Способ электрохимической полировки стеклоизделий Советский патент 1993 года по МПК C03C15/00 

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к способам обработки поверхности различных изделий из стекла, преимущественно из хрусталя, и применяется при химической полировке изделий, 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/дм2.

Особенностью способа является то, что обработку ведут в смеси, содержащей в мас.% плавиковую кислоту 1-3,5 мае.%,серную кислоту 20-65 мас.%, воду - остальное. Другой особенностью данного способа является то, что между рабочими циклами обработки о смесь яводят анионы фтора до.бавлением плавиковой кислоты или ее соли -бифторид-фторидаммония и H2S04только в расчетно-необходимом соотношении.

Одной из особенностей является то, что полирующий раствор или его часть не контактируют ни с одним из промывочных растворов или их частью.

Существо заявляемого способа состоит о следующем.

В разработанной установке используется по крайней мере две емкости. В первой емкости находится полирующий раствор (кислота серная, техническая, контактная марки В, ГОСТ 2184-77, аммония бифторид-фторид технический по ТУ 113-08-544- 33 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 импульсов, обеспечивающего импульсы регулируемой длительности, пе00

о

о

«п-А

о

рирдследования 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 -бифто- рид-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.А);

снижение содержания иона F в растворе за счет улетучивания в виде HF и SIF4, затрат на образование кремнефторидов, разбавления другими растворами при перемещении изделий или растворов;

изменение состава и количества химических соединений в растворе, образовав- шихся 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 томже.суммарном объеме исходные составляющие (плавиковую кислоту или ее соли, серную кислоту). Ввод исходных составляющих осуществляется.в таких соотношениях, чтобы восстановить исходный химический состав раствора.

Согласно предлагаемому изобретению активность раствора восстанавливается и поддерживается двумя путями:

введением F - только в количествах, расчетно-необходимых для компенсации потерь растворе, a H2-S04.- в количествах, расчетно-необходимых для компенсации снижения H2S04 в растворе за счет введения воды и затрат серной кислоты на образование нерастворимых сульфатов (РЬЗСм, СаЗСч и т.п.), При таком восстановлении исходного состава полирующего обь- ема слива и последующего введения исходных компонентов составляет не более 1 /15 объема раствора в емкостях;

путем пропускания через раствор импульсов переменного тока с периодом следования 1-5 мсек и плотностью тока 10-13 А/дм2. Активность раствора поддерживается на необходимом уровне за счет итенси, фикации прохождения процессов массооб- мена между поверхностью стекла и раствором, и возможностью непрерывного и интенсифицированного подвода к поверхности 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

0 препятствий к выводу с поверхности стёкла катионов равнозначно повышению активности раствора, т.е. повышение скорости технологического процесса.

Учитывая, что объемы введения исход5 ных 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

0 резким сокращением количеств концентрированной серной кислоты, вводимой в раствор, содержащий воду (как минимум 37 мае.%). Согласно экспериментальным данным температура раствора поднимается не

5 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

0 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/дм2).

5 Поддержание температуры раствора постоянной в пределах15°С позволяет сократить потери F за счет улетучивания в виде HF, SIF4, ликвидировать рябь на огневой поверхности стеклоизделий; проводить про0 цесс при стабильной активности раствора (учитывая существенное влияние температуры на процессы массообмена).

Согласно предлагаемому изобретению изделия не перемещаются из раствора в

5 раствор или растворы неоднократно не перемещаются в емкость, где находится полируемый раствор. Процесс полирования происходит только в полирующем растворе, находящемся в одной емкости. В других ем0 костях 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

5 разбавление.

Возможность проведе жя процесса химполировки в изолированной от других растворов емкости обусловлена тем, что при , пропускании через раствор импульсов переменной полярности процесс массообмена происходит в кинетической области с достаточными скоростями.

Исключение воздействия (разбавления) на полирующий раствор других растворов (водного, сернокислого) позволяет поддерживать исходный химический состав полирующего раствора, сократить продолжительность технологического процесса полирования за 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 tH2S04 / HF 1 до 5, где Н28См - содержание серной кислоты в мольных процентах, содержание плавиковой кислоты в мольных процентах (в случае введения через соли плавиковой кислоты, последние пересчитываются на Н). Возможность полирования в столь широком диапазоне д остигается обеспечением оптимального соотношения H+/F и скоростей массообмена за счет пропускания импульсов переменного тока переменной полярности и подбором для каждого соотношения H2S04 / HF соответствующего периода следования импульсов. Приведены несколько примеров с использованием предлагаемого изобретения.

Пример 1. Полируется продукция - изделия 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 H2S04 57.2%, ,7%, температура раствора - 78°С. Активность раствора поддерживается за счет наложения электромагнитного поля. Из полирующего раствора изделия 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 изделий из хрусталя такого же типа. Раствор уже частично истощен. Состав раствора Н25См 56.4%, ,3%, температура - 78°С.

Время нахождения в полирующем растворе остается тем же за счет электромагнитного поля. При выходе изделий из полирующего раствора берется проба на анализ для определения состава раствора.

Восстановление (корректировка) раствора проводится согласно приведенной табл.2..

Таблица составлена на основании расчетных данных подтвержденных опытными

результатами.

По данным анализа полирующий рас:, твор после прохождения двух процессов будет следующего состава: Н25См 55,8%, ,1%. Для восстановления раствора до

первоначального требуется добавить в него

24 литра H2S04 и 20 кг бифторида-фторида

аммония. При добавлении этого количества

компонентов температура увеличивается

очень незначительно до 80°С.

Приведенные примеры показывают, что в результате применения предлагаемого изобретения получено: ускорение процесса полировки, снижение расхода сырья, стабилизация температуры в процессе полировки, снижение концентрации раствора плавиковой и серной кислоты, что в конечном счете повышает производительность способа и установки.

Формула изобретения

1. Способ электрохимической полировки стеклоизделий, преимущественно из хрусталя, путем травления в смеси плавиковой и серной кислот при воздействии переменного тока, отличающийся тем, что, с

целью повышения производительности. TQK подают импульсами с периодом следования 1-5 мс и плотностью 10-13 А/дм2.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что травление ведут в смеси, содержащей. мас.% (плавиковая кислота или ее соли в пересчете на анионы фтора 1-3,5, серную кислоту 20-65; воду - остальное.

Таблица 1

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; вода- остальное. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Таблица.2