5.5. Химическое травление поверхности стекла

Химическое травление основано на реакции взаимодействия HFсо структурной сеткой стекла, состоящей изSiO₂(растворении скелета стекла и образование газообразного фторида кремния. В состав растворов входятHFи фториды щелочных металлов. Растворы хранят в резиновых, либо парафинированных сосудах, их применение требует осторожного обращения - пары сильно действуют на слизистые оболочки и вызывают тяжелые ожоги кожного покрова. Необходимо применять маски-респираторы, защищающие рот и нос, при их отсутствии можно использовать носовой платок, смоченный раствором соды. Кожу лица и рук следует смазывать вазелином, коротко остричь ногти и использовать резиновые перчатки или, в крайнем случае, напальчники (даже при работе с сильно разбавленными растворами). Неподалеку должен всегда находиться раствор соды для нейтрализации кислоты. СолиHFзначительно менее опасны.

1) Химическая полировка поверхности стекла - применяются растворы, содержащие 1 объёмную часть Н₂О и 1 объёмную часть 70%HF. Обычное листовое стекло и свинецсодержащие стёкла травятся со скоростью 40÷50мг/(см²∙мин). Рекомендуется вводить небольшое количествоH₂SO₄- она несколько замедляет процесс травления, но обладает стабилизирующим действием. Перемешивание раствора и покачивание деталей ускоряет процесс. Количество удалённого материала пропорционально времени, для компенсации ↓HFпри длительном использовании растворов можно ↑ их температуру.

2) Химическое матирование. Состав раствора для матирования колб из стекла С89-1 [15, с.204]: плавиковая кислота (7л) + углекислый калий (3,2кг) + углекислый аммоний (1кг) + водопроводная вода (5,5л). Состав раствора для матирования внешней поверхности оболочек ЛОН [1, т.2]: 7,5 в.ч. фтористого аммония (NH₄NF₂) + 5 в.ч.HF. После перемешивания в освинцованных деревянных ёмкостях в течение 12 часов добавляется 0,6 в.ч. кристаллической соды на каждую в.ч. раствора. Колбы тщательно обезжириваются погружением в прозрачный растворитель на 1мин, иногда колбы предварительно моют 30% водным растворомHF. Остатки травящего раствора с колб удаляют широкой кистью, затем промывают и насухо протирают. Лёгкое предварительное нагревание стекла ускоряет матирование. Иногда перед матированием колбы подвергают пескоструйной обработке. Раствор для матирования внутренней поверхности колб: 42%NH₄NF₂+ 7% декстрина + 20%BaSO₄+ 3,5%NaHSO₄+ 27,5%HF+ Н₂О (рассчитывается таким образом, чтобы концентрацияHFбыла 18÷25%). Участки стекла, не подлежащие травлению, покрывают слоем пицеина, воска или парафина, которые затем удаляют скипидаром.

3) Химическое гравирование.Поверхность стекла предварительно покрывают слоем воска (воск перед применением выдерживают в расплавленном состоянии при 120^оС на воздухе или в вакууме до полной осушки, т.е. до прекращения выделения паров Н₂О и газов). Воск (120^оС) наносят на холодную поверхность стекла кистью или пульверизатором. Толщина слоя приблизительно равна ширине гравируемого штриха. Застывший слой процарапывают острым инструментом (стальная игла). После нанесения рисунка подлежащие травлению места либо заливают (свинцовой ложкой) нагретой до 40^оСHF(на 2÷3 минуты, затем смывают), либо трижды, с интервалом 2 минуты, смачивают холоднойHFс помощью кисточки из поливинилхлорида. Глубина протравленного слоя стекла 0,01÷0,03мм. После промывки водой воск удаляют механически, либо бензином. Вместо воска можно применять асфальтовый лак (200г асфальта + 200г коллодия + + 1200г скипидара), который высыхает за 1÷2 часа на воздухе (20^оС) и удаляется после гравировки скипидаром. Электрическая гравировка стекла рассмотрена в [1, т.2, с.240÷242].

Нанесение надписей.Делают 2 раствора: 1) 36г фтористого натрия растворить в 0,5л дист. Н₂О, а затем добавить 7г сульфата калия; 2) 14г хлористого цинка растворить в 0,5л дист. Н₂О и добавить 65г концентрированнойHCl. Оба раствора можно хранить в обычной стеклянной посуде. Перед использованием растворы смешать в равных частях в парафинированных чашках и добавить несколько капель туши (китайской). После нанесения на стекло раствор (надпись) сушат при комнатной температуре. Можно применять для нанесения шкал на стекло.Чернила для нанесения надписей на стекло: в фарфоровой шаровой мельнице в течение 48 часов размалывают смесь (34г очищенной ламповой сажи + 250см³натриевого жидкого стекла -Na₂SiO₃+ 185см³дист. Н₂О), затем пропускают через бронзовое сито (130 меш) и разбавляют до получения нужной вязкости. Травления поверхности стекла при использовании таких чернил не происходит.

Штемпелевание. Для маркировки и нанесения фирменных знаков на оболочки ЭВП и ИС используют матирующую штемпельную краску: 10 в.ч. фторида аммония (NH₄HF₂) + 2 в.ч. поваренной соли (NaCl) +1 в.ч. соды - смесь тщательно растирают в ступке. Резиновый штемпель сначала смачивают высоковязким маслом (или резиновым клеем) прижимая к стеклянной пластине, покрытой этой жидкостью, затем штемпель прикладывают к поверхности колбы, которую предварительно протирают томпоном, смоченным спиртом. Отпечаток масла покрывают тонким слоем матирующего порошка (кисточкой, либо из баночки с сетчатой крышкой). Стекло затем нагревают в мягком светящемся пламени. Соль растворяется в масле и протравливает смоченные участки стекла, затем поверхность стекла насухо протирают х/б тканью.

Маркировка цоколей в массовом производстве: оцинкованные цоколи маркируют раствором селенистой кислоты и медного купороса в разбавленнойHCl; латунные цоколи - раствором селенистой кислоты и медного купороса в смеси разбавленныхHNO₃иHCl; никелированные цоколи -раствором теллуристой кислоты в разбавленной этиловым спиртомHCl. Также иногда (раньше) для ряда приборов применяли серебряные штемпельные краски (см. [1, т.2, стр.242])