Процесс травления стекла

Травление можно производить парами неразбавленной или разбавленной плавиковой кислоты. Именно парами вытравливают обычно мерные и тонкие линии. Этот метод, как правило, используют для получения всевозможных линий разметок. Чтобы получить такие линии, их процарапывают на защитном покрытии, а после этого протравливают.

Травильный процесс

Неразбавленную плавиковую кислоту HF употребляют для травления чрезвычайно редко, так как она быстро испаряется. Концентрированную кислоту употребляют для протравливания небольших участков стекла чаще всего путем нанесения кистью и выдерживая стекло под ее действием в течение 1 мин. Увеличение времени действия кислоты, например до 3 мин, приводит к образованию на поверхности стекла нерастворимых солей. В зависимости от концентрации можно получить протраву тусклого цвета и светлую с блестящей поверхностью.

Время действия кислоты на стекло от 10 до 30 мин в зависимости от глубины протравы. Для увеличения блеска протравленного рисунка в травильный раствор добавляют серную кислоту. При этом травильный состав представляет собой 1 ч. HF, 3 ч. воды и 0,1ч. H₂S0₄

В травильном процессе изделия проходят ряд операций, следующих друг за другом: погружение изделия в кислоту, выдержка в кислоте, извлечение изделия из кислоты, отмывание его холодной водой, снятие защитного слоя (в горячей воде, если восковые покрытия, в скипидаре, если лаковые), промывание в щелочном растворе и окончательная просушка. В некоторых случаях готовые изделия вместо промывания в щелочном растворе протирают древесными опилками.

Плавиковая кислота в процессе действия ее на стекло постепенно улетучивается из раствора, крепость ее ослабевает. В то же время на дне емкости собирается осадок кристаллов солей, которые смываются с разрушенной поверхности стекла. Через определенные промежутки времени приходится менять кислоту и очищать емкость от осадков. Удобнее всего собирать осадок широкой лопаткой.

Светлое травление и полирование стекла.

Светлое травление, в отличие от матового, дает возможность получать рисунок, отличающийся прозрачностью и блеском. Его производят смесью плавиковой и серной кислоты, которая не только разрушает стекло, но и хорошо удаляет с его поверхности слой образующихся при этом кристаллов.

Применяют следующие составы:
плавиковая кислота (35%) —  16,7; серная кислота (80%) —  22,6; вода —  60,7;
плавиковая кислота (35%) —  100; серная кислота (80%) —  40; вода —  60.
В зависимости от сорта стекла, температуры травильного состава, глубины рисунка время действия кислоты может колебаться в довольно больших пределах — от 2 до 30 мин.

На основе светлого травления разработана технология химического полирования изделий из стекла. Используют, например, смесь такого состава (в массовых частях): плавиковая кислота (60—65%) —  25; серная кислота (80%) —  50; вода —  25. Как видим, по сравнению с раствором, применяющимся при светлом травлении, при полировке доля серной кислоты возрастает с 40 массовых частей до 50. Это делают для того, чтобы повысить растворимость и смываемость образующихся солей. Для этой цели изделие после 15—30 с химической обработки опускают в теплую воду, которая и смывает соли с поверхности стекла. Переменное погружение может повторяться 3—4 раза. Возможен и другой ритм травления, а именно 8—10 погружений продолжительностью по 5 с. Температура должна поддерживаться на уровне 40—50°С.

После употребления смеси в течение 1—3 ч в нее добавляют дополнительно HF и H2S04 в соотношении 1:2 (на 10 л раствора достаточно добавить 0,5 л новой смеси).

По окончании полировки изделие должно быть тщательно промыто в теплой воде, в противном случае рисунок, а иногда и поверхность изделия в отдельных местах получатся матовыми. Это происходит не только от небрежного мытья, но и от несвоевременности промывки, так как оставшаяся на его поверхности кислота продолжает разъедать поверхность.

Химическая полировка изделий не только улучшает блеск изделия, но и повышает в 3—4 раза производительность труда по сравнению с механической полировкой. Но при этом изделие лишается своего естественного блеска, получающегося в процессе огневой полировки слоя, что значительно снижает его механическую прочность. Кроме того, эта работа требует чрезвычайно строгого соблюдения правил техники безопасности.

Матовое травление

Матовое травление позволяет получать свето-рассеивающую поверхность стекла.

В зависимости от вида стекла применяют различные составы:
фтористый аммоний — 125 г; плавиковая кислота — 150 мл; вода дистиллированная — 250 мл;
фтористый аммоний — 250 г.; серная кислота — 50 мл; сульфат аммония — 25 г; вода дистиллированная — 250 мл;
кремнефтористый калий — 250 г; соляная кислота — 250 г.; сульфат калия — 140 г; вода дистиллированная — 1000 мл;
кремнефтористый аммоний — 160 г; сернокислый барий — 200—220 г; вода дистиллированная — 200 мл.

Часто для усиления образования солей на протравливаемой поверхности и получения более равномерного матового слоя к основному составу добавляют соли K₂S0₄, ZnCl и др.

Наиболее тонкую матовую поверхность получают при помощи солей калия. Натриевые соли, хотя и быстрее действуют на поверхность изделия, но образуют неровно-грубоватую поверхность. Аммониевые соли делают поверхность более тонкой. Характер матовости зависит от температуры раствора и продолжительности процесса. Температура колеблется от 15 до 30^oС, продолжительность от 1 до 15 мин.

Иногда матировать изделие удобнее не раствором, а пастой. Для получения матирующих паст употребляют индифферентные вещества (загустители): декстрин, крахмал, муку, казеин, фторит, криолит и др. В связи с тем, что при протравливании пастами любое их движение исключено, получают более зернистые и грубые поверхности. Если в матирующий состав добавить соли калия, то это придаст поверхности стеклоизде-лий более мягкую и ровную фактуру. Примерный состав пасты: фтористый аммоний — 10 г; плавиковая кислота (50%) — 10 мл; сульфат бария — 25 г.

Рисунок можно нанести при помощи резинового штемпеля. Для этого употребляют жировые вещества, которые затем припудривают солями фтористого аммония. Для проведения более интенсивной реакции изделие нагревают до 30—40°С. Этим же штемпелем можно отпечатать рисунок из защитного материала, тогда рисунок будет блестящим, а фон — матовым.