Технология алюминирования

[Evgeniy Puhalskiy]

Вопрос к специалистам, производящим напыление астрозеркал.
Просьба описать весь технологический процесс подготовки и напыления зеркала, настолько подробно, насколько возможно. Начиная от чистки зеркала, кончая количеством расходуемого металла, времени на откачку и количество сожженных киловатт.

Все дело в том, что мне довольно затруднительно получить нормальное напыление на нашей местной камере, по тому что там напыляют только бытовые зеркала. С астрозеркалами же определенные заморочки.
Навашина и Сикорука я читал, в моем случае этого мало .

[lorka]

Присоединяюсь к вопросу.
Хотелось бы литературы, ссылок на литературу в сети (лучше рускоязычной), российских предприятий, производящих подобное оборудование (установки напыления) и т.д.

[Дмитрий Маколкин]

Присоединяюсь к вопросу.
Хотелось бы литературы, ссылок на литературу в сети (лучше рускоязычной), российских предприятий, производящих подобное оборудование (установки напыления) и т.д.

Позволю себе сформулировать ряд ключевых моментов, без которых надеяться на успех не стоит.
1. Вакуум 1-3*10-5 Торр (мм.рт.ст). Можно хуже, но не намного.
2. Наличие в камере двух резистивных испарителей - 1 для алюминия, 1 для моноокиси кремния (защитный слой).
3. Возможность обработки покрываемой поверхности тлеющим разрядом (очистка поверхности непосредственно в вакуумной камере перед алюминированием)
4. Возможность контроля толщины слоя оптическими методами (спектрофотометр, работающий на просвет и на отражение) - после отработки технологии можно напылять используя дозированные навески материала, но лучше по спектрофотометру, однако доя больших зеркал могут возникнуть проблемы с контролем - зеркало перекрывает узел контроля.
5. Чистота и аккуратность, соблюдение вакуумной гигиены.

Установки для нанесения вакуумных покрытий выпускаются в г.Сморгонь (Белоруссия). www.szos.ru

Непосредственно описаний процесса в книгах особо нет, там больше о расчетах и контроле...
Особо процесс не описывается в литературе, так как весьма прост. Главное - чистота, хороший вакуум, наличие диагностики и аккуратности...

[Evgeniy Puhalskiy]

Ясно.

В общем, это то, что имеется и у нас. Толщину на просвет никто не контролирует, даже иллюминатор камеры давно не чистили...

В этой камере используется вертикальная прямая вольфрамовая проволока, изделие закрепляется вертикально на стенке. Тот более чистый металл, который используется сейчас, имеет тенденцию стекать по проволоке, и брызгать на стекло при слишком длительном процессе. По этому даже бытовые зеркала напыляют 2-х кратно - половинной толщины слоем, затем по новому откачка и вторая половина. Иначе брызги могут попортить стекло. При разгерметизации из труб  на стекло попадает масса пыли, которая не удаляется вручную, дескать, "тлеющий разряд" все удалит. Для бытовых зеркал оно может и не важно, а в моем случае критично - вся пыль не выгорает, обнаруживались даже "пробои" четко в виде пылинок.
Отсюда вывод - тлеющий разряд не панацея от всей пыли, в чистке такое стекло все равно нуждается.

Правильно понимаю ?
Отсюда еще вопрос - неужели астрозеркала напыляют с прямой вольфрамовой нити, или используется другои формы испаритель?

Далее.
SiO. Разве он устойчив в нормальных условиях? Насколько я знаю, он моментально окисляется до SiO₂, да и для его получения нужен кремний не хуже чем ОХЧ.
Какой формы испаритель?
Может быть, что-то типа "лодочки" (на прямую вольфрамовую проволоку никак не зацепить!)? Значит, зеркало должно распологаться над испарителем, горизонтально.

Как это все происходит на практике?

Чистка.
Когда я пришел в первый раз алюминировать, меня особо неприятно поразила (не меня одного, и не только у нас) процедура чистки. После обработки водой и NH₄OH все это хозяйство обтирается тряпками, с огромным количеством мела. Там даже инструмент, по форме напоминающий "гриб" из тряпок, с порошком мела. Меня клятвенно заверили, что царапин эта чистка не производит.
Но при внутреннем алюминировании с покраской обратной стороны они совершенно незаметны, по крайней мере в быту.

Какова же процедура чистки на практике?

[Дмитрий Маколкин]

Ясно.

В общем, это то, что имеется и у нас. Толщину на просвет никто не контролирует, даже иллюминатор камеры давно не чистили...

Прискорбно... очень трудно понять, что в камере делается...

В этой камере используется вертикальная прямая вольфрамовая проволока, изделие закрепляется вертикально на стенке. Тот более чистый металл, который используется сейчас, имеет тенденцию стекать по проволоке, и брызгать на стекло при слишком длительном процессе. По этому даже бытовые зеркала напыляют 2-х кратно - половинной толщины слоем, затем по новому откачка и вторая половина. Иначе брызги могут попортить стекло. При разгерметизации из труб  на стекло попадает масса пыли, которая не удаляется вручную, дескать, "тлеющий разряд" все удалит. Для бытовых зеркал оно может и не важно, а в моем случае критично - вся пыль не выгорает, обнаруживались даже "пробои" четко в виде пылинок.
Отсюда вывод - тлеющий разряд не панацея от всей пыли, в чистке такое стекло все равно нуждается.

Правильно понимаю ?

Да, в оптических камерах испаритель находится внизу, а зеркало - наверху, лицом вниз. Так и пыль не садится.

Отсюда еще вопрос - неужели астрозеркала напыляют с прямой вольфрамовой нити, или используется другои формы испаритель?

Я использовал лодочку из молибденовой жести, проблем не было. То же и для моноокиси кремния.

Далее.
SiO. Разве он устойчив в нормальных условиях? Насколько я знаю, он моментально окисляется до SiO₂, да и для его получения нужен кремний не хуже чем ОХЧ.
Какой формы испаритель?
Может быть, что-то типа "лодочки" (на прямую вольфрамовую проволоку никак не зацепить!)? Значит, зеркало должно распологаться над испарителем, горизонтально.

Именно. А моноокись - достаточно стабильное вещество, о его мгновенном окислении я не слышал... Выпускается в виде сростков гранул коричневатого темного цвета...  по виду напоминает дешевый гранулированный кофе типа простецкого Нескафе. Марка "ХЧ".
Испаряется из твердой фазы, сублимирует.

Как это все происходит на практике?

Чистка.
Когда я пришел в первый раз алюминировать, меня особо неприятно поразила (не меня одного, и не только у нас) процедура чистки. После обработки водой и NH₄OH все это хозяйство обтирается тряпками, с огромным количеством мела. Там даже инструмент, по форме напоминающий "гриб" из тряпок, с порошком мела. Меня клятвенно заверили, что царапин эта чистка не производит.
Но при внутреннем алюминировании с покраской обратной стороны они совершенно незаметны, по крайней мере в быту.

Какова же процедура чистки на практике?

Зеркало моется спиртом, протирается специально обезжиренными салфетками. Описывать трудно, лучше 1 раз увидеть... Никакого мела и прочих порошков... только хороший спирт...  начинаем тереть слабо смоченной салфеткой и трем до полного высыхания спирта и какое-то время после. Проверяем отсутствие мазков дыханием. С первого раза никогда не получается. Зеркало устанавливается в оправку и завешивается в камеру.  Обезжиренной в медицинском эфире большой мягкой кистью смахиваем пыль. Закрываем и откачиваем камеру. Тлеющий разряд используем для окисления налетов органики на поверхности зеркала (они там есть всегда.) и для десорбции молекул воды. Пыль уже снята кистью.
После этого качаем до высокого вакуума.
Напыляем. Время нанесения слоя несколько минут. Слишком быстро - плохо, слишком медленно - тоже плохо...

Вот и все.

[lorka]

Дмитрий, на вашей страничке http://hp.pccenter.ru/~makolkin/optcoat.htm нашел следующее обещание:

Для алюминирования и просветления оптики приходится обращаться в специализированные лаборатории, где имеется соответствующая техника. Автор планирует написать отдельную статью, которая познакомит читателей с основами этой сложной, но интересной техники

Эта статья где нибудь появилась?
Хотелось бы побольше технологических подробностей.

[Evgeniy Puhalskiy]

Спасибо Дмитрий, а то после следующей их "чистки"  зеркало придется переполировывать... :)

Хотелось бы побольше технологических подробностей.

А Вы камеру покупать собрались, или проблемы аналогичные моим? ;)

[Dr. Alexander]

По поводу книг. Есть такая замечательная книга  

Стронг Дж. Техника физического эксперимента.—Ленинградское газетно-журнальное и книжное издательство, 1948.

Там есть очень много интересного для любителя астрономии. Начиная с изготовления оптики. Технология алюминирования зеркал расписана очень подробно (как и всё в этой книге). Так что если есть желание, советую начать с нее. К сожалению, книга выпущена давно и является довольно редкой. Но стоит её поискать в научно-технических библиотеках (в крупных городах с этим проблем не должно быть).
Плюс к этому, в качестве примера работы с расплавленным металлом (получение отливок) в книге есть описание изготовления самодельной экваториальной монтировки для телескопа (её "тела" с осями).

[Dr. Alexander]

Тот более чистый металл, который используется сейчас, имеет тенденцию стекать по проволоке, и брызгать на стекло при слишком длительном процессе.

Отсюда еще вопрос - неужели астрозеркала напыляют с прямой вольфрамовой нити, или используется другои формы испаритель?

Какой формы испаритель?
Может быть, что-то типа "лодочки" (на прямую вольфрамовую проволоку никак не зацепить!)? Значит, зеркало должно распологаться над испарителем, горизонтально.

Похоже, что они слишком температуру высоко поднимают, вот он и начинает брызгать.

Напылять можно с нити, т.к. расплавленный алюминий смачивает нагреватель (из молибдена или вольфрама) и покрывает его. При этом надо выбирать такую геометрию испарителя и расположение зеркала, чтобы  алюминий летел "светил" равномерно по всей поверхности зеркала, иначе после напыления можно создать рельеф, отличный от того, что был на стекле.

Далее.
SiO. Разве он устойчив в нормальных условиях? Насколько я знаю, он моментально окисляется до SiO₂, да и для его получения нужен кремний не хуже чем ОХЧ.

А стоит ли это вообще использовать? Коэффициент отражения уменьшается, да и без покрытия алюминевый слой достаточно устойчив.

[Evgeniy Puhalskiy]

Похоже, что они слишком температуру высоко поднимают, вот он и начинает брызгать.

Проволока прямая, вертикальная.
Al имеет тендецию стекать вниз, недостаточно хорошо смачивая вольфрам. И ничего с этим поделать не могут. Ни режимы разогрева, ни что-то еще там они делали, все равно стекает, и брызгает на стекло. А старый, более грязный металл смачивал хорошо, но и давал меньшее светоотражение. Его можно было нанести хоть 4-х кратной толщины за один раз, не брызгал. А этого, более чистого хватает только на 0,5-0,4 нормы.

Отсюда и весь сыр-бор, да еще и их чистка...

[LihtTec]

Для удержания алюминия на вольфрамовой проволоке ее нужно обраьотать мелкой наждачной шкуркой до металлического "белого" цвета. Тогда алюминий смачивает фольфрам и навеска не стекает.

[Diadem]

Как можно добится такого вакуума? Какой компрессор нужен?

[bibliograf]

 Например, такой:
http://serge.bertorello.free.fr/vide/vide.html

[Hell]

Никто не знает а в Москве нет "серьезных" заводов где можно произвести напыление?

[Arhimed]

   
    Так, все таки, какая альтернатива?  Построить вакуумную установку почти не
реально.А где напылять, если нет подходящих предприятий. Судя по полемике
необходимо не просто производство а именно с оптическим уклоном. Зеркальные
мастерские-заводы, как я понял отпадают? "Так кудыж крестьянину (ЛА) подать-
ся ?

[Алексей Кудинов]

 

Так, все таки, какая альтернатива?  Построить вакуумную установку почти не
реально....


Нууу, это ты зря, всё очень даже просто.
Лично для меня проблемма была только в диф. насосе.

О бытовых зеркалах: У меня на работе стоит на столе зеркало напыленное на Минской зеркальной фабрике, лет 6 назад, так вот, протираю его регулярно ( в целях эксперемента) тряпкой , а оно даже не царапается
...хотя слегка потемнело.

[Arhimed]

 
Алексей Кудинов
Нууу, это ты зря, всё очень даже просто.
Лично для меня проблемма была только в диф. насосе.
-------------------------------------------------------------------------------
  По подробне где можно узнать про диф. насосы. Как работают.

[Алексей Кудинов]

...По подробне где можно узнать про диф. насосы. Как работают.

Набирай в поисковике - Диффузионный паромасляный вакуумный насос.
Кстати, своими руками можно сделать термоиспарительный насос, который дает вакуум до1х10-7 Па (при охлаждении водой). Конструкция простейшая.

[Arhimed]

   Спасибо. Буду искать, интересно.