Способ электрохимической полировки стеклоизделий

Способ электрохимической полировки стеклоизделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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