玻璃腐（非金属材料）普遍性腐蚀及选择性腐蚀

玻璃与水接触时，可以发生溶解和化学反应。这些化学反应包括水解及在酸、碱、盐水溶液中的腐蚀，除开这种普遍性的腐蚀外，还有由于相分离所导致的选择性腐蚀。在下面，将分别讨论这些非金属材料的腐蚀问题。

溶解
SiO2是玻璃最主要的组元，图6-12示出pH值对可溶SiO2的影响:当pH<8，SiO2在水溶液中的溶解量很小;而当pH>9以后，溶解量则迅速增大。这种效应可从图6-13所示的模型得到说明:
(1)在酸性溶液中，要破坏所形成的酸性硅烷桥困难，因而溶解少而慢;
(2)在碱性溶液中，Si—OH的形成容易，故溶解度大。

水解及腐蚀
含有碱金属或碱土金属离子R(Na+，Ca2-等)的硅酸盐玻璃与水溶液接触时，不是“溶解”，而发生了“水解”，这时，所要破坏的是Si—O—R，而不是Si—O—Si。
水解时，R形成水溶性盐进人溶液，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，受H+向内扩散的控制。
因此，在酸性溶液中，即pH<7时，R+为H+所置换，但Si—O—Si骨架未动，所形成的胶状产物又能阻止反应继续进行，故腐蚀少。

但是，在碱性溶液中则不然，如图6-13所示，OH—破坏了Si—O—Si链，而形成Si-OH及—Si—O—Na,因此腐蚀较水或酸性溶液为重，并不受扩散控制。表6-13中的腐蚀数据证实了上述的分析，其中“耐碱玻璃”由于含有ZrO2，故在碱中
的腐蚀速度也很低。

般说来，含有足够量SiO2的硅酸盐玻璃是耐酸蚀的。但是，为了获得某些光学性能的光学玻璃中，降低了SiO2，加入了大量Ba、Pb及其他重金属的氧化物，正是由于这些氧化物的溶解，使这类玻璃易为醋酸、硼酸、磷酸等弱酸腐蚀，此外，由于阴离子F的作用,氟氢酸极易破坏Si—O—Si键而腐蚀玻璃:
与-般的化学反应相似，升温也增加玻璃的腐蚀速度(图6-14)。 图6-15指出pH>8时硼硅酸盐玻璃的腐蚀失重随pH值的升高而增加。

选择性腐蚀
如图6-16所示的SiO2 - B2O3-Na20三元系中的“影线区”的成分，通过热处理(例如580C，3~168h)，可以形成双相组织-孤立的硼酸盐相弥散在高SiO2基体之中。这种双相组织的玻璃在酸中发生了选择性腐蚀，富B2O3的硼酸盐相受蚀，而高SiO2的基体没有变化，从而形成疏松的玻璃。孔洞的直径在3~6nm之间，孔洞的体积可达28%。再通过弱碱性处理，由于溶去孔洞内部的高SiO2的残存区，可扩大孔洞直径。

其他不少玻璃也具有这种相分离及选择性腐蚀的性能。例如，简单的钠玻璃也可通过上述的热处理-腐蚀工艺，获得孔洞直径为0.7nm的疏松玻璃，显示分子筛的功能。

转载请注明精川材料检测地址：www.jctest.vip