Химическая полировка стекла какой кислотой

Полировка кислотой является очень эффективным и очень производительным способом обработки шлифованного стекла. Общие зависимости этой технологии нами были уже рассмотрены. Ниже приводятся технологические детали и рабочие процессы при полировке кислотой сортового, и частности свинцового стекла, которые являются заключительной операцией его обработки. Принцип полировки заключается в том, что отшлифованное изделие погружают в кислотную ванну, где растворяется матован поверхность стекла и изделие приобретает совершенный блеск. Производительность при этом способе обработки очень высокая, качество поверхности почти не уступает качеству при полировке войлоком, а у свинцового стекла оно еще выше.

Технология полировки заключается в том, что стекло погружается попеременно то в кислотную, то в промывочную ванну. Общее время полировки предмета колеблется от 5 до 8 мин в зависимости от вида изделия, концентрации и температуры ванны. С повышением концентрации фтористоводородной кислоты и повышением температуры продолжительность полировки уменьшается.

В настоящее время полировку кислотой применяют о основном для свинцового стекла с содержанием 18 -21% РЬО, поэтому описываемая технология полировки относится к этим типам стекла.

Способы полировки кислотой. Способ полировки оказывает немалое влияние па качество отполированной поверхности и скорость полировки. В принципе возможны два основных технологических способа.

Первый способ характеризуется частым перенесением изделия из кислотной ванны н промывочную и наоборот. Здесь в большей стспепи оправдывается промывочный принцип полировки, при котором быстро удаляются продукты разложения с поверхности стекла. Этот способ обеспечивает более высокое качество отполированной поверхности. Однако при этом требуется протравить более толстый слой поверхности стекла, чтобы получить достаточный блеск его, что снижает производительность полировки и повышает расход кислоты.

Второй способ характеризуется более длительным пребыванием изделия в кислотной ванпе н небольшим числом погружений в промывочную ванну. В результате во впадинах между гранями происходит скопление продуктов разложения, препятствующих дальнейшему процессу» в то время как на верхушках граней этот процесс протекает очень быстро. Продолжительность полировки в данном случае небольшая, и качество полированной поверхности невысокое.

Оборудование полировального цеха. Основным агрегатом полировального цехи является открытая полировочпая панна, оснащенная соответствующим вытяжным устройством. Эта ваппа состоит из внутренней панны для кислоты, изготовленной из свинца или какого-либо пластика» размерами обычно 65Х X 65×50 см и из внешней ванны для воды н большинстве случаев деревянной и хорошо изолированной.

Водяная ванна служит для поддержания требуемой температуры кислотной ванны и одновременно для промывки изделий. Она нагревается змеевиком или непосредственно паром. К дополнительному оборудованию относится ручная лебедка с корзиной, комплект полировочных корзин и подкладок, запасные полки и рабочие столы.

Рабочий процесс. Для полировки н кислотной ванне применяют 73—75%-ную техническую фтористоводородную кислоту и 97 99%-ную, т. е. 66° Be, техническую серную кислоту. Ванна смешивается в объемном соотношении двух частей I^SO^ и одной части HF, что отвечает весовому соотношению 50—55% IIsSO^ и 12—14% HF. Температура кислотной и промывочной ванны поддерживается н пределах 50—60° С.

Кислотную ванну после первого смешивания дополняют обеими кислотами; по окончании рабочей смены ванну очищают от продуктов разложения — осадков. Рабочий процесс состоит в том, что предварительно очищенные изделия укладывают в корзину из медной проволоки или сетки или из каких- либо пластмасс типа PVC, фаолит, тефлон и т. п. Наполненная изделиями корзина прежде всего подогревается н водяной ванне до температуры 30—40°С и затем при непрерывном колебании погружается через определенные промежутки времени то п кислотную ванну, то в промывочную. Цикл полировки зависит от концентрации кислотной ванны, ее температуры и сорта полируемого стекла. При полировке очень важно следить за тем, чтобы после каждого смачивании в кислоте корзина с изделиями была хорошо промыта в водяной ванне, иначе может произойти осаждение продуктов разложения, и качество поверхности будет испорчено. При снижении концентрации HF ниже 8% ванну необходимо дополнить снопа смесыо обеих кнс- лот п заданном соотношении.

Для равномерной эффективности кислотной ванны необходимо, чтобы концентрация кислот лежала в оптимальных пределах 50- 55 вес. % H£SO< и 8—14 нес. % HF.

Недостатки при полировке кислотой. Во время полировки и подготовки к ней на поверхности стекла могут образоваться некоторые пороки, вызванные механическими повреждениями поверхности. Они характеризуются заметным матовым блеском неправильного ограничения и небольшой выпуклостью поверх ностн.

Пороки, вызванные жирными пятнами па поверхности изделий, брызгами асфальта или дегтя и т. п., характеризуются матовым блеском и острым ограничением выпуклой поверхности. Подобные пороки возникают и при недостаточно тщательной отмывке краски, наносимой на рисунок, поэтому ь последнее время стали ^применять краски, легко растворимые в кислотной ванне.

Длительное пребывание продуктов разложения на поверхности стекла вызывает появление мелких точек па изделии.

Пороки, называемые «сжиганием поверхности», происходят при завышении концентрации кислотной нанпы или при слишком длительном процессе полировки. Стекло при этом имеет вид матовой неровной поверхности, напоминающей поверхность кожи.

На плоскости соприкосновения поверхности стекла и полировочной корзины могут образоваться поверхностные повреждения, характеризующиеся пологими волнистыми возвышенностями.

Механические устройства. Принимая но внимание тяжелую и вредную для здоронья работу в полировальном цехе, в последнее время особое внимание было уделено возможности механизации этих работ. Развитие шло в двух направлениях: механизации работы полировщика и механизации и автоматизации подачи кислоты и регулировки концентрации в кислотной ванне.

Проект механизации работы полировщика предусматривает целесообразное расположение ванны. Переноску корзин с изделиями и погружение их в ту или иную ванну механически осуществляет специальное устройство, двигающееся на подвесной линии. Полировщик обслуживает оборудование, регулирует скорость движения корзин и продолжительность погружения изделий с помощью приспособлений» защищенных от влияния агрессивной среды. lice оборудование снабжается кожухом, эффективным вытяжным устройством и нейтрализацией.

Регулировка оптимальной концентрации производится автоматическим титровнльным анализатором.

Смотрите также:

В процессе эксплуатации автомобиля на стеклах ветрового окна появляются риски, царапины и помутнения, которые могут быть устранены шлифовкой и последующей полировкой.

Стекло — традиционный и перспективный материал. С тех пор как человек стал использовать огонь для технических целей, он мог искусственным путем получить стекло.

Плотность — это отношение массы тела к его объему. Она зависит от химического состава стекла и бывает от 2,2 до 7,5 г/см3.

стекло. Так, например, в Вос. точном Средиземноморье. широко использовали обсидиан. (вулканическое стекло).

3.4.1. Листовое стекло представляет собой тонкое, оконное и толстое стекло. Тонкое стекло имеет толщину до 1,8 мм ; в строительстве не применяется.

Резка и ломка стекла. При выполнении этих работ стекло приходится удерживать руками, надевая перчатки, чтобы не порезаться о край.

Стекло должно быть бесцветным и прозрачным (светопропускание в зависимости от толщины не менее 84. 90 %). Увиолевое стекло пропускает н.

Матование стекла производят различными способами. 1. Стекло окрашивают вручную цинковыми белилами, разведенными.

Одни прокладки надевают на стекло до его вставки, другие вставляют или вжимают в паз между штапиком и стеклом после того, как стекло вставлено.

К листовому строительному стеклу относят стекло: оконное, витринное, цветное листовое, армированное листовое, узорчатое, солнцезащитное, закаленное и др.

Создать стекло нехрупким – одна из труднейших задач даже с учетом современных технологий. Стекло состоит преимущественно из силикатной массы (до 75% SiO2).

Технология полировки. Полируют обычно изделия, выполненные из мелкопористой древесины с красивой текстурой: ореха, красного дерева, карельской
Первое полирование выполняют 8—10%-ной шеллачной политурой (к 100 г политуры добавляют одну столовую ложку спирта).

Полированное стекло получают путем шлифовки и полировки листового стекла после его вытягивания и проката и при наличии различных пороков поверхности (

Полирование политурами спиртовых лаковых покрытий выполняют так.
После тщательной шлифовки поверхность протирают чистой сухой тканью и приступают к полировке.

Основные технологические операции — подготовка основания пола, установка жилок, приготовление мо-заичного раствора, устройство покрытия, шлифовка и полировка

Царапины на поверхности органического стекла удаляют шлифованием и последующим полированием. Шлифование производят мелкозернистой (бархатной)

Зеркальное стекло — это шлифованное и полированное с обеих сторон литое и листовое стекло.
(3.71). Следует помнить, что в результате хорошей шлифовки краев стекла зеркало выглядит привлекательно.

Два деревянных брусочка, соединенные куском кожи, — отличное приспособление для шлифовки шкуркой ровных поверхностей.
Для полирования мелких поделок из стекла, пластмассы, металла, камня, дерева можно использовать кухонный комбайн.

Строительное стекло ВП производится непрерывным прокатом или литьем, с последующей шлифовкой и полировкой; С. ВН изготовляется непрерывным вертикальным оконному.

Химическая полировка стекла какой кислотой

осмелюсь предположить,что стекло надо окунать в раствор,а не мазать.Поверхность неоднородная скорее всего от этого.Роль серной кислоты -в растворении солей,а температура повышает растворимость.И если есть возможность возьмите другое стекло.

Да, вот на счет этого я тоже думал, я налил, постояло секунд пять, потом несколько раз провел кисточкой и слил- эта первая ошибка, действительно должно наверное без перемешивания. А если просто дольше держать и увеличить долю серняги, заменит ли это эффект от повышения температуры??
red-line, вопрос не глупый, занимаюсь полировкой стекол фар для установки ксенона, а алмазной пастой уже надоело, качество конечно отличное, но то что она жирная, разлетается буэ. да еще минус, самый основной- пока её не уберешь, стекло не отмоешь, не увидишь, где недополированно, где риска и т.д Паста алмазная 2\1 ссср на основе костного жира. полировальник — войлочный круг из жесткого ворса. Если посоветуете что либо другое ( полировальник и пенопласта и тд) буду признателен.

Можно взять круги bd они отлично режутся на нужный диаметр дабы залазить в самые уголки фар, а вообще черепашками 3м все полируют фары и не заморачиваются,качество нормальное и быстрота отменная, а от плавиковой кислоты вероятность оброзования призм очень велика!

Спасибо за ответ. Черепашками я делаю обдирку рефления, чернову и чистовую шлифовки, и черновую полировку, но полировать только пастами. Но вот есть альтернатива, как хим полировка, производительность в 3-4 раза растет. Никакой вероятности образования призмы нет, протрава стекла на микрон а то и менее, в зависимости от времени действия.
Можно ссылку на эти "круги bd". Спасибо. Черепашки для полировки есть, но так как паста они стекло не отполируют.

попробуйте уменьшить долю фтористой кислоты в пользу воды,сернягу оставить без изменения.

Попробую завтра, а может лучше сеняги, дабы соли лучше растворялись?или все-таки воды?

А не пробовали Оксидом церия? Для чистовой полировки мне кажется самое то.

Пробовал, полирит оптический, как раз на этой основе, и отмучивал его и тд. Оксид церия толкь для финишной доводочной полировки оптики, линз и тп, для стекол фар можно и обычнойпастой 2/1.Пробовал вначале еще алмазной пастой 1/0, но скажу что даже после 2/1 абсолютно прозрачное стекло получается.
О химизме реакции. где-то читал,что плавиковая кислота взаимодействует с оксидом кремния входящим в состав стекла не затрагивая остальные компоненты,что и используют при матировании стекла.При добавлении серной кислоты "растворяют" остальные компоненты стекла.

в этом случае плавиковая кислота действует быстрее серной.В любом случае Вам только опытным путем "откатывать" тех. процесс. У Вас
1 время реакции
2 плавиковая кислота
3 серная кислота
4 вода
5 температура
Абсолютно согласен, и только опытным путем. Вчера не успел попробовать, но думаю так,
1 — уменьшить объем плавиковой с 25% до 6-7%
2- объем серняги увеличить с 50% до 55-60%
3 — чуть поднять температуру раствора, с комнатной до 40 градусов хотябы
4 воды увеличить за счет уменьшения плавиковой или оставить таким же.
5- время около минуты а то и болше
6- не буду кисточкой водить по стеклу во время травления.
Интересует неужели температура так важна. там же серняга 95% >:o
Тогда прийдется перед полировкой стекла в горячей воде держать и поссоянно поддерживать температуру смеси более 40%, вроде все просто, но опять нюансов куча. 🙂

Плавиковая кислота не оставляет обширных поверхностных повреждений, зато оказывает токсическое действие на весь организм.И не стоит расчитывать,что будете *очень аккуратно использовать её,чудес не бывает.Проф.средства защиты существуют,но нереально переоборудовать мастерскую в хим.лабораторию.
Никакое самое идеально полированное стекло не стоит Вашего здоровья.Поверьте,лучше оставить эксперименты и не только ради здоровья,случайно сольётся информация об использовании-заглянет СЭС,будет немаленький штраф.

Благодарю за дельный совет, в частности, за небезразличие.
Да, я все понимаю, решил попробовать, не получится — буду по старинке. На свежем воздухе вроде нормально. Купил себе перчатки респиратор от аэрозолей, очки и только на свежем воздухе.
АндрейВитраж, я до этого пользовался алмазной пастой и грубым войлоком, может посоветуете что-либо дабы заменить эту связку?Может вместо войлока попробовать фетр?Алмазная паста жирная, разлетается бывает..руки жирные, машина полир. жирная просто поднадоело, вот и решил альтернативе поискать..Но самое главное, что вроде отполировал, потом обратно пасту в банку (для экономии) помыл — глядь, а место осталось одно с дымкой, иногда приходится опять процесс повторять. Свободный абразив в отличии от фиксированного вне всяких сравнений, качество, но пока вот так.Круги — черепашки, даже с маркировкой 10000 — ерунда в сравнении с алмазной пастой.

не хотелось бы показатся некомпетентным -всё дело в том что к фарам я пока что не добрался!:)хотя там вроде неплохой зароботок-(два года назад одна фара стояла 500грн)но суть не в том-меня в этом деле смущают углы и всякие загибулины(в зависимости от фары)
но вернёмся к нашим слонам-для полировки фетр и только фетр причём синтетический,обязательно приминение оксида церия,чем больше его содержание в процентах в порошке-тем быстрее полировка(спасибо моему новому знакомому с Черновцов)сделайте нишу в которой вы будете полировать что б оксид не разлетался в стороны а то он не дёшев нынче,и всё пойдёт!полировка от 1500 об.мин с обязательной подачей в эмульсии на круг.
а вообще звоните 0509304970 Юрий,уверен-что нибудь придумаем!
Спасибо, обязательно наберу на след неделе.
Но ведь у церия твердость ниже чем у алмаза.По шкале мосса алмаз тверже всех.В чем такой плюс фетра перед грубым войлоком?? На счет ниши вроде не парился, ведь все почти остается в фаре.(края по высоте ок 2 см) но все ровно чуть вылетает, а тут, после Ваших слов задумался — сделать из куска 12 см пластиковой трубы ограничитель высотой ок 5 см.спасибо на этом. Чего я раньше не обратился на этот форум. Все пытался додуматся сам. )
Скажем так, это не основной зароботок, но тем неменее, это мое, оч интересно искать и находить новые решение проблем, скажем так закалка для мозгов.
Жду ответа.

Hasan89 добавил 19.04.2013 в 21:36
странно если честно) у нас почему-то фары даже не снимает никто, да и стоимость до 2000 рублей за обе фары. делаю вполне сносно (правда, фары сейчас почти на 100% пластиковые у всех в нашем городе), примерный алгоритм: 320-600-1000-2000-жесткий круг с шлифовальной пастой 3м-мягкий круг с полировальной пастой 3м. всё делается на сухую безо всякой химии и церия, прямо по месту. черепашки тоже никто не пользует, либо эксцентрик, либо в сложных случаях — дельта ещё для углов (сам не занимался, но вижу периодически).

Да, пластик вытеснил стекло, ведь параболическая оптика это уже архаика. 320 не снимешь рефление, а вот в черновую шлифонуть самое то. Паста 3м дорогая, я больше склонен доверять совковским материалам — алмазная паста и полирит оптический,( который я отмучил на 6 фракций: по 10 сек 20 сек 1 мин 5 мин 10 мин 20 мин.) но так и не использовал. Кстате хочу добавить, что свободный аброзив не идет даже в сравнение с фиксированный на стадии чистовой шлифовки и всей полировки. Будет смешно, но я даже покупал дешевую наждачную бумагу белгородского производства, чтобы в первые секунды шлифовки в воде с нее осыпался весь электрокоррунд и получалась работа свободным аброзивом, и если на предыдущем этапе шлифовки царапины были разной размерности, то после этого этапа стекло идеальное для данной шероховатости, но опять же бумагой шлифовать-полировать стекло это как пытатся решать сложные задачи на счетах, не по месту оснастка.

Спасибо, обязательно наберу на след неделе.
Но ведь у церия твердость ниже чем у алмаза.По шкале мосса алмаз тверже всех.В чем такой плюс фетра перед грубым войлоком?? На счет ниши вроде не парился, ведь все почти остается в фаре.(края по высоте ок 2 см) но все ровно чуть вылетает, а тут, после Ваших слов задумался — сделать из куска 12 см пластиковой трубы ограничитель высотой ок 5 см.спасибо на этом. Чего я раньше не обратился на этот форум. Все пытался додуматся сам. )
Скажем так, это не основной зароботок, но тем неменее, это мое, оч интересно искать и находить новые решение проблем, скажем так закалка для мозгов.
Жду ответа.

а причём сдесь сравнение твёрдости оксида церия и алмаза?по технологии алмазом не полируют какой бы он мелкий не был он всё равно оставляет микро царапины.плюс фетра в том что он лучше полирует,на больших оборотах-на тех на которых войлок разматывает в труху!а отсюда получаем скорость обработки!опять таки я сужу со своего личного опыта и ни в коем случае никого не пытаюсь переубедить!у нас пол форума для полировки использует войлок-а мне он никогда не нравился что бы я с ним не делал(увеличение оборотов,оксида и пр.)!
любая полировка стекла (фацет,вывод царапин,)там где нужен идеальный результат-заканчивается полировкой с применением оксида церия!это касается как автоматической обработки стекла так и ручной!

спасибо за информацию. уже начал искать фетровые полировальники. интересует, фетр греет также стекло, как и войлок или нет? лучше брать грубый фетр или мягкий, средний?размер микрочастиц церия подбирать по аналогу с алмазом?и еще, расход в сравнении с аналогичной алмазной пастой?полирит оптичекий есть, 100 гр. в районе 20 грн. в рознице, на опте — дешевле, но него средний размер в районе 20 мкм., нуно мучить.

Pereosnastka.ru

Полирование вещества
Полирование вещества

Полирующие вещества и реакции полирования. При полировании с поверхности алмазной грани удаляют микронеровности, оставшиеся от абразивной обработки, и ее поверхность становится гладкой и блестящей.

В основе химического полирования лежат реакции взаимодействия соединений, входящих в состав стекла с полировальным раствором — смесью плавиковой и серной кислот.

При полировании свинцового хрусталя происходят следующие реакции с плавиковой кислотой.

Серная кислота растворяет нерастворимые в воде фториды и фторосиликаты, связывая одновременно образующуюся реакционную воду. Это способствует поддержанию в полировальном растворе высокой концентрации плавиковой кислоты.

Продуктом этих реакций является нерастворимый в воде белый осадок сернокислого свинца и кальция, осаждающийся на стенках полируемого изделия. Кроме того, образуются растворимые сульфаты щелочных металлов, плавиковая кислота и фторид кремния, который может быть гидролизован с образованием кремнефтористоводородной кислоты и геля кремниевой кислоты: 2SiF4 + 2H20-^-Si02+H2SiF6 + 2HF. Таким образом, реакции, протекающие на первом этапе химического полирования, т. е. с плавиковой кислотой, полностью смещены в сторону образования конечных продуктов реакции, в то время как на втором этапе, т. е. при взаимодействии с серной кислотой, реакции обратимы и смещение равновесия зависит от концентрации серной кислоты, степени разбавления раствора, содержания воды и температуры.

При полировании изделий из свинцового хрусталя фторид-бифторидом аммония полирующую смесь приготовляют путем смешивания 58…62%-ной серной кислоты и 2,5…3,5%-ным раствором на ион F- через NH4F-NH4HF2. Остальное до 100% составляет вода. Раствор подогревают до температуры 60…70°С. После полирования изделия промывают в 55…60%-ной серной кислоте (*=60… 70°С) с окончательным ополаскиванием в воде.

Химическое полирование зависит от ряда технологических факторов, основными из которых является концентрация кислот, температура смеси, состав стекла, продолжительность контакта изделия с полирующей смесью, наличие механического перемешивания полирующих растворов и добавок.

При воздействии полирующей смеси на шлифованную поверхность алмазной гра-ни наиболее быстро растворяются выступы и мелкие царапины, тогда как в кратерах и углублениях осаждается образовавшийся шлам, защищая глубокие впадины рельефа от действия кислот. В результате поверхность грани как бы выравнивается. Таким образом, в основе процесса химического полирования лежит различная скорость растворения стекла на выступах и в выемках поверхности.

Циклы. Скорость растворения стекла постепенно снижается в процессе полирования, со временем происходит полное экранирование— выравнивание поверхности, и процесс полирования останавливается. Чтобы активизировать процесс, применяют цикловые программы полирования. Цикл включает в себя пребывание изделия в полирующем растворе и последующую промывку в промывочной жидкости (воде или растворе серной кислоты). Выбор программы и число циклов устанавливают в зависимости от состава стекла, характеристики шлифованной поверхности, конфигурации и величины изделий; числа изделий, поступающих на полирование.

При одноцикловом полировании используют смесь плавиковой и серной кислот, при этом концентрация плавиковой кислоты 8… 12, серной — 50…63% по массе; температура полирующего раствора не должна превышать 60 °С; в качестве промывочной жидкости применяют воду температурой 50…70 °С. Продолжительность обработки зависит от концентрации кислот в полирующей смеси, ее температуры, температуры промывочной жидкости, скорости перемещения изделий в растворе и состава стекла.

При многоцикловом полировании число циклов — 12… 40 в зависимости от концентрации кислот в полирующем растворе. Применяют два вида полирующих смесей: первая — с высоким содержанием иона фтора в растворе, вторая — с низким. Для создания высокой концентрации иона фтора в полирующей смеси используют смесь плавиковой кислоты концентрацией 7… 8 и серной — 58…62% по массе. Полирующая смесь низкой концентрации ионов фтора состоит из плавиковой кислоты (2,5…3) и серной (58…62% по массе). Температура полирующей смеси До 65 °С. Продолжительность определяется теми же факторами, что и при одноцикловом полировании. Изделия выдерживают в полирующей смеси 4… 120 с. При этом рекомендуется в первые 5… 10 циклов изделия погружать в полирующую смесь на 5… 15 с, в следующие 5… 10 на 20…40, в остальные циклы доводят время погружения до 120 с. После каждого погружения изделия промывают в серной кислоте концентрацией 55…62%. Температура промывочного раствора должна быть равной температуре полирующей смеси или на 5…10°С выше. Продолжительность про-мывки в промежутках между циклами не менее 30 с.

В процессе химического полирования следует до минимума сократить время погружения в ванны, извлечения и переноса изделия. Время выдержки для стекания жидкости в зависимости от способа укладки изделий в кассеты или корзины должно составлять 6…18 с.

После химического полирования изделие промывают в воде, температура которой 40…60 °С, или в слабом содовом растворе той же температуры с последующим ополаскиванием в проточной воде, имеющей температуру 18…40 °С. После окончательной промывки изделие сушат в потоке горячего (30…50 °С) воздуха или в естественных условиях, затем передают на сортировку.

Технология и устройство оборудования. Полирующие растворы приготовляют за 2…3 ч до начала полирования. Для этого, исходя из выбранного режима полирования и оптимальных концентраций составляющих компонентов, отмеряют необходимые количества кислот и воды. К воде добавляют в 2…3 приема плавиковую кислоту или другое ее соединение, например бифторид — фторид аммония, при непрерывном перемешивании смеси. В полученную смесь небольшими порциями вливают требуемое количество серной кислоты.

Промывочный сернокислотный раствор должен содержать 55…62%-ную серную кислоту и воду. К первоначально отмеренному количеству воды приливают небольшими порциями требуемое количество концентрированной серной кислоты. Каждую следующую порцию кислоты добавляют в раствор при условии, что температура образующего раствора не превышает 70°С.

Важно помнить правило: следует кислоту приливать к воде и ни в коем случае не наоборот.

Сортовые изделия из хрусталя полируют в установках с вращающейся кассетой. Изделия укладывают в кассету (рис. 87, а) таким образом, чтобы обеспечить наименьшее соприкосновение их друг с другом и чтобы при переносе кассеты из полирующего раствора в промывную жидкость и обратно с изделий могла стекать вся жидкость. Чтобы предотвратить смещение и повреждение изделий от ударов при полировании, между изделиями помещают прокладки.

Устройство для погружения кассеты в ванну качается между ванной с полирующей смесью и емкостью для промывания изделия водой.

Кассету изготовляют в виде пустотелого барабана и крепят на вращающемся валу подвесного механизма, который находится в середине между ваннами. При полировании кассета частично погружается в емкость для ополаскивания и начинает вращаться, а затем через определенное время перекидывается в полировальную ванну, где продолжает вращаться. По окончании цикла полирования кассета перекидывается в ванну с промывочной жидкостью и т. д. Вращение барабана гарантирует равномерное смачивание всех изделий полирующим или промывочным раствором, а также обеспечивает сток кислотного раствора из изделий.

Так как оборудование находится в контакте с агрессивными растворами, его изготовляют из термо- и кислотостойких материалов: фторопласта, полиэтилена, винипласта. Детали измерительной аппаратуры, выполненной из стекла, защищают полиэтиленовой пленкой или поливинилхлоридным лаком.

Полирующий раствор подогревается теплообменником, установленным на дне или у стен ванны. Теплоносителем может служить пар, горячая вода, подогретый сжатый воздух или электрический ток. Подогрев промывочной жидкости сочетают с барбо-тированием горячим сжатым воздухом, что позволяет наряду с подогревом удалять из жидкости фтор-ион и интенсифицировать промывку изделий.

Установки для химического полирования бывают одно- и многоцикловые.

В одноцикловой установке (рис. 2) полирующая смесь из резервуаров заливается в барабан, куда помещается вращающаяся кассета. После окончания цикла обработки полирующая смесь удаляется из барабана, а в него заливается вода.

В многоцикловых установках вращающиеся кассеты с изделиями могут перемещаться как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях с помощью механизма перемещения. Когда цикл полирования заканчивается, изделия промываются в растворе серной кислоты. Подобная конструкция установки позволяет повысить производительность труда.

Качество полирования оценивают визуально: выявляют недополировку, нарушения цельности формовой поверхности, щербления и сколы краев. Бракованные изделия могут быть переданы на доработку. Например, на них можно нанести матовый орнамент путем дополнительной химической обработки.

Главное направление совершенствования процесса химического полирования — создание комплексов, включающих не только технологические участки, но и участки нейтрализации и переработки отходов. В состав таких комплексов входят участки химического полирования, где установлены технологические агрегаты для полирования, абсорбционные установки для обезвреживания отходящих газов, насосы, вентиляторы, резервуары для кислот и воды; установки для нейтрализации с реакторами и оборудованием для приготовления известкового раствора, обезвоживания осадка с отстойниками, фильтр-прессом и другим оборудованием; емкости для хранения плавиковой, серной кислоты и извести.

Химическая полировка

Реагенты второй группы разрушают непосредственно кремнекислородный каркас. При этом полностью удаляются поверхностные слои стекла, скорость травления постоянна, толщина растворённого слоя пропорциональна времени действия раствора. Протекает следующая реакция:

Образуются стабильные анионы типа , , и соответствующие растворимые силикаты щелочных металлов.

Действие растворов щелочей на стекло усиливается в ряду:

NH₄OH – LiOH – NaOH – KOH.

Для основных гидрооксидов скорость растворения возрастает в ряду:

Карбонаты соответствующих металлов действуют сильнее, чем щёлочи.

Na₂CO₃ действует сильнее, чем NaOH;

K₂CO₃ действует сильнее, чем KOH.

Устойчивость стекла к реагентам второй группы определяют по потери массы на 100 см 2 поверхности образца при кипячении в 2Н растворе NaOH или в смеси 0,5Н раствора NaOH и 0,5Н раствора Na₂CO₃. Выделяют три класса стёкол (табл. 4.7).

Классы устойчивости стёкол к реагентам второй группы

Класс
Δm,	0–75	75–150	>150

Состав стёкол мало влияет на щёлочеустойчивость. Однако в целом кварцевое стекло более устойчивое по сравнению с многокомпонентными стёклами. Повышают стойкость оксиды циркония, олова, лантана. Растворы фосфатов разрушают силикатное стекло значительно сильнее щелочей.

Химическая устойчивость силикатных стёкол к реагентам второй группы примерно в 100 раз ниже, чем к реагентам первой группы (1,5 мг и 150 мг – максимальные значения потери массы). Под действие реагентов второй группы поверхность стекла становится матовой, а прозрачность уменьшается.

Действие плавиковой кислоты сводится к реакции:

Сущность химической полировки основана на разрушающем действии на стекло плавиковой кислоты. В производстве сортовых хрустальных изделий химическая полировка применяется для полирования рисунков алмазной резьбы, имеющих после гранения шлифованный вид. Химическая полировка стекла протекает при взаимодействии стекла со смесью плавиковой и серной кислот, из которых преобладающее влияние имеет плавиковая кислота. Вступая в реакцию со стеклом, она образует газообразный фтористый кремний и фториды металлов по следующей схеме:

При этом разрушается кремнекислородная основа стекла, и оксиды металлов, входящие в состав стекла, легче вступают в реакцию с образованной кремнефтористоводородной кислотой:

При химической полировке за счёт протекания этих и других реакций наблюдается растворение микронеровностей стекла, что приводит к получению прозрачной, блестящей поверхности изделий.

При химическом матировании к смеси плавиковой и серной кислот добавляют вещества, которые ограничивают растворение образующихся на поверхности стекла при травлении малорастворимых фторидов и фторосиликатов. Для матирования применяют фтористые или сернокислые соли щелочных металлов. На практике лучше всего оправдали себя кислые фториды аммония и калия. Грубая матовость получается при добавлении соли аммония, тонкая матовость – соли натрия. Рекомендуется следующее соотношение компонентов (по массе): 2 HF: К₂СО₃:6Н₂О.

4.9. Механические свойства стёкол

Упругость стекла

Упругостью называется свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия силы. Модуль нормальной упругости Е (модуль Юнга) определяет величину напряжений при деформировании тела (растяжении, сжатии). Удлинение Δl стержня длиной l c поперечным сечением S прямо пропорционально нагрузке Р и обратно пропорционально модулю упругости (в пределах применимости закона Гука).

Чем выше модуль упругости, тем больше требуется нагрузка для достижения заданной деформации. Модуль сдвига G равен отношению касательного напряжения к углу сдвига и в пределах применимости закона Гука также является величиной постоянной. Модуль нормальной упругости Е связан с модулем сдвига G соотношением:

где μ – коэффициент Пуассона, равный отношению сужения стержня ΔS/S к его удлинению Δl/l.

Через Е и μ рассчитывается напряжение в двухслойных стеклах, спаях стекла с металлом, керамикой и другими материалами. Чем больше Е, тем меньше шансов у образца стекла выдержать деформацию при растяжении. Высокий модуль придает конструкции жесткость.

Внутреннее трение

Внутреннее трение определяет способность тела поглощать механические колебания. Затухание колебаний зависит от состава стекла, температуры, частоты колебаний, наличия напряжений и микронеоднородностей в стекле.

Внутреннее трение твердого силикатного стекла обусловлено собственными колебаниями Si–O каркаса и тех или иных структурных элементов и ионов между положениями равновесия.

Мерой внутреннего трения при низких частотах (0,1 – 100 гц) служит величина

где N – число колебаний маятника (нить из стекла) за время которых начальная амплитуда А_о уменьшается за амплитуды А_n. Параметр Ө — логарифмический декремент затухания колебаний.

В мегагерцевом диапазоне частот при длине волны λ о величине Q -1 судят по коэффициенту поглощения ультразвуковых волн α:

Внутреннее трение учитывается, прежде всего, при использовании стекла, как передающей упругой среды в ультразвуковой технике.

Прочность стекла.

Различают теоретическую и техническую прочность. Теоретическая прочность определяется прочностью связей между атомами в стекле. Техническая прочность лимитируется поверхностными и объемными дефектами стекла. Наибольшее влияние на техническую прочность оказывают поверхностные микротрещины. В зависимости от вида действующей нагрузки различают пределы прочности при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, ударе.

Прочность при растяжении. Исходя из работы, которая необходима для образования двух новых поверхностей при появлении микротрещины, Орован получил для теоретической прочности следующее выражение:

где σ – поверхностное натяжение при комнатной температуре;

Е – модуль упругости;

а – расстояние между атомами.

Оценка значения Р_теор по этому уравнению для кварцевого стекла при а = 3,6 ∙ 10 -10 м, σ = 500 мН/м, Е = 73200 МПа составляет примерно 10000 МПа. Для листового стекла Р _теор = 7200 МПа. Техническая прочность силикатных стекол составляет 30-120 МПа. Как видно, техническая прочность стекла примерно на 2 порядка величины меньше теоретической.

Такое большое различие между теоретической и практической прочностью стёкол, согласно теории Гриффитса, объясняется наличием на их поверхности и в объёме микротрещин, посторонних включений и других дефектов. Они имеются во всех стёклах и являются концентраторами напряжений.

Прочность стекла в сильной мере зависит от размера образца. Это видно из приведенных ниже данных для прочности нитей разного диаметра из кварцевого стекла (табл. 4.8).

Изменение прочности стеклянной нити с её диаметром

Диаметр нити, мкм

Прочность на разрыв, МПа

Упрочнение стекловолокна с уменьшением диаметра нити связано с уменьшением площади поперечного сечения уравнением Вейбулла:

Эффект высокой прочности стеклянных волокон по сравнению с прочностью массивного образца обусловлен более изотропной структурой стекловолокна и высокой скоростью их охлаждения, что предотвращает образование опасных микродефектов и микротрещин на поверхности волокон в процессе их формирования.

Удельная прочность гораздо сильнее зависит от размеров сечения образца, состояния поверхности, режима термообработки, чем от состава. Например, прочность массивного кварцевого стекла на разрыв равна 8 кг/мм 2 (1 кг/мм 2 = 10 МПа), прочность свежетянутых нитей кварцевого стекла намного выше и возрастает с уменьшением диаметра. При диаметре 5-10 мкм прочность кварцевых нитей доходит до 590 кг/мм 2 , а после выдержке в жидком азоте – до 1800 кг/мм 2 .

Выдержка стекла при 100-150 о С в течение часа заметно снижает прочность, что связано со скрытой кристаллизацией образцов. Начало кристаллизации нитей (волокон) сдвигается в сторону меньших температур.

Способы упрочнения листового стекла:

— травление в плавиковой кислоте;

— закалка в воздушном потоке;

— закалка в жидкости;

— закалка с последующим травлением.

Обычное листовое стекло имеет прочность на изгиб 6÷8 кг/мм 2 ;

— после упрочнения – 50÷140 кг/мм 2 ;

— в сухой атмосфере и при тщательном предохранении от случайных повреждений – 300 кг/мм 2 ;

1. Жидкостная закалка в ультразвуковом поле;

3. Нанесение защитных покрытий.

В результате обработки прочность возрастает до 350-450 кг/мм 2 ;

Твёрдость стёкол

Твёрдость – это способность данного материала сопротивляться проникновению в него другого тела. В зависимости от способа проникновения различают прочность на вдавливание, абразивную твердость и др. Каждый из видов твёрдости может измеряться различными методами, причем значения твёрдости зависят от методов измерения.

Обычно измеряют микротвёрдость стекол. О микротвёрдости судят по размерам отпечатка, получаемого при вдавливании в стекло квадратной алмазной пирамидки с углом между гранями 136 о под нагрузкой до 200г.

Р – нагрузка в граммах;

L – длина диагонали отпечатка в микронах.

Твёрдость является сложной функцией от состава и не может быть рассчитана с помощью общих для различных стёкол коэффициентов и уравнений. Рассчитанная по приведённому уравнению микротвёрдость зависит также и от времени выдержки при вдавливании.

Хрупкость стёкол

Стекло – типично хрупкое тело. Хрупкость – свойство материала разрушаться без заметной пластической деформации. Пластичность и эластичность – свойства, противоположные хрупкости. Пластичность – способность к большим необратимым деформациям. Эластичность – способность к большим обратимым деформациям.

Хрупкие тела неспособны значительно деформироваться как обратимо, так и необратимо. О хрупкости судят по ударной вязкости при изгибе. Удельная ударная вязкость α_н равна работе ударного излома, отнесенная к поперечному сечению образца. Величина α_н для стекол равна всего лишь 0,01–0,02 кгм/см 2 , тогда как для сталей в сотни раз выше (2–25 кгм/см 2 ). Микрохрупкость определяется вместе с микротвердостью.

1. Гулоян Ю.А. Физико-химические основы технологии стекла. Владимир: «Транзит-ИКС», 2008. – 736 с.

2. Гулоян Ю.А. Технология стекла и стеклоизделий. Владимир: Транзит-Икс, 2003. – 480 с.

3. Горшков В.С., Савельев В.Г., Фёдоров Н.Ф. Физическая химия силикатов и других силикатных соединений. М.: Высшая школа, 1988. – 400 с.

4. «Химическая технология стекла и ситаллов», Под редакцией Н. М. Павлушкина. — М.: Стройиздат, 1983. – 432 с.

5. Шульц М. М., Мазурин О. В. «Современные представления о строении стекол и их свойствах», Ленинград: Наука, 1988. – 197 с.

6. Странд З. «Стеклометаллические материалы», Москва: Стройиздат, 1988. – 254 с.

7. Петсольд А., Пешманн Г. «Эмаль и эмалирование», М.: Металлургия, 1990. – 572 с.

8. Аппен А. А. «Химия стекла», Л.: Химия, 1970. – 351 с.

9. Матвеев М. А., Матвеев Г. Н., Френкель Б. Н. «Расчеты по химии и технологии стекла», М.: Издательство литературы по строительству, 1972. – 240 с.

10. Герасимов В.В. Неорганические полимерные материалы на основе оксидов кремния и фосфора /Казанский инженерно-строительный институт, М., Стройиздат, 1993. – 296 с.

Похожие публикации:

Как выкрутить шпильку из ступицы

Как заделать дырку на фаре автомобиля

Как снять обшивку на двери дэу матиз

Народный инспектор приложение когда заработает

Химическая полировка стекла какой кислотой

Химическая полировка стекла какой кислотой

Химическая полировка стекла какой кислотой

Pereosnastka.ru

Химическая полировка

Добавить комментарий Отменить ответ