Способ изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем


 


Владельцы патента RU 2582299:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления светоотражающих элементов сложной формы и может быть использовано для получения высокоточных светоотражающих оптических элементов астрономических зеркал. Согласно изобретению, предварительно на поверхности сложнопрофильных изделий формируют несущий металлизированный слой гальванического никель-кобальтового покрытия с содержанием кобальта в осадке 15-20%, из сульфаминового электролита при плотности тока 2,5-3,0 А/дм2, температуре 55-60°С. Полученную реплику снимают методом термоудара и наносят светоотражающий слой иридия методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никель-кобальтовой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента, предназначенного для последующей установки его в оптическую систему. Технический результат - обеспечение снижения толщины и внутренних напряжений несущего слоя заготовки за счет увеличения прочности заготовки, улучшения контрастности пятна и уменьшения деформации искажения изображения, получаемого с помощью готового оптического зеркала. 1 табл., 1 пр.

 

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.

Известен из предшествующего уровня техники способ изготовления светоотражающих элементов оптических систем (патент РФ №2201871, МПК В32В 15/14, опубл. 10.04.2003 г.), в котором сначала производят сборку пакета путем укладки слоев армирующего материала, пропитанного термореактивным связующим, формование изделия отверждением связующего и нанесение на рабочую поверхность изделия металлического покрытия путем электродугового плазменного напыления в воздушной среде. Подготовка поверхности изделия под нанесение покрытия производится путем введения в пакет из слоев армирующего материала технологического слоя из фильтровальной ткани, уложенного на рабочую поверхность изделия, и снятия его после формирования изделия непосредственно перед напылением покрытия.

Известен в качестве прототипа заявляемого способ изготовления светоотражающих элементов оптических систем (патент РФ №02225061, МПК H01S 3/09, опубл. 27.02.04 г.), включающий предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, нанесение металлизированного подслоя и нанесение целевого никельсодержащего покрытия, снятие целевого слоя в виде фольги (реплики), установка его в корпусе прибора.

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 воспроизведения 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.

Новый технический результат, получаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении снижения толщины и внутренних напряжений несущего слоя заготовки за счет увеличения прочности заготовки, улучшения контрастности пятна и уменьшения деформации искажения изображения, получаемого с помощью готового оптического зеркала.

Указанная задача и новый технический результат достигаются тем, что в отличие от известного способа изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем, включающего предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных изделий, представляющих собой тела вращения, нанесение металлосодержащего слоя покрытия и нанесение целевого металлосодержащего покрытия, снятие целевого слоя металлосодержащего покрытия в виде фольги (реплики), для последующей установки его в корпусе прибора, согласно предлагаемому способу, предварительно на поверхности сложнопрофильных изделий, предназначенных для последующей высокоинтенсивной инструментальной поверхностной обработки, формируют несущий металлизированный слой гальванического никель-кобальтового покрытия, с содержанием кобальта в осадке 15-20%, из сульфаминового электролита следующего состава, г/л:

никель сульфаминовый 300-400
кобальт сульфаминовый 5-10
никель двухлористый 12-15
кислота борная 25-40
натрий лаурилсульфат 0,01-0,1
сахарин остальное

при плотности тока 2,5-3,0 А/дм2, температуре 55-60°С, после чего полученную реплику снимают методом термоудара и наносят собственно светоотражающий слой иридия методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никель-кобальтовой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента, предназначенного для последующей установки его в оптическую систему.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

Первоначально подготавливают поверхность заготовки (матрицы заданного геометрического профиля) для сложнопрофильных деталей традиционными методами химико-механической обработки, обезжиривания в водном растворе, состоящем из смеси водных растворов тринатрийфосфата 45-55 г/л, с кальцинированной содой 45-55 г/л при температуре 50-60°С 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 термообработке в диапазоне температур 110-400°С и высокоинтенсивной полировке до 6-7 Å с получением высокоточной дублируемой поверхности матрицы.

Формирование удаляемого слоя цинкового покрытия необходимо для активирования поверхности покрываемых сложнопрофильных деталей (матрицы) и повышения адгезии к ним наносимого впоследствии никель-фосфорного покрытия.

Никель-фосфорный слой толщиной до 200 мкм наносят химическим восстановлением, термообрабатывают в диапазоне температур 110-400°С, что способствует повышению адгезионно-механических показателей прочности получаемых покрытий и обеспечивает возможность проведения высокоинтенсивной механической обработки матрицы до чистоты 6-7 Å.

Такая высокая степень чистоты обработки поверхности необходима для обеспечения высоких оптических показателей и точного последующего дублирования геометрии матрицы в создаваемой впоследствии снимаемой матрице.

Полученная указанным образом матрица изготовлена с поверхностью, соответствующей профилю готового изделия, и состоящая из алюминиевой подложки, металлизированного подслоя цинка и полученного методом химического восстановления никель-фосфорный слой толщиной до 200 мкм.

Полую заготовку тонкостенного светоотражающего элемента толщиной 100-300 мкм получают путем последующего нанесения на матрицу несущего слоя никель-кобальта гальваническим методом из сульфаминового электролита следующего состава, г/л:

никель сульфаминовый 300-400
кобальт сульфаминовый 5-10
никель двухлористый 12-15
кислота борная 25-40
натрий лаурилсульфат 0,01-0,1
сахарин остальное

при плотности тока 2,5-3,0 А/дм2, температуре 55-60°С.

После очередной промывки водой, сушки заготовки, осуществляют снятие тонкостенной никель-кобальтовой реплики методом термоудара.

Полученные полые заготовки тонкостенного светоотражающего элемента подвергают контрольным испытаниям по механическим показателям для дальнейшего формирования отражающего слоя иридия на внутренней поверхности никель-кобальтовой реплики методом высокоточного катодного напыления для последующей установки его в оптическую систему.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем обеспечивается более высокий технический результат, чем в прототипе, заключающийся в обеспечении снижения толщины и внутренних напряжений несущего слоя заготовки за счет увеличения прочности заготовки, улучшения контрастности пятна и уменьшения деформации искажения изображения, получаемого с помощью готового оптического зеркала.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующими примером.

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. Способ включал в себя следующие операции:

- обезжиривание в растворе состава, г/л: - тринатрий фосфат 45-55;

- кальцинированная сода 45-55;

при температуре 50-60°С в течение 10 минут;

- промывка в горячей воде;

- промывка в холодной воде;

- никелирование в сульфаминовом электролите состава, г/л:

никель сульфаминовый 300-400
никель двухлористый 12-15
кислота борная 25-40
натрий лаурилсульфат 0,01-0,1
сахарин 0,008

при плотности тока 2,5 А/дм2, температуре 55-60°С в течение 8 часов.

- промывка в горячей воде;

- промывка в холодной воде;

- снятие реплики;

- нанесение иридия высокочастотным катодным напылением.

Как это показал пример, реализация предлагаемого способа изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем обеспечивает условия снижения толщины и внутренних напряжений в заготовке, улучшения контрастности пятна и уменьшения деформации искажения изображения, получаемого с помощью готового оптического зеркала.

Способ изготовления полой заготовки зеркального элемента для оптических систем, включающий предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных изделий, представляющих собой тела вращения, нанесение металлосодержащего слоя покрытия, нанесение целевого металлосодержащего покрытия, снятие целевого слоя металлосодержащего покрытия в виде фольги (реплики), для последующей установки его в корпусе прибора, отличающийся тем, что предварительно на поверхности сложнопрофильных изделий, предназначенных для последующей высокоинтенсивной инструментальной поверхностной обработки, формируют несущий металлизированный слой гальванического никель-кобальтового покрытия с содержанием кобальта в осадке 15-20%, из сульфаминового электролита следующего состава, г/л:

никель сульфаминовый 300-400
кобальт сульфаминовый 5-10
никель двухлористый 12-15
кислота борная 25-40
натрий лаурилсульфат 0,01-0,1
сахарин остальное

при плотности тока 2,5-3,0 А/дм2, температуре 55-60°C, после чего полученную реплику снимают методом термоудара и наносят собственно светоотражающий слой иридия методом высокоточного катодного напыления на внутреннюю поверхность никель-кобальтовой реплики с образованием тонкостенного светоотражающего элемента, предназначенного для последующей установки его в оптическую систему.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе внутреннего зеркала заднего вида. Внутреннее зеркало (1) заднего вида содержит плоское зеркальное стекло (2), узел (3) рамы и опоры, в котором размещено плоское зеркальное стекло (2), для установки в подходящем местоположении в транспортном средстве (100), пленку (11) на OLED (органических светоизлучающих диодах), покрывающую всю поверхность плоского зеркального стекла (2), датчик (12), который определяет день и ночь, светочувствительный датчик (13), который определяет свет, поступающий от передних фар заднего транспортного средства (100), и двухпозиционную кнопку (14) включения/выключения.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Многопрофильное зеркало имеет корпус с элементами крепления и ориентирования по положению, прямолинейную отражательную зеркальную поверхность, криволинейную часть, заменяющую собой по площади прямолинейную часть, зеркалообразующее плоское стекло, элементы активного и пассивного светоизлучения.

Изобретение относится к способу изготовления заготовки светоотражающего элемента для оптических систем, включающему предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей, формирование металлизированного отражающего слоя.

Изобретение может использоваться в многослойных комбинированных покрытиях зеркальных космических антенн с рефлекторами из полимерного композиционного материала - углепластика.

Изобретение используется при финишной обработке и контроле крупногабаритных зеркал телескопов. Зеркало устанавливают на координатный станок с вращающимся столом тыльной поверхностью вверх.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа изготовления зеркала для рентгеновского телескопа. Способ включает в себя нанесение методом гальванопластики на заготовку из алюминиевого сплава слоя из никелевого сплава и доводку рабочей поверхности заготовки путем ее полировки до требуемой шероховатости в несколько этапов на шлифовальном стенде с применением абразивного состава.
Изобретение относится к покрытиям космических зеркал, конкретнее к остекловыванию заготовок космических зеркал, обеспечивающих возможность получения высококачественной оптической поверхности зеркал.
Инфракрасный отражатель состоит из металлической подложки, характеризующейся тем, что она покрыта слоем нитрида циркония и хрома общей формулы (ZrxCr1-x)1-yNy с х в диапазоне от 0,15 до 0,7 и y в диапазоне от 0,01 до 0,265.

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым (раскрываемым) крупногабаритным рефлекторам, зеркальный отражатель (параболоид вращения) которых, например, имеет диаметр 12 м.

Изобретение относится к полимерной пленке, поверхность которой покрыта слоем неорганического нанопокрытия, за счет чего обеспечиваются такие усовершенствования, как улучшенная способность к металлизации, низкая стоимость, низкое содержание полимерных добавок и модификаторов, более высокая пригодность к переработке для вторичного использования и хорошие рулонные свойства.

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения на подложку сплава, состоящего из одного первого и одного второго материала в качестве компонентов сплава с переменным их соотношением и к мишени для нанесения на подложку сплава.

Изобретение относится к способу получения покрытия на поверхности металлического изделия и может быть использовано для обработки поверхностей лопаток компрессора газотурбинных двигателей и установок.

Изобретение относится к области изготовления многослойных магнитных пленочных материалов и может быть использовано в технологии получения сред для записи информации или при производстве датчиков.
Изобретение относится к технологии нанесения ионно-плазменных покрытий и может быть использовано для обработки поверхности металлических изделий, таких как детали трения в компрессоре газотурбинных двигателей и установок.

Изобретение относится к получению изделий из порошковых материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Мишень для получения покрытий ионно-плазменным напылением состоит из профилированной металлической пластины, с которой посредством слоя металлического припоя через промежуточный слой в виде таблетки на основе керамического материала соединен рабочий распыляемый слой в виде таблетки на основе керамического материала.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к мишени из диборида титана, и может быть использовано при формировании покрытий. Мишень из диборида титана для физического осаждения из паровой фазы содержит углерод и частицы одного или более металлов из группы, состоящей из железа, никеля, кобальта и хрома.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью. Способ нанесения жаростойкого металлокерамического покрытия на изделие из жаропрочного сплава включает нанесение на поверхность упомянутого изделия чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов и разделение этих слоев промежуточными компенсационными слоями пластичного металла.

Изобретение может быть использовано при восстановительном ремонте лопаток газотурбинных двигателей, а также других подобных деталей из высоколегированных жаропрочных сплавов.

Изобретение относится к технике и технологии нанесения защитных ионно-плазменных покрытий и может быть применено в машиностроении, например, для защиты рабочих и направляющих лопаток турбомашин.

Изобретение относится к антибактериальным и противогрибковым средствам. Для изготовления изделия, имеющего антибактериальное и/или противогрибковое покрытие осуществляют предоставление первой мишени для распыления, включающей Zr; предоставление второй мишени для распыления, включающей Zn; и совместное распыление из по меньшей мере первой и второй мишеней для формирования слоя, содержащего ZnxZryO2 на стеклянной основе. Покрытое изделие с антибактериальными и/или противогрибковыми свойствами имеет слой, содержащий ZnxZryOz на стеклянной основе, в количествах от 0,25% до 15% (атомных) Zn, от 20% до 50% (атомных) Zr и от 40% до 80%. Изобретение позволяет повысить антибактериальные и противогрибковые свойства изделия. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Наверх