SU1662967A1

SU1662967A1 - Способ электрохимической обработки стекла

Info

Publication number: SU1662967A1
Application number: SU884466389A
Authority: SU
Inventors: Георгий Михайлович Легошин
Original assignee: Г.М.Легошмн
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к процессам электрохимической обработки ленты стекла, формуемого на расплаве олова. Цель изобретени - интенсификаци процесса электрохимической обработки. Дл этого в способе электрохимической обработки стекла в процессе его производства по поверхности расплавленного олова путем электрохимического внедрени ионов модифицирующего металла в верхнюю поверхность стекла в качестве источника модифицирующего металла используют систему палладий - металл, через которую под избыточным давлением к стеклу подают водород. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к производству преимущественно листового стекла на стекольных заводах, относ щихс к промышленности строительных материалов.

Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса электрохимической обработки .

На фиг. 1 показана электрохимическа чейка, наход ща с в зоне защитно-восстановительной газовой среды, содержащей 8-14 об.% Hz (остальное азот), поперечный разрез; на фиг. 2 - схема чейки с подачей На в полый ограничительный элемент.

Лента стекла 1 размещена на расплаве олова 2. Над стеклом 1 находитс сплошной ограничительный элемент 3, нижн поверхность которого покрыта слоем паллади 4 (фиг. 1). На палладий возможно также нанесение тонкого сло другого металла 5, который легко смачиваетс расплавом металла 6.

Полый ограничительный элемент 3 (фиг, 2) имеет внутреннюю полость 7, котора соединена с трубопроводом 8 высокого давлени дл подачи -в нее водорода. Нижн часть ограничительного элемента имеет по всей ее поверхности отверсти 9 малого диаметра (0,05 - 0,35 мм). На ограничительный элемент нанесен (с помощью СВЧ-плазмот- рона, магнетрона или другим способом) слой Pd (паллади ) так, чтобы закрылись все отверсти 9 и не было их пробо от высокого давлени (максимально до 150 кгс/см ), подаваемого в полость 7 водорода. Ограничительный элемент соединен с положительным, а олово - с отрицательным полюсом источника электрического тока (не показан).

Способ электрохимической обработки стекла реализуют следующим образом.

В зазор, образуемый между нижней поверхностью ограничительного элемента и расплавом олова 2, заливают слой (толщиной 3-4 мм) расплавленного металла 6,

О

ч

о J

например свинца. Дл лучшего смачивани ограничительного элемента на слой паллади 4 нанос т тонкий слой, например, олова ,

Свинец не смачивает стекло 1, но удерживаетс на ограничительном элементе за счет сил смачивани (адгезии), При подаче на электрохимическую чейку при 600 - 900°С (ограничительный элемент - расплав металла - стекло - расплав олова) электрического напр жени происходит внедрение в стекло Н+ и РЬ2+ (РЬ4). При этом водород попадает в чейку за счет диффузии в пал- ладиевую пластину 4 (фиг. 1) с боковых сторон . Однако интенсивность процесса диффузии невелика, да и содержание водорода в газовой среде, окружающей ограничительный элемент, не высоко (8- 14%). Дл повышени интенсивности процесса электрохимической обработки стекла использу- юг другую схему (фиг, 2). В полость 7 ограничительного элемента 3 под давлением пор дка 1 - 20 кгс/см подают очищенный (от воды, кислорода и механических примесей) водород.

Пример 1. Отформованна лента стекла 1 обычного химического состава (содержит в том числе до 14 мас.% N320) толщиной 5 мм и шириной 1200 мм двигаетс по расплаву олова 2 в зоне защитно-восстановительной газовой смеси N2(92 - 86%) и Н2(8 - 14%) со скоростью Vc 200 м/ч. Ограничительный (полый) элемент 3 длиной 1100 мм и шириной 30 мм размещают над стеклом на рассто нии 3,5 ± 0,1 мм в зоне 700°С. Нижн часть ограничительного элемента покрыта слоем (пластина) Pd толщиной до 21 мм, перекрывающим сетку отверстий 9, диаметр которых 0,2 мм (шаг между отверсти ми 1-3 мм), На слой (пластину ) паллади нанесен тонкий (0,05 - 0,1 мм) слой другого металла (или оксида), например олова. Под ограничительным элементом размещают расплав висмута (BI), который весьма слабо (электрохимически) раствор етс в стекле, хот , как известно, потенциал ионизации В (7,287 эВ) существенно больше, чем у водорода (14,6 эВ).

По трубопроводу 8 подают чистый водород ( 100%), который под давлением 21 кгс/см2 легко раствор етс в палладии: атомное отношение до H/Pd 0,4, что соответствует примерно концентрации 4000 см3 На/100 г Pd.Така громадна концентраци водорода с одной стороны пластины заставл ет диффундировать его в сторону расплава висмута. Висмут не раствор ет водород ни в каком виде, однако поддействмем электрического пол Н - Н+ + е, и ионы Н4

(протоны) легко проникают в висмут, внедр ютс в верхний слой стекла 1 на глубину, пропорциональную приложенному на чейку напр жению. При напр жении на клем- мах (ограничительный элемент 3 соединен со знаком +, т.е. вл етс анодом, а расплав олова 2 - со знаком - катод) источника тока U 5 В через элементы электрохимической чейки проходит ток силой 5,5 А (16,6 0 мА/см2). В результате ионы Na смещаютс вглубь стекла (к катоду), а их место замещают протоны Н+ (ионный обмен). Толщина модифицированного таким образом сло стекла составл ет величину пор дка 5-15 5 мкм.

Дл повышени толщины указанного сло (до 100 мкм и более) можно повышать электрическое напр жение или по ходу ленты стекла ставить несколько таких чеек, В 0 таком случае механическа прочность стекла (стеклоизделий) на изгиб может быть повышена до 2 - 2,5 раз по сравнению с исходным (отожженным) стеклом, а химическую устойчивость, например к воде (кип - 5 чение в воде), можно увеличить в 10-20 раз и больше.

Пример 2. Технологические параметры формовани стекла оставл ют согласно примеру 1, но в качестве расплава 6 исполь- 0 зуют олово. В ограничительный элемент подают HЈ под избыточным давлением Р 1,05 кгс/см2 при 800°С.

Содержание водорода в палладиевой пластине 4 (расплаве 6) составл ет 75 5 см3/100 г паллади . При U 20 В в стекло внедр ютс ионы Н+, Sn2+ и Sn4+ на глубину 20 мкм, в результате чего совершенно измен етс структура модифицированного обес- щелоченного сло стекла. В силу малых 0 радиусов замещающих Na+ ионов Н+, Sn и Sn T в стекле возникает уплотнение, т.е. по вл ютс напр жени сжати , повышающие твердость и механическую прочность (химстойкость) стекла. Регулируема комби- 5 наци ионов Н+, Sn2+ и Sn позвол ет изме- н ть состав и вли ние этих ионов на кремнийкислородную сетку стекла, измен также его оптические свойства.

Пример 3. Технологические парамет- 0 ры остаютс как в примере 1, но в качестве ограничительного элемента 3 используют медный брус с размерами в плане 40x1100 мм, имеющий на длине I 100 мм (в общем случае В, где В - ширина ограничитель- 5 ного элемента) только слой 5, состо щий из олова толщиной 0,1 мм (фиг. 1). В этом случае при использовании в качестве расплава 6 свинца в стекло внедр ютс ионы Н+, Си+ (Си2+) и РЬ24(РЬ4), которые после их восстановлени водородом окружающей газовой

среды (8-14 об. % N2) измен ют оптическую плотность стекла и цвет (от серого до бронзового ).

Так, например, при U 10 В, температуре 650°С, плотности тока i 33 мА/см сае- топропускание в видимой области спектра (400 - 750 нм) не превышает 4%. Стекло пригодно дл изготовлени фотошаблонов. Слой Pd (пластина 4 на фиг. 1) поглощает водород, который далее попадает в расплав РЬ и восстанавливает оксиды типа РЬО и РЬ20з, образующиес в расплаве при гидролизе стекла (выделение кислорода при U 3 В). Таким образом повышаетс качество модифицированного стекла за счет снижени полосности в окраске электрохимически обработанной поверхности и снижени

царапин на стекле (оксиды могут кристаллизоватьс на кра х ограничительного элемента при отсутствии восстановлени их водородом.

Claims

Формула изобретени

Способ электрохимической обработки стекла з процессе его производства по поверхности расплавленного олова путем электрохимического внедрени ионов модифицирующего металла в верхнюю поверхность стекла, отличающийс тем, что, с целью интенсификации процесса электрохимической обработки, в качестве источника модифицирующего металла используют

систему палладий - металл, через которую под избыточным давлением к стеклу подают водород,

0 + С-)

ЈМ+)

Фиг.1

+ Н

-(+;