Нанесение стекла на металл

Нанесение стекла на металл

Содержание

Республик (») 624888 (6!) Дополнительное к авт. свил-ву(22) 3аянлеио03.05.77 (21) 25041 54/29-33 с присоединением заявки №(23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.09.7Е Бюллетеиь %35 (45) Дата опубликования описания 11.08.78

Совото Миниотроо СССР оо долам нзобротоннй и открытий (53) УДК 666.1. .056(088.8) А, М. Вирник, B. И. Комаров, B. M. Новиков, Г. Ю. Павловский и Б. B. Рощин (72) Автори изобретения (71) Заявитель

Особое конструкторское бюро института высоких температур AH СССР (54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАБИИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к способам обработки поверхности стекла и может быть использовано при изготовлении объектов иэ стекла, на поверхности которых выполняют токопроводяшие злементы. 5

Известен способ металлизации изделий из стекла, включающий травление, напыление промежуточного слоя, состоящего иэ металла, и основного медного слоя и термообработку поверхности до температуры 200-300 С Pl)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ металлизации поверхности изделий иэ стекла, заключающийся в том, что на предварительно подогретую поверхность стекла наносят промежуточный слой окиси олова электролитическим путем, затем этот слой металлизируют злектрохимическнм осаждением вначале слоя никеля, затем слоя меди f2)

Однако зти способы не обеспечивают высокой прочности сцепления покрытия с поверхностью изделия. 15

Целью изобретения является повышение прочности сцепления, Для этого в известном способе металлизации изделий из стекла путем нагрева поверхности, нанесения промежуточного и поверхностного металлического слоев, промежуточный слой наносят из смеси порошков плавленной окиси алюMHHHsI M 20-30% MBTGJUIB поверхностного слоя, нанесение промежуточного слоя и нагрев поверхности осуществляют плазменной, горелкой, причем нагрев ведут до 120-180 С.

Стеклянную поверхность изделия равномерно прогревают плазменной горелкой о до 120-180 С. При этой температуре поверхность иэделия размягчается. Не прерывая процесс подогрева изделия, на размягченное стекло плазменным способом наносят промежуточное покрытие напылением порошка плавленной окиси алюминия (электрокорунда) в смеси с металлом поверхностного слоя, например, с порошком вольфрама, меди, никеля и др. Про межуточный слой указанного состава об"624888

Составитель Г. Буровцева

Редактор A. Морозова Техред Л. Алферова Корректор Н. Ковалева

Заказ 5334/22 Тираж 596 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушсхаа наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. проектная, 4 ладает достаточно высокой адгеэией,.по отношению к стеклянной поверхности иэделия. Оптимальным содержанием метал ла в напыляемой смеси следует считать

При напылении промежуточного слоя на стеклянную поверхность разогретые в плазме полужидкив частицы электрокорунда с высокой скоростью внедряются и подогретую и размягченную поверхность ® стекла, сплавляясь с ней и образуя адгвэионно прочную пленку стекла с електро-. корундом.

После нолучения промежуточного слоа на него наносят поверхностный слой металла. Сцепление слоя металла с проме.жуточным слоем очень высокое при любом способе нанесения металлического покрытия, так как в промежуточном слов находится сравнительно высокий процес, иетелли некой составлякщей (2030 sec.ô

П р и м в р. На стеклянную трубку диаметром 25 мм и толщиной стенки 1 мм нуносят винтообразну1о полосу шириной

8 мм из меди. Поверхность трубки на2$ грввают плазменной гореакой в .гечение

30-45 сек до 160 С. Не прерывая процесса подогрева, .на поверхность трубки плмиченным способом наносят промежуточный слой, иснольэуя порошок из сме30 си кору»да (плавленной окиси алюминия> и порошка меди. Количество медного порошка в смеси составляет 20 вес.% по отношению к весу смеси.

Величина частиц порошков обоих ма

3$ твриалов составляла 20-50 мк. Плазменная горелка на режиме подогрева и напыления работала с силой тока 410450 А и напряжением 65-85 В.

После нанесения равномерного промежуточного слоя в несколько микрон на равномерный промежуточный слой плазменным способом наносят поверхностный слой меди.

Режим работы горелки следукиций: сила тока 380-400 А, напряжение тока 60-70 B. Проток меди ямеа веля чину частиц 10-50 мк.

Исследования показали, что при выполнении метаплизании иэделий из стекла по указанной технологии получают покрытие, сцепление которого со сгвклом таково, что при механических нагрузках и термических воздействиях разрушение иэделий происходит без разрушения покрытия.

Способ металлиэации иэдел»й из стек» ла иутем нагрева поверх»ост», нанесения промежуточного и поверхностного металлическогослоев, о тл и ч а юш и йс а тем, что, с целью повышения прочности сцепления, промежуточный слой наносят нэ смеси порошков плавленной окиси алюминия и 20-30% металла поверхностного слоя, нанесение промежуточного слоя и нагрев поверхности осушествлают плазменной горелкой, причем нагрей о ведут до температуры 120-180 С.

Источники информацйи, принятые. во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ l4 2411619, кл. С 03 С 17/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР,% 218382, кл. С ОЗ,С 17/12, 1965,

Обработка поверхности стекла

Химическая очистка «сырого» стекла: 1) 3 – 5 с – 1 – 5 % HCl; 2) 10 с – теплой водой (20 – 50 о С) под давлением

1,5 атм; 3) 1 – 2 с – сжатый, очищенный воздух (избыточное давление

300 мм рт. ст. Иногда по п.2 – мойка дистиллированной или более дешевой деминерализованной Н2О (

100л на кинескоп), которая получается на централизованных ионообменных установках (чистоту контролируют по электрическому сопротивлению).

Обезжиривание стекла (удаление следов вакуумной смазки): промывание ацетоном; мойка в горячем 10 % растворе соды (Na2CO3) или в водном растворе бихромата калия (K2Cr2O7); промывание в горячей дистиллированной Н2О, затем в метиловом спирте; сушка в потоке чистого воздуха.

Очистка перед металлизацией: мойка в мыльном растворе; промывка в проточной воде; погружение в концентрированную хромовую смесь (ХС) до полного обезжиривания (пленка воды должна полностью покрывать поверхность стекла). Приготовление ХС: порошок K2Cr2O7 в течение нескольких дней растворить в концентрированной H2SO4 – раствор должен быть красно-коричневого цвета (не зеленоватый). ХС нельзя (!) применять для очистки посуды, используемой для микробиологических исследований, т.к. Cr убивает низшие организмы.

Очистка сильно загрязненного стекла: предварительная мойка в концентрированном растворе NaOH или KOH; промывка проточной водой; погружение в концентрированную хромовую смесь на время от нескольких минут до нескольких дней (в зависимости от загрязнения); промывка проточной водой (осторожно ! – при наличии остатков ХС происходит сильное выделение тепла); промывка дистиллированной Н2О; сушка подогретым воздухом (мелкие детали предварительно промывают чистым спиртом).

Мойка 2 % плавиковой кислотой (получается растворением 5 см 3 45 % HF в 95 см 3 дистиллированной Н2О): продолжительность мойки – 1 – 5 мин (поверхность несколько разъедается, но остается блестящей; промывка сильной струей Н2О; оболочки кинескопов дополнительно промывают горячим раствором NaOH; мойка горячей Н2О под давлением; промывка в теплой (40 о С) дистиллированной Н2О; сушка путем подачи внутрь оболочки теплого, сухого, очищенного от пыли и масел воздуха.

Металлизация путем вжигания (люстрирование) применяется для платинирования стекла, кварца и керамики. Приготовление растворов для платинирования стекла: 1) 1 г хлористого Bi + 20 см 3 этилового спирта → после растворения добавить 1 см 3 чистой HCl; 2) перед использованием развести этиловым спиртом до 120 см 3 ; 3) приготовить 3 объемные части 6 % раствора коллодия в чистом метиловом спирте; 4) приготовить 3 объемные части 6 % раствора платинохлористоводородной кислоты (H2PtCl 6) в этиловом спирте; 5) приготовить 3 объемные части этилового спирта; 6) приготовить 1 объемную часть раствора хлористого висмута; 7) растворы по п.п.3, 4, 5, 6 слить в одну емкость и хорошо перемешать → полученный раствор наносят на очищенную и обезжиренную поверхность стекла и вжигают при 500 – 550 о С (легкоплавкие стекла), или 700 о С (тугоплавкие боросиликатные стекла), или 900 о С (кварцевое стекло и керамика).

Серебрение поверхности стекла и керамики (для пайки): получить карбонат серебра (Ag2CO3) путем осаждения из водных растворов нитрата серебра (AgNO3) и карбоната калия (K2CO3) по реакции: 2AgNO3 + K2CO3+ + аq → Ag2CO3 +2KNO3 + aq; карбонат высушить; затем с добавлением скипидарового масла и 2 – 5 % терпентина (если скипидарное масло старое и частично осмолилось терпентин не добавляют) карбонат растереть в ступке до образования сметанообразной пасты; путем окунания или намазывания пасту наносят на поверхность стекла равномерным слоем; затем осторожно «выжигают» скипидарное масло над слегка нагретой электрической плиткой (покачивают), при этом начальный оливково-зеленый цвет переходит в черно-коричневый (окись серебра); обжечь в слабо коптящем пламени газовой горелки – образуется металлическое Ag и покрытие становится белым; после охлаждения покрытию придать необходимый контур (лезвием или другим инструментом); затем нагреть докрасна – после охлаждения получается серовато-белое покрытие, поддающееся полировке (высокая механическая прочность, хорошо паяется и не разрушается при кратковременном воздействии холодной HNO3, можно паять легкоплавкими припоями); для нанесения на внутреннюю поверхность изделий из стекла или керамики можно использовать обычные растворы, разбавляя их перед нанесением ацетоном.

Серебрение поверхности (зеркализация).

Все методы химического серебрения основаны на осаждении Ag из аммиачного раствора AgNO3. Для восстановления Ag используются различные реагенты: формальдегид, сегнетовая соль – калийно-натриевая соль виннокаменной кислоты, сахар. Рассмотрим операции при использования сахара в качестве восстановителя:

— готовим 3 раствора: А) раствор соли серебра (200 см 3 ): 1) 4 г AgNO3 кристаллического + 100 см 3 дистиллированной Н2О – растворить; 2) 6 г нитрата аммония (NH4NO3), х.ч. + 100 см 3 дистиллированной Н2О – растворить; 3) растворы 1) и 2) смешать; Б) раствор сахара (100 см 3 ): 1) 5 г чистого сахара (леденцового) + 50 см 3 дистиллированной Н2О – растворить; 2) добавить 0,6 г винной кислоты и кипятить 10 мин; 3) при охлаждении добавить 10 см 3 чистого этилового спирта (96 %); 4) довести дист. Н2О объем раствора до 100 см 3 ; В) раствор щелочи (100 см 3 ): 10 г NaOH + + 100 cм 3 дистиллированной Н2О – растворить;

— перед серебрением 5 см 3 раствора Б добавить к 30 см 3 раствора А, а затем сразу же (!) влить 15 см 3 раствора В – этим устраняют возможность образования взрывообразного гремучего серебра;

— восстановление начинается сразу после вливания раствора В и при температуре 20 – 22 о С осаждение Ag заканчивается через 25 мин, в течение этого времени смесь растворов следует слегка взбалтывать;

— по окончании восстановления раствор сливают, а образовавшийся слой промывают дистиллированной Н2О, отражательная способность покрытия очень высока, толщина покрытия

— Н2 и Н2О удаляют из покрытия путем обезгаживания при температуре > 150 о С;

— если слой получен на внешней стороне, то свежеосажденное и промытое дистиллированной Н2О покрытие, не просушивая, гальваническим путем покрывают слоем Сu, а затем лакируют (можно покрыть бронзовой краской – если нет термических и механических нагрузок).

Эффект метода зависит от чистоты реагентов, чистоты посуды и поверхности деталей, на которые осаждается Ag (лучше всего очистка горячей хромовой смесью (!), очищенные детали хранят в дистиллированной Н2О. Прочность покрытия Ag можно увеличить промывкой поверхности Н2О и протиркой раствором SnCl2 с присадкой лимонной кислоты. Это приводит к «активированию» поверхности (на поверхности стекла адсорбируются ионы Sn 2+ , они легко окисляются и ускоряют восстановление ионов Ag + до металлического Ag). Выход процесса химического серебрения 3 из фольги электролитической меди: после обработки в H2SO4 серебрят в цианистых растворах (очень ядовиты !) – режимы обработки и серебрения см. в [3, т. 2]. Состав суспензии: 100 г подсушенного порошка + 80 г обычного бесцветного глянцевого нитролака + 20 см 3 разбавителя – взбалтывают для перемешивания и используют сразу, т.к. за 1 – 2 дня нитролак под воздействием металлического порошка переходит в желеобразное состояние. Указанное количество суспензии наносится на колбы ЛЛ (достаточно на 250 шт.) с помощью ролика, затем сушится на воздухе или с подогревом (до

140 о С) инфракрасными лампами. Сопротивление полосы (R), полученной на лампе мощностью 40 Вт, составляет

Металлизация керамики, стекла, пластмасс, слюды, серебрение алюминия и нержавеющих сталей. Применяются составы, содержащие порошок Ag: покрытия с R = 0,02 Ом без выжигания лака и R = 0,01 Ом – после выжигания. Если содержание порошка Ag в лаке больше, то после выжигания (540 о С – для легкоплавких стекол, 600 – 650 о С – для тугоплавких, 850 о С – для фарфора) можно паять серебряными припоями.

Декоративные покрытия. Серебристый лак: смесь 150 г порошка Al + 1 л разбавленного цветного лака + 20 г титановых белил размалывают в мельнице 10 ч. Непрозрачные цветные покрытия получают путем добавки в нитролак порошков цветных стекол (стеклу, на которое наносится покрытие, предварительно, для улучшения адгезии суспензии с нитролаком, придают шероховатость).

Прозрачные цветные покрытия (на микроминиатюрные ЛН, рекламные трубки, фотолампы, фотоэлементы, чувствительные к ИК-области спектра): лампы погружают в раствор желатина (150 г желатина в 1 л дистиллированной Н2О), в который введен нужный краситель и несколько капель карболовой кислоты (для защиты от плесени); окрашенный слой покрывают прозрачным нитролаком (25 г целлулоида, 0,5 л ацетона, 1 л амилацетата) для защиты от механических повреждений.

Защитные покрытия. Для ламп-вспышек, в которых происходит мгновенное, подобно взрыву, окисление проволоки из Al – Mg сплава в атмосфере О2 – колба лампы внутри и снаружи покрывается слоем лака для предотвращения контакта раскаленных частичек проволоки со стеклом и разрушения колб. Для колб ламп-вспышек с повышенным давлением (5 – 7 атм) сначала на внешнюю поверхность наносится пленка жидкого стекла, затем надевается сетка из крученой хлопчатобумажной или нейлоновой нити и после этого сетка снова покрывается слоем жидкого стекла, который прочно прижимает ее к колбе. Для зажигания проволоки используется нить накала, покрытая легковоспламеняющейся пастой, а для наполнения – О2 при давлении о С раствор HCl (1 часть концентрированной HCl на 100 частей Н2О) – поверхность стекла выщелачивается и обедняется PbO; отжигают при 100 – 200 о С в течение 10 мин; затем проводится многочасовой отжиг при 400 о С в Н2 – получается сопротивление 2 – 3 МОм/см. Покрытие указанным стеклом поверхности высоковольтных приборов позволяет получить электропроводность, достаточную для отвода с поверхности электростатических зарядов, оно получается следующим образом: стекло размалывают в шаровой мельнице и просеивают через сито 80 меш.; 200 г порошка + 150 г амилацетата + 100 г цапонлака – размешивают в мельнице 24 ч; наносят на колбы путем их заполнения и слива суспензии; сушат при 190 о С на воздухе – получается толщина слоя 8 – 10 мкм; оплавляют при температуре на 60 о С ниже точки размягчения стекла; затем наносят 2-й слой и спекают при 570 о С (для стекол молибденовой группы), чтобы он прочно удерживался.

Полупроводящие покрытия. Поверхность стекла: нагревается до 400 – 500 о С; подвергается действию паров некоторых солей, которые после химических превращений образуют тонкий, прочный и прозрачный проводящий слой окислов (в присутствии паров Н2О). Например, реакция для четыреххлористого олова: SnCl4 + 2H2O → 500 o C → SnO2 + 4HCl. Свойства SnCl4: tплавл = 33 о С; давление паров (мм рт.ст.): при 20 о С – 20, при 56 о С – 100, при 100 о С – 500; tкип = 113 о С. Свойства хлорида олова (SnCl2∙2Н2О): tплавл = 38 о С; давление паров (мм рт.ст.): при 375 о С – 10, при 492 о С – 100.

Рассмотрим 2 метода получения пленок SnO2: 1) метод возгонки (при нанесении на внутреннюю поверхность, нагретую до 300 – 800 о С) – мелкий кристаллический порошок SnCl2∙2Н2О помещают в сосуд из тугоплавкого стекла и нагревают пламенем газовой горелки, пары из сосуда направляют на внутреннюю поверхность стекла (колбы или трубки), при этом методе можно использовать также соляно-кислый раствор SnCl4; 2) метод пульверизации – применяется для нанесения пленок на плоские поверхности или трубки (при их вытяжке на линии ГВТ), используется водный соляно-кислый раствор SnCl4 (100 г SnCl4∙5Н2О + 50 см 3 дистиллированной H2O + 10 см 3 HCl, в некоторых случаях вводят этиловый спирт), нанесение проводится в течение 10 – 20 с при температуре поверхности 500 о С. Удельное электрическое сопротивление пленки SnO2 – 0,008 Ом∙см при толщине покрытия 0,13 – 0,14 мкм, поверхностное сопротивление 600 – 2 000 Ом.

Незамерзающие окна. На стекло наносится проводящий слой (пленка Ag (толщиной 0,5 мкм) методом вжигания при 350 о С), устойчивый до 230 о С. Нагревание стекла получается при пропускании электрического тока через пленки Ag при удельной мощности 1,6 Вт/см 2 .

Изолирующие покрытия (магнезирование) предотвращают образование металлических пленок между токовводами ножек (при распылении электродов, при распылении газопоглотителей). Это достигается за счет покрытия стекла между электродами слоем окиси магния (MgO). При этом возникают 2 эффекта: механический – большая шероховатость; химический – взаимодействие MgО с испаряющимися материалами; за счет этих эффектов затрудняется образование сплошной металлической пленки.

Суспензия для магнезирования ножек (намазкой или пульверизацией): 200 г MgО (получают из MgCO3 путем прокалки в электрической печи на воздухе при 900 – 1 000 о С – выход 240 г безводной MgO из 500 г MgCO3) + 3 л чистейшего метилового спирта размалывают в течение 24 ч в шаровой мельнице (барабан 5 л) шарами диаметром 20 – 25 мм из твердого фарфора (масса 1,2 кг), разбавляют метиловым спиртом (3 л), включая ополаскивание барабана, пропускают сквозь шелковое сито № 41 – выход 6 л суспензии (огнеопасно!), разливается в банки по 0,5 л. Покрытие деталей проводится в вытяжном шкафу. О приготовлении водных суспензий MgO см. [3, т. 2].

Водоотталкивающие пленки (гидрофобизация). Предварительно обезжиренную поверхность стекла, хранившегося на воздухе при относительной влажности 50 – 90 %, подвергают воздействию паров галогенидов кремнийорганических соединений (силиконов, например, диметилдихлорсиланов). При этом происходит реакция с гидроксильными группами геля кремниевой кислоты, всегда присутствующего на поверхности стекла, идущая с выделением HCl: в идеальном случае на поверхности стекла возникает структура, в которой отсутствует гидроксильная группа ОН . Она замещается гидрофобным радикалом СН , в результате даже при большой влажности на поверхности стекла не образуется сплошная пленка воды и увеличивается поверхностное электрическое сопротивление. Образуется структура:

СН3 CH3 CH3 CH3 Cl СН3

Si Si Si

O O O Cl CН3

Si Si

O O O

Технология процесса гидрофобизации. А) В большом объеме (камере) испаряют в стеклянной чашечке диметилдихлорсилан – ДМДХС (при 80 о С давление паров 200 мм рт. ст.) – tисп = 150 о С. Камера имеет замкнутую систему вентиляции для равномерного распределения паров ДМДХС (в объем 1×1×2 м 3 – 2 000 л испаряется не более 50 см 3 , иначе образуется взрывоопасная смесь ДМДХС с воздухом (!). Эту опасность устраняют, применяя для заполнения камеры осушенный азот. Перед разгрузкой камеры, по окончании реакции, ее продувают сухим воздухом или азотом для удаления паров силиконов и HCl. Затем детали выдерживают в течение 24 ч в атмосфере сухого воздуха для полного удаления следов HCl (меры предосторожности: защита от паров HCl, запрещение открытого пламени и курения – возможно образования фосгена COCl2 (!)). Б)Стеклянные детали в течение 1 ч отжигают при 400 о С, затем охлаждают до 120 о С и погружают в 2 % безводный раствор диметилсиликона в тетрахлорэтилене, вязкость которого равна 3,8 стокса. После извлечения из раствора и испарения остатков растворителя стекло в течение 8 ч отжигают при 180 о С (или 1 часа при 262 о С, или 10 мин при 380 о С) для закрепления пленки.

Есть готовые хлорсилановые препараты, не подверженные гидролизу. Тканью, смоченной такой жидкостью (Dry Film 9987, ф. GEC), протирают хорошо очищенную поверхность стекла до появления маслянистой пленки. Затем чистой тканью удаляют избыток жидкости и протирают до полного высыхания. Толщина образовавшегося слоя 2 – 5∙10 -5 см. Силиконовые водоотталкивающие покрытия устойчивы при нагреве до 300 – 400 о С, прозрачны, практически не поглощают свет. Удалить их можно при нагреве до 300 о С в течение месяца, кипячением в Н2О или промывкой поверхности 15 % спиртовым раствором КОН.

Дата добавления: 2014-11-25 ; Просмотров: 2205 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Нанесение покрытий на стекло

Стекольная компания «ЭТКОС» — производитель высококачественных зеркальных стекол разных размеров, вплоть до 2500х1600мм. Наши изделия производятся нанесением металлических тонкоплёночных покрытий. При этом используется вакуумное напыление износостойких материалов — титана и его, оксидных и окси-нитридных соединений. Данная технология позволяет наносить на стекла прочные тонирующие низкоэмиссионные напыления с заданной эффективностью. Покрытия из металлов и их окислов обладают большой прочностью и устойчивостью к химическим и механическим воздействиям.

Сфера применения вакуумного напыления

Вакуумная металлизация позволяет получать архитектурные тонированные стекла с разной степенью пропускания и отражения, что позволяет применять нашу продукцию в различных изделиях и назначениях:

  • Для наружного остекления элементов зданий и сооружений (окна и стеклопакеты, оформление фасадов, витражи, крыши, зимние сады).
  • С целью обеспечения анонимности в комнатах для переговоров, для проведения фокус-групп, служб безопасности, для наблюдения за клиентами, персоналом или детьми.
  • Для дизайнерских целей – обустройство скрытых телевизионных панелей и в других интерьерных конструкциях.
  • Услуга востребована в развлекательной индустрии.

Технология вакуумного напыления

При изготовлении зеркальных стекол в нашей компании применяется вакуумное напыление металлов на стекле. В процессе производства в вакуумно-плазменную камеру перемещается очищенный листовой материал, где под воздействием электромагнитного поля, на его поверхности происходит сродство тончайших слоев титана и его оксидов со стеклом. Отличительным качеством этого метода является высокая адгезия покрытия и стеклянной заготовки, что выгодно отличает нашу продукцию от других видов напылений и тонирующих пленок.
Компания «ЭТКОС» предлагает клиентам в Москве заказать солнцезащитные, энергосберегающие, или декоративные стекла для любых сфер деятельности. Всем обратившимся по телефону +7 (495) 502-40-62 гарантируется приемлемая цена, высокое качество и скорость выполнения заказа.

У нас действуют индивидуальные условия сотрудничества в зависимости от объемов работ. Хотите узнать Вашу цену? Укажите размер и необходимое количество изделий.

Читайте также:  Короб для розеток от детей
Оценить статью
Добавить комментарий