玻璃的化學蝕刻是用氫氟酸溶掉玻璃表面層的硅氧,根據殘留鹽類的溶解度的不同,而得到有光澤的表面或無光澤的毛面。
干燥的氟化氫與玻璃是不起作用的,在水或水蒸汽的情況下,鈉鈣玻璃與氫氟酸作用如下:
Na2O·CaO·6SiO2+28HF=2NaF+CaF2+6SiF4+14H2O
SiF4在一般條件下是氣體狀態(tài),但在氫氟酸溶液中來不及揮發(fā),而與HF反應成絡合硅氟酸:
SiF4+2HF=H2SiF6
硅氟酸與硅酸鹽水解產生的氫氧化物相互作用,得到硅氟酸鹽:
Na2SiO3+2H2O=2NaOH+H2SiO3
H2SiF6+2NaOH=NaSiF6+2H2O
鉀鉛玻璃與氫氟酸的反應如下:
aK2O·bPbO·cSiO2+(2a+2b+4c)HF=2aKF+bPbF2+cSiF4+(a+b+2c)H2O
鈉、鉀、鉛、鈣、鎂玻璃與氫氟酸的反應為
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
玻璃與氫氟酸作用后生成鹽類的溶解度各不相同。氫氟酸鹽類中,堿金屬(鈉和鉀)的鹽易溶于水,而氟化鈣、氟化鋇、氟化鉛不溶于水。在硅氟酸中,鈉、鉀、鋇和鉛鹽在水中都溶解很少,而其他鹽類則易于溶解。
蝕刻后玻璃的表面性質決定于氫氟酸與玻璃作用后所生成的鹽類性質、溶解度的大小、結晶的大小以及是否容易從玻璃表面清除。如生成的鹽類溶解度小,且以結晶狀態(tài)保留在玻璃表面不易清除,遮蓋玻璃表面,阻礙氫氟酸溶液與玻璃接觸反應,則玻璃表面受到的侵蝕不均勻,得到粗糙又無光澤的表面。如反應物不斷被清除,則腐蝕作用很均勻,并且得到非常平滑或有光澤的表面。
玻璃表面蝕刻過程中產生的結晶大小對光澤度也有影響,結晶大則產生光線的漫射,表面無光澤。
玻璃的化學組成是影響蝕刻的主要因素之一。對于含堿少或含堿土金屬氧化物很少的玻璃是不適于表面蝕刻的。如玻璃中含氧化鉛較多時,則常常會形成細粒的毛面;含氧化鋇時,則呈粗粒的毛面;含有氧化鋅、氧化鈣或氧化鋁時,則呈中等粒狀毛面。
蝕刻液的組成也是影響蝕刻表面的主要因素。蝕刻液中如含有能溶解反應生成鹽類的成分,如硫酸等,即可得到有光澤的表面。由此可以根據表面光澤度的要求來選擇蝕刻液的配方。
生成中根據需要采用蝕刻液或蝕刻膏。蝕刻液可由HF加入NH4F與水組成。蝕刻膏有氟化銨、鹽酸、水并加入淀粉或粉狀冰晶石粉配成。制品上不需要腐蝕的地方可以圖上保護漆或石蠟。
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