サファイアガラスは、AppleがGT Advanced社と提携して量産化に失敗した以来、Appleコミュニティで話題となっています。サファイアガラスの生産については多くのことが知られていますが、iPhone 6、iPhone 6 Plus、そしてApple Watch Sportの前面を飾るイオン強化ガラスについてはほとんど語られていません。
極度の高温と高圧を必要とする工程で人工的に製造されるサファイアとは異なり、イオン強化ガラスは、イオン交換によって化学的に変化させ、強度を向上させたガラスです。この工程では、ガラス材料中のナトリウムイオンを高温下でより大きなカリウムイオンと交換します。これはコスト効率の高い工程であり、通常のガラスよりも耐衝撃性と耐傷性に優れた材料を生み出します。
このプロセスでは、ガラスを加熱します。ガラスは通常、融点を下げるためにナトリウムで処理されますが、その後、カリウム塩の浴槽に浸します。これにより、小さなナトリウム原子はガラスから拡散し、大きなカリウム原子がガラス内部に浸透します。大きな原子はガラスを圧縮して強度を高め、衝撃や傷に対する耐性を低下させます。実践的な説明については、Applied Scienceのこのイオン交換プロセスの説明と実演をご覧ください。
イオン交換はガラスを強化する一般的なプロセスであり、モバイルデバイスやウェアラブルデバイスのディスプレイ材料の製造に様々な企業で利用されています。手法は似ていますが、各社は最終製品を自社のニーズに合わせて改良するためにプロセスを微調整しています。コーニング社はスマートフォンやタブレット向けのゴリラガラスの製造にイオン交換技術を採用しており、AppleはApple WatchのイオンXガラスとiPhoneのイオン強化ガラスに使用しています。
