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玻璃的化学蚀刻
 发布时间:2015年08月13日 浏览:3810

玻璃的化学蚀刻是用氢氟酸溶掉玻璃表面层的硅氧,根据残留盐类的溶解度的不同,而得到有光泽的表面或无光泽的毛面。

干燥的氟化氢与玻璃是不起作用的,在水或水蒸汽的情况下,钠钙玻璃与氢氟酸作用如下:

Na2O·CaO·6SiO2+28HF=2NaF+CaF2+6SiF4+14H2O

SiF4在一般条件下是气体状态,但在氢氟酸溶液中来不及挥发,而与HF反应成络合硅氟酸:

SiF4+2HF=H2SiF6

硅氟酸与硅酸盐水解产生的氢氧化物相互作用,得到硅氟酸盐:

Na2SiO3+2H2O=2NaOH+H2SiO3

H2SiF6+2NaOH=NaSiF6+2H2O

钾铅玻璃与氢氟酸的反应如下:

aK2O·bPbO·cSiO2+(2a+2b+4c)HF=2aKF+bPbF2+cSiF4+(a+b+2c)H2O

钠、钾、铅、钙、镁玻璃与氢氟酸的反应为

aNa2O·bK2O·cPbO·dCaO·eMgO·fSiO2+(2a+2b+2c+2d+2e+4f)HF=aNa2SiF6+bK2SiF6+cPbF2+dCaF2+eMgF2+(a+b+c+d+e+2f)H2O

玻璃与氢氟酸作用后生成盐类的溶解度各不相同。氢氟酸盐类中,碱金属(钠和钾)的盐易溶于水,而氟化钙、氟化钡、氟化铅不溶于水。在硅氟酸中,钠、钾、钡和铅盐在水中都溶解很少,而其他盐类则易于溶解。

蚀刻后玻璃的表面性质决定于氢氟酸与玻璃作用后所生成的盐类性质、溶解度的大小、结晶的大小以及是否容易从玻璃表面清除。如生成的盐类溶解度小,且以结晶状态保留在玻璃表面不易清除,遮盖玻璃表面,阻碍氢氟酸溶液与玻璃接触反应,则玻璃表面受到的侵蚀不均匀,得到粗糙又无光泽的表面。如反应物不断被清除,则腐蚀作用很均匀,并且得到非常平滑或有光泽的表面。

玻璃表面蚀刻过程中产生的结晶大小对光泽度也有影响,结晶大则产生光线的漫射,表面无光泽。

玻璃的化学组成是影响蚀刻的主要因素之一。对于含碱少或含碱土金属氧化物很少的玻璃是不适于表面蚀刻的。如玻璃中含氧化铅较多时,则常常会形成细粒的毛面;含氧化钡时,则呈粗粒的毛面;含有氧化锌、氧化钙或氧化铝时,则呈中等粒状毛面。

蚀刻液的组成也是影响蚀刻表面的主要因素。蚀刻液中如含有能溶解反应生成盐类的成分,如硫酸等,即可得到有光泽的表面。由此可以根据表面光泽度的要求来选择蚀刻液的配方。

生成中根据需要采用蚀刻液或蚀刻膏。蚀刻液可由HF加入NH4F与水组成。蚀刻膏有氟化铵、盐酸、水并加入淀粉或粉状冰晶石粉配成。制品上不需要腐蚀的地方可以图上保护漆或石蜡。

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