Способ электрохимической полировки стеклоизделий
Использование: химическая полировка изделий, изготовленных из хрусталя. Сущ: ность изобретения: фавление осуществляют импульсным током переменного направления с периодом следования 1,0-5,0 мси плотностью 10-13 А/дм2, а полирующий раствор содержит, мас.% смесь плавиковой кислоты или ее солей в пересчете на анионы фтора 1-3,5; серной кислоты 20-65; водаостальное. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
COl03 СОВЕТСКИХ социАлистических
РЕСПУВЛИК (si)s С 03 С 15/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Е (21) 4888680/33 (22) 11.11.90 (46) 30,03.93, Бюл. ¹ 12 (71) Научно-производственное объединение
"PocaBToMaTcTpoM и Ленинградский завод художественного стекла" (72) О.Д,Хайт, E.Â.Ïàóøêèí. В,К.Маркарян, А.С.Горбунов, Г,В.Изотова, И.Ю,Степанова, В.А.Гордеев, Е.П.Палий, M.Н,Михайлов и
B.M.ßðîâ (73) О,Д.Хайт, Е.В.Паушкин, B.Ê.Ìaðêàðÿí, А, С. Горбунов, Г.В.Изотова, И. Ю,Степанова, B.À.Гордеев, Е.П,flanий, M.Н,Михайлов и
В.М,Яров (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 556117, кл. С 03 С 15/00, 1977.
Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к способам обработки поверхности различных изделий иэ стекла, преимущественно из хрусталя, и применяется при химической полировке иэделий, изготовленных из хрусталя, Целью изобретения является повышение производительности.
Указанная цель достигается тем, что в способе электрохимической полировки стеклоизделий, преимущественно из хрусталя, полировку ведут путем травления в смеси плавиковой (или ее солей) и серной кислот, при воздействии переменного тока с периодом следования импульсов 1-5 м сек и плотностью 10-13 А/дмг.
Особенностью способа является то, что обработку ведут о смеси, содержащей в мас. $ плавиковую кислоту 1-3,5 мас.,,, серную кислоту 20-65 мас.7,, воду — остальное. Другой особенностью данного способа является то, что между рабочими циклами обработки 0 смесь вводят анионы фтора до„„50„„1806108 АЗ (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ
ПОЛИРОВКИ СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ (57) Использование: химическая полировка изделий, изготовленных из хрусталя, Сущность изобретения; вправление осуществляют импульсным током переменного направления с периодом следования 1,0-5,0 мси плотностью 10-13 А/дм . а полирующий г раствор содержит, мас.% смесь плаоиковой кислоты или ее солей в пересчете на анионы фтора 1-3,5; серной кислоты 20-65, вода— остальное. 1 з.п. ф-лы, 2 табл, бавлением плаоиковой кислоты или ее соли — бифторид-фторид аммония и Нг504 только в расчетно-необходимом соотношении, Одной иэ особенностей является то, что полирующий раствор или его часть не контактиру1от ни с одним из промывочных растворов или их частью.
Существо заявляемого способа состоит о следующем, В разработанной установке используется по крайней мере дое емкости. В первой емкости находится полирующий раствор (кислота серная, техническая, контактная марки "В", ГОСТ 2 l84-77, аммония бифторид-фторид технический по ТУ 113-08-54483 и вода по ГОСТ 2874-82), Во второй емкости — вода, В полировочной емкости установлены электроды из рафинированной меди, К электродам подведен электрический ток от генератора импульсîв, обеспечивающего импульсы регулируемой длительности, пе1806108
20
30
35 состав раствора
55 риод следования и амплитуда с переменной полярностью.
Изделия, подлежащие полировке, погружаются в ванну. Полировка производится за один контакт с полирующим раствором. Качество полировки оценивалось на соответствие ОСТ 26822-86 на сортовую посуду.
Проведена серия экспериментов. для каждой партии устанавливались определенный состав полирующего раствора, плотности тока и период следования импульсов, причем количество загрузки соли -бифторид-фторид аммония эквивалентно содержанию Н в полирующем растворе.
Данные примеров граничных значений параметров приведены в табл.1.
В процессе химической,полировки активность полирующего раствора падает, по крайней мере, по двум причинам (Л.4) снижение содержания иона F в растворе за счет улетучивания в виде HF и StF4, затрат на образование кремнефторидов. разбавления другими растворами при перемещении изделий или растворов; изменение состава и количества химических соединений в растворе, образовав. ш ихся при взаимодействии между исходными составляющими раствора, истощенным растворов и продуктами полировки стекла.
Для восстановления активности раствора по прототипам сливают не менее 1/5 объема истощенного раствора и вводят в том же.суммарном обьеме исходные составляющие (плавиковую кислоту или ее соли, серную кислоту), Ввод исходных составляюC щих осуществляется в таких соотношениях, чтобы восстановить исходный химический
Согласно предлагаемому изобретению активность раствора восстанавливается и поддерживается двумя путями: введением Г - только в количествах, расчетно-необходимых для компенсации потерь Г в растворе, à Нг$0д — в количествах. расчетно-необходимых для компенсации снижения Н2$04 в растворе эа счет введения воды и затрат серной кислоты на образование нерастворимых сульфатов (РЬ$04, Са$0а и т.п.). При таком восстановлении исходного состава полирующего объема слива и последующего введения исходных компонентов составляет не более
l /15 обьема раствора в емкостях; путем пропускания через раствор импульсов переменного тока с периодом следования 1-5 мсек и плотностью тока JO-13
А/дм . Активность раствора поддерживается на необходимом уровне за счет итенсификации прохождения процессов массообмена между поверхностью стекла и раствором, и воэможностью непрерывного и интенсифицированного подвода к поверх+ ности стекла Н и F, в оптимальных соотношениях. Это позволяет выводить с поверхности стекла катионы в том же соотношении, в котором они находятся в стекле, с повышенной скоростью. Преодоление препятствий к выводу с г оверхности стекла катионов равнозначно повышению активности раствора, т.е. повышение скорости технологического процесса.
Учитывая, что обьемы введения исходных компонентов в истощенный раствор сокращаются как минимум в 3 раза по сравнению с прототипом ликвидируются Колебания температуры раствора в пределах
25-30 С. Это обстоятельство обусловлено резким сокращением количеств концентрированной серной кислоты, вводимой в раствор, содержащий воду (как минимум 37 мас.%). Согласно экспериментальным данным температура раствора поднимается не более чем на 5 С, что позволяет содержать температуру процесса в пределах 5 С вне зависимости от этапа технологического процесса, т,к, в процессе полирования, в промежутках между введением в раствор исходных компонентов, тепловые потери раствора компенсируются за счет пропускания через полирующий раствор импульсов переменной полярности (период следования 1-5 мсек и плотностью 10-13 А/дм ).
Поддержание температуры раствора постоянной в пределах 5 С позволяет сократить потери F за счет улетучивания в виде HF, SiF<, ликвидировать "рябь" на "огневой" поверхности стеклоизделий: проводить процесс при стабильной активности раствора (учитывая существенное влияние температуры на процессы массообмена).
Согласно предлагаемому изобретению иэделия не перемещаются из раствора в раствор или растворы неоднократно не перемещаются в емкость, где находится пол.ируемый раствор. Процесс полирования происходит только в полирующем растворе. находящемся в одной емкости, В других емкостях происходит только водная промывка изделий от солей и кислот. оставшихся на поверхности изделий, Таким образом, на полирующий раствор исключено воздействие других растворов. т.е. исключено его разбавление.
Возможность проведения процесса химполировки в изолированной от других растворов емкости обусловлена тем, что при пропускании через раствор импульсов переменной полярности процесс массообме1806108 на происходит в кинетической области с достаточными скоростями.
Исключение воздействия (разбавления) на полирующий раствор других растворов (водного, сернокислого) позволяет поддерживать исходный химический состав поли рующего раствора, сократить продолжительность технологического процесса полирования эа счет ликвидации транспортных операций; предотвратить потери четкости рисунка за счет постоянного нахождения на ребрах граней защитного слоя оптимальной толщины. Существенно упрощается аппаратурное оформление и количество оборудования для организации технологического процесса.
Согласно предполагаемому изобретению процесс химического полирования может быть осуществлен в растворах, в которых (HzSO<)/(HF)=1 до 5, где (Нг304)— содержание серной кислоты в мольных процентах, (HF) — содержание плавиковой кислоты в мольных процентах (в случае введения через соли плавиковой кислоты, последние пересчитываются на Н), Воэможность полирования в столь широком диапазоне достигается обеспечением оптимального соотношения Н /F и скоростей массообмена за счет пропускания импульсов переменного тока переменной полярности и подбором для каждого соотношения (Н ЯОд)/(HF) соответствующего периода следования импульсов. Приведены несколько примеров с использованием предлагаемого изобретения.
Пример 1. Полируется продукция— иэделия из хрусталя, обработанные алмазным инструментом: салатники, вазы для фруктов, вазы для цветов.
Изделия, размещенные в кассеты, выполненные из винипласта, погружаются в полирующий раствор, В полирующем растворе изделия находятся в течение 35-40 минут при постоянном вращении. Состав раствора HgSO4=57,2%, HF=1,7%, температура раствора — 78 С. Активность раствора поддерживается за счет наложения электромагнитного поля. Из полирующего раствора иэделия поступают в ванну с теплой водой(черновую) для промывки изделий, на
3-5 минут, и для более тщательной промывки во вторую ванну с водой (чистовую) на 5-7 минут. Таким образом, полирующий раствор не соприкасается с водной промывкой.
Пример 2. В раствор после примера
1 погружается следующая партия иэделий из хрусталя такого же типа. Раствор уже частично истощен, Состав раствора
HzSO4=56,4%, HF=1,3%, температура—
78оС
Время нахождения в полирующем растворе остается.тем же эа счет электромаг10 нитного поля. При выходе иэделий из полирующего раствора берется проба на анализ для определения состава раствора, Восстановление (корректировка) раствора* проводится согласно приведенной
15 табл.2
Таблица составлена на основании расчетных данных подтвержденных опытными
20 результатами, По данным анализа полирующий раствор после прохождения двух процессов бу. дет следующего состава: HzSO<=55,8%, . HF=1,1%. Для восстановления раствора до
25 первоначального требуется добавить в него
24 литра HzSO4 и 20 кг бифторида-фторида аммония. При добавлении этого количества компонентов температура увеличивается очень незначительно до 80 С.
30 Приведенные примеры показывают, что в результате применения предлагаемого изобретения получено: ускорение процесса полировки, снижение расхода сырья, стабилизация температуры в процессе полиров35 ки, снижение концентрации раствора плавиковой и серной кислоты, что в конечном счете повышает производительность способа и установки.
Формула изобретения
40 1. Способ электрохимической полировки стеклоиэделий, преимущественно иэ хрусталя, путем травления в смеси плавиковой и серной кислот при воздействии переменного тока, отличающийся тем. что, с
45 целью повышения производительности, ток подают импульсами с периодом следования
1-5 мс и плотностью 10-13 А/дм .
2. Способ по и 1, от л и ч а ю шийся тем, что травление ведут в смеси, содержа50 щей, мас.% (плавиковая кислота или ее соли в пересчете на анионы фтора 1-3,5, серную кислоту 20-65; воду — остальное.
1806108
Таблица l
Плотность тока в д/дмз
Качество полировки изделий на соответствие ОСТ
26822-86
Температура,,в С
Период следова" ния в мсек
При мер
Состав раствора ея1ь .,в .
1 мас. Ф ндо
a 10,0 Изделия отвечают требованиям ОСТ 78,0 1,33 О сталь" 58 ное 650 . 17 66,0 1,7 78,0 10, 0 1,33 10, О 1,33 Изделия затравлены и не отвечают требованиям ОСТ Осталь- 58 ное 78,0 Изделия отвечают требованиям ОСТ 1,7 20,0 10,0 1,33 78,0 Наблюдается растравления, белый налет 1,7 19,0 3,5 Осталь- 119 ное и» f22 Изделия отвечают требованиям ОСТ Появляются признаки растравлений, белый налет. 57,2 57,2 78,0 10,0 1,33 10,0 1,33 78,0 3,6 57,2 57 2 Изделия отвечают требованиям ОСТ Время полировки увеличивается в 1,5-2 раза 78,0 Осталь" 34 ное «и 31 10,0 1,33 1,0 1о,0 1,33 78,0 0,9 57,2 1 7 10 О 1 0 - 78 0 Изделия отвечают требованиям ОСТ Наблюдаются следы отложения соли Осталь" 58 ное 57 2 78,0 1 7 78,0 57,2 57 2 Изделия отвечают требованиям ОСТ Интенсификация полировки прак" тически исчезает Осталь- 58 Мое «н» 58 1,7 1,7 78,o Изделия отвечают требованиям ОСТ Резкий нагрев раствора, npo" цее неуправляем 78,0 Осталь- 58 ное 57,2 57,2 1,7 1у33 98эО 13,1 1,7 вора 1400 л. Составитель О.Хайт Редактор Т.Егорова Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Юско Заказ 961 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 NH@F NF4HF2 в кг на . 1400 л 10,0 0,9 10,0 5,0 10,0 5,1 13,0 1,33
