Способ очистки стеклянных баллонов

Изобретение относится к области ультразвуковой очистки и может быть использовано в электронной промышленности для очистки от стеклянной крошки и различных загрязнений внутренней поверхности заготовок стеклянного баллона, используемых при изготовлении герконов. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки торцов заготовок стеклянного баллона от стеклянной крошки, приварившейся к внутренней поверхности после оплавления торцов баллона. Способ осуществляют с использованием технологической оснастки, имеющей форму круглой корзины с сетчатым дном диаметром "D_к". Он включает промывку в 3-5% водном растворе плавиковой кислоты (HF), промывку в проточной воде, промывку в деионизованной воде под душем повышенного давления, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 50% водным раствором спирта этилового (C₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 85% водным раствором спирта этилового (C₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки. Промывку в 3-5% водном растворе плавиковой кислоты производят в одной ванне с наложением ультразвука в течение 5-7 минут с последующим трехкратным погружением в каждую из двух ванн, заполненных 35-38% водным раствором соляной (HCl) кислоты. После промывки в деионизованной воде под душем повышенного давления вводят дополнительно промывку в деионизованной воде с наложением ультразвука в течение 5 минут. Промывки с наложением ультразвука осуществляют в диапазоне частот 16,8-23,5 кГц в режиме выходной мощности Р1≥5 Вт в течение времени t₁≥5 мин на частоте ультразвукового генератора "f_г", обеспечивающей соотношение длины волны λ=c/f_г, где с=1457 м/с - скорость распространения ультразвуковых колебаний в деионизованной воде при температуре +20°С, с максимальными габаритными размерами технологической оснастки в пределах неравенства 0,5<λ/D_к. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области ультразвуковой очистки и может быть использовано в электронной промышленности для очистки от стеклянной крошки и различных загрязнений внутренней поверхности баллонов, используемых при изготовлении герконов различного типоразмера.

Технический результат - повышение качества очистки заготовки стеклянного баллона от стеклянной крошки, приварившейся к внутренней поверхности при оплавлении торцов баллона.

Для геркона недопустимо наличие на поверхности стеклянного баллона как органических, так и неорганических загрязнений в виде пыли и стеклянной крошки, образующейся при нарезке заготовки баллона из стеклянного капилляра. Попадание стеклянной крошки в область контактирования приводит к незамыканию геркона и к отказам в реле, использующих герконы.

Известные способы очистки стекла от органических и неорганических загрязнений изложены в литературных источниках [1, 2].

Наиболее близким способом является технологический процесс, используемый в серийном производстве герконов различного типоразмера согласно технологической карты СЯО.735.604 ТК.

Технологический процесс химической очистки заготовок стеклянных баллонов с использованием технологической оснастки, имеющей форму круглой корзины с сетчатым дном диаметром «D_к», включающий следующие друг за другом промывки в двух отдельных ваннах, заполненных (3-5)% водным раствором плавиковой (HF) кислоты в течение 5 минут, трехкратное погружение в одну и последующую промывку в течение 1 минуты в другой из двух ванн, заполненных 30% водным раствором азотной (Н₂NO₃) кислоты, промывку в трех ваннах, заполненных проточной водой, начиная с трехкратного погружения в каждую из первых двух ванн и заканчивая выдержкой в течение 1 минуты в третьей ванне, промывку в ванне с деионизованной водой под душем повышенного давления в течение 2 минут, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 50% водным раствором спирта этилового (С₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 85% водным раствором спирта этилового (C₂H₅OH) ректифицированного высшей очистки.

Однако данный способ имеет ряд недостатков:

- неполное растворение стеклянных крошек с размерами более 10 мкм;

- длительное воздействие на технологическую оснастку агрессивной азотной кислоты.

- недостаточно хорошие санитарно-гигиенические условия труда.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение способа очистки, снижение трудоемкости его выполнения, повышение производительности труда, повышение качества очистки торцов заготовок стеклянного баллона от стеклянной крошки, приварившейся к внутренней поверхности после оплавления торцов баллона.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки стеклянных баллонов с использованием технологической оснастки, имеющей форму круглой корзины с сетчатым дном диаметром "D_к", включающем промывку в (3-5)% водном растворе плавиковой кислоты (HF), промывку в проточной воде, промывку в деионизованной воде под душем повышенного давления, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 50% водным раствором спирта этилового (С₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 85% водным раствором спирта этилового (С₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, промывку в (3-5)% водном растворе плавиковой кислоты (HF) производят в одной ванне с наложением ультразвука в течение (5-7) минут с последующим трехкратным погружением в каждую из двух ванн, заполненных (35-38)% водным раствором соляной (HCl) кислоты, а после промывки в деионизоанной воде под душем повышенного давления вводят дополнительно промывку в деионизованной воде с наложением ультразвука в течение 5-и минут, при этом операции промывок с наложением ультразвука осуществляют в диапазоне частот (16,8-23,5) кГц в режиме выходной мощности Р1≥5 Вт в течение времени t₁≥5 минут на частоте ультразвукового генератора "f_г", обеспечивающей соотношение длины волны λ=с/f_г, где "с"=1457 м/с - скорость распространения ультразвуковых колебаний в деионизованой воде при температуре +20°С; с максимальными габаритными размерами технологической оснастки в пределах неравенства 0,5<λ/D_к.

Качество очистки стеклянных баллонов от стеклянной крошки повышается, если угол наклона "α°" сетчатого дна корзины относительно поверхности ультразвукового излучателя ограничен неравенством 0≤α<75°.

Согласно [3] энергетическое поле ультразвукового излучателя представляет полусферу, поэтому наклон корзины увеличивает объем трубок, обрабатываемых в области максимума излучаемой мощности, а также позволяет более полно использовать энергию, проходящую внутри стеклянной трубки, расположенной перпендикулярно к поверхности излучателя.

Совокупность отличительных признаков, заключающихся в проведении первой и финишной промывок с наложением ультразвука, приводит к достижению нового технического результата.

Способ осуществляется следующим образом. Для каждого типа герконов (от МКА-07101 с длиной баллона 7 мм до МКА-50202 с длиной баллона 50 мм) из стеклянных трубок нарезаются заготовки с размерами, представленными в таблице 1.

Таблица 1 Геометрические размеры стеклянных трубок.
№ п/п	Тип прибора	Внешний диаметр, мм	Толщина, мм	Длина, мм
1	МКА-07101	1,75-0,05	0,25-0,05	7,5*-0,15
2	МКА-10110	1,75-0,05	0,25-0,06	10,6-0,2
3	МКА-14103	2,15-0,1	0,26-0,06	15,2-0,18
4	МКА-50202	5,2-0,1	0,65±0,05	52,8-0,4
* 7,4-0,15

После оплавления торцов на газовой горелке стеклянные баллоны плотно укладывают торцами на сетчатое дно технологической оснастки, представляющей собой металлическую круглую корзинку из нержавеющей стали диаметром "D_к"=100 мм. Заполненные корзинки устанавливают в один или два слоя на дно ультразвуковой ванны размером 970×880×965 мм³ с двумя магнитострикционными излучателями размером 300×300 мм² каждый, расположенных встык на дне ванны. Излучатели подключают к выходу генератора ультразвуковых колебаний типа УЗГ 2-4М с регулировкой выходной мощности до 4,5 кВт в диапазоне частот (16,8-23,5) кГц. Ванну заполняют (3-5)% водным раствором плавиковой кислоты (или деионизованной водой в другой ванне) до уровня, превышающего на (10-20) мм высоту корзинок. Температурный режим для растворов кислот, воды и спирта соответствует нормальным условиям и находится в пределах +20°С.

Энергия, затрачиваемая генератором в процессе очистки баллона равняется произведению мощности ультразвукового облучения на длительность его воздействия (Р·t)Вт·сек и находится в пределах (1500-2100) Дж. Качество очистки оценивалось путем взвешивания массы осадка из стеклянной крошки, осаждающейся на дне ванны.

В таблице 2 приведены сравнительные результаты очистки стеклянных баллонов по существующей промышленной технологии и по предлагаемому способу для различных типов герконов.

Таблица 2 Масса (г) сухого осадка с одной корзины.
Тип геркона	Очистка по СЯО.735.604 ТК	Очистка по предлагаемому способу с наложением ультразвука при
λ/Dк=0,6	λ/Dк=0,7	λ/Dк=0,8
МКА-07101	0,035	0,048	0,052	0,06
МКА-10110	0,032	0,05	0,052	0,055
МКА-14103	0,022	0,038	0043	0,048
МКА-50202	0,016	0,025	0,035	0,038

В таблице 3 приведены результаты оценки влияния угла наклона "α°" сетчатого дна корзины к поверхности ультразвукового излучателя на качество очистки стеклянных баллонов при проведении очистки с наложением ультразвука при λ/D_к=0,8 для различных типов герконов.

Таблица 3 Масса (г) сухого остатка с одной корзины.
Тип геркона	Величина угла наклона α°
0°	30°	45°	60°	75°
МКА-07101	0,056	0,06	0,064	0,068	0,07
МКА-10110	0,054	0,056	0,058	0,06	0,068
МКА-14103	0,05	0,056	0,061	0,068	0,071
МКА-50202	0,04	0,047	0,053	0,06	0,065

Предлагаемая совокупность отличительных признаков позволила добиться нового положительного эффекта. Так, замена первых двух ванн с плавиковой кислотой на одну ванну с наложением ультразвука позволила уменьшить расход материалов, снизить трудоемкость технологического процесса и улучшить санитарно-гигиенические условия работы с вредными сильнодействующими кислотами.

Использование предлагаемого способа очистки в промышленных условиях производства герконов позволило снизить количество рекламаций и приблизиться к мировому уровню качества, снизив загрязненность экспортных партий герконов по отказам из-за перемещающихся стеклянных крошек с 300 до 50 бракованных герконов на партию в один миллион штук.

Источники информации

1. Б.Роус. "Стекло в электронике". Советское радио, Москва, 1969.

2 Н.В.Черепнин. "Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике". Советское радио, Москва, 1967.

3. O.K.Келлер, Г.С.Кратыш, Г.Д.Лубяницкий. "Ультразвуковая очистка". Машиностроение, Ленинград, 1977, стр.143.

1. Способ очистки стеклянных баллонов с использованием технологической оснастки, имеющей форму круглой корзины с сетчатым дном диаметром D_к, включающий промывку в 3-5%-ном водном растворе плавиковой кислоты (HF), промывку в проточной воде, промывку в деионизованной воде под душем повышенного давления, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 50%-ным водным раствором спирта этилового (С₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, осушку трехкратным погружением в ванну, заполненную 85%-ным водным раствором спирта этилового (С₂Н₅OH) ректифицированного высшей очистки, отличающийся тем, что промывку в 3-5%-ном водном растворе плавиковой кислоты производят в одной ванне с наложением ультразвука в течение 5-7 мин с последующим трехкратным погружением в каждую из двух ванн, заполненных 35-38%-ным водным раствором соляной (HCl) кислоты, а после промывки в деионизованной воде под душем повышенного давления вводят дополнительно промывку в деионизованной воде с наложением ультразвука в течение 5-и мин; при этом операции промывки с наложением ультразвука осуществляют в диапазоне частот 16,8-23,5 кГц в режиме выходной мощности Р1≥5 Вт в течение времени t₁≥5 мин на частоте ультразвукового генератора f_г, обеспечивающей соотношение длины волны λ=c/f_г, где с=1457 м/с - скорость распространения ультразвуковых колебаний в деионизованной воде при температуре +20°С, с максимальными габаритными размерами технологической оснастки в пределах неравенства 0,5<λ/D_к.

2. Способ очистки стеклянных баллонов по п.1, отличающийся тем, что между сетчатым дном корзины и поверхностью ультразвукового излучателя, установленного на дне ванны, имеется наклон с углом α, ограниченным пределом 0°≤α<75°.