Processo per la lucidatura dell'alluminio nudo ad alta qualità ottica

Centro di volo spaziale Goddard, Greenbelt, Maryland

È stato ideato un processo per realizzare superfici specchianti curve o piatte precise e di alta qualità su substrati di alluminio nudo. Il processo consiste in (1) tornitura al diamante per ottenere la forma superficiale desiderata, seguita da (2) un sottoprocesso di lucidatura che è per lo più convenzionale, ad eccezione della composizione del composto lucidante. Questo processo può mantenere una figura superficiale accurata entro un errore picco-valle di appena 1/8 di lunghezza d'onda (a una lunghezza d'onda di 6.328 Å) e può produrre una finitura caratterizzata da una ruvidità quadratica media di

A causa della relativa morbidezza dell'alluminio, finora non c'era modo di lucidare l'alluminio nudo fino a ottenere una qualità ottica adeguata per una strumentazione scientifica precisa. In condizioni ottimali, la tornitura al diamante può essere utilizzata per ottenere una figura superficiale entro un errore non inferiore a circa 0,5 lunghezza d'onda e una rugosità superficiale non inferiore a circa 50 Å su un substrato di alluminio. Per ottenere una qualità superficiale ottica più elevata, è stato necessario depositare un sottile strato di nichel chimico su un substrato di alluminio tornito al diamante, quindi lucidare convenzionalmente il rivestimento di nichel. Gli svantaggi di questo approccio sono che la placcatura del nichel sull'alluminio è difficile e costosa, le sollecitazioni termiche bimetalliche possono distorcere la superficie ottica dello specchio e vi è il rischio di lucidare il rivestimento di nichel in uno o più punti. In quest'ultimo caso, è necessario rimuovere l'intero rivestimento, depositare nuovamente un nuovo rivestimento di nichel e iniziare nuovamente la lucidatura.

Sia nella pratica convenzionale che nel presente processo, la lucidatura comporta l'uso di una mola che è rivestita con un composto lucidante e un veicolo liquido e viene spostata in modo semicasuale e ripetuto sulla superficie del substrato. Convenzionalmente, il veicolo liquido è spesso l'acqua. La principale caratteristica distintiva del presente sottoprocesso di lucidatura è che l'inchiostro di china (da solo o diluito con acqua) viene utilizzato sia come composto lucidante che come veicolo liquido. (L'inchiostro di china è stato utilizzato in passato in questo modo per lucidare i metalli, ma fino ad ora non era utilizzato come ingrediente in un processo integrato di tornitura/lucidatura del diamante per la finitura dell'alluminio con una precisa figura superficiale e un'elevata qualità ottica.)

Il presente sottoprocesso di lucidatura è costituito da due fasi. Nella prima fase, la superficie diamantata viene lucidata con una miscela di polvere di diamante da 0,25 µm, acqua distillata e inchiostro di china. Nella seconda fase si inizia la lucidatura con inchiostro di china puro, quindi l'inchiostro viene diluito lentamente con acqua. La lucidatura viene continuata fino al raggiungimento delle specifiche desiderate.

Il successo di questo processo è stato attribuito in parte alle particelle di carbonio presenti nell'inchiostro di china. Queste particelle sono piccole e sufficientemente dure da fornire la corretta azione tra il substrato e la sovrapposizione in modo da non provocare gravi graffi o flussi freddi del substrato. Inoltre, la parte liquida dell'inchiostro comprende una base oleosa che funge da ottimo lubrificante durante la lucidatura. Dopo anni di sperimentazione con materiali lucidanti convenzionali noti e loro combinazioni, l'inchiostro di china è finora l'unico materiale noto per essere efficace per lucidare l'alluminio nudo.

Questo lavoro è stato svolto da James J. Lyons e John J. Zaniewski del Goddard Space Flight Center. Per ulteriori informazioni, accedere gratuitamente al pacchetto di supporto tecnico (TSP) online all'indirizzo www.nasatech.com/tsp nella categoria Produzione e prototipazione.

Questa invenzione è di proprietà della NASA ed è stata depositata una domanda di brevetto. Dovrebbero essere indirizzate richieste relative a licenze non esclusive o esclusive per il suo sviluppo commerciale

Fare riferimento a GSC-14147.

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di febbraio 2001 della NASA Tech Briefs Magazine.

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