玻璃表面物理化学

玻璃表面物理化学第一页，共十四页，2022年，8月28日主要内容

1）物理钢化

2）化学钢化

1）机械研磨

2）化学研磨玻璃的研磨

1）在玻璃表面上的薄膜制法

2）金属薄膜

3）化合物薄膜

4）塑料膜在玻璃表面上制作保护膜玻璃的表面强化第二页，共十四页，2022年，8月28日玻璃的研磨机械研磨机械研磨的机理(1)微细腰创学说：由于磨料颗粒的破碎作用，将玻璃表面的凸面都研碎，变平，并且可以深入到超微细部位，以至于用光学方法也不能测出凹凸不平的存在。

(2)流动学说；由于玻璃和研磨工具间的摩擦，在玻璃表面上瞬间产生高压、高温状态由此产生了粘性流动或塑性流动，使表面的凹凸变平。

(3)化学作用学说：研磨时，磨料的颗粒，磨料液与玻璃间产生化学反应，使表面的凹凸变平。机械研磨速度的影响因素（1）玻璃的化学稳定性（2）化学反应在玻璃表面上产生的水化层厚度研磨的方法、研磨液的种类、研磨液的浓度、研磨面的性质第三页，共十四页，2022年，8月28日玻璃的研磨化学研磨主要是以氢氟酸等对玻璃表面进行化学侵蚀的方法。由于玻璃的主要成分包括SiO2、Na2O、K2O等，其与HF的反应为结论：以酸研磨时，使用高浓度的含氟物；而与机械研磨并用时，使用低浓度的F-，效果最好。研磨液组成举例：50%HF35毫升，H2SO470毫升、50%发烟硫酸17毫升。第四页，共十四页，2022年，8月28日玻璃的表面强化物理钢化将玻璃加热至软化点温度附近，均匀地急剧冷却，由玻璃内外面温差造成的热应力，在固化的玻璃表面产生了压应力层。表面极冷法溅射侵蚀法用高频或离子束溅射玻璃，使其表面强度提高的方法。第五页，共十四页，2022年，8月28日玻璃的表面强化化学钢化用化学药品（如热水）处理玻璃表面，改变玻璃表面的化学组成，除掉表面上的微裂纹，进而改善玻璃表面的性质，提高强度。化学药品处理法离子交换法把玻璃浸在高温熔融盐中，玻璃中的碱离子与熔盐中的碱离子因相互扩散而发生离子交换，因在交换层产生压应力而使强度增大。分类：高温离子交换法：在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含Na2O或K2O的玻璃浸入锂盐中锂离子相交换，然后冷却至室温，由于含锂离子的表层与含钠离子的或钾离子的内层的膨胀系数不同，表面产生残余应力而强化。低温离子交换法：在不高于玻璃转变点温度区内，将玻璃浸在含有比玻璃中碱离子半径大的碱离子熔盐中，然后冷却，由于碱离子的体积差造成表面压应力层，提高玻璃的强度。第六页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜等离子体法离子束法反应性镀膜电阻加热真空镀膜电子束真空镀膜直流溅射高频溅射反应性溅射离子束溅射薄膜制备方法物理制备方法真空镀膜溅射离子镀膜法第七页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜酸处理法用酸侵蚀含有重金属的光学玻璃表面，金属离子被浸出后，剩下富集SiO2的膜层。无电解电镀把玻璃表面洗净，为使金属膜容易进行沉积进行感光性处理，然后用含有还原剂的金属盐的溶液喷淋玻璃表面。喷涂法把SiCl4、TiCl4、SnCl4等蒸汽喷射到加热至600℃左右的玻璃表面上，经分解、氧化而变成SiO2、Ti2O及SnO2。化合物分解法将含有金属化合物的溶液以适当的方法均匀地涂到玻璃表面上，经干燥后，在适当温度下煅烧，在玻璃表面上得到氧化物及金属等膜层。薄膜制备方法化学方法第八页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜还原法将SnCl4、SiHCl3等于H2混合，通到加热的基板上，反应的结果产生了Si膜。化合物分解法（化学气相沉积法）向加热了的基板上喷射金属化合物的蒸汽，使其在基板表面上发生分解、氧化等反应，便生成了金属氧化物的附着膜。薄膜制备方法化学方法第九页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜所谓镜：就是附着能充分反射光的膜的物质。在光学玻璃表面上一般真空蒸镀反射率高的Ag膜，以制成反射面时，常常在Ag的上面再镀以Cu的保护层，如果在其表面上再覆盖以Al膜层，其耐久性将更好。金属薄膜镜反射热线的玻璃有两种：一种以太阳能为对象，可以反射可见区到近红外的辐射能。一种以钨丝灯等为低温发热体，可以反射从1微米开始的长波辐射能。反射热线的玻璃第十页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜在刚成型的伤痕少的玻璃上，形成透明的硬质被覆膜，由于降低了摩擦系数，当玻璃与固体接触时，不容易产生擦伤，能保持其强度，起到了保护膜的作用。化合物膜玻璃表面的锡化物保护膜反射热线的玻璃有两种：一种以太阳能为对象，可以反射可见区到近红外的辐射能。一种以钨丝灯等为低温发热体，可以反射从1微米开始的长波辐射能。反射热线的玻璃第十一页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜在玻璃上镀上比其折射率高的电介质膜时，反射率R将增大，这样可以得到与金属同样的反射热线玻璃。如镀上TiO2、ZrO2、Al2O3膜。化合物膜电介质膜是将反射率不同的两种以上物质，以一定厚度叠加起来，即使用多层干涉膜，如具有玻璃/低折射率/高折射率/低折射率层的三层结构。防止反射膜第十二页，共十四页，2022年，8月28日在玻璃表面上制作保护膜使用有机高分子化合物的单体与玻璃表面接触并产生聚合时，聚合物中的极性基团或不饱和部分，将在玻璃表面上显示定向配置。安全玻璃是在两层板玻璃间夹以聚乙烯丁缩醛；面玻璃纤维是用聚酯或环氧树脂强化。清洁的玻璃表面处于电荷不平衡状态，是强极性物质，如环氧树脂、丁缩醛、