Полирование вещества

Категория:
Шлифование и полирование стекла


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.

Рис. 1. Схема полировальной установки с вращающейся кассетой: а — кассета с изделиями, б — ванна с кассетой; 1 — изделие, 2 — кассета, 3 — ванна, 4 — емкость для промывания изделия пробками.

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.

Рис. 2. Схема одноцикловой установки для химического полирования изделий из стекла: 1 — резервуары, 2 — барабан, 3 — вращающаяся кассета

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.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум