Серебрение - Silvering

Серебрение представляет собой химический процесс нанесения покрытия на непроводящих подложки , такие как стекло с отражающим веществом, чтобы произвести зеркало . Хотя металл часто бывает серебристым , этот термин используется для обозначения любого отражающего металла.

Чаще всего бытовые зеркала имеют «посеребренную заднюю часть» или «вторую поверхность», что означает, что свет достигает отражающего слоя после прохождения через стекло. Защитный слой краски обычно наносится для защиты обратной стороны отражающей поверхности. Такое расположение защищает хрупкий отражающий слой от коррозии, царапин и других повреждений. Однако стеклянный слой может поглощать часть света и вызывать искажения и оптические аберрации из-за преломления на передней поверхности и множества дополнительных отражений на ней, что приводит к появлению «фантомных изображений» (хотя некоторые оптические зеркала, такие как Mangins , имеют преимущество. из него).

Следовательно, прецизионные оптические зеркала обычно являются «посеребренными спереди» или « первой поверхностью », что означает, что отражающий слой находится на поверхности по направлению к падающему свету. Подложка обычно обеспечивает только физическую опору и не обязательно должна быть прозрачной. Может быть нанесено твердое защитное прозрачное покрытие для предотвращения окисления отражающего слоя и царапин на металле. Новые зеркала с передним покрытием обеспечивают коэффициент отражения 90–95%.

История

Бак для алюминирования в обсерватории Мон-Мегантик, используемый для повторного покрытия зеркал телескопов.

Птолемеевский Египет производил небольшие стеклянные зеркала на основе свинца , олова или сурьмы . В начале 10 века персидский ученый ар-Рази описал способы серебрения и позолоты в книге по алхимии , но это было сделано не для изготовления зеркал.

Зеркала с оловянным покрытием были впервые изготовлены в Европе в 15 веке. Тонкая фольга, используемая для изготовления серебряных зеркал, была известна как «таин». Когда стеклянные зеркала первого получили широкое применение в Европе в 16 - м веке , большинство из них были посеребренный с амальгамой из олова и ртути ,

В 1835 году немецкий химик Юстус фон Либих разработал способ нанесения серебра на заднюю поверхность куска стекла; Этот метод получил широкое распространение после того, как Либих усовершенствовал его в 1856 году. Процесс был усовершенствован и упрощен французским химиком Тони Петижаном (1857). Эта реакция является разновидностью реактива Толленса для альдегидов. Diamminesilver (I) , раствор смешивают с сахаром и распыляют на поверхность стекла. Сахар окисляется серебром (I), которое само восстанавливается до серебра (0), то есть элементарного серебра , и наносится на стекло.

В 1856-57 годах Карл Август фон Штайнхейль и Леон Фуко представили процесс нанесения ультратонкого слоя серебра на лицевую поверхность куска стекла, создав первые стеклянные зеркала оптического качества с первой поверхностью , заменив использование металлических зеркал. зеркала в телескопах-отражателях . Эти методы вскоре стали стандартом для технического оборудования.

Процесс вакуумного осаждения алюминия, изобретенный в 1930 году физиком и астрономом из Калифорнийского технологического института Джоном Стронгом , привел к тому, что большинство отражающих телескопов перешли на алюминий. Тем не менее, в некоторых современных телескопах используется серебро, например в космической обсерватории Кеплера . В Kepler серебряное зеркало было осаждают с помощью Assisted испарения ионов .

Современные процессы серебрения

Чтобы ускорить процесс реакции серебра, украшения встряхивают в горячей воде, лауша.

Общие процессы

Серебрение направлено на создание некристаллического покрытия из аморфного металла (металлического стекла) без видимых артефактов на границах зерен. Наиболее распространенными в настоящее время методами являются гальваника , химическое осаждение «мокрым способом» и вакуумное напыление .

Гальваника подложки из стекла или другого непроводящего материала требует нанесения тонкого слоя проводящего, но прозрачного материала, такого как углерод. Этот слой имеет тенденцию уменьшать адгезию между металлом и подложкой. Химическое осаждение может привести к лучшей адгезии непосредственно или путем предварительной обработки поверхности.

Вакуумное напыление позволяет получить очень однородное покрытие с очень точно контролируемой толщиной.

Металлы

Серебро

Отражающий слой на втором поверхностном зеркале, таком как домашнее зеркало, часто представляет собой настоящее серебро. Современный «мокрый» способ нанесения серебряного покрытия - это обработка стекла хлоридом олова (II) для улучшения связи между серебром и стеклом. Активатор наносится после нанесения серебра для упрочнения оловянного и серебряного покрытий. Для долговечности можно добавить слой меди.

Серебро было бы идеальным для зеркал телескопов и других требовательных оптических приложений, поскольку оно имеет наилучшую начальную отражательную способность передней поверхности в видимом спектре. Однако он быстро окисляется и поглощает атмосферную серу, создавая темный налет с низкой отражательной способностью.

Алюминий

«Серебрение» прецизионных оптических инструментов, таких как телескопы, обычно происходит из алюминия. Хотя алюминий также быстро окисляется, тонкий слой оксида алюминия (сапфира) является прозрачным, поэтому лежащий под ним алюминий с высокой отражательной способностью остается видимым.

При современном серебрении алюминия лист стекла помещается в вакуумную камеру с электрически нагреваемыми нихромовыми змеевиками, которые могут испарять алюминий. В вакууме горячие атомы алюминия движутся по прямым линиям. Когда они ударяются о поверхность зеркала, они остывают и прилипают.

Некоторые производители зеркал испаряют на зеркало слой кварца или бериллия ; другие подвергают его воздействию чистого кислорода или воздуха в духовке, так что он образует прочный прозрачный слой оксида алюминия .

Банка

Первые стеклянные зеркала с оловянным покрытием были изготовлены путем нанесения на стекло амальгамы олова и ртути и нагревания детали для испарения ртути.

Золото

«Серебрение» инфракрасных инструментов обычно бывает золотым. Он имеет лучшую отражательную способность в инфракрасном спектре и обладает высокой устойчивостью к окислению и коррозии. И наоборот, тонкое золотое покрытие используется для создания оптических фильтров, которые блокируют инфракрасное излучение (отражая его обратно по направлению к источнику) при прохождении видимого света.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Уотсон, Дон Артур (январь 1986). Строительные материалы и процессы . Подразделение Грегга, Макгроу-Хилл. ISBN 9780070684768.
  2. ^ a b c Х. Пулкер, Х. К. Пулкер (1999): Покрытия на стекле . Эльзевир 1999
  3. ^ «Ежедневные события и изображения установки нового солнечного телескопа BBSO» . Солнечная обсерватория Big Bear . Проверено 6 января 2020 года .
  4. ^ Fioratti, Хелен. «Происхождение зеркал и их использование в древнем мире» . L'Antiquaire & the Connoisseur. Архивировано из оригинала на 2011-02-03 . Проверено 14 августа 2009 .
  5. ^ "Тайн". Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета . 1933 г.
  6. ^ де Чавес, Кэтлин Пейн (весна 2010). «Исторические зеркала из ртутной амальгамы: история, безопасность и сохранение» (PDF) . Проверено 11 марта 2014 .
  7. ^ Юстус Либих (1835). "Ueber die Producte der Oxydation des Alkohols" . Annalen der Chemie . 14 (2): 133–167. Bibcode : 1835AnP ... 112..275L . DOI : 10.1002 / jlac.18350140202 .
  8. ^ Юстус Либих (1856). "Ueber Versilberung und Vergoldung von Glas" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 98 (1): 132–139. DOI : 10.1002 / jlac.18560980112 .
  9. ^ "Английские патенты на изобретения, № 1681" . Проверено 15 августа 2019 .
  10. ^ Mazing-space.stsci.edu - Эра огромных отражателей
  11. ^ «Зеркало, зеркало: сохранение оптической резкости телескопа Хейла». Архивировано 11 октября 2009 г.в Wayback Machine Джимом Дестефани, журнал « Products Finishing Magazine» , 2008 г.
  12. ^ a b Фултон Л., Майкл; Даммер, Ричард С. (2011). «Передовая технология осаждения больших площадей для астрономических и космических приложений» . Вакуум и технология нанесения покрытий (декабрь 2011 г.): 43–47. Архивировано из оригинального 12 мая 2013 года . Проверено 6 апреля 2013 года .
  13. ^ Б Ball Aerospace и Technologies Corp. (25 сентября 2007). «Ball Aerospace завершила этапы сборки главного зеркала и матрицы детекторов для миссии Кеплера» . spaceref.com . Проверено 6 апреля 2013 года .
  14. ^ Эпизод 305 Как это работает , снятый на verrerie-walker.com в Анжу, Квебек , Канада

внешние ссылки