生产热线:15359873539 13950130091 0592-5984992

联系我们

电话:0592-5984992 5117683
传真:0592-5328263
手机:15359873539 13950130091 沈先生
邮箱:13950130091@163.com
地址:厦门市思明区嘉禾路3号

您现在的位置:首页 >> 新闻中心 >> 技术文章 >> 光学石英玻璃表面烧蚀问题及成因分析新闻中心

光学石英玻璃表面烧蚀问题及成因分析

发表日期:2014-10-20 发布者:厦门益唯特玻璃有限公司 [返回]

光学石英玻璃表面烧蚀问题及成因分析

 

厦门益唯特专业生产抛光光学石英玻璃、光学K9玻璃、光学镜片等产品,产品广泛应用于光学仪器、电子镜头、仪器成像、测温监控等。光学玻璃加工过程中最棘手的问题是玻璃表面的烧蚀。烧蚀是怎样发生的呢?光学玻璃的主要成分为硅酸盐,其遇水或水蒸汽会发生水解作用,形成烧蚀。

 

反应方程式如下:

Na2SiO3+2H2O↔2NaOH+H2SiO3       (1)

 

水解作用的实质是水中的氢离子(H+)与玻璃表面碱金属离子之间的交换。其交换过程如下:

H2O↔H++OH-                  (2)

   分解

Si-O-Si-Na           Si-O-Si-H

O-Si-O      + H+ O-Si-O       + Na+     (3)

Si-O-Si              Si-O-Si

 

结果氢离子不断减少,使水中OH-离子不断增加,与此同时玻璃表面形成一层硅酸凝胶薄膜。OH-离子增加的结果是玻璃的液体环境碱性不断增强,生成高浓碱性液体,与H2SiO3发生化学反应,方程式如下:

2OH-+ H2SiO3=2H2O + SiO3²- 4

这样就加剧了方程式(1)向右进行,生成碱性物质再次增加,如此循环导致烧蚀加重。同时由于硅胶质层具有多孔龟裂结构,使OH-离子继续向玻璃层侵蚀,特别是含硅少、化学稳定性差的材质,硅酸凝胶膜层的致密性和牢固性较差,更加剧了OH-的侵蚀。

 

水解作用几乎贯穿了光学玻璃的整个加工过程,无论是研磨、求芯等工序中或工序间,均会程度不一地发生。水解作用的表现形式,或者说加剧水解程度的外在条件有很多,比如碱性腐蚀、盐类腐蚀、温度腐蚀(包括清洗剂温度、烘干温度、室内温度)等。

 

光学石英玻璃表面烧蚀问题及成因分析,现以研磨工序为例,说明碱性环境以及加工方法本身是如何加速水解作用的。通常,以CeO2(二氧化铈)为主要成分的研磨粉是不会对镜片构成腐蚀的,但在进行研磨加工时,研磨液是由水加研磨粉配制而成,因此新配制的研磨液的初始pH值是由水和研磨粉的酸碱性共同决定的,一般呈碱性(pH>7)。如前所述,玻璃遇水会产生水解反应,如方程式(1),而生成的H2SiO3(硅酸)呈凝胶状态,附在玻璃表层起保护作用,阻止反应继续进行,同时一部分H2SiO3(硅酸)分解,生成的SiO2(二氧化硅)附在玻璃表面也可以减缓水解反应,起到保护作用,化学反应方程式如下:

H2SiO3(硅酸)→2H2O+ SiO2(二氧化硅)  5

 

随着玻璃表面的研磨抛光,表层的SiO2(二氧化硅)和大部分的H2SiO3凝胶被去除,打破了方程式(1)、(5)的平衡,使方程式(1)、(5)的反应更深入地向右进行,生成更多的碱性物质,导致研磨液的pH值持续上升,其中的碱性液体与H2SiO3凝胶反应,如方程式(4),如此循环加速水解反应,导致玻璃表面烧蚀。



分享到: 0
Copyright by 2005-2014  厦门市益唯特玻璃有限公司 版权所有 地址:厦门市思明区嘉禾路3号 联系电话: 0592-5984992 5117683 13950130091 联系人: 沈先生
技术支持:厦门市益唯特玻璃网络中心 专业生产:光学玻璃、石英玻璃、视窗玻璃、红外玻璃...备案号:闽ICP备12004835号
点击关闭