秦 静，庞 东，袁 騉，李椿方，刘 通

（1. 北京市工业技师学院，北京 100023； 2. 中国寰球工程公司，北京 100012）

HF酸对玻璃浅层蚀刻模型的研究

秦 静1，庞 东2，袁 騉1，李椿方1，刘 通1

（1. 北京市工业技师学院，北京 100023； 2. 中国寰球工程公司，北京 100012）

为控制石英玻璃与HF酸的反应，实现石英玻璃精密元件的化学蚀刻和对石英玻璃工艺品的精确加工，探讨了化学反应机理和腐蚀的动力学过程。重点探究了影响整个蚀刻过程的重要因素，HF酸溶液的浓度c、反应的温度T和反应的时间t与蚀刻深度之间的关系。结合power law幂率模型的原理，建立了适用于石英玻璃浅层蚀刻的数学模型。验证时，选取了10，20 ℃等温度下，4种不同浓度的HF酸体系，通过模拟曲线和实验数据的对比，得知误差基本维持在5%以内。因此，该模型可以对玻璃的浅层蚀刻进行比较准确的模拟。

HF酸；玻璃；浅层蚀刻；数学模型

石英玻璃是典型的脆硬材料，可加工性能差，常规的机械加工导致残余应力和亚表层损伤等缺陷严重。利用HF酸溶液对石英玻璃进行腐蚀作用，对精密、复杂石英玻璃元器件表面进行化学蚀刻、化学抛光等加工，则不仅精度高，还可避免产生加工缺陷，同时，加工不受器件表面形状限制、加工效率较高，对改善石英玻璃元器件质量、拓展应用领域具有重要意义。

对于硅酸盐玻璃与HF酸的反应过程，已有很多研究[1-8]，目前为止,没有一套完整而统一的理论，但大多数研究者一致认为反应至少分为两步进行：第一步在SiO2表面形成硅烷醇（Si-OH）结构，第二步是HF与硅烷醇结构反应。……