混合酸溶液中腐蚀时间对玻璃的表面显微结构及其性能影响卢金山刘望子杜建亮邓莉萍李喜宝冯志军(南昌航空大学，江西南昌330063)［摘要］以HF/H2SO4混合液为复合腐蚀剂，系统研究了腐蚀时间对玻璃的表面显微结构、润湿性以及透光率、抗弯强度、断裂韧度等性能的影响。随着腐蚀时间延长，腐蚀速率逐渐降低，表面腐蚀坑尺寸先缩小后增大，腐蚀坑分布均匀性先提高后降低;接触角逐渐增大并趋于稳定值;抗弯强度先增大后减小;断裂韧度变化不明显。腐蚀20min时，玻璃表面粗糙度最低，接触角与抗弯强度最大，分别为71°和174MPa。［关键词］混合酸;玻璃;润湿性;力学性能［］TQ171［文献标志码］A［］1001－4926(2013)02－0079－06EffectofEtchingTimeonSurfaceMicrostructureandPropertiesofGlassTreatedinaMixedAcidSolutionLU激n－shanLIUWang－ziDU激an－liangDENGLi－pingLIXi－baoFENGZhi－jun(NanchangHangkongUniversity，Nanchang，激angxi330063，China)Abstract:Soda－limesilicateglasssheetswereetchedbyusingamixedsolutionofHFandH2SO4asthecomplexethant．Effectsofetchingtimeonthesurfacemicrostructure，surfacewettability，transparency，bendingstrengthaswellasfracturetoughnessofglasssheetshavebeeninvestigatedindetail．Theresultsshowthatastheetchingprocessproceeded，thedissolutionrateofglasssheetsisgraduallydecreased．Theetchpitsizefirstlyincreasesandthendecreases，theresultfortheuniformityofetchpitdistributionareop-posite．Thecontactangleisincreaseduptoaconstantvalue．Thebendingstrengthfirstlyincreasedandthendecreased，whilethefrac-turetoughnessisnotobvious．Astheetchingtimeis20min，thesurfaceroughnessattainstheminimumvalue，andthemaximumcon-tactangleof71°andmaximumbendingstrengthof174MPaareachieved，respectively．Keywords:mixedacid;glass;wettability;mechanicalproperties性，可显著改善玻璃化学稳定性以及光学和力学性能［1－2］。玻璃表面改性方法主要有酸碱腐蚀、水腐蚀以及离子交换等［3－5］。碱腐蚀和水腐蚀的速率较低，需要在较高温度下进行，且腐蚀速率不易引言玻璃表面在化学键形态、化学组分、显微结构等方面与内部存在明显差异，通过表面物理/化［收稿日期］2013－05－05［修回日期］2013－06－10［作者简介］卢金山(1969—)，男，南昌航空大学材料科学与工程学院教授。主要研究方向:透明材料。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---·80·南昌航空大学学报:自然科学版第27卷离子交换容易在玻璃表面形成难于祛除的吸附层，从而影响表面化学稳定性。酸处理是通过氢氟酸类水溶液腐蚀，降低表面裂纹尺寸，或钝化表面微裂纹尖端，从而提高玻璃强度［6］。利用氢氟酸对蒙砂玻璃进行处理，腐蚀15min时玻璃强度从118MPa提高到181MPa［7］。腐蚀过程中容易生成不溶于水的氟硅酸盐，吸附在玻璃表面，影响玻璃表面粗糙度和透光率，通常在氢氟酸溶液中添加盐酸、硝酸或硫酸溶解氟硅酸盐，以获得光滑平整的玻璃表面［8］。由于硫酸酸性强、不易挥发，配制的混合酸在腐蚀速率、腐蚀均匀性方面超过盐酸或硝酸，所以混合酸常度计，天津市拓普仪器有限公司生产;C2000C型接触角/界面张力测量仪，上海中晨数字技术设备有限公司生产;WDW－50型微机控制电子万能试验机，济南试金集团有限公司生产;HX－1000TM型显微维氏硬度计，上海太明仪器有限公司生产。实验方法:混合酸溶液处理后玻璃失重率W=LΔm/m0×100%，其中Δm为玻璃失重，m0为腐蚀前玻璃质量;腐蚀速率R为单位时间内单位表面积的失重(g·mm－2·min－1);玻璃腐蚀深度d=Δm/(ρ*A)，其中ρ为玻璃体积密度(2．51g/cm3)，A为试样的总表面积。利用金相显微镜和原子力显微镜(AFM)观察腐蚀后玻璃表面形貌;利用接触角测量仪分析玻璃表面润湿性;利用紫外可见分光光度计(UV－Vis)［9－10］用HF/H2SO4。目前，玻璃表面改性研究主要涉及腐蚀机理，其目的是优化玻璃表面加工工艺，提升光学器件使用性能，但有关玻璃腐蚀的表面显微结构与...