Способ очистки изделий

 

Использование: в оптической промышленности, точной механике, гелиотехнике, радиолектронике для подготовки оптических изделий к эксплуатации, межоперационной защите, вакуумному нанесению покрытий, хранению и транспортировке, а также в металлургии, машиностроении и строительной индустрии для расконсервации стального проката, машин и узлов механизмов, при подготовке металла к нанесению покрытий перед термической обработкой, консервацией и т. д. Способ очистки изделий включает обработку в циркулирующем растворе на основе галогенорганического растворителя, регенерацию отработанного раствора в замкнутой системе дистилляцией, конденсацию паров из дистиллятора, осушку конденсата посредством адсорбции воды, направление конденсата в рабочую ванну и сушку изделия. В качестве раствора используют предварительно приготовленную азеотропную смесь фреона с органическим растворителем, в которую непосредственно перед очисткой вводят воду, соляную кислоту или алифатический спирт с концентрацией, не превышающей их уровень растворимости в используемом фреоне. Осушку конденсата осуществляют до заданной концентрации воды и/или галогенводородных кислот. При очистке металлооптической поверхности в качестве азеотропной смеси используют смесь фреон - 114В2 - ацетон. Регенерацию раствора осуществляют дистилляцией или ректификацией. Перед осушкой конденсат охлаждают до температуры, не превышающей 30^oС. Воду, соляную кислоту или алифатический спирт вводят в азеотропную смесь с концентрацией 5 · 10^-5 - 1 · 10^-1 г/л. Конденсат в рабочей ванне направляют на металлооптическую поверхность в виде струй, неоптическую поверхность частично погружают в раствор. Азеотропную смесь в рабочей ванне турбулизуют барботированием воздуха или инертного газа или подачей затопленных струй используемого раствора. Осушку конденсата осуществляют адсорбцией на сильноосновном анионите в гидроксильной форме, например анионите марки АВ - 17х8. Перед регенерацией отработанный раствор предварительно очищают пропусканием через полимерную мембрану, содержащую поры со средним диаметром 18 - 20 и плотностью распределения 0,86 - 1,04· 10¹³ пор/см². Перед сушкой металлооптическую поверхность обрабатывают этанолом. Перед сушкой изделия и/или после обработки этанолом металлооптическую поверхность дополнительно обрабатывают 0,4 - 2,0 мас. % раствора 1, 2, 3 - бензотриазола в органическом растворителе. Сушку изделий с металлооптической поверхностью из меди и ее сплавов осуществляют в струе оксида углерода. 10 з. п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к химической обработке, в частности к технике обезжиривания изделий, преимущественно с оптической поверхностью растворителями, и может быть использовано в оптической промышленности, точной механике, гелиотехнике, радиоэлектронике для подготовки оптических изделий к эксплуатации, межоперационной защите, вакуумному нанесению покрытий, хранению и транспортироке, а также в металлургии, машиностроении и строительной индустрии для расконсервации стального проката и узлов механизмов, а также подготовке металла к нанесению покрытий перед термической обработкой, консервацией и т.д.

В настоящее время актуальна проблема очистки изделий с металлооптической поверхностью в связи с необходимостью обеспечения контролируемой очистки (в замкнутом технологическом цикле) их оптической поверхности как от органических примесей, так и от продуктов взаимодействия с воздухом (прежде всего оксидов) с оптической поверхностью, образующихся в процессе изготовления, хранения, транспортировки и эксплуатации таких изделий, для подготовки изделий к эксплуатации и восстановления оптических параметров, а также для обеспечения сохранности оптических параметров при транспортировке, хранении и монтаже.

Известные способы очистки изделий с металлооптической поверхностью либо не обеспечивают замкнутый технологический цикл очистки, что приводит к большим потерям используемых растворителей, либо очистка оптической поверхности не является контролируемой, что приводит к ухудшению оптических свойств оптической поверхности в результате такой очистки. Кроме того, не обеспечивается защита очищенной оптической поверхности от воздействия неблагоприятных климатических факторов в процессе их хранения, транспортировки, монтажа и в начальный период эксплуатации.

Известен способ очистки изделий, включающий последовательную обработку в циркулирующих хлорорганическом растворе и водном растворе, содержащем функциональные добавки и защищающем растворитель от испарения, регенерацию растворов в замкнутой системе путем дистилляции хлорорганического растворителя с водным раствором, направление паров для конденсации непосредственно в двухслойную систему в рабочей ванне и сушку.

Однако известный способ не позволяет проводить очистку изделий с металлооптической поверхностью из-за контакта оптической поверхности с водой и наличия добавок, загрязняющих оптическую поверхность и вызывающих ее окисление, что приводит к значительному ухудшению оптических свойств поверхности и, как следствие, выходу изделия из строя в результате такой очистки. Обработка изделий с оптической поверхностью в горячем растворителе приводит к искажению ее геометрической формы, что также приводит к выходу изделия из строя. Не обеспечивается защита очищенной оптической поверхности от воздействия неблагоприятных климатических факторов и загрязнений в процессе дальнейшего хранения, транспортировки, монтажа, а также в начальный период эксплуатации изделия. Не обеспечивается контроль за содержанием в растворителе воды и хлористоводородной кислоты. Использование при регенерации раствора только дистилляции без предварительной очистки не обеспечивает получения конденсата высокой чистоты после дистиллятора и приводит к быстрому загрязнению последнего, что требует его постоянной очистки и вызывает частую остановку технологического процесса.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом), является способ очистки изделий, включающий последовательную обработку в двухслойной системе водного щелочного раствора с функциональными добавками и циркулирующего хлорорганического растворителя, регенерацию раствора в замкнутой системе дистилляцией, конденсацию паров из дистиллятора, осушку конденсата посредством адсорбции воды адсорбентом, направление конденсата в рабочую ванну и сушку изделия вентилируемым воздухом при рекуперации растворителя адсорбентом.

Однако известный способ не позволяет проводить очистку изделий с металлической поверхностью из-за контакта оптической поверхности с щелочным водным раствором и наличия функциональных добавок, загрязняющих ее и вызывающих окисление оптической поверхности, что приводит к значительному ухудшению ее оптических параметров и, как следствие, выход изделия из строя в результате такой очистки. Обработка изделий с оптической поверхностью в растворителе с повышенной температурой приводит к искажению ее геометрической формы, что также приводит к выходу изделия из строя. Не обеспечивается защита оптической поверхности от воздействия неблагоприятных климатических факторов и загрязнений в процессе дальнейшего хранения, транспортировки, монтажа, а также в начальный период эксплуатации изделия. Не обеспечивается контроль за содержанием в растворе хлористоводородной кислоты. Использование при регенерации раствора только дистилляции без предварительной очистки не обеспечивает получение конденсата высокой чистоты после дистиллятора и приводит к быстрому загрязнению последнего, что требует его постоянной очистки и вызывает частую остановку технологического процесса.

Цель изобретения улучшение оптических параметров при повышении антикоррозионных свойств оптической поверхности.

Для достижения нового технического результата в способе очистки изделий, включающем обработку в циркулирующем водосодержащем растворе на основе галогенорганического растворителя, регенерацию раствора в замкнутой системе дистилляцией, конденсацию паров из дистиллятора, осушку конденсата посредством адсорбции воды, направление конденсата в рабочую ванну и сушку изделия, в отличие от прототипа, в качестве раствора используют смесь фреона с органическим растворителем. В азеотропную смесь вводят воду, соляную кислоту или алифатический спирт с концентрацией не превышающей их уровень растворимости в используемом фреоне. Осушку конденсата осуществляют до заданной концентрации воды и (или) галогенводородных кислот.

При очистке изделий с металлической поверхность в качестве азеотропной смеси может быть использована смесь фреон-114В2-ацетон, регенерацию азеотропной смеси осуществляют дистилляцией или ректификацией, перед осушкой конденсат охлаждают до температуры не превышающей 30^оС. Воду, соляную кислоту или алифатический спирт вводят в азеотропную смесь с концентрацией 5х10^-5 1х10^-1 г/л.

Конденсат в рабочей ванне может быть направлен на оптическую поверхность в виде струй посредством приспособления для струйной подачи моющей жидкости.

Неоптическая поверхность изделия может быть вымочена в азеотропной смеси. Азеотропная смесь в рабочей ванне может быть турбулизована посредством барботирования через нее воздуха или инертного газа или подачи затопленных струй используемой азеотропной смеси.

Осушка конденсата до заданной концентрации воды и (или) галогеводородных кислот посредством адсорбции может быть осуществлена сильноосновным анионитом в гидроксильной форме.

В качестве сильноосновного анионита в гидроксильной форме может быть использован анионит АВ-17х8 в гидроксильной форме.

Перед регенерацией отработанная азеотропная смесь может быть предварительно очищена посредством пропускания через полимерную мембрану, содержащую поры со средним диаметром 18-20 и плотностью распределения 0,86-1,04^.10¹³ пор/см².

Перед сушкой очищенная оптическая поверхность может быть обработана этанолом.

После обработки этанолом оптическая поверхность может быть дополнительно обработана 0,5-2,0 мас. раствора 1,2,3-бензотриазола в органическом растворителе.

Сушка изделия с оптической поверхностью из меди и ее сплавов может быть осуществлена в струе окиси углерода.

Способ очистки изделий реализован на установке, представленной на чертеже, следующим образом.

Готовят азеотропную смесь фреон-114В2 (тетрафтордибромэтан)-ацетон (концентрация ацетона 2,4%) с помощью ректификации в ректификационной колонне 1 установки путем заливки соответствующих количеств компонентов азеотропной смеси в указанных соотношениях в бак 2 ректификационной колонны 1. Конденсируют пары азеотропной смеси из ректификационной колонны 1 с помощью терморегулируемого теплообменника 3 и охлаждают до температуры, не превышающей 30^оС. В охлажденный конденсат перед направлением в рабочую ванну 4, вводят воду, соляную кислоту или алифатический спирт с концентрацией, не превышающей их уровень растворимости во фреоне 114В2, например 50 мг воды на каждый литр фреона 114В2. Изделие 5 с металлической поверхностью, например, из меди марки МОб, помещают в рабочую ванну 4, герметично закрывают последнюю и направляют конденсат на оптическую поверхность в виде струй через приспособление 6 для струйной подачи моющей жидкости (конденсата), например, через душевую насадку. Азеотропная смесь после обработки оптической поверхности скапливается в нижней части рабочей ванны 4, омывая неоптическую поверхность изделия. Вымачивают таким образом неоптическую часть изделия, включая каналы охлаждения, в течение 10-40 мин в азеотропной смеси. Такое вымачивание нерабочей поверхности изделия 5, включая каналы охлаждения, чрезвычайно важно, особенно перед операциями пайки, нанесения оптических покрытий для предотвращения переноса загрязнений с нерабочих поверхностей на рабочие в вакууме.

Постоянная струйная очистка в непрерывно подаваемой азеотропной смеси оптической поверхности изделия 5 позволяет очищать последнюю до максимально высокой степени очистки, обеспечиваемую чистотой очистки конденсата при ректификационной (дистилляционной очистке) и достигающей 10^-5-10^-8 мг загрязнений/дмл конденсата. Столь высокая степень очистки оптической поверхности необходима для обеспечения максимально высоких оптических параметров изделия 5 при эксплуатации.

Для повышения скорости и качества очистки неоптической (тыльной) поверхности изделия 5 в процессе вымачивания последней азеотропную смесь турбулизуют посредством барботирования через нее очищенного воздуха или инертного газа, например азота, с помощью барботажного устройства 7 под давлением. Вместо барботирования в азеотропную смесь могут подавать затопленные струи путем замкнутой непрерывной подачи их с помощью, например, насоса.

В процессе очистки изделия в ванне 4 осуществляют регенерацию загрязненной азеотропной смеси. Отработанную азеотропную смесь подают на регенерацию либо периодически после окончания вымачивания изделия 5 путем слива всей порции загрязненной азеотропной смеси 6, либо непрерывной циркуляции азеотропной смеси путем слива отработанной (загрязненной) азеотропной смеси в количестве, соответствующем количеству конденсата, направляемого в рабочую ванну 4 на оптическую поверхность изделия 5.

Перед регенерацией посредством дистилляции или ректификации отработанную (загрязненную) азеотропную смесь предварительно очищают пропусканием через полимерную мембрану 8, например полимерную пленку из полиэтилентерефталата, содержащую поры со средним диаметром 18-20 и плотностью распределения 0,86-1,04 ^.10¹³ пор/см².

Растворитель, преимущественно азеотропная смесь с фреоном-114В2, после пропускания через полимерную пленку 8 из полиэтилентерефталата подвергается селективной очистке от технологических загрязнений. Значительная часть органических и механических загрязнений с размерами (молекул) свыше 20 остается на поверхности полимерной пленки, а фреон-114В2 с размером молекул 18 проходит через указанную пленку.

После прохождения через полимерную пленку 8 из полиэтилентерефталата содержание загрязнений в растворе снижается с примерно 1,0 до 1 ^.10^-2 мас. Это приводит к более высокой эффективности дистилляционной или ректификационной очистки азеотропной смеси, например, фреон-114В2-ацетон. Степень чистоты конденсата, при этом, после например, ректификационной очистки улучшается с 1^. 10^-6г/см³ до 1 ^.10^-8 г/см³ по содержанию примесей.

Полимерная пленка 8 изготавливается из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) толщиной 50 мкм ОСТ 4.023.001-88 посредством вымачивания ее в течение 2-2,5 ч в бинарном растворе при следующем соотношении компонентов, об. вода 55; ацетон 45. Выбор водно-ацетонового раствора для обработки пленки из ПЭТФ обусловлен тем, что ПЭТФ является аморфно-кристаллическим полимером и хорошо сорбирует жидкости с близкими к полимеру параметрами растворимости (δ ), которые изменяют его структуру вследствие протекающих процессов кристаллизации. Последние протекают настолько интенсивно, что пленка теряет механическую прочность и не пригодна для дальнейшего использования. Уменьшают интенсивность кристаллизации добавлением в систему жидкости с δ отличающимся от ПЭТФ. Эта вторая жидкость вода, также участвует в формировании структуры полимера, являясь специфическим компонентом. В ее присутствии в системе ПЭТФ ( δ 10,70 (кал/см³)^-1/2 вода ( δ 23,40 (кал/см³)^-1/2 ацетон ( δ 9,70 (кал/см³)^-1/2 в полимере образуется кристаллическая структура.

Длительность выдержки обусловлена установлением в течение 2-2,5 ч термодинамического равновесия в системе ПЭТФ-бинарный раствор.

Степень пористости пленки, приготовленной таким образом, увеличивается с 1-2% у пленки ПЭТФ по ОСТ до 30-33% а диапазон среднего диаметра пор 18-20 составляет 90% от всех диаметров, образовавшихся при такой обработке пор. Поры со средним диаметром свыше 20 в количественном отношении не превышают 1% Количество пор со средним диаметром 18-20 при общей достигаемой пористости пленки после обработки 30-33% составляет 0,86-1,04^.10¹³ пор/см². Плотность пленки из ПЭТФ уменьшается с 1,4 г/см³ (первоначальное значение по ОСТ) до 1,1 г/см³ после обработки. Степень пористости пленки определили по ИК-спектрам на спектрофотометре ИКС-24.

Полимерная пленка 8 из ПЭТФ делается съемной (устанавливается на опорном кольце и сверху крепится прижимным кольцом и работает либо под действием собственной тяжести азеотропной смеси, просачивающейся через искусственно созданные поры в пленке, либо под действием искусственного разрежения, создаваемого под полимерной пленкой, когда растворитель с достаточно высокой скоростью даже при относительно небольшой площади пленки просачивается через нее. Разрежение создается, например, форвакуумным насосом.

Испытания по изготовлению полимерных мембран 8 из других полимерных материалов (полиэфирное волокно, полиэтилен и т.п.) привели к аналогичным результатам.

Кроме органических примесей, образующихся на поверхности изделия 5 в процессе их изготовления типа пек-канифольной смолы ПАВ, жиров с рук и т.п. и удаляемых обезжириванием в азеотропной смеси, на его поверхности образуются также различные соединения, вступающие в реакцию с поверхностью изделия под действием кислорода, серы, хлора, азота и т.п. присутствующих в воздухе, лазерного воздействия на органические вещества на поверхности изделия и т.д. практически на удаляемые обычным обезжиpиванием, но оказывающие существенное влияние на ухудшение оптических параметров поверхности изделия 5 в результате образующихся следов оксидов, коррозии и т.п.

Для их удаления требуется применение щелочных растворов (как в прототипе) или кислот. Однако обработка изделия 5 в указанных растворах в чистом виде неприемлема при очистке изделия 5 с оптической поверхностью или поверхностью с высоким классом точности в результате неконтролируемой ее коррозии при этом и, как следствие, ухудшения ее параметров вплоть до выхода изделия из строя. Для очистки металлооптической поверхности таких изделий 5 необходимо строго дозируемое и контролируемое количество кислоты, причем это должен быть не водный раствор кислоты, являющийся чрезвычайно сильным и трудно контролируемым при воздействии с металлооптической поверхностью, а более слабый раствор кислоты в органическом растворителе (азеотропной смеси).

Известно, что фреоны при взаимодействии с водой или алифатическим спиртом образуют галогенводородные кислоты по следующим схемам: CCl₂F₂+2H₂O _→ CO₂+2HCl+2HF и CCl₃F+CH₃CH₂OH _→ CHCl₂F+CH₃CHO+HCl Именно введение в конденсат воды, алифатического спирта или соляной кислоты, представляющей собой раствор хлористого водорода в воде с концентрацией не выше 36% на уровне 5^. 10^-5 1^. 10^-1 г/л, и не выше их уровня растворимости в соответствующем фреоне, дает нужную строго дозируемую концентрацию кислоты в органическом растворителе, обеспечивающую контролируемую очистку оптической поверхности от следов коррозии, оксидов и т.п. без ухудшения в результате такой очистки оптических параметров поверхности. Эти компоненты вводят в конденсат или непосредственно в рабочую ванну 4 с помощью, например, бюретки. Присутствие указанных добавок в азеотропной смеси выше уровня растворимости, особенно воды, вызывает неконтролируемую коррозию оптической поверхности за счет ее взаимодействия с водой или водным раствором образующихся или вводимой кислот, приводящую к ухудшению оптических параметров в результате очистки и, как следствие, безвозвратному выходу изделия из строя.

Но, как известно, фреоны являются термически неустойчивыми веществами и в процессе их регенерации в дистилляторе или ректификационной колонне (при кипении) часть фреона разлагается с образованием преимущественно галогенводородных кислот. Этот процесс катализируется в присутствии воды. Вода может попадать в азеотропную смесь с изделия при его очистке и из каналов охлаждения, откуда ее трудно удалять до очистки. Поэтому время от времени избыток накапливающейся воды и галогенводородных кислот из азеотропной смеси необходимо удалять, обеспечивая таким образом как контролируемую очистку металлооптических поверхностей, так и стабилизацию фреона и азеотропной смеси на его основе в целом от потери моющих средств в результате многократного термического воздействия на смесь при ректификации или дистилляции. Для реализации этой цели осушку конденсата (при необходимости) до заданной концентрации воды и (или) галогенводородных кислот осуществляют сильноосновным анионитом в гидроксильной форме посредством ионнообменной адсорбции при пропускании через него конденсата в фильтре 9.

Такая осушка конденсата сильноосновным анионитом в гидроксильной форме происходит благодаря обнаруженному эффекту сверхэквивалентного поглощения галогенводородных кислот анионитом в присутствии воды, которое в 2-3 раза превышает его обменную емкость и увеличивается с увеличением влажности анионита.

Такая осушка конденсата сильноосновным анионитом в гидроксильной форме происходит благодаря обнаруженному эффекту сверхэквивалентного поглощения галогенводородных кислот анионитом в присутствии воды, которое в 2-3 раза превышает его обменную емкость и увеличивается с увеличением влажности анионита.

Увеличение сорбционной способности происходит по двум причинам. Во-первых, в результате экстракционного распределения хлоистого (фтористого, бромистого) водорода между органическим растворителем (азеотропной смесью) и водой в фазе анионита и, во-вторых, поскольку в фазе анионита получается очень концентрируемый раствор кислоты (до 8 М для влажного анионита), а для таких концентрированных растворов галогенводородных кислот, как известно, сильно развиты процессы ассоциации, поэтому обмен протекает не по схеме: HCl + R-OH ->> R-Cl + H₂O, а по схеме: R=OH + +2HCl ->> R-HCl₂ + H₂O, где R-OH схематическое изображение анионита. Вода, выделившаяся в результате ионного обмена, остается в анионите и увеличивает его обменную емкость. Для обеспечения высокой поглощающей способности анионита до тех пор, пока в нем не образуется достаточно воды в результате ионного обмена, анионит, например АВ-17х8, либо готовят сразу влажным, либо он поглощает воды из азеотропной смеси, присутствующую в них на уровне растворимости.

Сильноосновной анионит представляет собой высокомолекулярное полимерное соединение трехмерной гелиевой или макропористой структуры, содержащей функциональные группы основного характера. В качестве сильноосновного анионита используют аниониты АВ-17х8, АВ-17х8ч С (гелиевая структура с четвертичной триметиламиновой функциональной группой); АВ-17П и АВ-17-10П/08 (макропористая структура с четвертичной триметиламмониевой функциональной группой) АВ-29-12П (макропористая структура с четвертичной диметилэтаноламмониевой функцинальной группой). Перевод сильноосновных анионитов в гидроксильную форму осуществляют по стандартной технологии. Необходимость пропускания конденсата азеотропной смеси через фильтр 9 с сильноосновным анионитом в гидроксильной форме определяют по наличию галогенводородных кислот в конденсате посредством титрования водяной вытяжки из последнего на содержание галогенводородных кислот и отличия этого содержания от заданного значения, например 50 мг/л.

Выдержка изделия 5 в азеотропной смеси осуществляется в зависимости от степени его загрязненности, определяемой, например, флуорометрическим методом по степени загрязненности отработанной азеотропной смеси, и составляет 1-5 ч. После выдержки изделия 5 в азеотропной смеси очищенную оптическую поверхность обрабатывают этанолом, например ОП-2 ОСЧ ТУ 6-09-19-122-86, из расчета 5 л растворителя на 1 м оптической поверхности. Затем обрабатывают оптическую поверхность изделия 5 0,4-2,0 мас. раствора 1,2,3-бензотриазола в органическом растворителе, например этаноле, ацетоне и т.п. до полного ее покрытия и образования монослоя 1,2,3-бензотриазола на оптической поверхности. После этого осуществляют сушку изделия 5 в струе осушенного и очищенного инертного газа, например азота. В случае очистки изделия 5 с оптической поверхностью из меди или их сплавов, например из сплава меди Бр Цр-0,15, их сушку осуществляют в струе оксида углерода.

Использование после очистки изделия 5 в азеотропной смеси последовательной обработки оптической поверхности этанолом, раствором 1,2,3-бензотриазола, а также сушку (для изделий из меди и их сплавов) в струе оксида углерода позволяет повысить антикоррозионную защиту оптической поверхности и изделия 5 в целом от воздействия неблагоприятных климатических факторов при хранении, транспортировке, монтаже этого изделия 5 на стенд и при его эксплуатации. Это происходит за счет того, что по мере очистки поверхности изделия 5, в первую очередь оптической, в результате удаления примесей обнажаются так называемые активные центры (пики) на очищенной поверхности, на которые после извлечения изделия 5, если их не защищать, тут же адсорбируются загрязнения из воздуха (SO₂, N₂O, Cl₂, CO₂, O₂, H₂O и т.д.), что может очень быстро привести вновь к коррозии оптической поверхности, сводя на нет эффект очистки, вывести изделие 5 из строя.

Использование 1,2,3-бензотриазола и оксида углерода позволяет "отравлять" образующиеся активные центры очищенной поверхности за счет их специфически сильных связей с металлооптической поверхностью, особенно из меди и ее сплавов, препятствуя взаимодействию оптической поверхности после очистки с влагой, кислородом и иными примесями из воздуха и т.п.

В процессе эксплуатации изделия 5 при облучении лазерным излучением относительно невысокой мощности оптической поверхности, вызывающим испарение 1,2,3-бензотриазола при температуре 198^оС, происходит и удаление примесей, если таковые адсорбировались на 1,2,3-бензотриазоле при транспортировке, хранении и монтаже изделия 5, и которые не испарялись бы, имея более высокую температуру кипения. При этом образуется поверхность изделия 5, совершенно свободная как от примесей, так и от 1,2,3-бензотриазола.

Обработка оптической поверхности этанолом позволяет растворить и удалить неорганические соли с нее, нерастворимые в азеотропной смеси. Результаты испытаний предложенного способа очистки изделий приведены в табл.1-3. Испытания, проведенные по очистке азеотропной смеси фреон 114В2-ацетон с помощью полимерной мембраны из ПЭТФ. В качестве растворителя сравнения использовали фреон-114В2 дистилляционной очистки с содержанием загрязнений не выше 10 мас. Состав траствора загрязненного фреона-114В2 до и после очистки определяли не спектрофотометре СФ-4А. По количеству раствора, прошедшего через полимерную пленку из ПЭТФ за определенный промежуток времени, определенного взвешиванием, определяли величину плотности потока.

Результаты, представленные в табл. 1, показывают, что количество пор 0,86-1,04 ^.10¹³ на 1 см² поверхности пленки является оптимальным по производительности очистки и качеству очистки от примесей в азеотропной смеси, что соответствует выдержке 2-2,5 ч. При меньшем времени выдержки (пример 1) не происходит полной перестройки структуры полимерной пленки (количество пор с диаметром 18-20 уменьшается более чем на порядок), что снижает производительность и качество очистки.

Аналогичные результаты по ухудшению качества очистки и сокращению пористости пленки получаются при использовании бинарного раствора с содержанием ацетона, отличным от 45 об. (примеры 2,3).

При очистке загрязненной азеотропной смеси самотеком при той же площади производительность снижается в 3 раза (пример 4).

Полимерная мембрана 8 (пленка из ПЭТФ) предназначена не только для селективного пропускания и очистки растворителя, но также и для препятствования выдавливанию горячего растворителя из бака ректификационной колонны (дистиллятора) в рабочую ванну 4 при создании в баке избыточного давления при нагреве растворителя.

Из данных, приведенных ва табл.2, видно что использование заявляемого способа очистки изделий с металлооптической поверхностью позволяет добиться некоторого повышения коэффициента отражения на длине волны 10,6 мкм при снижении коэффициента потерь излучения в 1,5-2 раза по сравнению со значением коэффициента отражения, которое имела оптическая поверхность до очистки и которое было заложено в конструкторскую документацию (примеры 6-10,12-22 и 24-25) при одинаковой или на порядок лучшей (в случае регенерации растворителя посредством ректификации) степени химической очистки поверхности изделия по сравнению с прототипом (пример 23). При этом остальные оптические параметры не ухудшились. А коэффициент на длине волны 0,63 мкм, как показали результаты измерений, также повышался не менее чем на 5% Порог плазмообразования оптической поверхности вырос не менее чем на 30% в результате очистки за счет модификации поверхности.

При превышении концентрации вводимых добавок (воды и т.д.) свыше уровня их растворимости во фреоне-114В2 ( ≈ 1000 мг/л, пример 11) в результате очистки происходит ухудшените коэффициента отражения при увеличении коэффициента потерь на 3-5% в результате неконтроолируемой коррозии оптической поверхности при соприкосновении с водой и избыточным количеством галогенводородных кислот. Аналогичное ухудшение коэффициента отражения при увеличении коэффициента потерь на 5-7% имеет место и в прототипе за счет коррозии оптической поверхности в щелочном растворе и осаждения функциональных добавок из него.

Концентрация вводимых в азеотропную смесь компонентов (воды, алифатического спирта или соляной кислоты) 5 ^.10^-5 1^. 10^-1 г/л обусловлена тем, что при концентрации ниже 5^. 10^-5 г/л (пример 1) практически не происходит улучшения коэффициента отражения после очистки при невысокой степени химической чистоты очищаемой поверхности изделия 5, что свидетельствует невозможность отмывания, при этом, некоторых типов труднорастворимых примесей и, в первую очередь, оксидов с оптической поверхности.

Использование в качестве вводимых добавок вместо воды алифатических спиртов и соляной кислоты привело к аналогичным результатам (примеры 12-16, 24-25).

Очистка предложенным способом изделий с металлоптической поверхностью из металлов: алюминий и его сплавы, сталь, молибден и другие, наряду с медью и ее сплавами, привела к аналогичным результатам (примеры 19-22).

Использование в качестве азеотропных смесей на основе иных фреонов, кроме фреона-114В2, привело к аналогичным результатам (примеры 24,25). В то же время (азеотропная смесь (фреон-114В2-ацетон (2,4 мас.) является оптимальной в связи с ее большей растворяющей способностью по сравнению с другими широко используемыми фреонами (анилиновая точка у фреона-114В2 составляет 36,3^оС по сравнению с фреоном-113 с анилиновой точкой всего 14,8^оС) при большей термической и химической устойчивости по отношению к металлам и меньшей токсичности за счет отсутствия во фреоне-114В2 атомов хлора.

Замена хлорорганического растворителя (ХОР в прототипе) на азеотропную смесь на основе фреона обусловлена термической и химической неустойчивостью ХОР особенно по отношению к металлической поверхности, в частности к алюминию, приводящей к взаимодействию ХОР с последним с возможностью не только резко ухудшить оптические свойства, но и привести к взрывоопасным последствиям. ХОР несравненно более токсичны, чем фреоны, и вода обладает в них повышенной растворимостью по сравнению с фреонами, ХОР содержит хлор, разрушающий озон в озоновом слое Земли, в то время как фреон-114В2 не содержит хлора и экологически чист.

Как показали результаты испытаний, при превышении температуры очистки 30^оС (пример 26) происходит искажение геометрической формы (N) оптической поверхности изделия 5 в результате очистки при повышенной температуре, что приводит к выходу изделия из строя.

Результаты испытаний по антикоррозионной защите очищенной оптической поверхности изделий 5 представлены в табл.3.

Как показали результаты испытаний, представленные в табл.3, использование для повышения антикоррозионной защиты оптической поверхности сильноосновного анионита, 1,2,3-бензотриазола и оксида углерода обеспечивает практически 100% -ную защиту оптической поверхности и само изделие 5 от воздействия неблагоприятных климатических факторов в процессе его хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации (примеры 28-40).

По прототипу (пример 42) происходит очень быстрая коррозия изделия и, в первую очередь, оптической поверхности за счет как отмечалось выше, воздействия ХОР и щелочного раствора на нее при очистке. При этом скорость коррозии она 0,5-1 порядок выше.

В случае отсутствия осушки конденсата анионитом (пример 41) на оптической поверхности быстро появляются после очистки следы коррозии за счет накопления в кондненсате избыточного количества воды и галогенводородных кислот. Скорость коррозии при этом возрастает не менее чем в 1,5-2 раза.

Отсутствие обработки оптической поверхности 1,2,3-бензотриазолом (пример 27) и оксидом углерода (примеры 28-35) приводит к некоторому снижению антикоррозионной защиты, что при высоком классе оптической чистоты и других параметров оптической поверхности часто является недопустимым, и их в этом случае необходимо использовать в совокупности.

Использование для осушки конденсата других сильноосновных анионитов, кроме АВ-17х8 (примеры 37-40) привело к аналогичным результатам.

Оптимальным сильноосновным анионитом в гидроксильной форме является анионит марки АВ-17х8 за счет его большой устойчивости во фреоне и большей доступности.

На основании вышеизложенного заявляемый способ очистки изделия имеет следующие преимущества: повышение коэффициентов отражения на длине волны 10,6 мкм и 0,63 мкм и уменьшения коэффициента потерь в 1,5-2 раза при сохранении остальных оптических параметров за счет использования мягкого контролируемого снятия примесей и оксида с оптической поверхности. Повышается порог плазмообразования не менее чем на 30% за счет модификации оптической поверхности при очистке. Столь высокое значение коэффициента отражения на длине волны 10,6 мкм (близкое к предельному 100%) иными, кроме предлагаемого способа очистки, традиционными методами полирования достичь не удается, а порог плазмообразования достигает величины расчетного значения для данного материала; повышение антикоррозионных свойств оптической поверхнорсти не менее чем на 0,5 порядка за счет защиты после очистки монослоем 1,2,3-бензотриазола и оксида углерода, "отравляющих" активные центры оптической поверхности и препятствующие адсорбции других примесей на ней; повышение химической и термической устойчивости используемого растворителя (азеотропная смесь на основе фреона) при повышении его растворяющей способности и снижении токсичности не менее чем в 3 раза; обеспечение возможности проведения контролируемой мягкой очистки травлением кислот в органическом растворителе оптических поверхностей изделий за счет использования строго дозируемых добавок-воды, алифатического спирта и соляной кислоты в азеотропной смеси и осушки сильноосновным анионитом в гидроксильной форме; повышение степени чистоты используемой для очистки азеотропной смеси не менее чем на 2 порядка за счет использования предварительной очистки загрязненной смеси с помощью полимерной мембраны и ректификационной очистки; повышение степени химической очистки поверхности не менее чем на порядок.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку в рабочей ванне циркулирующим раствором на основе галогенорганического растворителя, регенерацию отработанного раствора в замкнутой системе дистилляцией, конденсацию паров из дистиллятора, осушку конденсата посредством адсорбции воды, направление конденсата в рабочую ванну и сушку изделия, отличающийся тем, что в качестве раствора используют предварительно приготовленную азеотропную смесь фреона с органическим растворителем, в которую непосредственно перед очисткой вводят воду, соляную кислоту или алифатический спирт с концентрацией, не превышающей их уровень растворимости в используемом фреоне, а осушку конденсата осуществляют до заданной концентрации воды и/или галогенводородных кислот.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для очистки изделий с металлооптической поверхностью в качестве азеотропной смеси используют смесь фреон-114В2-ацетон, в которую вводят воду, соляную кислоту или алифатический спирт концентрацией 5 · 10^-5 1 · 10^-1г/л, регенерацию раствора осуществляют дистилляцией или ректификацией, а перед осушкой конденсат охлаждают до температуры, не превышающей 30^oС.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что раствор в рабочей ванне направляют на металлооптическую поверхность в виде струй.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что изделия частично погружают в раствор.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что раствор в рабочей ванне турбулизуют барботированием воздуха или инертного газа или подачей затопленных струй используемого раствора.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осушку конденсата осуществляют адсорбцией сильноосновным анионитом в гидроксильной форме.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что осушку конденсата осуществляют анионитом марки АВ 17 х 8.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что перед регенерацией отработанный раствор предварительно очищают пропусканием через полимерную мембрану со средним диаметром пор и плотностью распределения (0,86 1,04) · 10¹³ пор/см³.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что перед сушкой изделия очищенную металлооптическую поверхность изделия обрабатывают этанолом.

10. Способ по п. 2 или 9, отличающийся тем, что перед сушкой изделия и/или после обработки этанолом металлооптическую поверхность изделия дополнительно обрабатывают 0,4 2,0-ным раствором 1,2,3-бензотриазола в органическом растворителе.

11. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сушку изделия с металлооптической поверхностью из меди и ее сплавов осуществляют в струе оксида углерода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7