Спосіб обробки поверхонь скла та ситалів електрохімічним травленням

Реферат: UA 85224 U UA 85224 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до склярської галузі і, зокрема до оптичного виробництва, і може знайти застосування при обробці скла і ситалів при виготовленні оптичних деталей. Відомий спосіб обробки скла шляхом шліфування. При цьому способі деталь, що обробляється, треться по поверхні інструмента, на яку нанесено абразивний матеріал [Сикорук Л.Л. Телескопы для любителей астрономии. Москва. Наука. 1982. с. 33….40]. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб обробки скла і ситалів хімічним травленням фтористоводневою кислотою шляхом занурення виробу в її водний розчин [Глинка Н.Л. Общая химия. Москва. Металлугия. 1979, с. 363]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу і того, що заявляється, є травлення скла і ситалів фтористоводневою кислотою. Недоліками відомого способу є те, що фтористоводнева кислота викликає сильну корозію устаткування, її пари подразнюють дихальні шляхи і викликають сильне отруєння. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого способу, в якому в розчині для травлення фтористоводнева кислота утворюється тільки в зоні обробки скла або ситалу, що дозволяє понизити корозію устаткування і поліпшити умови праці, виключаючи отруєння парами фтористоводневої кислоти. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що як розчин для травлення використовують водний розчин, що містить 5…49 % розчинних солей фтористоводневої 2 кислоти, на який діють постійним електричним струмом, щільністю від 0,5 до 5 А/дм , за допомогою інертних електродів, наприклад графітових або свинцевих. При цьому один з електродів - анод, розташований на відстані 1 мм від поверхні деталі, створює умови для розчинення поверхні скла або ситалів. При дії постійного електричного струму на розчин солей фтористоводневої кислоти перебігають наступні електрохімічні реакції: MeF  Me   F    електроліт ична дисоціація фториду і води    H2O  H  OH   25 на катоді 2H2O  2e  H2  2OH    електрохім ічні (катодна і анодна ) реакції  на аноді 2H2O  4e  O2  4H .   Сумарне рівняння реакції електричний стру м 4MeF  6H2O        2H2  4MeOH  O2  4HF ,          проду кти електроліз у на катоді 30 35 40 45 проду кти електроліз у на аноді де Me - іон металу K  , Na  , Li  , NH  та ін. 4 В результаті цих реакцій в прианодному просторі утворюється вільна фтористоводнева кислота, яка травить поверхню скла або ситалу, яка обробляється. Концентрація фтористоводневої кислоти максимальна на поверхні анода і швидко зменшується у міру віддалення від нього, оскільки кислота нейтралізується продуктами, що утворюються на катоді. Реакція нейтралізації фтористоводневої кислоти виражається наступним рівнянням: HF  MeOH  MeF  H2O . У цьому способі новим є те, що вільна фтористоводнева кислота існує тільки в прианодному просторі, тому вона не може викликати корозію устаткування, що дозволяє виготовляти його з недорогих матеріалів і поліпшити умови праці. Нижня межа концентрації розчину для травлення обумовлена тим, що при концентраціях солей фтористоводневої кислоти менше 5 % значно збільшується час проведення процесу. Верхня межа концентрації розчину визначається, виходячи з розчинності фториду калію (найбільш розчинної солі фтористоводневої кислоти) і дорівнює максимально можливій концентрації фториду калію в насиченому водному розчині, що складає 49 %. 2 Нижня межа щільності струму зумовлена тим, що при щільності струму менше 0,5 А/дм значно збільшується час проведення процесу. Верхня межа щільності струму зумовлена тим, 2 що при більш високій щільності, ніж 5 А/дм , розчин в прианодному просторі сильно нагрівається і починає кипіти, крім того, відбувається інтенсивне виділення кисню, внаслідок чого різко підвищується опір в ланцюзі, крім того, відбувається нерівномірне розчинення поверхні, що обробляється. 1 UA 85224 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відмітною особливістю цього способу є те, що вільна фтористоводнева кислота утворюється в процесі дії електричного струму на водний розчин її солей і існує тільки в прианодному просторі, в той час, як в раніше пропонованому способі вона береться як початковий агент і є присутньою в усьому об'ємі травильного розчину. Пропонований спосіб електрохімічного травлення скла і ситалів здійснюється таким чином. У ванну з водним розчином фториду поміщають скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки, на відстані 1 мм, встановлюють графітовий 2 або свинцевий анод і пропускають електричний струм щільністю від 0,5 до 5 А/дм і напругою 5 В. Через певний час заготівку витягають з розчину, промивають водою і сушать. Отримують на поверхні скляної або ситалової заготівки рівномірну матову поверхню. Приклад 1. У ванну з насиченим 49 %-ним водним розчином фториду калію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм 2 встановлювали графітовий анод і включали постійний електричний струм щільністю 5 А/дм і напругою 5 В. Через 30 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 2. У ванну з 5 %-ним водним розчином фториду калію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали графітовий 2 анод і включали постійний електричний струм щільністю 5 А/дм і напругою 5 В. Через 60 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 3. У ванну з 30 %-ним водним розчином фториду калію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали 2 графітовий анод і включали постійний електричний струм щільністю 5 А/дм і напругою 5 В. Через 40 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 4. У ванну з 20 %-ним водним розчином фториду калію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали 2 графітовий анод і включали постійний електричний струм щільністю 0,5 А/дм і напругою 5 В. Через 90 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 5. У ванну з 15 %-ним водним розчином фториду калію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали 2 графітовий анод і включали постійний електричний струм щільністю 5 А/дм і напругою 5 В. При проходженні електричного струму розчин швидко і сильно розігрівався. Через 90 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 6. У ванну з 10 %-ним водним розчином фториду натрію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали 2 свинцевий анод і включали постійний електричний струм щільністю 2 А/дм і напругою 5 В. Через 60 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. Приклад 7. У ванну з 5 %-ним розчином фториду амонію поміщали скляну або ситалову заготівку з полірованою поверхнею. Над поверхнею заготівки на відстані 1 мм встановлювали свинцевий 2 анод і включали постійний електричний струм щільністю 0,5 А/дм і напругою 5 В. Через 90 хв. заготівку витягали з розчину, промивали водою і висушували. Отримували скляну або ситалову заготівку з рівномірно матовою поверхнею. В усіх прикладах оцінку обробленої поверхні здійснювали візуально. Використання пропонованого способу обробки поверхні скла і ситалів забезпечує: поліпшення умів праці при електрохімічному травленні скла: виключається отруєння парами фтористоводневої кислоти; зниження собівартості використовуваного устаткування за рахунок використання електролізерів з недорогих сталей в результаті зниження корозії; інтенсифікацію процесу травлення поверхні скла і ситалів. 2 UA 85224 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб обробки поверхонь скла та ситалів електрохімічним травленням, що включає травлення фтористоводневою кислотою, який відрізняється тим, що обробку ведуть у водному розчині солей фтористоводневої кислоти під дією постійного електричного струму щільністю від 0,5 до 5 2 А/дм . Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3