Способ очистки поверхности изделий из металлов и их сплавов

 

Изобретение относится к области химической обработки, в частности к способам очистки оптической поверхности металлических изделий растворителями. Способ очистки поверхности изделий из металлов и их сплавов преимущественно оптической поверхности изделий, работающих в среде газового разряда, включает обработку поверхности раствором азотсодержащего органического соединения в растворителе, облучение импульсным лазерным излучением с энергией, равной W = (0,7...0,9)ε, где ; ε - порог плазмообразования; q(t) - интенсивность лазерного излучения или линейно нарастающего импульса излучения с крутизной q; t - время облучения, вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона и последующую последовательную обработку поверхности алифатическим спиртом, преимущественно эталоном, раствором бензотриазолов в растворителе и сушку в струе инертного газа. В качестве азотсодержащего органического соединения используют триэтиламин. Вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона проводят при комнатной температуре. Для обработки раствором бензотриазола в растворителе используют преимущественно ацетон или этанол. 1 табл.

Изобретение относится к химической обработке, в частности к способам очистки оптической поверхности металлических изделий растворителями.

Известен способ очистки оптической поверхности изделий из металлов и их сплавов, преимущественно работающих в среде газового разряда, включающий вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона (1).

Однако существенным недостатком его является то, что при восстановлении изделий, эксплуатирующихся в среде газового разряда, оптические параметры и, прежде всего, коэффициент отражения на длине волны 10,6 мкм поверхности очищаемых изделий часто не удается восстановить даже до величины, которую эти параметры имели до эксплуатации.

Целью изобретения является повышение качества обработки при одновременном улучшении оптических параметров изделий.

Цель достигается тем, что в способе очистки оптической поверхности изделий из металлов и их сплавов, преимущественно работающих в среде газового разряда, включающем вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона, перед вымачиванием изделий в азеотропной смеси на основе фреона оптическую поверхность дополнительно обрабатывают раствором азотсодержащего органического соединения в растворителе и облучают импульсным лазерным излучением с энергией, равной W=(0,7 ... 0,9)ε, где ε порог плазмообразования; q(t) интенсивность лазерного излучения или линейно нарастающего импульса излучения с крутизной q; t время облучения, а после вымачивания изделия последовательно обрабатывают оптическую поверхность алифатическим спиртом, преимущественно этанолом, раствором бензотриазола в растворителе и сушат в струе инертного газа.

В качестве азотсодержащего органического соединения для дополнительной обработки используют триэтиламин.

Вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона проводят при комнатной температуре.

Для обработки раствором бензотриазола в растворителе берут преимущественно ацетон или этанол.

Способ обработки изделий из металлов и их сплавов реализуют следующим образом.

Оптическую поверхность изделия предварительно очищают этанолом для удаления загрязнений и затем обрабатывают ее раствором триэтиламина в ацетоне до полного покрытия оптической поверхности.

После высыхания раствора и осаждения пленки триэтиламина на оптической поверхности изделие устанавливают на торцах лазерных кювет импульсного электроразрядного СО₂-лазера и осуществляют вывод излучения через прозрачное плоское зеркало из германия с просветлением одной грани однослойным покрытием As₂S₃.

Осуществляют облучение оптической поверхности изделия с длительностью импульса 4 мкс по основанию в импульсном режиме на рабочей длине волны 10,6 мкм. Размеры лазерного луча на торце генератора составляли 10х10 см². Энергия импульсного лазерного излучения составляла: , при этом ε порог плазмообразования оптической поверхности; q(t) интенсивность лазерного излучения или линейно нарастающего излучения с крутизной q; t время облучения.

Время облучения не зависит от длины волны действующего излучения, материала оптического элемента, рода и плотности окружающего газа. Связь величин t (время), q(t) (интенсивность лазерного излучения) и e (порог плазмообразования) следующая:

tq^2/3 7 кВт^2/3·c^1/3/см^4/3.

Затем готовят азеотропную смесь тетрабромдифторэтан ацетон и погружают предварительно освобожденное из лазерной кюветы изделие в азеотропную смесь, вымачивая его в течение 1 ч при температуре 25^oC. Процесс повторяют в свежей азеотропной смеси 3-5 раз в течение 3-5 ч.

После выдержки в азеотропной смеси оптическую поверхность изделия обрабатывают этанолом. После чего оптическую поверхность обрабатывают раствором 1,2,3-бензотриазола в ацетоне до покрытия всей оптической поверхности.

Вновь обрабатывают оптическую поверхность этанолом и высушивают изделие в струе азота.

Обработка оптической поверхности изделия предложенным способом позволяет получать повышение коэффициента отражения до 0,993±0,002 по сравнению с коэффициентом отражения, который имело оптическое изделие до обработки (0,987±0,002) и который был заложен в конструкторскую документацию на изделие и обеспечивается технологией его изготовления. Коэффициент потерь после обработки предложенным способом составил 0,007±0,002, что примерно в 2 раза ниже величины, которую имело изделие до обработки. Контроль других оптических параметров (форма N, ошибка по форме ΔN, оптическая чистота Р, шероховатость R_z) после обработки изделия остались без изменения при некотором улучшении R_z.

Качество химической чистоты оптической поверхности улучшилось с 10^-3-10^-4 мг/дмл до 10^-7-10^-8 мг/дмл по содержанию загрязнений.

Результаты испытаний коэффициента зеркального отражения при обработке предложенным способом при различных режимах обработки в сравнении с обработкой по прототипу приведены в таблице.

Использование в качестве азотсодержащего органического соединения триэтиламина, 1,2,3-бензотриазола, карбоксилированного бензтриазола и диэтиламина привело к аналогичным результатам при лучшей адгезии триэтаноламина к оптической поверхности.

Испытания на других длинах рабочей волны (1,06 и 0,63 мкм), кроме 10,6 мкм, привело к аналогичным результатам.

Концентрация азотсодержащих органических соединений в растворе, как и сам растворитель, подбирается в зависимости от растворимости азотсодержащего соединения в нем.

Предлагаемый способ позволяет добиться повышения качества обработки не менее чем в 3 порядка при улучшении оптических параметров изделий не менее чем на 5% Ресурс работы оптического изделия повышается не менее чем в три раза за счет возможности восстановления его оптических параметров после эксплуатации в химически активной среде газового разряда. Способ позволяет получать максимально возможную величину коэффициента зеркального отражения на длине волны 10,6 мкм, не получаемую никакими другими известными традиционными методами оптической обработки.

Формула изобретения

1. Способ очистки поверхности изделий из металлов и их сплавов, преимущественно оптической поверхности изделий, работающих в среде газового разряда, включающий вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона, отличающийся тем, что перед вымачиванием оптическую поверхность изделий дополнительно обрабатывают раствором азотсодержащего органического соединения в растворителе и облучают импульсным лазерным излучением с энергией, равной
W = (0,7...0,9)ε,
где

ε порог плазмообразования;
q(t) интенсивность лазерного излучения или линейно нарастающего импульса излучения с крутизной q;
t время облучения,
а после вымачивания оптическую поверхность последовательно обрабатывают алифатическим спиртом, преимущественно этанолом, раствором бензотриазола в растворителе и сушат в струе инертного газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего органического соединения используют триэтиламин.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вымачивание изделий в азеотропной смеси на основе фреона проводят при комнатной температуре.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что для обработки раствором бензотриазола в растворителе берут преимущественно ацетон или этанол.