Để tạo ra một sản phẩm thuỷ tinh có tính thẩm mỹ cao, cũng như loại bỏ những khuyết tật trên bề mặt thuỷ tinh người ta thường dùng các phương pháp gia công trang trí bề mặt. Thường
dùng:
+ Mài và đánh nhẵn thuỷ tinh bằng phương pháp cơ học, hoá học và đánh nhẵn bằng lửa. Bên cạnhđánh mài và nhẵn bề mặt thuỷ tinh người ta còn khoan lỗ, phun cát và tạo thuỷ tinh bông tuyết.
+ Tráng màng mỏng kim loại lên bề mặt thuỷ tinh bằng phương pháp vật lý. Ở đây tráng màng mỏng kim loại lên bề mặt thuỷ tinh bằng phương pháp bốc hơi và bằng phương pháp phun từ âm cực.
+ Ăn mòn mờ và in dấu.
+ Tráng màng mỏng SiO2 lên bề mặt thủy tinh.
+ Tráng bạc mụcđích tăngđộ phản xạ ánh sáng cho thuỷ tinh. + Trang trí men màu và khuếch tán iôn lên bề mặt thuỷ tinh.
8.1. MÀI VÀ ĐÁNH NHẴN CƠ HỌC
Mài là làm cho sản phẩm có hình dạng nhấtđịnh bề mặt sản phẩmđồngđều. Đánh nhẵn là trả lại cho thuỷ tinh độ bóng loáng.
Hai quá trình này có bản chất khác nhau nhưng liên quan chặt chẽ với nhau, thường dung để gia công bề mặt các sản phẩm thuỷ tinh cần độ truyền sáng cao như kính ô tô, kính trong các quầy hàng, gương soi,...
8.1.1. Mài thủy tinh
- Bản chất của quá trình mài thủy tinh như sau:
Với tác dụng của bàn mài và các hạt vật liệu mài tạo trên bề mặt thủy tinh các vết cắt và vết nứt. Tại các vết cắt và vết nứtđó trong quá trình mài thì sẽ bị bóc dần đi theo chiều sâu của vết nứt đó là lớp bóc nổi. Tập hợp các vết nứtđó làm cho bề mặt thủy tinh trở nên mờ nhám. Dưới lớp bóc nổi là lớp rạn chìm, lớp này sinh ra do các vết rạn nứt ăn sâu vào trong thủy tinh. Lớp rạn này thường có bề dày bằng vài lần chiều sâu của lớp bóc nổi.
Để tạo ra bề mặt đượcđánh nhẵn cần phải loại lớp thủy tinh trên bề mặt có chiều dày khoảng 2.5 – 3 lần chiều dày lớp bóc nổi khi đó trên bề mặt sản phẩm vẫn còn những vết nứt riêng biệt.
Nếu yêu cầu bề mặt đánh nhẵn cao hơn nữa thì cần phải loại bỏđi toàn bộ lớp thủy tinh đã bị phá hủy khi mài.
- Có thể chia quá trình mài ra làm hai giai đoạn:
+ Giai đoạnđầu có thể gọi mài phá hay mài thô. Nó tạo ra hình dáng tương đối chính xác, loại bỏ những chỗ mấp mô không bằng phẳng trên bề mặt.
+ Giai đọan sau là mài tinh. Tạo ra bề mặt thật chính xác và lớp màng mờ mịn.
Tuỳ theo chế độ mài có thể tạo ra các lớp bóc và rạn chìm có chiều sâu khác nhau. Điều này có ảnh hưởng đến năng suất mài. Trong giai đoạn mài mịn điều quan trọng là tìm cách bóc đi lớp bóc nổi có chiều sâu cực tiểu, vì khi đánh nhẵn để bề mặt nhẵn bóng và ánh cần loại đi toàn bộ lớp bóc nổi và phần lớn lớp rạn chìm. Nếu chiều dày của lớp đó tăng lên thì thời gian đánh nhẵn sẽ kéo dài ra. Do yêu cầu của từng giai đọan bao giờ người ta cũng dùng hạt mài có kích thước lớn sau đó chuyển sang hạt mài có kích thước nhỏ hơn.
Năng suất mài phụ thuộc vào các yếu tố:
- Bản chất của vật liệu mài: Hạt vật liệu mài nằm dưới bàn mài chỉ có thể truyền cho thuỷ tinh một lực nhỏ hơn lực phá vỡ hạt mài, do đó năng suất mài phụ thuộc vào độ bền của hạt mài. Hạt mài có độ bền và độ cứng càng lớn lượng thuỷ tinh được mài trong một đơn vị thời gian càng nhiều. Nếu coi lượng thuỷ tinh được loại ra khi mài bằng cát là 1 đơn vị thì bằng corun đúc điện là 4,8 (trong cùng điều kiện mài).
Độ lớn hạt mài thô được xác định bởi trạng thái bề mặt thuỷ tinh và chiều dày của lớp thuỷ tinh cần bóc. Bột mài thường dùng cát, côrun đúc điện, côrun tự nhiên và cacborun. Khi sử dụng bột mài cần chú ý các tính chất sau: Độ bền, độ cứng, khả năng vỡ vụn thành các mảnh nhọn sắc của bột mài. Hạt mài có độ bền và độ cứng thì lượng thuỷ tinh mài ra trong một đơn vị thời gian càng nhiều. Thực tế một loại bột mài bao giờ cũng có kích thước khác nhau, loại hạt nào chiếm tỉ lệ cao nhất hạt đó được coi là hạt cơ bản của nhóm vật liệu đó.
- Cỡ hạt mài: Có thể chia làm 3 loại như sau: + Hạt mài: 2500 ÷ 150µm
+ Bột mài: 150 ÷ 28µm + Bột mịn: 28 ÷ 3,5µm
Cỡ hạt mài càng to chiều sâu lớp bóc nổi càng lớn. Khi sản phẩm thuỷ tinh được mài tốt chiều sâu đó không vượt quá 3 ÷ 3,5µm. Khi mài cẩn thận thì chiều sâu đó có thể đạt 2 ÷ 2,5µm.
- Lượng vật liệu mài: Thực tế thường lớn hơn lượng bột mài tối ưu 10 – 15% vì phần lớn bị văng ra khỏi mặt thuỷ tinh do tác dụng lực ly tâm của bàn mài. Để tăng năng suất mài cần phải duy trì được một lượng bột mài tối ưu ở dưới bàn mài. Nếu lượng bột mài nhỏ hơn lượng tối ưu thì lượng thuỷ tinh được loại ra sẽ giảm đi. Nếu lượng bột mài lớn hơn lượng tối ưu năng suất mài cũng không tăng lên được và vật liệu mài sẽ bị hao một cách vô ích. Với mỗi loại máy mài, lượng bột mài tối ưu thường được xác định bằng thực nghiệm và nó phụ thuộc vào kích thước bàn, áp lực riêng, kích thước hạt và bản chất của vật liệu mài.
- Mật độ huyền phù mài: Là tỉ lệ giữa lượng nước và lượng bột mài, thườngdao động trong khoảng 4:1 – 10:1 (lỏng : rắn). Khi mật độ huyền phù quá lớn bề mặt thuỷ tinh xuất hiện vết xướt vì bột mài nhiều, nước ít các hạt bột mài rất khó phân bố đều dưới bàn mài. Nếu ít bột mài quá áp lực của bàn mài tác dụng lên mỗi hạt bột mài sẽ tăng lên và các hạt bột mài sẽ làm xướt bề mặt thuỷ tinh.
- Áp lực bàn mài: Tăng áp lực bàn mài năng suất sẽ tăng lên. Áp lực riêng để mài thường dao động từ 60 – 300KG/cm2.
- Số vòng quay của bàn mài: Tăng số vòng quay của bàn mài cũng tăng được năng suất mài nhưng đồng thời tiêu tốn bột mài cũng tăng lên do bột mài bị văng ra nhiều hơn.
- Vật liệu làm bàn mài: Khi chọn vật liệu làm bàn mài cần chú ý đến độ cứng độ chịu mài mòn. Độ cứng tăng năng suất mài tăng. Độ chịu mài mòn càng tốt càng dễ giữ áp lực mài tối ưu. Thường dùng gang để làm bàn mài thô. Mài mịn dùng vật liệu mềm và đàn hồi hơn như đồng, đồng thau (đồng thau là hợp kim đồng với kẽm 20-35%; còn đồng thanh là hợp kim đồng với Sn, Si, Al, Mn….trừ Zn).
- Ngoài ra năng suất mài còn phụ thuộc vào chất lượng thuỷ tinh cần mài. Thuỷ tinh càng kém bằng phẳng, kích thước sản phẩm càng kém chính xác thì lượng thuỷ tinh mài đi càng nhiều.