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.
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 donnent souvent de bien meilleurs résultats.
-Les verres bombés
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.
-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 du verre 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 du verre est que le verre peut être façonné ( découpe, perçage, rodage et polissage….) après avoir été trempé.
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 x 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. 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.
2/Caractéristiques de la trempe chimique du verre
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) 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, 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 entre 12 et 20 heures. La température du bain de sels et d’environ 400° Celcius.
Schéma des échanges d'ions lors de la trempe chimique du verre
3/Tableau comparatif verre trempé thermiquement ou chimiquement
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Verre trempé thermiquement |
Verre trempé chimiquement |
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Epaisseurs ( mm) |
3 à 19 |
0.5 à 19 |
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Compression de la surface ( N/mq) |
30/70 |
300/400 |
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Epaisseur de la partie en compression |
20% de l’épaisseur totale du verre |
20 à 120 microns |
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Résistance à la flexion ( N/mq) |
120/200 |
250/600 |
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Fragmentation en cas de casse |
Petits fragments |
Gros morceaux |
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Façonnage après trempe
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Non
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Oui ( découpe, rodage, polissage, perçage…) |
4/Les principaux marchés de la trempe chimique du verre
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 spatiaux, 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..) 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 du verre 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.
