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行业动态

酸在艺术玻璃上的应用

2022/3/8    来源:    作者:佚名  浏览次数:1168

 玻璃最美妙的特性是透明,不生锈、抗腐蚀,这些优点悬其他材料,如各种优良的金属、砖石及木材等望尘莫及的。从埃及古墓中发掘出来的玻璃项珠,在地下埋了四千多年,至今仍然象当年制成的那样闪耀着美丽的光泽。

  玻璃的主要成分是石英石即二氧化硅(SiO2),它十分坚硬,此外,它具有透明的特性,它被广泛用作窗玻璃、光学仪器玻璃,以及各种化学和生活容器。人们在化学上的各种实验,总希望能直接看到容器内的化学反应,这只有玻璃才能胜任,因为它透明,而且还能抗各种化学物质的腐蚀。一般的金属遇到酸就要发生化学反应,连最稳定的"金属之王"的金子,在遇到由硝酸和盐酸混合成的"王水"时,也被驯服而溶解了。唯独玻璃不怕盐酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蚀。只有苛性碱才能略微腐蚀玻璃的一层表皮。因此玻璃成了化学家的宠儿,甚至成了化学家的"玻璃试管专家"。

  玻璃虽易碎,但却很硬,它受承受的压力远远超过了生铁。有人做过这样的实验;在同样大小的生铁块和玻璃块上加压重物。当重量达到一百斤时,生铁块就被压碎了,而玻璃却安然无恙。一直加压到一百八十斤以上时,玻璃块才破碎。面对这样坚硬的脾气,如果我们用普通钢材做的刀、剪、锥、锯都不能动他分毫时,只有用高级合金钢做的刀和金钢砂轮才能在玻璃上刻划出痕迹来。

    可是玻璃这样坚硬,我们怎样才能方便地在上面加工出各种美丽的花纹呢?

    玻璃可以抵抗许多种酸,而磷酸和氢氟酸能够轻易地腐蚀和抛光玻璃表面。用氢氟酸等物质对玻璃表面进行腐蚀具有很大的危险性,氢氟酸可以伤及人的皮肤甚至骨头,且挥发的气体具有毒性和腐蚀性。
 
    因此,对玻璃进行酸洗必须格外小心,需要有专业的萃取、冲洗设备,包括排除腐蚀性气体的防护罩、广口的塑料容器、合适的储藏空间和工作设备。塑料的长柄勺是很有用的工具,但在金属勺外包裹蜡后也可以使用。工作人员在处理氢氟酸时要穿上防护服、防护靴并戴上面罩。建议配备碱性中和设备以解决突发事件。

    腐蚀的深度和效果取决于酸的强度和温度、玻璃的品质和浸泡时间。酸洗玻璃需要根据不同的情况调整酸洗的方法。大致上,4份水核60%浓度的氢氟酸是普遍适用的,如果要进行深度酸洗,则需要2份水和1份氢氟酸,切记必须将酸加入水中,而不是将水加入氢氟酸中。4份水与1份酸在2小时的情况下可以腐蚀大约1.5mm厚度的玻璃。来自斯堪的那维亚的一个配方是:3份60%浓度的氢氟酸+5份水+1份90%浓度的硫酸。

   有一种酸的配方可以使碱石灰玻璃表面达到绸缎般无光的效果:
        氢氟酸(60%)1.0kg=2磅
        氟化氢铵      0.2kg=6盎司
        硫酸          0.2kg=6盎司

    许多艺术家用酸腐蚀玻璃器皿的表层或里层,达到理想的效果。产生灯泡效果的酸洗操作程序大致为:用热水清洗玻璃,将腐蚀溶液喷洒在玻璃表面或将玻璃浸入腐蚀溶液中20秒后用热水清洗。

     想在玻璃表面获得装饰性的图案可以使用蜡纸模板抵抗酸的侵蚀。通常将加热的玻璃进入熔融的蜡中,在蜡全部覆盖在玻璃表面后,除去装饰纹样部分的蜡,将玻璃浸入腐蚀溶液中以获得期待的效果。蜡、液体(石油)沥青和铅箔是覆盖在玻璃表面抵抗腐蚀的常用材料。被称为乳白色蚀剂或法蓝西浮雕的腐蚀溶液,是一种具有粘性的、腐蚀速度慢但仍然具有毒性的酸洗溶液。为安全,但操作时需谨慎。它的配方是:
        氟化氢铵     1kg=2.25磅
        糖           1kg=2.25磅
        硫酸钡       125g=4.5盎司
        软水         1L=1.75品脱

    糖在其中的作用是增加溶液的粘性,该溶液又被称为“糖酸”,在市场上常以管状胶体的形式出售,它主要用于玻璃器皿上标志、徽章的腐蚀。玻璃在氢氟酸中浸泡后表面能变得透明,具有光泽,而不同的酸配方可以在玻璃表面形成不同的效果。抛光酸的配方是:
        软水          3份
        硫酸(95%)   2份
        氢氟酸(60%) 2份  

  如果人们要制造量筒,量杯上的刻度时,只要先将量筒放在溶化了的石蜡中浸一下,再用力刮去刻度位置上的蜡,再涂上氢氟酸(或放在氟化氢气体中)进行腐蚀。由于氢氟酸为会现石蜡发生化学反应,被腐蚀的只是量筒上刻去石蜡的地方,因此等脱去多余的氢氟酸和石蜡后,量筒等仪器上便会显出蚀成的刻度线来,于是量筒便制好了。

  我们前面还知道了在炼铁时还要用到氟化氢气体与铁矿石外的脉石(主要成分为二氧化硅)反应:

          SiO2+4HFSiF4+2H2O

  这个反应促进了炼铁的顺利进行。

    用氢氟酸抛光可以节省手工和机器抛光耗费的时间,在现今的工厂中普遍使用,而艺术家也用酸来缓和喷砂后的玻璃表面,产生比喷砂更加细腻、精美的效果。在英国,工业上经常用氢氟酸等强酸对玻璃进行短暂的浸泡,而在欧洲大陆工业上则用稍弱的酸对玻璃进行较长时间的浸泡。在至少40摄氏度的温度下抛光酸能够最为有效的发挥作用。

  由于氢氟酸会腐蚀玻璃,因此氢氟酸不能储放在玻璃瓶内,而要放在聚乙烯塑料中,我们在做实验时,可将它放在铜制的器皿中。因为铜制的器皿经氢氟酸腐蚀后会在表面生成一层氟化铅PbF2,保护铅不再被腐蚀。我们要注意,氢氟酸有毒,实验一定要有通风的条件。

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