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GWIPPO硅普小课堂丨搪玻璃设备瓷层损坏常见的几种类型(三)

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2023.02.02
信息摘要:
搪玻璃设备瓷层损坏常见的有以下几种类型:●机械损坏●温差急变及热应力损坏●超压损坏●腐蚀损坏●在役搪玻璃设备的鳞爆损坏●“梯形”缺陷损坏●其…

搪玻璃设备瓷层损坏常见的有以下几种类型:

● 机械损坏
● 温差急变及热应力损坏
● 超压损坏
● 腐蚀损坏
● 在役搪玻璃设备的鳞爆损坏
● “梯形”缺陷损坏
● 其它形式损坏

上两期我们谈到了机械损坏、“梯形”缺陷损坏、超压损坏、温差急变及热应力损坏,这一期我们来谈一下腐蚀损坏。

(一)碱的腐蚀

搪玻璃层一般不耐碱,碱对瓷层的侵蚀是通过OH-  破坏硅氧骨架(≡Si-O-Si≡健)而产生≡Si-O -  ,使SiO 2  溶解在溶液中。所以,在瓷层侵蚀过程中,不形成硅酸凝胶薄膜,瓷层的侵蚀程度与侵蚀时间成直线关系。

瓷层受碱侵蚀的过程可分为如下三个阶段:

第一阶段:碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面上。

第二阶段:由于阳离子有束缚其周围的OH- 的作用,因此,当阳离子吸附在玻璃表面的同时,玻璃表面附近的OH  -浓度相应增高,起着“攻击”和断裂玻璃表面硅氧键(≡Si-O-Si≡)的作用。

第三阶段:≡Si-O-Si≡骨架破坏后,产生≡Si-O-群,最后变成了硅酸离子。有时它和吸附在瓷层表面的阳离子形成硅酸盐,并逐渐溶解在碱溶液中。

由碱引起的腐蚀比酸严重的多。在不挥发性的碱的情况下,腐蚀仅发生在液体状态。与酸不同,浓度与PH值越大,腐蚀就越大。但温度是更重要的和可变的因素。在普通的腐蚀性的苏打溶剂中,温度增加10℃,腐蚀速度就加倍。与酸不同,腐蚀的速度与时间保持实际的持续性。碱腐蚀的特点是出现针孔,碎片,以及严重失去光泽,产生像细砂纸一样无光泽的表面 。

以下3张图为几种常见的碱性介质腐蚀后搪玻璃设备图:


耐碱腐蚀3

耐碱腐蚀2

耐碱腐蚀

下图为GP-10的NaOH腐蚀速率图

NaOH

(二)氢氟酸及浓磷酸腐蚀

氢氟酸会严重地腐蚀瓷层。氢氟酸与瓷层的主要成份SiO2反应,以蒸汽的状态形成SiF4

SiO2+4HF→SiF4↑=2H 2O

下图为氢氟酸腐蚀后的搪玻璃设备图

氢氟酸腐蚀

下图为GP-10的 H 3 PO 4 腐蚀速率图:

 

H3PO4


浓磷酸是多种磷酐水合物的混合物,其主要存在形态决定于溶液中H2O/P2O 5的摩尔比。浓磷酸具有脱水倾向,在200℃以下,浓磷酸主要以正磷酸(3H2O·P 2O 5)的形态存在,但在200℃以上,正磷酸脱水而转变为焦磷酸(2H 2 O·P 2O 5)。正磷酸和焦磷酸对搪瓷面具有不同的腐蚀性。

85%的浓磷酸对搪瓷面的腐蚀首先是侵蚀瓷釉表面的非网络形成剂,在瓷釉表面生成了富氧化硅的保护膜,阻缓了进一步的腐蚀。与浓磷酸相比,焦磷酸具有较强的酸性,其电离常数K1=10 -1,是正磷酸(K 1=75×10-3)的12倍,因而对搪瓷面具有较强的腐蚀作用(下图为GP-10的H 3PO 4腐蚀速率图)。

焦磷酸和玻璃的作用首先是磷酐和硅酐在搪瓷表面进行了相互交换,即:(HO)2P(O)(O)P(O)(OH)  + ≡SiOSi≡→2[(H 2O)P(O)Si≡]。

再经过进一步的缩合就生成了磷酸硅晶体。由于大部分搪瓷面可溶于焦磷酸溶液中,并产生磷酸盐晶体,可以认为焦磷酸首先是侵蚀瓷釉中非网络形成剂,使之脱离氧化硅网络,其次再和氧化硅网络作用而生成磷酸硅晶体。在温度较低及焦磷酸的含量较少的情况下,氧化硅网络和焦磷酸作用生成了含P2O 5较少的晶体[n(SiO2)/n(P 2O 5)=1.5]即3SiO 2·2P 2O 5晶体,在较高温度和焦磷酸含量较大的情况下,生成的晶体n(SiO 2)/n(P 2O 5)=1,即P 2O 5的成份增加。

所以,焦磷酸对搪玻璃设备的腐蚀是相当严重的,生成的反应产物不能形成连续的保护性膜层。

本期分享到此结束,后期我们将持续更新搪玻璃设备瓷层损坏的其他几种常见类型。欢迎关注硅普公众号~

参考文献:《搪瓷与搪玻璃》


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