CS253693B1 - A method for etching a solid containing aluminum ions - Google Patents

A method for etching a solid containing aluminum ions Download PDF

Info

Publication number
CS253693B1
CS253693B1 CS863104A CS310486A CS253693B1 CS 253693 B1 CS253693 B1 CS 253693B1 CS 863104 A CS863104 A CS 863104A CS 310486 A CS310486 A CS 310486A CS 253693 B1 CS253693 B1 CS 253693B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
etching
ions
aluminum
boron
substance
Prior art date
Application number
CS863104A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS310486A1 (en
Inventor
Juraj Sulovsky
Jiri Kvapil
Original Assignee
Juraj Sulovsky
Jiri Kvapil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Juraj Sulovsky, Jiri Kvapil filed Critical Juraj Sulovsky
Priority to CS863104A priority Critical patent/CS253693B1/en
Publication of CS310486A1 publication Critical patent/CS310486A1/en
Publication of CS253693B1 publication Critical patent/CS253693B1/en

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Způsob leptání pevné látky, ve vodě nerozpustné, obsahující ionty hliníku, postupem, který vylučuje tvorbu nerozpustných zplodin'leptání, ulpívajících na povrchu látky, jímž lze snadno čistit tyto povrchy, přičemž volbou teploty a koncentrace leptacího roztoku lze docílit buďto vysoké chemické čistoty a/nebo optické propustnosti leptaného povrchu, vhodný například pro čištění výrobků z monokrystalů korundu nebo fosfátových fotoluminiscenčních skel a to tím, že povrch se leptá v roztoku připraveném z 60 až 99 hmot.,% kyseliny fosforečné H3PO4 a/nebo sírové H28O4 a 1 až 40 hipot. % vody s takovým přídavkem sloučenin boru a lithia, aby v roztoku během leptaní byl hmotnostní poměr iontů hliníku, boru a lithia Al3+ : B3+ 3 a Al3+ : Li112, případně bez tohoto přípravku, kdy složení leptané látky odpovídá shora uvedenému hmotnostnímu poměru iontů hliníku, boru a lithia.A method of etching a solid substance, insoluble in water, containing aluminum ions, by a process that eliminates the formation of insoluble etching products adhering to the surface of the substance, by which these surfaces can be easily cleaned, whereby by choosing the temperature and concentration of the etching solution, either high chemical purity and/or optical transmittance of the etched surface can be achieved, suitable for example for cleaning products made of corundum single crystals or phosphate photoluminescent glasses, by etching the surface in a solution prepared from 60 to 99 wt.% phosphoric acid H3PO4 and/or sulfuric acid H28O4 and 1 to 40 hypot. % water with such addition of boron and lithium compounds that the mass ratio of aluminum, boron and lithium ions in the solution during etching is Al3+ : B3+ 3 and Al3+ : Li112, or without this preparation, when the composition of the etched substance corresponds to the above mass ratio of aluminum, boron and lithium ions.

Description

Vynález se týká způsobu leptání pevné látky, nerozpustné ve vodě, obsahující hlinité ionty postupem, který vylučuje tvorbu nerozpustných zplodin leptání, ulpívajících na povrchu látky.The invention relates to a method of etching a solid substance, insoluble in water, containing aluminum ions, by a process that eliminates the formation of insoluble etching products adhering to the surface of the substance.

Oxid hlinitý se využívá jako výchozí látka pro řadu výrobků, například monokrystalů, keramiky, skel a podobně.Alumina is used as a starting material for a number of products, such as single crystals, ceramics, glasses, and the like.

V průběhu vlastní přípravy nebo při opracování těchto materiálů dochází k znečištění jejich povrchu, kdy nečistoty jsou tak silně vázány, že využití prostých fyzikálních procesů k do&onalérau čiStění povrchů nestačí. Tím se zhoršují nejen užitné vlastnosti příslušných výrobků, ale v řadě případů nelze rozměrově nebo jinak neupotřebitelné části využít ani jako surovinu pro přípravu nové šarže. Z toho důvodu je nutné povrch látek ve vodě nerozpustných, obsahujících hlinité ionty leptat. Jako leptací lázeň lze s výhodou použít kyseliny sírové a v případě chemicky zvlášt odolných látek kyseliny fos forečné, zejména aa zvýšené teploty. Pokud však leptací lázeň a/nebo leptaná látka obsahuje fosforečnanové ionty ve větších koncentracích, tvoří se zpravidla na povrchu leptané látky pevně ulpívající ostrůvky nebo tenké, ale souvislé povlaky fosforečnanu hlinitého, což je na závadu jak z hlediska dosažení čistoty průhledného povrchu, ale i z hlediska chemické čistoty, protože vzniklý reakční produkt zabraňuje odleptání povrchové vrstvy.During the actual preparation or processing of these materials, their surfaces become contaminated, when the impurities are so strongly bound that the use of simple physical processes for thorough cleaning of surfaces is not enough. This not only worsens the useful properties of the respective products, but in many cases, the dimensionally or otherwise unusable parts cannot even be used as raw material for the preparation of a new batch. For this reason, it is necessary to etch the surface of water-insoluble substances containing aluminum ions. Sulfuric acid can be used as an etching bath, and in the case of chemically particularly resistant substances, phosphoric acid, especially at elevated temperatures. However, if the etching bath and/or the etched substance contains phosphate ions in higher concentrations, firmly adhering islands or thin but continuous coatings of aluminum phosphate usually form on the surface of the etched substance, which is detrimental both in terms of achieving a clean transparent surface and in terms of chemical purity, because the resulting reaction product prevents the etching of the surface layer.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob leptání pevné látky obsahující hlinité ionty podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom,že tyto povrchy se leptají v roztoku sestávajícím z 60 až 99 hmot.% kyseliny fosforečné H^PO^ a/nebo síro253 693The above-mentioned shortcomings are eliminated by the method of etching solids containing aluminum ions according to the invention, the essence of which is that these surfaces are etched in a solution consisting of 60 to 99 wt.% phosphoric acid H^PO^ and/or sulfur253 693

vé a 1 až 40 hmot.# vody a takové množství sloučenin boru a lithia, aby v roztoku během leptání byl hmotnostní poměr iontů. AI ♦ B^4 3 & Al^4 s Li+ 12.and 1 to 40 wt.# of water and such an amount of boron and lithium compounds that the mass ratio of ions in the solution during etching is AI ♦ B^ 4 3 & Al^ 4 with Li + 12.

jl 1jl 1

Ionty B a Li Bájí iontový poloměr menší než ionty Al^4, takže snadno vstupují do mřížky fosforečnanu hlinitého, který pak obsahuje defekty, což se v praxi projeví jeho nepatrnou přilnavostí na povrchu leptané látky 'proti čistému fosforečnanu hlinitému. Příměs iontů B^4” například ve formě kyseliny borité a iontů Li4 například ve formě uhličitanu lithného není zapotřebí do leptacího roztoku přidávat tehdy, kdy bor nebo lith um je přítomno v leptané látce v takovém množství, že hmotnostní poměry Al^4 s B^4 3 a Al^4 s £i+ The ions B and Li have an ionic radius smaller than the ions Al^ 4 , so they easily enter the lattice of aluminum phosphate, which then contains defects, which in practice is manifested by its slight adhesion to the surface of the etched substance 'against pure aluminum phosphate. The admixture of ions B^ 4 ” for example in the form of boric acid and ions Li 4 , for example in the form of lithium carbonate, does not need to be added to the etching solution when boron or lithium is present in the etched substance in such an amount that the mass ratios of Al^ 4 with B^ 4 3 and Al^ 4 with £i +

12, platí i pro ni.12, applies to her as well.

Leptáním se potom do roztoku uvolňují ionty Al^4-, B^4 a li ve stejném poměr u a ionty B*^, respektive boritanů a Li+ zabraňují tvorbě celistvého fosforečnanu hlinitého na povrchu leptané látky a leptání pak může probíhat vysokými rychlostmi.Etching then releases Al^ 4- , B^ 4 and Li ions into the solution in equal proportions, and the B*^ ions, respectively borates and Li +, prevent the formation of integral aluminum phosphate on the surface of the etched substance, and etching can then proceed at high speeds.

Způsobem podle vynálezu lze jednoduše čistit povrchy látek, obsahujících hlinité ionty, přičemž volbou teploty a koncentrace leptacího roztoku lze docílit bul vysoké chemické čistoty a/nebo optické propustnosti leptaného povrchu.The method according to the invention can be used to simply clean the surfaces of substances containing aluminum ions, while by choosing the temperature and concentration of the etching solution, it is possible to achieve a high chemical purity and/or optical transmittance of the etched surface.

Příklad 1Example 1

Monokrystaly pěstované Verneuilovou metodou tvořené safírem měly neprůhledný povrch, což bylo způsobeno přilnutím částic výchozího práškovitého oxidu hlinitého na krystaly během pěstování. Z toho důvodu nebylo možno v monokrystalech určovat obsah vnitřních vad a to ani použitím imersí. Proto byly monokrystaly čištěny leptáním ve směsi sestávající z 10 hmot.# kyseliny sírové HgSO^ 98# a 90 hmot.# kyseliny fosforečné H^PO^ 85#. Leptání bylo prováděno aahříváním monokrystalů v uvedené směsi kyselin na teplotu 250 °C, které bylo dosaženo za 1 h a výdrž na této teplotě byla 1/4 h. Po ochlazení byly monokrystaly opláchnuty vodou a jejich povrch byl sice většinou dobře průhledný, ale vykazoval četné pevně lpící ostrůvky cizí fáze, jejichž rentgenografický rozbor ukázal, že se jedná o fosforečnan hlinitý A1P0/ *Single crystals grown by the Verneuil method, made of sapphire, had an opaque surface, which was caused by the adhesion of particles of the starting powdered aluminum oxide to the crystals during growth. For this reason, it was not possible to determine the content of internal defects in the single crystals, even using immersion. Therefore, the single crystals were cleaned by etching in a mixture consisting of 10 wt.# sulfuric acid HgSO^ 98# and 90 wt.# phosphoric acid H^PO^ 85#. Etching was carried out by heating the single crystals in the above-mentioned acid mixture to a temperature of 250 °C, which was reached in 1 h and the temperature was maintained at this temperature for 1/4 h. After cooling, the single crystals were rinsed with water and their surface was mostly transparent, but showed numerous firmly adhering islands of a foreign phase, the X-ray analysis of which showed that it was aluminum phosphate A1P0/ *

-3253 693-3253 693

Použitá leptací směs byla prakticky čirá. Jestliže však před leptání® bylo podle vynálezu na 1000 ml směsi kyselin přidáno 8g kyseliny boritá 1,4gB^+ a 2 g uhličitanu lithnéI ho, což odpovídá 0,375 g Li , byl po leptání povrch monokrystalů zcela čistý. Ana-lyza leptací směsi po provedeném leptání ukázala, že v 1000 ml obsahuje 4,2 g Al^+, což odpovídá hmotnostnímu poměru Al^+ : B^” = 3 a Al^+ : Li+ = 11,2. Teprve při vyšším obsahu hlinitých iontů se na povrchu monokrystalu objevily úsady.The etching mixture used was practically clear. However, if, according to the invention, 8 g of boric acid 1.4 g of B^ + and 2 g of lithium carbonate, which corresponds to 0.375 g of Li , were added to 1000 ml of the acid mixture before etching, the surface of the single crystals was completely clean after etching. Analysis of the etching mixture after etching showed that it contained 4.2 g of Al^ + in 1000 ml, which corresponds to the mass ratio Al^ + : B^” = 3 and Al^ + : Li + = 11.2. Only with a higher content of aluminum ions did deposits appear on the surface of the single crystal.

Přiklad 2Example 2

Potoluminiscenční sklo o složení 50 hmot.% fosforečnanu hlinitého Al(PO^)^, 25 hmot.% fosforečnanu draselného KPO^, hmot.% fosforečnanu barnatého BaCPO^),, a 5 hmot.% fosforečnanu stříbrného AgPO^ bylo povrchově čištěno od zbytků brusivá po řezání a broušení leptáním v kyselině fosforečné 60 % při teplotě 75 až 85 °C po ddbu 60 min. Aby se zabránilo slepování jednotlivých kusů skla, byly uloženy odděleně na teflonové mřížce. Ke kyselině fosforečné byla přidána kyselina boritá H3BO4 v množství 10g/1000 ml, t.j. 1,75 g B3+/1000 ml, a uhličitan lithný v množství 3,2 g/1000 ml, t.j. 0,6g Lí+/1000 ml. Leptání probíhalo i při opakovaném použití téže leptací lázně bez závad až do koncentrace hlinitých iontů na přibližněPhotoluminescent glass with a composition of 50 wt.% aluminum phosphate Al(PO^)^, 25 wt.% potassium phosphate KPO^, wt.% barium phosphate BaCPO^), and 5 wt.% silver phosphate AgPO^ was surface cleaned of abrasive residues after cutting and grinding by etching in 60% phosphoric acid at a temperature of 75 to 85 °C for 60 min. To prevent individual pieces of glass from sticking together, they were placed separately on a Teflon grid. Boric acid H 3 BO 4 was added to the phosphoric acid in an amount of 10g/1000 ml, i.e. 1.75 g B 3+ /1000 ml, and lithium carbonate in an amount of 3.2 g/1000 ml, i.e. 0.6g Li + /1000 ml. Etching proceeded without problems even when the same etching bath was used repeatedly, up to a concentration of aluminum ions of approximately

5,3 g Al^/lOOO ml, což odpovídá hmotnostnímu poměru Al^+: B^+ = 3 a Al^’ : Li « 8,8. Při zvýšení koncentrace hlinitých iontů nad uvedenou mez se začaly na povrchu skla tvořit nerozpustné povlaky složené převážně z fáze fosforečnanu hlinitého AlPO^ již při jejím prvním použití a to i v případě, že obsah fosforečnanu hlinitého ve skle byl až o 1/3 nižší. Naprotitomu skla, kde obsah fosforečnanu draselného KPO^ byl snížen o 10 % a tento úbytek byl z 10 % celkovéhomnožství nahrazen oxidem boritým a z 5 % fosforečnanem lithným, měla po leptání s ohledem na obsah iontů boritých a lithných, ropouštějících se spolu s ionty hlinitými, zcela Čistý povrch bez jakýchkoli částic cizí fáze, protože hmotnostní poměr Al^ s a Al^+ : Li+ byl 1,63 : 1, respektive 5,57 : 1. Stejných výsledků bylo také dosaženo u skla, kde bylo použito oxidu boritého, nahrazujícího fosforečnan barnatý a fos253 693 forečnanu 1-ithného, nahrazujícího fosforečnan draselný.5.3 g Al^/lOOO ml, which corresponds to the mass ratio Al^ + : B^ + = 3 and Al^' : Li « 8.8. When the concentration of aluminum ions increased above the specified limit, insoluble coatings consisting mainly of the aluminum phosphate phase AlPO^ began to form on the glass surface already during its first use, even if the aluminum phosphate content in the glass was up to 1/3 lower. In contrast, the glass, where the potassium phosphate content KPO^ was reduced by 10% and this reduction was replaced by 10% of the total amount with boric oxide and 5% with lithium phosphate, had after etching a completely clean surface without any foreign phase particles, with respect to the content of boric and lithium ions dissolving together with aluminum ions, because the weight ratio of Al^ s and Al^ + : Li + was 1.63 : 1 and 5.57 : 1, respectively. The same results were also achieved with the glass, where boric oxide was used, replacing barium phosphate and lithium phosphate was used, replacing potassium phosphate.

Místo shora uvedeného krátkodobého zahřívání na teplotu až 85 °C bylo možno s obdobnými výsledky použít 24 až 36 h trvajícího leptání při teplotě 20 °C.Instead of the above-mentioned short-term heating to a temperature of up to 85 °C, 24 to 36 h of etching at a temperature of 20 °C could be used with similar results.

Claims (1)

Způsob leptání pevné látky, obsahující hlinité ionty, vyznačený tím, že její povrch se leptá v roztoku obsahujícím 60 až 99 hmot.% kyseliny fosforečné H^PO^ a/nebo sírové HgSO^ a 1 až 40 hmot.% vody a takové množství sloučenin boru a lithia, aby v roítoku během leptání byl hmotnostní poměr iontů hliníku, boru a lithia «A process for etching a solid containing aluminum ions, characterized in that its surface is etched in a solution containing 60 to 99 wt% phosphoric acid H 2 PO 4 and / or sulfuric H 2 SO 4 and 1 to 40 wt% water and such an amount of compounds of boron and lithium so that the weight ratio of aluminum, boron and lithium ions is in the grate during the etching process « AI3* : B3+ 3 a Al3+ í Li+ 12.Al 3 *: B 3+ 3 and Al 3+ Li Li + 12.
CS863104A 1986-04-29 1986-04-29 A method for etching a solid containing aluminum ions CS253693B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS863104A CS253693B1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 A method for etching a solid containing aluminum ions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS863104A CS253693B1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 A method for etching a solid containing aluminum ions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS310486A1 CS310486A1 (en) 1987-03-12
CS253693B1 true CS253693B1 (en) 1987-12-17

Family

ID=5370147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS863104A CS253693B1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 A method for etching a solid containing aluminum ions

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS253693B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305614B6 (en) * 2014-11-07 2016-01-06 Crytur, Spol.S R.O. Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305614B6 (en) * 2014-11-07 2016-01-06 Crytur, Spol.S R.O. Modification method of monocrystalline scintillator surface and monocrystalline scintillator with surface modified by such a method

Also Published As

Publication number Publication date
CS310486A1 (en) 1987-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barry et al. The structure of a glass-io nomer cement and its relationship to the setting process
US4555304A (en) Method of polishing glass articles in an acid bath
WO2021050652A1 (en) Salt bath compositions and methods for regenerating salt bath compositions
KR930001230B1 (en) Method for surface treatment and treating material therefor
EP0241364A1 (en) Process for immobilizing nuclear wastes in a borosilicate glass
EP0686175A1 (en) Anti-fouling composition
CS253693B1 (en) A method for etching a solid containing aluminum ions
Den Hartog et al. The Diffusion of calcium, phosphorous, and OD− ions in fluorapatite
JP2016056060A (en) substrate
US3585053A (en) Glass-ceramic article and method
Kang et al. Fabrication of calcium phosphate glass using eggshell and its crystallization behavior
KR102071297B1 (en) Non-fluorinated etching composition for dental ceramic and method for treating surface of dental ceramic
Rooksby Identification by X-ray diffraction of crystalline inclusions in glass
US2942955A (en) Aluminum etching composition and method
Atrees et al. Comparative Studies on Hydrometallurgy and Pyrometallurgy to the Extraction of Beryllium from Decrepitated Beryl from Wadi El Gemal Region, Eastern Desert, Egypt
MATSUYA et al. Erosion behavior of a zinc phosphate cement in dilute organic acid solutions
Murakami et al. Dissolution mechanism of zinc phosphate dental cement in acetic and lactic acid buffers
Makishima et al. Characterization of Insoluble Layers Formed by NaOH Attack on the Surface of a ZrO2‐Containing Silicate Glass
US3552993A (en) Process for rinsing chromium plated parts
US3573076A (en) Glass-ceramic article and method
Tien et al. Studies in Lithium Oxide Systems: XI, Li2O–B2O3–P2O5
JP2002308649A (en) Frost treatment solution for quartz glass surface, method of using the same, and quartz glass treated with the treatment solution
JPS6134188A (en) Barrel polishing method making combination use of chemical polishing
Brown et al. Some studies on reactions between glasses and phosphate solutions
CS255678B1 (en) Method for decomposing phosphate glasses