玻璃的腐蚀.pptx

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玻璃的腐蚀,CONTENTS,目录,9.2.1,9.2.2,9.2.3,玻璃腐蚀的特征和概念,玻璃腐蚀的机理,玻璃腐蚀的影响因素,玻璃腐蚀的防护,9.2.4,玻璃：

从熔融体通过一定方式冷却，因黏度逐渐增大，而具有非晶结构特征和固体机械性质的物质，不论其化学组成及硬化温度范围如何，都可称之为玻璃。

玻璃是具有长程无序、短程有序结构特征的非晶态、亚稳定态或介稳定态的物质。

玻璃的组成：

1、玻璃形成体。

如B2O3、SiO2、GeO2、P2O5等，它们形成玻璃的三维结构。

2、网络变型体。

如Na2O、K2O、CaO、MgO等，它们的金属离子无规则地分布在三维网络中，所提供的额外氧原子改变了网络结构。

3、中间体。

如Al2O3、PbO等，既可形成玻璃的三维结构，也可改变网络结构。

9.2.1.玻璃腐蚀的特征和概念,玻璃成分分类,（a）同成分的晶体结构，长程有序排列。

（b）缺乏对称性及周期性的三维网络，其结构是以硅氧四面体SiO4为基本单元的空间连续的无规则网络所构成的牢固骨架，此为材料中化学稳定的组成部分。

（c）被网络外的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子所打断而又重新集聚的脆弱网络，此为材料中化学不稳定的组成部分。

玻璃受到的侵蚀首先发生在玻璃表面。

由于玻璃表面存在着裂纹和缺陷，在大气、水、酸或碱等介质参与下，会发生化学反应为主的物理、化学的侵蚀。

首先导致玻璃表面变质，随后侵蚀作用逐渐深入，直至玻璃本体完全变质。

显然，这种变质层的性质由玻璃成分、结构、表面织构及侵蚀介质的性质决定。

玻璃腐蚀的概念,9.2.2.玻璃腐蚀的机理,pH值对可溶性SiO2的影响图。

当PH8，SiO2在水溶液中的溶解量很小；当PH9后，溶解量则迅速增大。

这种效应可从下页图示所显示的模型说明：

1、溶解,在酸性溶液中，要破坏所形成的酸性硅烷桥较困难，因而溶解少而慢；在碱性溶液中，Si-OH的形成容易，故溶解度大。

2、水解,含有碱金属或碱土金属离子R（Na+、Ca2+等）的硅酸盐玻璃与水或酸性溶液接触时，发生“水解”，破坏Si-O-R键，而不是Si-O-Si键。

水解时，R（碱金属或碱土金属离子）形成水溶性盐进入溶液，而R+为H+置换，使Si-O-R转化为Si-O-H，这种新形成的Si-O-H与原有的Si-O-Si形成胶状物，可阻止腐蚀继续进行，反应受H+向内扩散的控制。

在酸性溶液中，R+为H+置换，Si-O-Si骨架未动，腐蚀少；在碱性溶液中，OH-破坏了Si-O-Si，形成Si-O-H及Si-O-Na,腐蚀过程不受扩散控制。

3、选择性腐蚀,如图所示为SiO2B2O3Na2O三元系中的“影线区”的成分，通过热处理（如580，3168h）可以形成双向组织孤立的硼酸盐相弥散在高SiO2基体中。

这种双向组织的玻璃在酸中发生了选择性腐蚀，富B2O3的硼酸盐相受侵，而高SiO2的基体没有变化，从而形成疏松的玻璃。

材料的化学成分和矿物组成,材料孔隙和结构,腐蚀介质,热处理,温度,压力,9.2.3.玻璃腐蚀的影响因素,9.2.4.玻璃腐蚀的防护,氢氟酸能侵蚀Si-O网络，从而溶解玻璃。

不含这种结构单元的玻璃应能耐氢氟酸侵蚀。

在研究中人们找到以铝磷酸盐为基础的玻璃。

玻璃耐碱性较差，阻碍了把玻璃纤维用作混凝土的增强材料。

以Na2O-ZrO2-SiO2系统为基础的玻璃最能耐碱液侵蚀。

建议用Zr、Ti、Hf或La等盐类的改性处理玻璃纤维，让它们沉积在玻璃表面做为保护层。

用醋酸铍处理特别有效,