Процесс полировки чистого алюминия до высокого оптического качества

Центр космических полетов Годдарда, Гринбелт, Мэриленд

Был разработан процесс изготовления точных, высококачественных изогнутых или плоских зеркальных поверхностей на голых алюминиевых подложках. Процесс состоит из (1) алмазного точения для получения желаемого рисунка поверхности, за которым следует (2) подпроцесс полировки, который в основном является традиционным, за исключением состава полировальной пасты. Этот процесс может поддерживать форму поверхности с точностью до погрешности между пиками и впадинами всего в 1/8 длины волны (при длине волны 6328 Å) и может обеспечить качество отделки, характеризующееся среднеквадратичной шероховатостью

Из-за относительной мягкости алюминия до сих пор не было возможности отполировать чистый алюминий до оптического качества, достаточного для точных научных приборов. В оптимальных условиях алмазное точение позволяет получить рисунок поверхности с погрешностью не менее примерно 0,5 длины волны и шероховатостью поверхности не менее примерно 50 Å на алюминиевой подложке. Чтобы получить более высокое качество оптической поверхности, было необходимо нанести тонкий слой химического никеля на алюминиевую подложку, обработанную алмазом, а затем отполировать никелевое покрытие традиционным способом. Недостатки этого подхода заключаются в том, что нанесение никеля на алюминий является трудным и дорогостоящим, биметаллические термические напряжения могут исказить оптическую поверхность зеркала, а также существует риск полировки никелевого покрытия в одном или нескольких местах. В последнем случае необходимо снять все покрытие, нанести новый никелевый слой и приступить к полировке заново.

Как в традиционной практике, так и в настоящем процессе полировка включает использование притира, покрытого полировальным составом и жидким носителем, который полуслучайно и многократно перемещается по поверхности подложки. Обычно жидким носителем часто является вода. Главной отличительной чертой настоящего подпроцесса полировки является то, что тушь (либо сама по себе, либо разбавленная водой) используется как в качестве полирующего состава, так и в качестве жидкого носителя. (Индийские чернила использовались в прошлом для полировки металлов, но до сих пор не использовались в качестве ингредиента в интегрированном процессе алмазного точения/полировки для доводки алюминия до точного рисунка поверхности и высокого оптического качества.)

Настоящий подпроцесс полировки состоит из двух этапов. На первом этапе обработанная алмазом поверхность полируется смесью алмазного порошка размером 0,25 мкм, дистиллированной воды и туши. На втором этапе полировку начинают с использованием чистой туши, а затем тушь медленно разбавляют водой. Полировка продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая спецификация.

Успех этого процесса частично объясняется наличием углеродных частиц в чернилах. Эти частицы малы и достаточно тверды, чтобы обеспечить правильное взаимодействие между подложкой и притиркой, не вызывая серьезных царапин или хладотекучести подложки. Кроме того, жидкая часть чернил включает в себя маслянистую основу, которая действует как отличная смазка при полировке. После многих лет экспериментов с известными традиционными полирующими материалами и их комбинациями тушь на сегодняшний день является единственным известным материалом, эффективным для полировки голого алюминия.

Эту работу выполнили Джеймс Дж. Лайонс и Джон Дж. Заневски из Центра космических полетов Годдарда. Для получения дополнительной информации бесплатно получите доступ к пакету технической поддержки (TSP) на сайте www.nasatech.com/tsp в категории «Производство и прототипирование».

Это изобретение принадлежит НАСА, и уже подана заявка на патент. С вопросами по поводу неисключительной или исключительной лицензии на его коммерческое освоение следует обращаться по адресу:

См. GSC-14147.

Эта статья впервые появилась в февральском выпуске журнала NASA Tech Briefs Magazine за 2001 год.

Больше статей из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ