成都長(zhǎng)通精工鋼化玻璃有限公司

說(shuō)到玻璃，大家可能都不陌生，不管是自家窗戶(hù)還是對(duì)面大樓的窗戶(hù)，基本上都是用玻璃做的，這不僅僅是因?yàn)槠鋬?yōu)異的光學(xué)性能(透光)，還因?yàn)樗袠O好的物理防護(hù)性能(擋風(fēng)、防雨)。在造價(jià)和取材方面也很親民，隨處都可以找到它的身影。

Part.1

玻璃一般是指透明、脆性、不透氣并具有一定硬度的物料。?

世界上最早的玻璃是古埃及人制造的[1]。玻璃的出現(xiàn)與使用已有四千多年歷史。而在中國(guó)，人們?cè)?strong>西周時(shí)期的古墓中曾發(fā)現(xiàn)玻璃管、玻璃珠等物品，這說(shuō)明古人在西周時(shí)已經(jīng)開(kāi)始制造并使用玻璃。南北朝以前的人們，將用火燒成的透明物通稱(chēng)為“琉璃”；宋朝時(shí)則開(kāi)始稱(chēng)之為“玻璃”；到明清時(shí)期，習(xí)慣將低溫?zé)傻?、半透明的、有玻璃光澤的物質(zhì)稱(chēng)為“琉璃”。

色彩繁多的玻璃珠 丨參考文獻(xiàn)1

中國(guó)古典作品中亦有提及“玻璃”一詞。比如南宋詩(shī)人楊萬(wàn)里(1127年-1206年)的《稚子弄冰》一詩(shī)中：

稚子金盆脫曉冰， 彩絲穿取當(dāng)銀錚。 敲成玉磬穿林響， 忽作玻璃碎地聲。

其實(shí)，按照現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，很多當(dāng)時(shí)所說(shuō)的“琉璃”并不指現(xiàn)代所說(shuō)的“玻璃”[2]。

如今，玻璃已經(jīng)成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。玻璃能反射、折射光線，因此可以制作透鏡、三棱鏡或高速傳輸用的光纖；玻璃中若加入金屬鹽類(lèi)，其顏色會(huì)改變，因此可以用玻璃制作色彩斑斕的藝術(shù)品，比如著名的花窗玻璃。

最常見(jiàn)的玻璃是鈉鈣玻璃，主要成分是二氧化硅（SiO₂）、氧化鈉（Na₂O）、氧化鈣（CaO）以及其他添加物。玻璃在日常環(huán)境中呈現(xiàn)化學(xué)惰性，一般不溶于酸（例外：氫氟酸（HF）與玻璃反應(yīng)生成SiF₄，會(huì)導(dǎo)致玻璃的腐蝕）；但溶于強(qiáng)堿，例如氫氧化鈉 (NaOH)[2]。

Part.2

在大家的認(rèn)知中，可能覺(jué)得生活中的玻璃是一種很穩(wěn)定的物質(zhì)，不容易發(fā)生腐蝕。如果仔細(xì)觀察臥室的鏡子或者是窗戶(hù)上的玻璃，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，玻璃表面會(huì)出現(xiàn)白霧、白點(diǎn)，即便噴水擦拭后也無(wú)法除去，這些白霧、白點(diǎn)并不是灰塵，而是玻璃發(fā)生腐蝕后的產(chǎn)物，也有人用“玻璃風(fēng)化”、“玻璃發(fā)霉”來(lái)形容這種腐蝕現(xiàn)象。

（a）公交車(chē)玻璃上的白霧、白點(diǎn) （b）彩虹斑 丨參考文獻(xiàn)4

在春夏之交，氣溫和濕度逐漸升高，會(huì)使玻璃腐蝕的幾率大大增加。對(duì)于單純承受大氣物質(zhì)侵蝕的建筑物窗戶(hù)玻璃來(lái)說(shuō)，其腐蝕可以分為四個(gè)階段[5]：

（1）空氣中的水、二氧化碳和灰塵等物質(zhì)會(huì)吸附在玻璃表面形成沉積物，但這種表面沉積物很容易用水清洗。

（2）如果玻璃一直處于較高濕度的條件下（60%以上），表面的沉積物會(huì)變厚（約1微米），水或者潮氣會(huì)向玻璃內(nèi)擴(kuò)散，玻璃組分水解后會(huì)使表面變色，仍然可以用水清洗干凈。

（3）玻璃表面形成沉積膜后，如果繼續(xù)處于較高濕度的大氣環(huán)境下，某些成分（堿金屬和堿土金屬）會(huì)在玻璃表面大量富集和浸析，表面的可溶性硅酸鹽被破壞，此時(shí)，局部位置會(huì)存在硅含量較高的物質(zhì)，看起來(lái)像是水漬殘留，腐蝕輕微的部分用食醋就可以清洗，腐蝕嚴(yán)重的甚至得用前面提到的氫氟酸才能有效的清洗。

（4）最后階段，玻璃表面將變得十分粗糙，局部會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。這是因?yàn)椴Ａе械拟c離子從基體中遷出，與空氣反應(yīng)生成白色的堿性物質(zhì)，這便是玻璃上的白霧、白點(diǎn)，即使用氫氟酸也無(wú)法達(dá)到有效清洗。

玻璃在大氣中的腐蝕過(guò)程丨作者自制

可能大家對(duì)玻璃表面粗糙不太理解，舉個(gè)生活中例子：鏡子用得越久，會(huì)感覺(jué)它越來(lái)越模糊，這就是由于表面受到了腐蝕，變得較為粗糙，入射的光線部分發(fā)生了漫反射。從玻璃腐蝕的第一階段來(lái)考慮，每周用水輕輕擦拭，保持鏡子清晰干凈，其使用壽命可以延長(zhǎng)。

除了白霧、白點(diǎn)，玻璃腐蝕還會(huì)出現(xiàn)彩虹斑，它的成因比較復(fù)雜，具體可以分為兩種：（1）生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的，也被稱(chēng)為應(yīng)力斑。由于玻璃內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻而使得入射光產(chǎn)生干涉的現(xiàn)象，目前尚無(wú)方法避免。（2）使用過(guò)程中產(chǎn)生的，受到空氣中的水汽或者其他化學(xué)產(chǎn)品的侵蝕[6]。

Part.3

雖然玻璃腐蝕會(huì)給我們生活帶來(lái)困擾，但在玻璃加工過(guò)程中，這是一種有用的加工手段。有人可能好奇玻璃上的文字或者花紋是怎么添加上去的？

方法除了直接進(jìn)行雕刻，還可以利用蝕刻劑(HF，氫氟酸)來(lái)對(duì)玻璃進(jìn)行刻蝕。將玻璃涂上用汽油溶解的石蠟液作為保護(hù)層，在固化的石蠟層上雕刻出所需要的文字或者圖案，刻痕深度要能使玻璃露出；然后，將氫氟酸滴于文字或者圖案上，控制腐蝕的時(shí)間、調(diào)整所需花紋的深淺，之后用溫水洗去石蠟和氫氟酸，即可制得有花紋的玻璃[7]。（不建議自己操作，氫氟酸具有強(qiáng)烈腐蝕性）

利用HF刻蝕玻璃 丨參考文獻(xiàn)8

化學(xué)反應(yīng)方程式為：

其實(shí)，玻璃的腐蝕速度并不取決于材料的固有特性，它取決于玻璃的成分、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)以及環(huán)境條件。通過(guò)上述講解，我們可以發(fā)現(xiàn)玻璃腐蝕無(wú)處不在。雖然有時(shí)候會(huì)給我們的生活帶來(lái)一些麻煩，但轉(zhuǎn)換一下思路，它也可以成為加工材料的一種手段。腐蝕對(duì)于玻璃有利也有弊，如何興利抑弊則需要我們共同努力。