玻璃的腐蚀优质PPT.pptx
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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,H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,