RU2541319C1 - Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems - Google Patents
Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541319C1 RU2541319C1 RU2013150228/04A RU2013150228A RU2541319C1 RU 2541319 C1 RU2541319 C1 RU 2541319C1 RU 2013150228/04 A RU2013150228/04 A RU 2013150228/04A RU 2013150228 A RU2013150228 A RU 2013150228A RU 2541319 C1 RU2541319 C1 RU 2541319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- replica
- layer
- matrix
- formation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
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 technology of reflective elements of complex shape (spherical or conical) for optical systems and can be used to obtain high-precision reflective optical elements of 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, a method of manufacturing reflective elements of optical systems (RF patent No. 02156487, IPC G02B 26/02, publ. 09/20/2000), according to which a pre-prepared polished substrate (matrix) is coated with a metal-dielectric coating and a layer of highly reflective metal (silver or gold) with a thickness of 0.03-0.06 microns, which provides high reflective 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 known method of producing reflective elements of optical systems based on a coating containing silver, noble metals, iridium and other metals with a total content of not more than 20 at.%, Which for a long time maintains a high reflection coefficient (patent WO No. 2006132417, IPC8 C22C 5 / 06, published on December 14, 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 механическим воздействиям.Known as a prototype of the proposed method, a method for producing reflective elements for optical systems by thermal gas-phase decomposition of noble metal compounds (gold and platinum) (RF patent No. 01840420, IPC C23C 14/00, publ. March 20, 2007), which is carried out in a mixed gas flow, metal deposition is carried out at a substrate temperature of 190 ÷ 250 ° C with the simultaneous removal of organic decomposition products from the reaction zone, which provides an increase in the reflection coefficient of the finished product coating, adhesion, purity and mechanical resistance impacts.
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 of analogues include the difficulty of manufacturing parts (removable replicas) with a high degree of accuracy reproduced in the replica of the complex shape of the matrix profile and compliance with the requirements for clean surface treatment and minimizing the mass 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 реплики.The objective of the inventors is to develop a method of manufacturing a thin-walled reflective element of a complex profile for optical systems, providing high optical (light reflectance) and geometric parameters (replica wall thickness and accuracy of reproduction of the matrix profile in a removable metallized replica), specified indicators of coating adhesion to the matrix and mechanical strength sufficient for the implementation of the stages of high-intensity machining of the matrix and subsequent removal of the replica 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.A new technical result provided by using the present invention is to provide an increase in optical (light reflectance) and geometric parameters (equal thickness of the replica and the accuracy of duplication of the profile of the matrix in a removable metallized replica), indicators of adhesion of the nickel-phosphorus coating to the matrix and its mechanical strength sufficient for carrying out high-intensity machining of the coated matrix and the possibility of 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 толщиной 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):These tasks and a new technical result are ensured by the fact that in the known method of manufacturing a blank of a reflective element for optical systems, including preliminary chemical-mechanical surface treatment of complex parts, the formation of a metallized reflective layer, according to the invention, the formation of a metallized reflective layer based on iridium is carried out after removing the replica, after applying successively a sublayer of chemical zinc, applying a nickel-phosphorus layer up to 200 μm, which is subjected to heat treatment in the temperature range 110-400 ° C and high-intensity polishing up to 6-8 Å to obtain a duplicate matrix surface, followed by the formation of a supporting layer of galvanic nickel from a sulfamine electrolyte of the following composition (g / l):
при плотности тока 2,5 А/дм2, 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 obtained metallized replica is removed from the matrix by thermal shock, and the reflective layer of iridium itself is deposited by high-precision cathodic deposition onto the inner surface of the nickel replica with the formation thin-walled reflective element for its subsequent installation in the optical system.
Предлагаемый способ поясняется следующим образом.The proposed method is illustrated 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. 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. Затем изделия подвергают высокоинтенсивной полировке до 6-8 Å с получением высокоточной дублируемой поверхности матрицы.Initially, the surface of the workpiece (matrix of a given geometric profile) is prepared for complex parts by traditional methods of chemical-mechanical treatment, degreasing in an aqueous solution consisting of a mixture of trisodium phosphate 45-55 g / l with soda ash 45-55 g / l at a temperature of 50-60 ° C for the necessary operating time. After washing the preform in water and applying a successively removed chemical zinc sublayer by chemical precipitation from a multicomponent zinc-containing solution, an unremovable zinc layer is applied and a nickel-phosphorus layer up to 200 μm thick is formed. Then the products are subjected to high-intensity polishing up to 6-8 Å to obtain a high-precision duplicated matrix surface.
Формирование удаляемого слоя цинка необходимо для активирования поверхности покрываемых сложнопрофильных деталей (матрицы) и повышения адгезии к ним наносимого впоследствии никель-фосфорного покрытия.The formation of a removable layer of zinc is necessary to activate the surface of the coated complex parts (matrix) and increase the adhesion to them subsequently applied nickel-phosphorus coating.
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. Такая высокая степень чистоты обработки поверхности необходима для обеспечения высоких оптических показателей и точного последующего дублирования геометрии матрицы в создаваемой впоследствии снимаемой реплике.A nickel-phosphorus layer with a thickness of up to 200 μm is applied by chemical reduction, heat treated in the temperature range 110-400 ° C, which helps to increase the adhesion-mechanical indicators of the strength of the resulting coatings and provides the possibility of high-intensity machining of the matrix to a purity of 6-8 Å. Such a high degree of surface finish is necessary to ensure high optical performance and accurate subsequent duplication of the matrix geometry in the subsequently created removable 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.The matrix obtained in this way is made with a surface corresponding to the profile of the finished product, and consists of an aluminum substrate, a metallized zinc sublayer and obtained by chemical reduction of a nickel-phosphorus layer up to 200 microns thick.
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 preparation of a thin-walled reflective element with a thickness of 280-300 μm is obtained by the method of subsequent deposition on the matrix of the bearing layer of nickel by the galvanic method of sulfamine electrolyte of the following composition (g / l):
при плотности тока 2,5 А/дм2, 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. 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.After the next washing with water and drying the billet, thin-walled nickel replicas are removed by thermal shock. The obtained blanks of a thin-walled reflective element are subjected to mechanical tests for the further formation of a reflecting layer of iridium on the inner surface of the nickel replica by high-precision cathodic deposition for its subsequent installation in an 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 механической обработки матрицы с покрытием и возможности последующего облегченного снятия формируемой реплики.Thus, when using the proposed method for manufacturing a blank of a retroreflective element for optical systems, a new technical result is achieved, which consists in providing an increase in optical (light reflectance) and geometric parameters (equal thickness of the replica, accuracy of duplication of the profile of the matrix in a removable metallized replica), nickel adhesion indicators phosphorus coating to the matrix and its mechanical strength sufficient to conduct high-intensity mechanics further processing the coated matrix and the possibility of subsequent facilitated removal of the formed replica.
Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером.The possibility of industrial implementation of the proposed method is confirmed 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 proposed method was implemented in laboratory conditions on billets of aluminum alloy AmG6 coated with a nickel-phosphorus coating and polished to 6-8 Å.
Способ включал в себя следующие операции:The method included the following operations:
- обезжиривание в растворе состава (г/л):- degreasing in a solution of the composition (g / l):
при температуре 50-60°C в течение 10 минут;at a temperature of 50-60 ° C for 10 minutes;
- промывка в горячей воде;- washing in hot water;
- промывка в холодной воде;- washing in cold water;
- никелирование в сульфаминовом электролите состава (г/л):- Nickel plating in a sulfamine electrolyte composition (g / l):
при плотности тока 2,5 А/дм2, 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;- washing in hot water;
- промывка в холодной воде;- washing in cold water;
- снятие реплики;- removal of a replica;
- нанесение слоя иридия высокоточным катодным напылением;- applying a layer of iridium with high-precision cathodic deposition;
- проведение контрольных испытаний полученных образцов.- conducting control tests of the samples obtained.
На фиг.1 представлен вид никелевых реплик перед нанесением слоя иридия методом высокоточного катодного напыления.Figure 1 presents a view of nickel replicas before applying a layer of iridium by high-precision cathodic deposition.
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 an example of the implementation of the proposed method showed, its implementation achieves high values of optical (light reflectance) and geometric parameters (equal thickness of the replica and the accuracy of duplication of the profile of the matrix in a removable metallized replica), indicators of adhesion of the nickel-phosphorus coating to the matrix and its mechanical strength sufficient for conducting high-intensity machining of the coated matrix and the possibility of subsequent removal of the formed replica.
Claims (1)
при плотности тока 2,5 А/дм2, 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. A method of manufacturing a blank of a retroreflective element for optical systems, including preliminary chemical-mechanical surface treatment of complex parts, the formation of a metallized reflective layer, characterized in that the formation of a metallized reflective layer based on iridium is carried out after removing the replica, after applying a successive sublayer of chemical zinc, applying nickel phosphorus layer up to 200 microns thick, which is subjected to heat treatment in the temperature range 110-400 ° C and is high intensive polishing to 6-8 Å to obtain a duplicate matrix surface, followed by the formation of a supporting layer of galvanic nickel from a sulfamine electrolyte of the following composition (g / l):
at a current density of 2.5 A / dm 2 , a temperature of 55-60 ° C for 8 hours, after which the obtained metallized replica is removed from the matrix by thermal shock, and the reflective layer of iridium itself is deposited by high-precision cathodic deposition onto the inner surface of the nickel replica with the formation thin-walled reflective element for its subsequent installation in the optical system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013150228/04A 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 |
|---|---|---|---|
| RU2013150228/04A 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 |
|---|---|---|---|
| RU2013150228/04A 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2683883C1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-04-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optical systems light-absorbing elements on the stainless steel substrates production method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2013
- 2013-11-11 RU RU2013150228/04A patent/RU2541319C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2683883C1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-04-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optical systems light-absorbing elements on the stainless steel substrates production method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100323440B1 (en) | Aluminum reflector with complex reflectance enhancement surface layer | |
| JP2003532925A (en) | Reflector | |
| EP2418521B1 (en) | A method of making a temperature resistant highly reflective aluminium based surface for solar reflector applications and reflector parts made thereof | |
| Xia et al. | Investigations on the thermal control properties and corrosion resistance of MAO coatings prepared on Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5 Zr alloy | |
| US6495272B1 (en) | High quality optical surface and method of producing same | |
| US5779871A (en) | Process of manufacturing aluminum surfaces for technical lighting purposes | |
| CN107109652A (en) | Method for carrying out speculum coating to optical article | |
| DE2949104C2 (en) | ||
| RU2541319C1 (en) | Method of producing light-reflecting element workpiece for optical systems | |
| RU2535894C1 (en) | Method of producing thin-film light-reflecting element for optical systems | |
| CN1580832A (en) | Heavy-cabiber light composite material mirror and its preparing method | |
| RU2566905C1 (en) | Method of forming light-absorbing coating | |
| EP2530496B1 (en) | High reflectance temperature resistant aluminium based mirror reflectors | |
| RU2582299C1 (en) | Method of making hollow billet for mirror element for optical systems | |
| JP2577832B2 (en) | Platinum electroforming bath | |
| GB2475118A (en) | A temperature resistant highly reflective metallic based surface for solar reflector applications | |
| RU2525705C1 (en) | Method of making arrays for workpieces of elements of light-reflecting systems | |
| CN110777370A (en) | Modification treatment method for surface of space material reflector blank | |
| KR101331460B1 (en) | Reflection mirror for a portable searchlight and a manufacturing method thereof | |
| RU2672655C2 (en) | Method of manufacturing light-absorbing elements of optical systems on steel substrates | |
| CN110578137A (en) | high-efficiency chemical 925 silver plating method | |
| CN114150297B (en) | Surface chemical nickel plating method for high-volume aluminum-based silicon carbide composite material | |
| CN104775143A (en) | Multilayer ultra corrosion resistant nickel-chromium plating part and manufacturing method thereof | |
| CN115612887B (en) | High-strength k gold jewelry and preparation method thereof | |
| RU2772080C2 (en) | Method for manufacturing light-absorbing elements of optical systems on substrates of aluminum-magnesium alloy |