Etude de la résistance au choc thermique du verre traité

Abstract

Les défauts de surface affectent considérablement les propriétés mécaniques et optiques du verre, particulièrement sa résistance mécanique. Ces défauts se propagent rapidement suite à une contrainte mécanique ou thermique, ce qui engendre une rupture catastrophique de ce dernier. Pour neutraliser ces fissures superficielles des traitements de renforcement s’avèrent indispensable. Dans notre travail, deux techniques de renforcement ont été adoptées, la première consiste à la modification de la structure de la couche superficielle par échange d’ions simple ou bien double. La deuxième consiste à un dépôt de couche mince de ZnO par la technique du spray pyrolyse. Le traitement thermochimique par échange d’ions simple réalisé dans le cadre de cette étude, consiste à introduire des contraintes de compression en surface du verre silico sodo calcique, par immersion de ce dernier dans un bain de nitrate de potassium fondu. L’accent a été mis sur l’effet de la température de traitement ainsi que le temps d’immersion sur les propriétés mécaniques telles que la dureté, la ténacité, le module de Young et la résistance mécanique mesurée par flexion trois points. Tandis que le double échange ionique consiste à immerger les échantillons préalablement renforcés par échange simple dans un bain de mélange de 30% de nitrate de sodium et 70% de nitrate de potassium. L’effet des paramètres temps et température de traitement a été pris en compte. Le deuxième procédé de renforcement considéré dans ce travail est le dépôt de couches minces de ZnO par la technique de spray pyrolyse. Deux solutions de précurseurs ont été utilisées (L’acétate et le chlorure de zinc). L’effet de la molarité et la température de recuit ont été pris en considération. Tous les échantillons ainsi traités ont été soumis à un choc thermique doux par jet d’air. Les résultats confirment que l’ensemble des propriétés du verre traité se sont améliorées suite au traitement thermochimique par échange d’ions. L’analyse par diffraction des rayons X a montré que les films minces ont une structure cristalline de Zincite et que l’intensité des pics est affectée par la molarité et la température de recuit. Une évolution très remarquable de la différence de température critique a été obtenue lors du choc thermique.