Технология светочувствительных стекол.

Под СЧС понимают силикатные стекла способные после облучения УФ-лучами и послед-ей тепловой обработки давать фотограф-ие изображения в стекле. Они дел-ся на прозрачные окрашенные и непрозрачные. Их отличие от обычных силиакт стекол состоит в том, что они должны сод-ть добавки СЧ Ме и добавки сенсибилизаторов. В них так же не должно быть свинца, As и V. Технология состоит в след-ем. Стекло, сод-щее равномерно распред-ые ионы Au, Ag или Cu, подвергают облучению УФ-лучами при комнатных t-ах, в рез-те чего некот ионы в стекле теряют электроны, наз-ые фотоэлектронами. Эти частицы способны образ-ть метастабильное активированное состояние, локализуясь на др ионах Ме или структур-х дифф-ах стекла. Окрашивания стекла при этом не происходит. Набл-ся этот процесс лишь при повышении t-ры, когда η стекла умен-ся и возможно восстан-е ионов СЧ Ме. Т.о. образ-ся нейтральные частицы Ме в рез-те чего стекло и окраш-ся, т.е. появ-ся скрытые изображения. Резкий нагрев разрушает это скрытое изображение, т.к. возбужденные электроны мгновенно возвращ-ся в первонач-ое состояние. Т.о. процесс появления изображ-я вкл 2 стадии: 1. образ-ие нейтральных атомов Ме, за счет захвата освобожденных фотоэлектронов ионами Ме и 2. послед-ий рост частиц. Наиболее активными для облучения считаютсч УФ волны с λ = 260-360 нМ. Лучи < 260 поглащ-ся в поверх-ом слое стекла, а лучи > 360 проходят сквозь стекло, не активируя его. Интенсивность и глубину окраски можно регулировать за счет изменения источника света, времени облучения и t-ры и длительности термообработки. Изображ-е прояв-ся в течение нескольких часов. В течение 1го часа при t-ре нах-ся м/у t-ой отжига и размягчения и в течение 8 мин при t-ре размягчения стекла. Чем интенсивнее экспозиция при облучении, тем быстрее прояв-ся окраска при тепловой обработке. Общей хар-ой для СЧС яв-ся отсутствие окраски до t-ры наводки, т.к. ионы Ме слишком мелкие и пока яв-ся лишь центрами. Во время тепловой обработки на этих центрах осаж-ся мет ионы и формир-ся частицы более крупных коллоид-х размеров, в связи с чем и появ-ся окраска

12. Новейшие способы нанесения тонкослойных покрытий: плазменное и детонационное напыление.

1.Нанесение с помощью плазменной горелки

При нанесении покрытия с помощью потока плазмы, в отличие от обычного эмалирования требует нагрева поверхности всего до 200С, толщина таких покрытий составляет 30-35 мкм. Определяется она размером капель падающих на изделие.Более тонкие плазменные покрытия толщиной 1-2 мкм получают при распылении тетроэтилого эфира ортофосфорной кислоты в тлеющем разряде. в системе Al2O3-ZnO найдена область состава, которые при плазменном напылении образуют стекловидный слой.

2.Детонационное напыление

Детонауия-это процесс хим-го превращения взрывчатого вещ-ва сопровождающийся выделением энергии и придающего частицам вещ-ва сверхзвукове скорости. В однородном взрывчатом вещ-ве детонация распределяется с постоянной скоростью и явл-ся самоподдерживающимся процессом.В качестве взрывчатого вещ-ва для детонации напыления используют газовые смеси скорость детонации кот-х достигает:

смесь С2Н2-2960 м/с,, СН4+2О2-2320 м/с.

При таких скоростях кинетическая энергия частиц значительно выше энергии при их нагреве, что позволяет повышать повышать прочность сцепления покрытий с прочностью поверхности изделий и получить особо высокоплотные покрытия.

При плазменном напылении скорость частиц от 100 до м/с

 

 

Установка для состоит из смесительной камеры, в кот. через систему клапанов поступают газы. смесь газов,проходящая через, в кот. вводитя порошок напыляемого материала.Затем рабочую газовую смесь поджигают,возбуждая взрыв.Покрытие требуемой толщиной получают серией последующих циклов, частота кот-х -4,6 выстрелов в секунду.размер напыляемых частиц не должен превышать20 мкм в диаметре. этот метод позволяет получать покрытия толщиной от 0,015 до 1 мм. Поверхность таких частиц получается существенно более гладкой, а покрытие обладает лучшей стойкостью к истеранию, удару, повышенной прочностю и термостойкостью.При частоте выстрелов 5 выстрелов в сек. производительность процесса может быть доведена до 60 см2 в 1минуту.

К недостаткам способа следует отнести:им обычно покрывают плоские детали и им невозможно покрыть внутреннюю поверхность внутреннюю поверхность труб.

14. Способы обработки сталей при однослойном нанесении покрытий: никелирование, глубокое травление, струйная обработка.

Подготовка поверхности Ме под однослой-е эмалирование вязана с необход-ю создания доп рельефа поверхности сцепляющих слоев, затруднения контакта и проникновения сквозь покрытие окисных пленок Ме. Поэтому для такого покрытия прим-сядоп обработки поверхности. Для начала перечислим стадии обычной обработки поверхности Ме: - черновой отжиг 10-20 мин при 6500С; - обезжиривание стандартными растворами щелочей; - промывка в воде; - травление р-омHCl при 15-300С, в течение 10-30 мин; - промывка в воде; - нейтрализация р-ром Na2CO3 + Na3PO4 при 40-800С в течение 10 мин; - сушка. Для однослойного же эмалирования применяют след-ие методы: глубокое травление, никелирование, борирование и струйную обработку. Рассмотрим некот из них. Никелирование. Целью никелирования яв-ся повышение прочности сцепления и подавление газовых р-ций. Толщина слоя Ni при таком способе составляет 0,1-0,3 мкм. Сущ-ют след-ие разновидности никелирования: химическое или погружное, гальваническое и восстановительное. Чаще всего испол-ют 1й способ. Сущность этого способа закл-ся в погружении на 4-8 мин в 1-2%-й р-р сернокислого Ni. Хим основой этого способа яв-ся то, что в ряду напряжений Ni имеет стандарт-й электродный потенциал 0,22В, а Fe 0,44В. Поэтому, на поверхности Ме из никелевого р-ра осаждаются атомы Ni в обмен на уходящие ионы Fe2+ по р-ции: Fe0 + NiSO4 = FeSO4 + Ni0. В послед-ем процессе обжига Ni частично диффундирует в сталь, окис-ся и образ-сятв растворы и шпинели состава FeO∙NiO, Fe2O3∙NiO. Кот взаимод-ют с силикат расплавом, обр-ют прочный сцепляющий слой, похожий по структуре на переходной слой, образ-ся при грунтовом эмалировании, если в грунте есть Cо и NiO. Глубокое травление. Его применяют для придания большей шероховатости поверхности под эмалирование и устранение поверхностного слоя, мешающего послед-му никелированию. При этом способе прим-ся 8-10% H2SO4 при 650С. Для удаления остатков к-ты и солей железа протравленные изделия промываются в воде, подогреваемой острым паром до t-ры не ниже 60ºС, затем подвер-тся нейтрализации в водном р-ре кальцинированной соды и тринатрийфосфата, сушке при 100–150 ºС и направляются на эмалирование. Струйная обработка. Различают пескоструйную и дробиструйную обработку. В обоих случаях раб-ий материал подается с ускорениемна обрабатываемую поверхность, при этом удал-ся ржавчина, окалина и развивается разветленый рельеф поверхности. Величина зерен подаваемого материала от 0,2 до 2мм. В качестве раб-го материала в пескоструйных камерах прим-ют смесь корунда с кварцевым песком в соотношении 3:1. При дробеструйной обработке в качестве рабочего материала испол-ют литую стальную и чугунную дробь, а также рубленую стальную проволоку. Дробеструйная обработка считается более эффективной ввиду меньшей запыленности и забиваемостиМе частицами рабочего материала, приводящей к дефекту покрытий. Результат мех-кой обработки опред-сяразмерами и формой зерен рабочего материала, а также их кинетической энергией в момент удара о поверхность. Чем мельче материал, тем больше степень его попадания, т.е. число зерен, попадающих на единицу поверхности.Достоинства этого метода в том, что пол-ют высокоразвитую поверхность. А недостатки: низкая экологичность, кораблениетонкостен изделий, обогощение поверхности изделий кремнеземом, что снижет сцепление и приводит к диффектам.

15.. Электростатическое нанесение покрытий по мокрому и сухому способу, электрофорез, преимущества этих способов по сравнению с традиционными способами нанесения покрытий.

Электростатическое нанесение шликера. Как мокрое нанесение шликера, так и нанесение порошка имеют одну и туже схему.

Рисунок 5.5 – Принципиальная схема электростатического нанесения эмалевого порошка:

1 – пистолет; 2 – частицы порошка; 3 – осажденное покрытие; 4 – стальное изделие

Отрицательно заряженные частицы шликера от пневматич-го распылителя, под действием сил эл поля движ-ся к положит-но заряженным деталям и осаждаются на них.

По сравнению с обычным нанесением пульверизацией, по этому способу набл-ся экономия раб-й силы и шликера. Так при пульверизации ≈ 50% частиц не долетает до детали, а при электростат-ом около 20%. Кроме того при электростатике возникает эффект самоогран-ия толщины слоя, кот не возникает при пульверизации. За счет этого покрытие пол-ся более ровным и гладким. Плотность и толщина шликера поэтому способу должны быть < сем при обычной пульверизации. Не достатком этого способа яв-ся то, что косые поверхности или отверстия покрыв-ся хуже, чем поверхности перпенд-е к распыляемой струе. Кроме того, за счет высокой тонины помола, могут образ-ся волосиные трещины. Разновидностью электростатики яв-ся электростатич-ой нанесение порошка. Оно прим-ся так же для однослойного эмалир-ия или эмалир-я по технол-ии 2 слоя, 1 обжиг. Отличие от мокрой электростатики в том, что требуется напряжение мощностью 60-90 кВт, а не 80-120 кВт. К тому же отпадает операция сушки. Приставшие к детали частицы сохраняют свой размер в течение нескольких суток, что способствует их хорошему сцеплению. Для этого способа так же хар-не эффект самоограничения слоя. Гранулометрич размер порошка от 1 до 80 мкм. При чем, общее кол-во частиц размером < 10 мкм должно составлять не > 25%. Недостатком яв-ся то, что м/у частицами возникают силы отталкивания внутри струи, за счет чего происходит ее расширение и увел-ие потерь порошка до 50%. Для уменьшения потерь устраивают непрерывную циркуляцию порошка. Так же могут появ-ся черные точки, в виду истирания Ме частей распылителя. Электрофорез. М-зм нанесения основан на возможности направленного перем-ия тв частицы фритты, нах-ся в дисперсионной жидкости и несущей отрицательный заряд двойногого слоя, при наличии разности потенциалов м/у 2я электродами.

а – конструкция; б – результат: 1 – эмаль, 2 – лист

Одним из электродов служит эмалируемое изделие (анод). Процесс ведут в ванне, заполненной шликером, в кот погружают изделие и подключают к источнику постоянного напряжения 50–200 В. Осаждение тв частиц фритты идет при плотности тока 3–6 А/дм².Процесс завершается по достижении слоя заданной толщины. Осажденный слой

действует как диафрагма и в рез-те электроосмоса одновременно обезвоживается. Из 50 % воды, имеющейся в исходном шликере, в осажденном слое остается не более 20–22 %. Такой слой имеет повышенную плотность и прочность, но при выводе из ванны изделие захватывает поверхностью избыточное кол-во шликера. Оно удаляется промывкой изделия в ванне с водой. Это обстоятельство обусловливает дополнительный расход сырьевых материалов, несмотря на то, что смытый материал может в дальнейшем возвращаться в производство. Электроосаждение как способ нанесения эмалевого покрытия весьма трудоемкий, требует применения дорогостоящего оборудования, повышенных и нетрадиционных методов технол-го контроля. Однако он позволяет пол-ть тонкие и высокоплотные слои с пониженным сод-ем газовой фазы, отлич-ся повышенным глянцем. Особенно эффективно применение электрофореза в технологии 2С/1F.

 

6Технология специализаций

Технология сортового стекла. К сортовому стеклу относят обширный класс стеклоизделий,

вырабатываемых из хрустальных, бесцветных и окрашенных стекол

методами ручного и механизированного выдувания и прессования. Они

служат для употребления в быту, хранения и розлива жидких пищевых

продуктов, украшения жилища, оформления культурно-бытовых

учреждений.

При выборе составов сортовых стекол

руководствуются следующими соображениями: стекло должно хорошо

провариваться и осветляться, иметь большую температурную область

формования (быть «длинным»), должно быть склонным к механической

обработке и иметь достаточно высокую химическую и термическую

устойчивость. Составы бесцветных стекол различны в зависимости как от методов

выработки (ручная или механизированная), так и методов формования

(автоматическое выдувание, прессование или прессовыдувание). Одной из существенных особенностей цветных стекол является их

способность окрашиваться различными красителями, давая при этом

яркие чистые спектры цветов. На степень окрашивания стекол влияют

прежде всего вид красителя и его концентрация, а также состав

стекла и условия варки (характер газовой среды, температура и время

варки).

др.При производстве сортовых стекол к

сырьевым материалам, используемым для приготовления шихты,

предъявляются требования по ограниченному содержанию в них красящих

примесей. С целью

ликвидации окраски стекла и повышения ее прозрачности применяют

химическое и физическое обесцвечивание стекломассы. Варку сортовых стекол в настоящее время осуществляют

преимущественно в ванных печах. Варка в ванных печах. Одним из существенных преимуществ

варки стекла в ванных печах является одновременное и непрерывное

осуществление всех стадий стекловарения. Выработка изделий сортовой посуды в настоящее время

осуществляется как методами ручного выдувания, так и механизированными

способами. Для формования изделий используются автоматические стеклофор-

мующие машины, по способу выдувания подразделяющиеся на

прессовые, прессо-выдувные и выдувные.Сортовые изделия, выработанные

методами выдувания или прессования, для придания им облагороженного

и декоративного вида подвергают дополнительной механической,

огневой и химической обработке. Различают следующие способы обработки

стекла: шлифование, гранение, гравирование, химическое матирование,

«золочение», нанесение керамических и других красок, огневое

полирование, химическое полирование.

2.Технология изготовления стеклянной тары.Классификация стеклотары.Составы тарных стекол.Схема производства. Тарное стекло предназначено для расфасовки, хранения,

транспортирования различных жидких, пастообразных и твердых продуктов.

Классификация Стеклянную классифицируют по размеру горла, цвету стекла, типу венчика и назначению.

По размеру горла подразделяют на узкогорлую (с внутренним

диаметром горла до 30 мм) и широкогорлую (с диаметром горла свыше

30 мм) тару. Для варки тарных стекол используют традиционные сырьевые

материалы: при производстве полубелых и зеленых стеклоизделий

обычно применяют необогащенные пески, а глинозем вводят посредством

нефелинового концентрата. Приготовляют шихту по такой же

технологической схеме, какая принята в производстве листовых стекол.

Варят стекла в ванных регенеративных проточных печах с

поперечным направлением пламени. Глубина бассейна печи зависит от цвета

стекла: при варке обесцвеченных и полубелых стекол она составляет

900—1200 мм; при варке окрашенных стекол глубина варочного

бассейна равна 600—900 мм, а выработочного бассейна—300—600 мм.