New! View global litigation for patent families

RU2541319C1 - Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems - Google Patents

Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems

Info

Publication number
RU2541319C1
RU2541319C1 RU2013150228A RU2013150228A RU2541319C1 RU 2541319 C1 RU2541319 C1 RU 2541319C1 RU 2013150228 A RU2013150228 A RU 2013150228A RU 2013150228 A RU2013150228 A RU 2013150228A RU 2541319 C1 RU2541319 C1 RU 2541319C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
nickel
reflecting
light
layer
optical
Prior art date
Application number
RU2013150228A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Витальевна Морозова
Людмила Владимировна Канафеева
Эдуард Юрьевич Горячев
Александр Михайлович Горелов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to a method of making a workpiece of a light-reflecting element for optical systems, which includes preliminary chemical-mechanical treatment of the surface of irregularly shaped components, and forming a metal-coated reflecting layer. Formation of the metal-coated light-reflecting layer on an iridium base is carried out after removing the replica, after successively depositing a chemical zinc sublayer, a nickel-phosphorus layer with thickness of up to 200 mcm, which is subjected to heat treatment at 110-400°C and high-intensity polishing to 6-8 E to obtain a duplicated matrix surface, followed by formation of a bearing layer of galvanic nickel from a sulphamic electrolyte of the following composition (g/l): sulphamic nickel 300-400; nickel dichloride 12-15; boric acid 25-40; sodium lauryl sulphate 0.01-0.1; saccharine 0.008 with current density of 2.5 A/dm2, temperature of 55-60°C for 8 hours, followed by removing the obtained metal-coated replica from the matrix by thermal shock, and depositing the light-reflecting iridium layer by high-precision cathode sputtering on the inner surface of the nickel replica to form a thin-wall light-reflecting element for subsequent installation into an optical system.
EFFECT: improved optical and geometric properties, adhesion of the nickel-phosphorus coating to the matrix and mechanical strength thereof.
1 ex, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области технологии изготовления светоотражающих элементов сложной формы (сферической или конусовидной) для оптических систем и может быть использовано для получения высокоточных светоотражающих оптических элементов астрономических зеркал. The present invention relates to the field of manufacturing retroreflective elements of complex shape (spherical or conical) technology for optical systems and can be used to obtain highly reflective optical elements astronomical mirrors.

Известен из предшествующего уровня техники способ изготовления светоотражающих элементов оптических систем (патент РФ №02156487, МПК G02B 26/02, публ. 20.09.2000 г.), согласно которому предварительно подготовленную отполированную подложку (матрицу) покрывают металлодиэлектрическим покрытием и слоем высокоотражающего металла (серебром или золотом) толщиной 0,03-0,06 мкм, что обеспечивает высокие светоотражающие свойства готового зеркала. Known from the prior art method of making retroreflective elements of optical systems (RF Patent №02156487, IPC G02B 26/02, publ. 20.09.2000 g), according to which preformed polished substrate (matrix) coated with a layer of metal-coating and highly reflective metal (silver or gold) 0.03-0.06 microns thick that provides high light reflecting properties of the finished mirror.

Известен способ получения отражающих элементов оптических систем на основе покрытия, содержащего серебро, благородные металлы, иридий и другие металлы при суммарном их содержании не более 20 ат.%, которое в течение длительного времени сохраняет высокий коэффициент отражения (патент WO №2006132417, МПК8 C22C 5/06, публ. 14.12.2006 г.). A method of producing retroreflective elements of optical systems based on coatings containing silver, noble metals, iridium and other metals at a total content of not more than 20 at.%, Which for a long time, retains high reflectance (WO №2006132417 patent MPK8 C22C 5 / 06, publ. 14.12.2006).

Известен в качестве прототипа заявляемого способа способ получения светоотражающих элементов для оптических систем термическим газофазным разложением соединений благородных металлов (золота и платины) (патент РФ №01840420, МПК C23C 14/00, публ. 20.03.2007 г.), которое проводят в смешанном газовом потоке, осаждение металла ведут при температуре подложки 190÷250°C с одновременным отводом из зоны реакции органических продуктов разложения, что обеспечивает повышение коэффициента отражения покрытия готового изделия, адгезии, чистоты и стойкости к механиче Known as a prototype of the claimed method is a method for producing retroreflective elements for optical systems thermal gas-phase decomposition of compounds of noble metals (gold and platinum) (Russian patent №01840420, IPC C23C 14/00, publ. 20.03.2007), which is carried out in the mixed gas flow, metal deposition is carried out at a substrate temperature of 190 ÷ 250 ° C with simultaneous withdrawal of the reaction zone of the organic decomposition products, which increases the reflectance of the coating of the finished product, adhesion, cleanliness, and resistance to mechanical ским воздействиям. skim influences.

К недостаткам аналогов относится проблематичность изготовления деталей (снимаемых реплик) с высокой степенью точности воспроизводимого в реплике сложной формы профиля матрицы и соблюдение требований по чистоте обработки поверхности и минимизации массы готовых изделий. The disadvantages analogs refers problematic manufacturing parts (filmed replica) with a high degree of accuracy reproduced in a replica of complex shape profile matrix and compliance with the surface clean processing and minimize the weight of finished products.

Задачей авторов изобретения является разработка способа изготовления тонкостенного светоотражающего элемента сложного профиля для оптических систем, обеспечивающего высокие оптические (коэффициент светоотражения) и геометрические показатели (толщина стенки реплики и точность воспроизведение профиля матрицы в снимаемой металлизированной реплике), заданные показатели адгезии покрытия к матрице и механической прочности, достаточные для реализации этапов высокоинтенсивной механической обработки матрицы и последующего снятия репли An object of the inventors is to provide a method for manufacturing a thin-walled reflecting member complex profile for optical systems, which provides high optical (coefficient of retroreflection) and geometric parameters (wall thickness replicas and the accuracy of reproduction of the profile matrix withdrawn metallized replica) defined indicators coating adhesion to the matrix and the mechanical strength sufficient for implementing the steps of machining high-intensity matrix and subsequent removal Replica ки. ki.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении повышения оптических (коэффициента светоотражения) и геометрических показателей (равнотолщинность реплики и точность дублирования профиля матрицы в снимаемой металлизированной реплике), показателей адгезии никель-фосфорного покрытия к матрице и его механической прочности, достаточных для проведения высокоинтенсивной механической обработки матрицы с покрытием и возможности последующего снятия формируемой реплики. New technical result is provided by using the present invention is to provide improving optical (light reflection factor) and geometric parameters (uniform while replicas and accuracy duplication profile matrix withdrawn metallized replica) indicators adhesion nickel-phosphorous coating to the matrix and its mechanical strength sufficient for machining high-intensity matrix coated and possible subsequent removal of the formed replica.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известном способе изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем, включающем предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, формирование металлизированного отражающего слоя, согласно изобретению формирование металлизированного светоотражающего слоя на основе иридия производят после снятия реплики, после нанесения последовательно подслоя химического цинка, нанесения никель-фосфорного слоя толщи Given the problem and new technical result is provided by the fact that in the known method of manufacturing a preform reflecting member for optical systems, comprising a preliminary chemical-mechanical surface treatment slozhnoprofilnyh parts, forming a metallized reflective layer according to the invention the formation of metallized light reflecting layer based on the iridium is performed after removing the replica, sequentially applying the underlayer after chemical zinc, nickel-phosphorus coating layer thickness ной до 200 мкм, который подвергают термообработке в диапазоне температур 110-400°C и высокоинтенсивной полировке до 6-8 Å с получением дублируемой поверхности матрицы, с последующим формированием несущего слоя гальванического никеля из сульфаминового электролита следующего состава (г/л): hydrochloric up to 200 microns which is heat-treated in the temperature range 110-400 ° C and high intensity polishing to give 6-8 Å with replicated mold surface, followed by forming a carrier layer of sulfamic nickel plating electrolyte the following composition (g / l):

никель сульфаминовый nickel Sulphate 300-400 300-400
никель двухлористый nickel dichloride 12-15 12-15
кислота борная boric acid 25-40 25-40
натрий лаурилсульфат sodium lauryl sulfate 0,01-0,1 0.01-0.1
сахарин saccharin 0,008 0,008

при плотности тока 2,5 А/дм 2 , температуре 55-60°C в течение 8 часов, после чего полученную металлизированную реплику снимают с матрицы методом термоудара, а собственно светоотражающий слой иридия наносят методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никелевой реплики с образованием тонкотонкостенного светоотражающего элемента для последующей установки его в оптическую систему. at a current density of 2.5 A / dm 2, a temperature of 55-60 ° C for 8 hours, after which the resulting metallized replica is removed from the matrix by thermal shock, and the actual reflective layer of iridium is deposited by sputtering on the precision inner surface to form a nickel replicas tonkotonkostennogo reflecting member for installation in its optical system.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом. The proposed method is explained as follows.

Первоначально подготавливают поверхность заготовки (матрицы заданного геометрического профиля) для сложнопрофильных деталей традиционными методами химико-механической обработки, обезжиривания в водном растворе, состоящем из смеси тринатрийфосфата 45-55 г/л с кальцинированной содой 45-55 г/л при температуре 50-60°C в течение необходимого операционного времени. Initially prepared surface of the workpiece (matrix predetermined geometric profile) for slozhnoprofilnyh parts by conventional methods of chemical-mechanical treatment, degreasing in an aqueous solution consisting of a mixture of trisodium 45-55 g / l soda ash 45-55 g / l at a temperature of 50-60 ° C for the required operating time. После промывки в воде заготовки и нанесения последовательно удаляемого подслоя химического цинка методом химического осаждения из многосоставного цинксодержащего раствора наносят неудаляемый слой цинка и формируют никель-фосфорный слой толщиной до 200 мкм. After washing in water the preform and sequentially applying the underlayer chemical zinc removed by chemical deposition of a zinc-containing solution is applied multicompound undeletable zinc layer and form a nickel-phosphorous layer to 200 microns thick. Затем изделия подвергают высокоинтенсивной полировке до 6-8 Å с получением высокоточной дублируемой поверхности матрицы. The products are then subjected to high-intensity polishing 6-8 Å to obtain high-precision surface duplicated template.

Формирование удаляемого слоя цинка необходимо для активирования поверхности покрываемых сложнопрофильных деталей (матрицы) и повышения адгезии к ним наносимого впоследствии никель-фосфорного покрытия. Formation of the zinc layer must be removed to activate the surface covered slozhnoprofilnyh parts (matrix) and improving adhesion thereto nickel-phosphorus coating applied subsequently.

Никель-фосфорный слой толщиной до 200 мкм наносят методом химического восстановления, термообрабатывают в диапазоне температур 110-400°C, что способствует повышению адгезионно-механических показателей прочности получаемых покрытий и обеспечивает возможность проведения высокоинтенсивной механической обработки матрицы до чистоты 6-8 Å. Nickel-phosphorus layer to a thickness of 200 microns is deposited by chemical reduction, heat treated in the temperature range 110-400 ° C, which promotes adhesion and mechanical strength of the coatings performance and provides the possibility of machining of high-intensity matrix to a purity of 6-8 Å. Такая высокая степень чистоты обработки поверхности необходима для обеспечения высоких оптических показателей и точного последующего дублирования геометрии матрицы в создаваемой впоследствии снимаемой реплике. This high degree of surface finish is needed to ensure high optical quality and accurate subsequent overlapping geometry in the matrix created subsequently withdrawn replica.

Полученная указанным образом матрица изготовлена с поверхностью, соответствующей профилю готового изделия, и состоит из алюминиевой подложки, металлизированного подслоя цинка и полученного методом химического восстановления никель-фосфорного слоя толщиной до 200 мкм. Obtained in this manner a matrix is ​​made with a surface corresponding to the profile of the finished product, and consists of an aluminum substrate, a metallized underlayer of zinc and obtained by chemical reduction of nickel-phosphorus layer to a thickness of 200 microns.

Заготовку тонкостенного светоотражающего элемента толщиной 280-300 мкм получают методом последующего нанесения на матрицу несущего слоя никеля гальваническим методом из сульфаминового электролита следующего состава (г/л): The preform is a thin-walled reflecting member 280-300 microns was prepared by subsequent application to the carrier matrix of the nickel layer by electroplating of sulfamic electrolyte of the following composition (g / l):

никель сульфаминовый nickel Sulphate 300-400 300-400
никель двухлористый nickel dichloride 12-15 12-15
кислота борная boric acid 25-40 25-40
натрий лаурилсульфат sodium lauryl sulfate 0,01-0,1 0.01-0.1
сахарин saccharin 0,008 0,008

при плотности тока 2,5 А/дм 2 , температуре 55-60°C в течение 8 часов. at a current density of 2.5 A / dm 2, a temperature of 55-60 ° C for 8 hours.

После очередной промывки водой, сушки заготовки осуществляют снятие тонкостенной никелевой реплики методом термоудара. After another rinsing with water, drying the workpiece removal is performed by a thin-walled nickel replica thermal shock. Полученные заготовки тонкостенного светоотражающего элемента подвергают контрольным испытаниям по механическим показателям для дальнейшего формирования отражающего слоя иридия на внутреннюю поверхность никелевой реплики методом высокоточного катодного напыления для последующей установки его в оптическую систему. The obtained preform was subjected to a thin-walled reflecting member routine test of mechanical characteristics for further forming a reflective layer of iridium on the inner surface of the nickel replica precision sputtering method for its subsequent installation of the optical system.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем обеспечивается достижение нового технического результата, состоящего в обеспечении повышения оптических (коэффициента светоотражения) и геометрических показателей (равнотолщинность реплики, точность дублирования профиля матрицы в снимаемой металлизированной реплике), показателей адгезии никель-фосфорного покрытия к матрице и его механической прочности, достаточных для проведения высокоинтенсивной механ Thus, when using the proposed method of manufacturing a preform for optical reflecting member systems is provided to achieve a new technical result, which consists in providing enhanced optical (light reflection factor) and geometric parameters (cues uniform while accuracy duplication profile matrix metallized replica withdrawn), nickel indicators adhesion phosphorous coating to the matrix and its mechanical strength sufficient for high-intensity mechan ической обработки матрицы с покрытием и возможности последующего облегченного снятия формируемой реплики. nical processing matrix coated and possible subsequent removal of the formed replica facilitated.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером. Possibility of industrial implementation of the process illustrated by the following example.

Пример 1. Предлагаемый способ был реализован в лабораторных условиях на заготовках из алюминиевого сплава АмГ6, покрытых никель-фосфорным покрытием и отполированных до 6-8 Å. Example 1 The inventive method was implemented in the laboratory on workpieces of aluminum alloy AMg6 coated nickel-phosphorus plated and polished to 6-8 Å.

Способ включал в себя следующие операции: The method includes the steps of:

- обезжиривание в растворе состава (г/л): - degreasing composition solution (g / l):

тринатрий фосфат trisodium phosphate 45-55 45-55
кальцинированная сода soda ash 45-55 45-55

при температуре 50-60°C в течение 10 минут; at a temperature of 50-60 ° C for 10 minutes;

- промывка в горячей воде; - rinsing in hot water;

- промывка в холодной воде; - rinsing in cold water;

- никелирование в сульфаминовом электролите состава (г/л): - nickel plating in a sulfamic electrolyte composition (g / l):

никель сульфаминовый nickel Sulphate 300-400 300-400
никель двухлористый nickel dichloride 12-15 12-15
кислота борная boric acid 25-40 25-40
натрий лаурилсульфат sodium lauryl sulfate 0,01-0,1 0.01-0.1
сахарин saccharin 0,008 0,008

при плотности тока 2,5 А/дм 2 , температуре 55-60°C в течение 8 часов; at a current density of 2.5 A / dm 2, a temperature of 55-60 ° C for 8 hours;

- промывка в горячей воде; - rinsing in hot water;

- промывка в холодной воде; - rinsing in cold water;

- снятие реплики; - the removal of the replica;

- нанесение слоя иридия высокоточным катодным напылением; - applying a layer of iridium precision sputtering;

- проведение контрольных испытаний полученных образцов. - control tests of samples obtained.

На фиг.1 представлен вид никелевых реплик перед нанесением слоя иридия методом высокоточного катодного напыления. 1 is a view nickel replicas before applying the layer of iridium by sputtering precision.

Как показал пример выполнения предлагаемого способа, при его реализации достигаются высокие значения оптических (коэффициента светоотражения) и геометрических показателей (равнотолщинность реплики и точность дублирования профиля матрицы в снимаемой металлизированной реплике), показателей адгезии никель-фосфорного покрытия к матрице и его механической прочности, достаточных для проведения высокоинтенсивной механической обработки матрицы с покрытием и возможности последующего снятия формируемой реплики. As shown embodiment of the inventive method, when implementing high values ​​of optical (light reflection factor) and geometric parameters (uniform while replicas and accuracy duplication profile matrix withdrawn metallized replica) indicators adhesion nickel-phosphorous coating to the matrix and its mechanical strength sufficient to machining of high-intensity matrix coated and possible subsequent removal of the formed replica.

Claims (1)

  1. Способ изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем, включающий предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, формирование металлизированного отражающего слоя, отличающийся тем, что формирование металлизированного светоотражающего слоя на основе иридия производят после снятия реплики, после нанесения последовательно подслоя химического цинка, нанесения никель-фосфорного слоя толщиной до 200 мкм, который подвергают термообработке в диапазоне температур 110-400°C и высок A method of manufacturing the light reflecting member preform for optical systems, comprising a preliminary chemical-mechanical surface treatment slozhnoprofilnyh parts, forming a metallized reflective layer, characterized in that the light reflecting layer formation metallized iridium-based produce after removing the replica after drawing sequentially sublayer chemical zinc coating nickel- the phosphor layer 200 .mu.m thick, which was subjected to heat treatment in the temperature range 110-400 ° C and high оинтенсивной полировке до 6-8 Å с получением дублируемой поверхности матрицы, с последующим формированием несущего слоя гальванического никеля из сульфаминового электролита следующего состава (г/л): ointensivnoy polishing to give 6-8 Å with replicated mold surface, followed by forming a carrier layer of sulfamic nickel plating electrolyte the following composition (g / l):
    никель сульфаминовый nickel Sulphate 300-400 300-400 никель двухлористый nickel dichloride 12-15 12-15 кислота борная boric acid 25-40 25-40 натрий лаурилсульфат sodium lauryl sulfate 0,01-0,1 0.01-0.1 сахарин saccharin 0,008 0,008

    при плотности тока 2,5 А/дм 2 , температуре 55-60°C в течение 8 часов, после чего полученную металлизированную реплику снимают с матрицы методом термоудара, а собственно светоотражающий слой иридия наносят методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никелевой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента для последующей установки его в оптическую систему. at a current density of 2.5 A / dm 2, a temperature of 55-60 ° C for 8 hours, after which the resulting metallized replica is removed from the matrix by thermal shock, and the actual reflective layer of iridium is deposited by sputtering on the precision inner surface to form a nickel replicas a thin-walled reflecting member for installation in its optical system.
RU2013150228A 2013-11-11 2013-11-11 Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems RU2541319C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150228A RU2541319C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150228A RU2541319C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541319C1 true RU2541319C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53287130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013150228A RU2541319C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541319C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1840420C (en) *
RU2169935C1 (en) * 1998-11-10 2001-06-27 Бвкс Текнолоджис, Инк. High-temperature reflecting optical device and process of its manufacture
RU2461029C2 (en) * 2008-03-11 2012-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Reflecting article

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1840420C (en) *
RU2169935C1 (en) * 1998-11-10 2001-06-27 Бвкс Текнолоджис, Инк. High-temperature reflecting optical device and process of its manufacture
RU2461029C2 (en) * 2008-03-11 2012-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Reflecting article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Durney Graham's Electroplating Engineering Handbook
US4973388A (en) Method of depositing a decorative wear-resistant coating layer on a substrate
US4368223A (en) Process for preparing nickel layer
US6178623B1 (en) Composite lightweight copper plated aluminum wire
US4745035A (en) Article having a wear resisting precious metal coating
US4632857A (en) Electrolessly plated product having a polymetallic catalytic film underlayer
Watanabe Nano-plating: microstructure control theory of plated film and data base of plated film microstructure
US5213907A (en) Nickel-cobalt-boron-alloy deposited on a substrate
US4833041A (en) Corrosion/wear-resistant metal alloy coating compositions
US4588480A (en) Method of producing wear-protection layers on surfaces of structural parts of titanium or titanium-base alloys
US4279968A (en) Coins and similarly disc-shaped articles
US2983634A (en) Chemical nickel plating of magnesium and its alloys
US5529680A (en) Platinum electroforming and platinum electroplating
US4247374A (en) Method of forming blanks for coins
US6329071B1 (en) Chrome plated parts and chrome plating method
US5437887A (en) Method of preparing aluminum memory disks
US5320719A (en) Method for the production of predetermined concentration graded alloys
US4563399A (en) Chromium plating process and article produced
US2292026A (en) Metallic coated ceramic ware
US5141778A (en) Method of preparing aluminum memory disks having a smooth metal plated finish
US4599279A (en) Zinc alloy for reducing copper-zinc diffusion
FR2617868A1 (en) Method for electrodepositing a metallic coating, preferably solderable, on manufactured articles made of aluminum or an alloy of aluminum
US20020100691A1 (en) 3-dimensional imprint tool
US3691029A (en) Chrome plating of titanium
CN101724874A (en) Surface repairing method for thin-strip continuous casting crystallizing roller or casting blank continuous casting crystallizer