автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и обоснование конструкции и режимов работы двухроторной дробилки ударного принципа действия

\ о

* ».1

На правах рукописи УДК 664.734:636.085.55

КУЗНЕЦОВ Олег Александрович

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДВУХРОТОРНОЙ ДРОБИЛКИ УДАРНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.02.13 - Машины и агрегаты

пищевой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой стспени кандидата технических наук

Москва 1996

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПЕЧАТИ

ЗАТОЛГУТСКАЯ Ольга Николаевна

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАГНИЙ-КАЛЬЦИЕВОГО СПЛАВА С КОМПОНЕНТАМИ РАСТВОРА ПРИ ОДНОСТУПЕНЧАТОМ ТРАВЛЕНИИ ФОРМ ВЫСОКОЙ ПЕЧАТИ

Специальность 05.02.15 - "Млстпш, агрегаты и процессы полиграфического производства"

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических паук

1 -з

На правах рукописи УДК 655.225

Москва - 1996

Диссертационный совет ВАК Российской Федерации Д 063.39.01 при Московской государственной академии печати Москва, 127550, ул. Прянишникова, 2а.

Работа выполнена на кафедре химии и материаловедения Московской государственной академии печати.

Научный руководитель - доктор химических наук

профессор НАУМОВ В.А.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук профессор ШАХКЕЛЬДЯН Б.Н.; кандидат технических наук доцент УАРОВА P.M.

Ведущая организация - Экспериментальная типография

ВНИИПолиграфии.

Защита состоится 11 марта 1997 р. в 14.00 на заседании Диссертационного Совета ВАК Д 063.39.01 в Московской государственной академии печати.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

тгюи^ _

Автореферат разослан

Учёный секретарь

Диссертационного Совета Д 063.39.01 доктор химических наук

профессор —•^^ЯАУМОВ.В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительная доля производимых в мире форм высокой печати (ФВП) и штампов изготавливается путём кислотного травления магниевых сплавов. Разработанная в СССР в начале 60-х гг. технология эмульсионного травления магниевого сплава МА-2-2М, использовавшаяся в течение примерно 15 лет ,многими полиграфическими предприятиями, в дальнейшем в большинстве из них была заменена технологией одноступенчатого травления микроцинка, ■л работы по магнию в отраслевых полиграфических институтах СССР были свёрнуты. Совершенно иначе обстояло дело в некоторых зарубежных странах с развитой полиграфической промышленностью, в которых с момента изобретения способа эмульсионного травления ФВП не прекращались работы по совершенствованию магниевых сплавов, технологии травления и конструкции травильных машин.

На сегодняшний день лидирующее положение в мировом производстве магниевых пластин для полиграфии прочно занимает американская фирма Revere Graphic Products (RGP), зот уже 25 лет поставляющая очувствлённые магниевые пластины клиентам (в настоящее время их свыше тысячи) в десятках стран мира. Кроме традиционных легирующих доба-зок алюминия и цинка, магниевый сплав РЕ, используемый фирмой RGP, содержит кальций, что принципиально отличает гго от других сплавов магния. Специалисты Dow Chemical разработали способ одноступенчатого травления ФВП и зтампов из магний-кальциевого сплава РЕ. К сожалению, эти разработки нигде не были опубликованы, и до недавнего времени российским полиграфистам практически ничего ie было известно о сплаве РЕ и технологии его травления. ¡ 1994-1995 гг. кафедра химии и материаловедения МГАП занималась сравнительной оценкой качества опытных партий :плава PES производства ВИЛСа, идентичных по составу шастинам РЕ американского производства, в связи с пла-[ировавшимися поставками пластин PES в США. При этом кафедре были предоставлены пластины, травильная машина и ice необходимые расходные материалы и приспособления, 'аким образом, у нас появилась уникальная возможность [зучить во всех деталях американскую технологию изготов-:ения магниевых ФВП. Исследовательская часть программы кспериментов американской стороной не финансировалась и tina выполнена в рамках плана НИР МГАП.

Анализ преимуществ и недостатков данной технологии редставляет интерес как для нормализации процесса трав-ения магниевых штампов, так и для разработки (в пер-пективе) экологически чистого и ресурсосберегающего пособа одноступенчатого травления ФВП. Для проведения

такого анализа необходимы -данные по кинетике реакции растворения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте, осложненной ингибирующим эффектом адсорбции защитного препарата на поверхности травления. Поэтому изучение процессов взаимодействия магний-кальциевого сплава с компонентами раствора при одноступенчатом травлении ФВП представляет собой важную и актуальную научно-техническую проблему.

Цели и задачи работы. Основной целью данной работы являлось изучение процессов взаимодействия сплава РЕ с азотной кислотой и защитным препаратом Rev-Flex и раскрытие на этой основе особенностей американской технологии травления штриховых печатных форм. Побочная цель работы заключалась в оценке возможности производства в России высококачественного магний-кальциевого сплава для полиграфии.

Для достижения этих целей необходимо было решить следующие задачи:

- исследовать кинетику реакции травления сплава РЕ в диффузионной и кинетической областях;

- определить избирательность процесса травления и усовершенствовать процедуру корректирования раствора;

- исследовать кинетику адсорбционного ингибирования в условиях травления сплава РЕ в азотной кислоте с добавкой Rev-Flex;

- разработать метод прогностической оценки качества клише на основе кинетических тестов;

- провести сопоставление геометрических параметров вытравливаемого рельефа и качества поверхности при травлении пластин РЕ и PES;

обсудить причины возможных отклонений свойств опытных партий сплава PES от американского эталонного сплава РЕ.

Научная новизна. Изучена кинетика процесса растворения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте. Определены параметры температурной зависимости коэффициента диффузии. Методом искусственной блокировки поверхности впервые удалось перевести процесс кислотного травления магния в кинетическую область и определить истинные кинетические параметры реакции. Изучена избирательность процесса травления сплава РЕ. Найдено уравнение движения межфазной границы при травлении сплава РЕ в азотнокислых растворах, содержащих защитный препарат Rev-Flex. Впервые экспериментально подтверждена адекватность двумерной модели адсорбционной теории ингибирования процессов травления и на основе расчётов комплексного безразмерно-

го параметра N (см. ниже) объяснена сильная зависимость защиты боковых граней от температуры.

Практическая ценность работы. Разработан метод прогностической оценки качества клише. Метод экономит время и материалы, поскольку измерения проводятся на образцах с площадью поверхности порядка 1 см2. Установлено, что ряд партий сплава PES не отличается по качеству получаемых печатных форм от американского эталона, что свидетельствует о способности отечественной промышленности производить высококачественные пластины магний-кальциевого сплава для полиграфии. Обсуждены причины отклонений свойств других партий сплава PES от сплава РЕ. Разработана процедура корректирования травящего раствора, обеспечивающая поддержание стабильных значений параметров технологического процесса травления серии пластин. Раскрыты детали американской технологии изготовления магниевых ФВП и проанализированы её преимущества и недостатки.

Данные сравнительного статистического анализа сплавов PES и РЕ использованы ВИЛСом и R.G.P. при решении вопросов, связанных с поставками пластин PES в США. Разработанный метод кинетического анализа процессов травления печатных форм внедрён в НИР кафедры химии и материаловедения МГАП и учебный процесс (лекции по кинетике травления, курсовые и дипломные работы).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на 35-й и 36-й научно-технических конференциях МГАП (Москва, 1994 и 1996 гг); I, II и III Международных научных конференциях отделения "Информационные технологии в печати" Международной Академии Ин-формиатизации (Москва, 1994, 1995 и 1996 гг).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ (8 научных статей и тезисы 9 докладов на научных конференциях).

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы (307 наименований). Работа изложена на 208 страницах и включает 39 рисунков и 18 таблиц.

Положения, выносимые на защиту:

1. Особенности диффузионной кинетики процесса растворения магний-кальциевого сйлава в азотной кислоте и кинетические параметры реакции; значения коэффициента избирательности и данные по кинетике образования промежуточного продукта восстановления азотной кислоты - нитрит-иона .

2. Кинетические закономерности процесса травления магний-кальциевого сплава в азотнокислых растворах, со-

держащих защитный препарат Rev-Flex. Интерпретация (с учётом найденных значений энергий активации диффузии, реакции и адсорбции защитного препарата) сильной температурной зависимости защиты боковых граней вытравливаемого рельефа.

3. Метод прогностической оценки качества клише, основанный на измерении относительного отклонения средней скорости травления испытуемого образца магний-кальциево-. го сплава от средней скорости травления эталонного образца.

4. Результаты сравнительного статистического анализа распределений скорости травления и профильного угла при травлении пластин РЕ и PES различных партий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика области науки и техники, в которой выполнена работа, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе рассмотрена литература по технологии изготовления магниевых ФВП, кинетике и механизму кислотного травления металлов и адсорбционному ингибировэнию процессов травления.

Во второй главе охарактеризованы использозавшиеся б работе материалы и вещества, описаны методики кинетических исследований, операции подготовки пластин к травлению, конструкция травильных машин и методики определения геометрических параметров штриховой формы.

В третьей главе описаны результаты исследования кинетики травления магниевых сплавов РЕ и PES в азотной кислоте. Приведены результаты изучения промежуточного образования нитрит-иона и рассмотрен вопрос об избирательности реакции взаимодействия магний-кальциевого сплава с азотной кислотой.

В четвёртой главе рассмотрены результаты исследования процесса травления магний-кальциевых сплавов в азотнокислых растворах, содержащих защитный препарат Rev-Flex. Приведены данные по кинетике адсорбционного инги-бирования реакции травления. Изложены результаты исследования процесса растворения сплавов РЕ и PES в травильных машинах и сопоставлены геометрические параметры вытравливаемого рельефа и качество поверхности при травлении пластин РЕ и PES. Описана усовершенствованная процедура корректирования раствора. Предложен метод прогностической оценки качества клише на основе кинетических тестов. Обсуждены причины возможных отклонений свойств опытных партий сплава PES от эталонного сплава РЕ. Рас-

смотрены преимущества и недостатки американской технологии изготовления магниевых ФВП.

Методики экспериментов

Подготовка пластин к травлению включала следующие операции, которые проводились в соответствии с рекомендациями RGP (при этом применялись поставленные фирмой растворы, вещества, материалы и приспособления): шлифовка; полировка; промывание пластин водой и сушка; покрытие тыльной стороны пластины кислотостойкой краской ARP; матирование рабочей поверхности путём погружения пластины в водный раствор гидрофосфата аммония (8% масс.) и нитрита натрия (2%); обильное промывание пластины водой и сушка; нанесение слоя фоторезиста KRP Resist 930 на пластину; сушка при 110°С и охлаждение до комнатной температуры; экспонирование; проявление при комнатной температуре в растворе Blend Magnesium Developer 5G; промывание пластин горячей и холодной водой; сушка; декапирование в 7% HN03; нанесение на поверхность пластины защитного раствора Protect-o'-Plate.

Для исследования кинетики растворения магниевых сплавов в азотнокислых растворах использовали установку с вращающимся диском. Поверхностью травления являлся торец диска диаметром 12,0 мм. Температура раствора поддерживалась в ходе опыта постоянной с точностью ± 0,5 К с помощью системы термостатирования. Скорость вращения диска измерялась электронным тахометром. Количество магния, перешедшего в раствор, определяли по убыли массы образца. В ряде опытов параллельно определялись: содержание Мд+2 - методом комплексонометрического титрования; общая кислотность - титриметрическим методом; содержание Ш2~ и N03" ~ спектрофотометрическим методом (А. = 250-400 нм) .

Бблыпая часть технологических экспериментов была проведена на роторной травильной машине Premier Model MZ-40L, поставленной фирмой New England Graphic Equipment Co. Глубина травления определялась с помощью, игольчатого .глубиномера и металлографического микроскопа. С помощью микроскопа определялись также и величины профильного угла и ширины пробела.

Исследование кинетики травления магниевых сплавов РЕ и PES в азотной кислоте

В отсутствие в травящем растворе ингибиторов магний взаимодействует с азотной кислотой с настолько большой скоростью, что процесс его растворения протекает в диф-

фузионной области. Об этом свидетельствует прямопропор-циональная зависимость скорости процесса от квадратного корня из угловой скорости вращения диска: J ~ V®. Как известно, в диффузионной области должен наблюдаться первый порядок по концентрации лимитирующего вещества в ядре потока. Анализ результатов экспериментов, в которых изменялись концентрации HN03, Mg(N03)2 и NH<N03 показал, что лимитирующим веществом является азотная кислота. Таким образом, вся совокупность экспериментальных данных свидетельствовала о выполнимости уравнения В.Г. Левича: J = 0,62D2/V1/6£o1/2C0. (1)

Температурные зависимости коэффициентов диффузии и вязкости миожно выразить уравнениями:

v = v0 exp(Ev/RT); D = D0 exp(-ED/RT). (2)

С учётом (1,2) значения D рассчитывали по формуле:

D = 2,04 (J/C0)3/2 (Vo/oV^exp (EV/4RT) . (3)

Обработка результатов по второму из уравнений (2) дала следующие значения энергии активации диффузии и предэкспоненциального множителя: Е0 = 7,9 кДж/моль; D0 = 2, 5х10~4 cmvc.

Процесс растворения формного материала может переходить из диффузионной области в кинетическую область или область смешанной кинетики при адсорбционном ингибирова-нии реакции травления, приводящем к блокировке части поверхности твёрдого тела. Этот эффект блокировки мотаю при некоторых условиях имитировать, используя нанесение растровых сеток с различной относительной площадью инертных элементов. При этом плотность потока реагирующего вещества (HN03) у поверхности .металла

J = (D/8) (Со - С3) = к(©0)С3ц, (4)

где 6 - толщина диффузионного слоя; Cs - концентрация диффузанта у поверхности раздела фаз; к - эффективная константа скорости реакции, являющаяся функцией доли свободной поверхности ©0. Как следует из (4), при к « (D/8) процесс протекает в кинетической области, в которой

J = кС0ц. (5)

В опытах с вращающимся диском удалось подобрать такие значения ©0 и ш, при которых выполнялось уравнение (5), и впервые определить истинные кинетические параметры рассматриваемой реакции: порядок реакции по HN03 ц = 1; порядки по продуктам реакции Mg(N03)2 и NH4N03 ц' = ц"= 0; энергию активации Е = 34,5 кДж/моль. Показано, что

функция k(0o) имеет вид: tk = ¡j©0k0exp (-E/RT), где ¡jko = 9,1х103 см/с (!; - безразмерный коэффициент, 1).

Изучение избирательности процесса

Mg + HN03 -> Mg(N03)2 + X + Н20 (6)

показало, что основными продуктами X являются NH4NO3 и NO2, так что стехиометрия процесса описывается брутто-уравнением:

Mg + (4-1,5ст) HNO3 = Mg(N03)2 + 0,25oNH4NO3 +

+ 2(1-ct)N02 + (2-1,25(J) H20, (7)

причём в зависимости от условий травления коэффициент избирательности а = 0,80.,.0,95. Промежуточным веществом реакции восстановления HN03 является азотистая кислота. Установлено, что по прекращении контакта раствора с металлом концентрация нитрит-иона (генерирующая квазиравновесную смесь N02 - N204 - HN02 - HN03) убывает по закону:

CNo2"(t) = Cjio2-(0)exp(-at), (8)

где а - постоянная, имеющая порядок величины 1(Г3...1(Г2 мин"1. Достаточно малая величина этой константы обеспечивает возможность надёжной экстраполяции к моменту времени t = 0. Величина CNOj" не достигает стационарного значения в ходе процесса травления, даже если последнее проводится в течение времени, на порядок превышающем обычную продолжительность травления клише.

Исследовании процесса травления магний-кальциевых сплазоз в азотнокислых растворах, содержащих згщитный препарат Rav-Flox

При немалом соотношении C0i/C0 (C0i - концентрация защитного препарата Rev-Flex) уже через несколько минут после начала травления кривая h = h(t) достаточно близко подходит к горизонтальной асимптоте, соответствующей предельной глубине травления h*,. Кинетика процесса описывается уравнением:

h = (MkCo/Mpu£Coi)ln{ (l+u)/[l+uexp(-£C0it)]},

u = k8/D, (9)

где M - средняя молярная масса магниевого сплава; р -его плотность; к - константа скорости реакции; - относительный мольный расходный коэффициент HN03; £ - эффективная константа скорости адсорбции ингибитора.

Из (9) следует, что предельная масса растворившегося металла

щ» = Km/Coi, Ки = (яг2МкС0/*.иО1п(1+и) • (Ю)

Как показали эксперименты, гиперболическая зависимость от С01 (Ю) действительно имеет место. Константа С, сильно зависит от температуры, причём выполняется уравнение Аррениуса:

С = Coexpf-Ei/RT) . (11)

Обработка экспериментальных данных по уравнениям (10, 11) позволила вычислить энергию активации адсорбции ингибитора: Ej = 102 кДж/моль.

Разработан метод прогностической оценки качества клише, основанный на измерении относительного отклонения средней скорости травления испытуемого образца сплава (и) от средней скорости травления эталонного образца (и.) за время t « to,9f где to,9 ~ время, соответствующее значению m =^giiioo. Отличное качество клише получается, если 100| и - ü. |s/0. менее 4% в отсутствие ингибитора в растворе или менее 9% при наличии в растворе добавки Rev-Flex.

В соответствии с рекомендациями фирмы RGP травление магний-кальциевых пластин в травильной машине осуществляли в водном растворе HN03 (14% масс.) с добавкой защитного препарата (5% об.) при температуре 33...34 °С. Анализ большого объёма информации о геометрических параметрах вытравливаемого рельефа подтвердил адекватность двумерной модели теории адсорбционного ингибирования процессов травления печатных форм, согласно которой 2h/l = ctg cpd-expt-A-j"1 Arctg cth(>.j(p)]} (N/0o) (sin q>)th(A,j<|>) - 1 =

= (sec <p - 1) {1 -exp[-Xj_1 Arctg cth(Xj<p)]} ©o = exp(-£Coit), (12)

где N s 2D/kl - безразмерный параметр; Xj - собственное значение; 1 - ширина пробела; ср - профильный угол.

С учётом найденных в работе значений энергий активации Ес, Е и Ei выявлена сильная зависимость защитной способности раствора от температуры. Так, например, увеличение температуры всего на 2 К (с 307 до 309 К)вызывает увеличение <р в среднем в 1,2...1,5 раза.

В ходе испытаний сплавов PES было проведено около трёхсот экспериментов, .в которых одновременно травились две пластины •• из сплавов PES и РЕ (они закреплялись в пластинодержателе одна рядом с другой для того, чтобы условия травления двух пластин были одинаковы). Для определения возможных отклонений в показателях качества клише из сплава РЕ были проведены аналогичные эксперименты с парами контрольных пластин из сплава РЕ. Статистический анализ показал, что различия средней скорости травления ли пары пластин и профильного угла дф следуют

нормальному распределению. При травлении пар пластин из сплавов PES и РЕ за величины ди и дер принимались следующие разности:

д\3 = ТЗрс - «pes/ Дф = Фре - Фреэ " (13)

В таблице сопоставлены средние значения величин ди, дф и их стандартные отклонения для случаев травления пар пластин из сплавов РЕ и PES и пар пластин из сплавов РЕ (разных партий).

Таблица

Средние значения величин ди и дф и их стандартные отклонения. Условия травления: Т = 306,5 ±0,5 К; Со = 14% масс.; Сог = 5% об.; ю = 500 ± 20 об/мин

Показатели Пластины

РЕ - PES (РЕ)' - (РЕ)"

Среднее значение ди, мкм/мин Стандартное отклонение, мкм/мин -12,4 12,2 0, 43 6,6

Среднее значение дф, ° Стандартное отклонение, 0 3,54 3,29 1,32 2,24

Анализ полученных результатов показал, что более 50% пластин сплава PES травяться с большей скоростью, чем контрольные пластины сплава РЕ; при этом примерно у 45% клише, полученных из пластин сплава PES, наклон боковых граней более крутой, чем в случае клише, полученных из контрольных пластин сплава РЕ. Оба эти факта свидетельствуют о недостаточной адсорбции защитного препарата Rev-Flex при травлении значительной части пластин сплава PES, что объясняется наличием в сплаве недопустимо больших количеств примесей оксидов, ответственных за основной недостаток "плохих" партий пластин из сплава PES -неровную, шероховатую поверхность травления. Вместе с тем, определённая часть пластин сплава PES (например, PES-981, PES-982) показала результаты, не отличимые от американского эталона. Таким образом, при систематическом выполнении жёстких требований технологического регламента отечественная промышленность вполне в состоянии производить высококачественный магний-кальциевый сплав для полиграфии.

В заключение отметим характерные особенности американской технологии изготовления ФВП из магний-кальциевого сплава.

Особая чистота сплава РЕ.

Использование защитного препарата Rev-Flex, обеспечивающего отличное качество вытравливаемого рельефа клише и штампов в отсутствие в металле оксидов.

Хорошая адгезия фоторезиста к металлу.

Четвёртой особенностью, которую нельзя расценить иначе как чрезвычайно удачную находку, является применение раствора Protect-o'-Plate для "предзащиты" декапированной пластины.

Однако данной технологии присущ и ряд недостатков. К ним относится, прежде всего, использование весьма опасных веществ (компоненты фоторезиста, проявителя, защитного препарата). Другой недостаток - очень жёсткие требования к системе терморегулирования травильной машины. Ещё одним недостатком рассматриваемой технологии является неоптимальная процедура корректирования состава раствора, обусловленная принятым ошибочным значением ас и неучётом изменения глубины погружения лопаток роторов в раствор. В работе предложена следующая процедура корректирования состава раствора: на основании установленного на стадии тестирования значения х.„ст. проводить добавление раствора HNO3 в соответствии со значением расходного коэффициента з-с = 1, 05 x-„CT.-s-l, 10 «ист; после переме-

шивания раствора необходимо слить из ванны объём раствора, равный объёму корректировочного раствора VKOp; добавить в травящую ванну препарат Rev-Flex в количестве 0,05VKop. Данная процедура обеспечивает поддержание стабильных значений параметров технологического режима процесса травления серии пластин.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа технической документации американских фирм Revere Graphic Products, International Magnesium Consultants, Diomedes, New England Graphic Equipment и Axton Cross и методической работы по освоению технологии травления форм высокой печати из сплава РЕ установлены принятые в США технологические регламенты производства очувствлённых пластин магний-кальциевого сплава РЕ и изготовления из них печатных форм.

2. Методом вращающегося диска изучена диффузионная кинетика процесса растрорения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте. Найдено, что в диффузионной области травления лимитирующим веществом является азотная кислота, так что скорость массопереноса прямопропорциональна концентрации HNO3 в ядре потока (С0) и не зависит от концентрации нитрата магния (в интервале 0...0,4 моль/дм3) и нитрата аммония (в интервале 0...1 моль/дм3) .

3. Показано, что плотность потока диффузии азотной кислоты выражается уравнением В.Г. Левича. Определены параметры температурной зависимости коэффициента диффузии: энергия активации Е0 = 7,9 кДж/моль, предэкспоненци-альный множитель D0 = 2,5х10"4 см2/с (в области средних

концентраций). Установлена зависимость эффективного коэффициента диффузии HNO3 D, от концентрации Со.

4. На установке с вращающимся диском исследованы зависимости скорости реакции взаимодействия сплава РЕ с азотной кислотой от состава раствора, температуры и угловой скорости вращения диска. Методом искусственной блокировки поверхности впервые удалось перевести процесс кислотного травления магния в кинетическую область (без использования химического модифицирования поверхности или электрической поляризации) и определить истинные кинетические параметры реакции:

- порядок реакции по азотной кислоте ц = 1;

- порядок реакции по продуктам (Mg+2, NH4+) ц'= ц"= 0;

- энергия активации Е = 34,5 кДж/моль;

- предэкспоненциальный множитель к0 = 9,1х103 ©0 см/с (©о - доля свободной поверхности).

5. С использованием гравиметрического, титриметриче-ского и спектрофотометрического методов анализа изучена избирательность процесса травления сплава РЕ:

Мд + HN03 -> Mg(NO3)2 + X + Н20.

Показано, что основными продуктами X являются NH4NO3 и NO2, при этом стехиометрия процесса описывается брутто-уравнением (15б)1. Найдено, что коэффициент избирательности в отношении направления реакции: N03" -> NH/ равен 0, 80...0,95. Разработанный метод оценки коэффициента избирательности может быть использован (наряду с другой информацией) для диагностики магниевых сплавов.

6. Путём сопоставления УФ-спектров поглощения травящих и модельных растворов установлено, что промежуточным веществом реакции восстановления азотной кислоты является HNO2. Исследована кинетика образования нитрит-иона в ходе процесса травления. Установлено, что по прекращении контакта раствора с металлом концентрация нитрит-иона (генерирующая квазиравновесную смесь N02 - N204 - HN02 -HNO3) убывает по закону: CN0(t) = CN0(0) exp(-at), а = const.

7. Проведено сопоставление скоростей растворения сплавов РЕ американского производства и аналогичных сплавов PES производства ВИЛС. Найдено, что в диффузионной области скорости растворения сплавов РЕ и PES совпадают с точностью не менее ±1% относит. Результаты измерений скорости травления J в кинетической области следуют нормальному распределению, при этом средние значения J и стандартные отклонения в случае образцов сплава PES

1 Уравнение (7) настоящего реферата.

больше, чем в случае образцов сплава РЕ: J = 2,76 ммоль/с*м2 (а = 0,15) для пластин PES и J = 2,50 ммоль/с»м2 (а = 0,07) для пластин РЕ.

8. Методом вращающегося диска изучена одномерная кинетика травления сплава РЕ в азотнокислых растворах, содержащих защитный препарат Rev-Flex. Установлено, что зависимость глубины травления (h) от времени описывается уравнением (168),^ причём кривая h = h(t) имеет горизонтальную асимптоту. Из температурной зависимости предельной массы растворившегося металла щ» определена эффективная энергия активации адсорбции: Ei = 102 кДж/моль.

9. Разработан метод прогностической оценки качества клише, основанный на измерении относительного отклонения средней скорости травления испытуемого образца магний-кальциевого сплава от средней скорости травления эталонного образца (РЕ-9494) при t « t0,9f где t0,9 - время, соответствующее значению m = 0,9 m«,.

10. Анализ большого объёма информации о геометрических параметрах вытравливаемого рельефа (h, 1, <р), полученный при травлении пластин РЕ и PES в травильных машинах, подтвердил адекватность двумерной модели адсорбционной теории ингибирования процессов травления печатных форм (система уравнений (175)2); на основе расчётов комплексного безразмерного параметра ©0kl/2D (с учётом найденных значений ED", Е и Ei) объяснена сильная зависимость защиты боковых граней от температуры.

11. При одновременном травлении в машине пар пластин сплавов PES и РЕ и контрольных пар пластин РЕ разных партий установлено, что значительная часть пластин PES травится с большей скоростью, при этом часто профиль печатных элементов слишком крутой, а поверхность травления неровная, шероховатая. Причиной этого является наличие в "плохих" опытных партиях PES недопустимо больших количеств примеси оксида магния. Вместе с тем, ряд партий сплава PES не отличался по качеству получаемых печатных форм от американского эталона, что свидетельствует о способности отечественной промышленности производить высококачественные пластины магний-кальциевого сплава для полиграфии.

12. На основе экспериментального определения коэффициента избирательности реакции растворения магния в азотной кислоте разработана процедура корректирования травящего раствора, обеспечивающая поддержание стабиль* ЧрлВне.ннс (Э) Настоя

2 Система уравнений (13) настоящего реферата.

мых значений параметров технологического режима процесса травления серии пластин.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1.Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. Диффузионная кинетика процесса растворения магниевого спла-за в азотной кислоте // Технология полиграфии: физ.-хим. проблемы. Межвед. сб. научн. трудов. Вып. 5. 1996. С. 43.

2.Наумов В.А., Затолгутская О.Н., Шаповалов A.M. Определение кинетических параметров реакции магниевого спла-за с азотной кислотой // Технология полиграфии: физ.-сим. проблемы. Межвед. сб. научн. трудов. Вып. 5. 1996.

8-12.

3. Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. Ад-;орбционное ингибирование реакции травления магниевого :плава в азотной кислоте // Технология полиграфии: физ.-сим. проблемы. Межвед. сб. научн. трудов. Вып. 5. 1996.

12-15.

4. Затолгутская О.Н. О влиянии концентрации иона аммо-шя на скорость растворения магния в азотной кислоте // "ехнология полиграфии: физ.-хим. проблемы. Межвед. сб. ¡аучн. трудов. Вып. 5. 1996. С. 15-17.

5. Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. К юпросу об избирательности реакции взаимодействия магния : азотной кислотой // Технология полиграфии: физ.-хим. ¡роблемы. Межвед. сб. научн. трудов. Вып. 5. 1996. С. .8-23.

6. Затолгутская О.Н., Наумов В.А. Метод прогностиче-:кой оценки качества магниевого клише // Технология по-[играфии: физ.-хим. проблемы. Межвед сб. научн. трудов. 1ып. 6. 1996. С. 13-15.

7. Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. Кор->ектирование раствора при кислотном травлении магниевого :лише // Технология полиграфии: физ.-хим. проблемы. Меж-ед. сб. научн. трудов. Вып. 6. 1996. С. 16-18.

8. Затолгутская О.Н., Наумов В.А. Взаимосвязь геомет-ических параметров штриховых форм высокой печати из [агниевого сплава // Технология полиграфии: физ.-хим. роблемы. Межвед. сб. научн. трудов. Вып. 6. 1996. С. 8-23.

9. Затолгутская О.Н. Избирательность реакции кислотно-о травления форм высокой печати // III Междунар. научн. онф. Тезисы докл. - М. : Междунар. Акад. Информатизации, 996. С. 53.

10. Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. Кинетические закономерности процесса травления магниевого сплава в азотной кислоте // III Междунар. научн. конф. Тезисы докл. - М.: Междунар. Акад. Информатизации, 1996.

11.Шаповалов A.M., Васнев А.Н., Затолгутская О.Н. Исследование влияния температуры травящего раствора на показатели качества магниевых клише // 35-я науч.-техн. конф. МГАП. Тезисы докл. - М., 1994. С. 60-61.

12. Васнев А.Н., Шаповалов А.Н., Затолгутская О.Н. О роли конвективного массопереноса в процессе эмульсионного травления форм высокой печати на магнии // 35-я науч.-техн. конф. МГАП. Тезисы докл. - М., 1994. С. 61.

13. Шаповалов A.M., Затолгутская О.Н., Васнев А.Н. Влияние параметров травления на показатели качества комбинированных магниевых форм высокой печати // I Междунар. научн. конф. Тезисы докл. - М.: Междунар. Акад. Информатизации, 1994. С. 57.

14. Затолгутская О.Н., Шаповалов A.M. Кинетика процесса травления магниевых формных пластин // II Междунар. научн. конф. Тезисы докл. - М.: Междунар. Акад. Информатизации, 1995. С. 99-100.

15. Наумов В.А., Затолгутская О.Н., Шаповалов A.M. Кинетика травления магниевого сплава в азотной кислоте // 36-я науч.-техн. конф. МГАП. Тезисы докл. - М., 1996. С. 42.

16. Затолгутская О.Н. Кинетика процесса травления магниевого сплава в азотнокислых растворах, содержащих защитный препарат // 36-я науч.-техн. конф. МГАП. Тезисы докл. - М., 1996. С. 42-43.

17. Затолгутская О.Н., Наумов В.А., Шаповалов A.M. Определение коэффициента диффузии азотной кислоты в условиях травления магниевого сплава // 36-я науч.-техн. конф. МГАП. Тезисы докл. - М., 1996. С. 43.

С. 51.

Соискатель: