus la surface du verre trempé chimiquement doit ne pas comporter de rayures ou d’autres défauts de surface car dans ce cas sa résistance chute fortement et devient comparable à celle d’un simple verre recuit.

Côté coût le prix de la trempe chimique est environ 5 fois plus cher que celui de la trempe thermique

 

2/Caractéristiques de la trempe chimique

L’objectif de la trempe chimique est (comme dans le cas de la trempe thermique ) de mettre la surface du verre en compression afin d’augmenter de façon importante sa dureté. Dans le cas de la trempe chimique cette mise en compression est obtenue en remplaçant à la surface du verre (entre 20 et 100 microns de profondeur) des ions sodium, par des ions plus gros, les ions potassium. Ces derniers ayant des propriétés chimiques très proches de celles des ions qu’ils vont remplacer (même colonne dans le tableau périodique des éléments), il n’y a pas de changement important des principales propriétés du verre.

Cet échange d’ions s’effectue en plongeant  le verre dans un bain de sels de potassium  fondus pendant des durées comprises généralement entre 12 et 20 heures. La température du bain de sels est d’environ 460° Celcius.

 

 

3/Tableau comparatif verre trempé thermiquement ou chimiquement

 

 

  Verre trempé thermiquement Verre trempé chimiquement
Epaisseurs ( mm)  3 à 19 0.5 à 19
Compression de la surface      ( N/mq) 30/70 300/400
Epaisseur de la partie en compression 20% de l’épaisseur totale du verre 20 à 120 microns
Résistance à la flexion            ( N/mq) 120/200 250/600
Fragmentation en cas de casse Petits fragments Gros morceaux
Façonnage après trempe

 

Non

 

Oui ( découpe, rodage, polissage, perçage…) mais…

 

 

 

4/Les principaux marchés de la trempe chimique

La trempe chimique du verre est beaucoup plus onéreuse que la trempe thermique. Les marchés de la trempe chimique vont donc se trouver dans des applications où la trempe thermique rencontre des problèmes.

-Faibles épaisseurs

-Qualité (déformation, dureté, qualité optique..)

On va donc rencontrer la trempe chimique dans les secteurs aéronautiques et spacials, dans le domaine militaire, dans le domaine naval ( militaire et civil), dans le domaine automobile ( sur des secteurs très spécifiques), dans le domaine du luxe, dans l’électronique, dans le bâtiment ( applications spéciales sur des volumes bombés..), pour certaines applications de verres photovoltaïque ( énergie solaire) et plus généralement dans des secteurs plutôt de petites séries et demandant des contraintes spécifiques, en particulier dans le domaine de la déformation.

 

 

5/Conclusion

La trempe chimique est une alternative à la trempe thermique lorsque celle-ci ne peut atteindre efficacement les spécifications requises. Mais afin de pouvoir répondre aux cahiers des charges spécifiques et garantir le niveau de qualité recherché, elle doit s’effectuer sur des installations automatisées et équipées de dispositifs de contrôle et de sécurité à même de fournir avec productivité et répétabilité le niveau de qualité exigé.

 

 

 

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