Серебрение - Silvering

Эта статья о процессе нанесения металлической поверхности на стекло. О нанесении серебра на металлическую поверхность с использованием ртути см. ртутное серебрение. Об использовании электричества для нанесения металлического покрытия на объект см. гальваника. Об образовании металлического серебра на фотопленке см. Фотопечать § Серебряное зеркальное отображение.

Серебрение это химический процесс покрытия непроводящей подложки, такой как стекло с отражающий вещество, чтобы произвести зеркало. Хотя металл часто бывает серебро 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 краска обычно применяется для защиты обратной стороны отражающей поверхности.[1] Такое расположение защищает хрупкий отражающий слой от коррозии, царапин и других повреждений.[2] Однако стеклянный слой может поглощать часть света и вызывать искажения и оптические аберрации из-за преломление на передней поверхности и множественные дополнительные отражения на ней, вызывающие «фантомные изображения» (хотя некоторые оптические зеркала, такие как Mangins, воспользуйтесь этим).

Следовательно, точность оптический зеркала обычно "посеребрены спереди" или "первая поверхность ", 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. Для предотвращения повреждения можно нанести твердое защитное прозрачное покрытие. окисление отражающего слоя и царапины на металле. Новые зеркала с передним покрытием обеспечивают коэффициент отражения 90–95%.

История

Бак для алюминирования на Обсерватория Мон-Мегантик используется для повторного покрытия зеркал телескопов.[3]

Птолемеев Египет изготовили маленькие стеклянные зеркала, подкрепленные вести, олово, или сурьма.[4] В начале 10 века персидский ученый ар-Рази описаны способы серебрения и позолота в книге о алхимия,[нужна цитата ] но это было сделано не для изготовления зеркал.

Зеркала с луженым покрытием были впервые изготовлены в Европа в 15 веке. Тонкая фольга, используемая для изготовления серебряных зеркал, была известна как «таин».[5] Когда стеклянные зеркала впервые получили широкое распространение в Европе в 16-ый век, большинство из них были посеребрены амальгама из банка и Меркурий,[6]

В 1835 г. Немецкий химик Юстус фон Либих разработал процесс нанесения серебра на заднюю поверхность куска стекла; Этот метод получил широкое распространение после того, как Либих усовершенствовал его в 1856 году.[7][8] Французский химик усовершенствовал и упростил процесс. Тони Петижан (1857).[9] Эта реакция является разновидностью Реагент Толленса для альдегидов. А диамминсеребро (I) раствор смешивают с сахаром и разбрызгивают на поверхность стекла. Сахар окисляется серебром (I), которое само восстанавливается до серебра (0), то есть элементарного серебро, и нанесен на стекло.

В 1856-57 гг. Карл Август фон Штайнхайль и Леон Фуко представили процесс нанесения ультратонкого слоя серебра на лицевую поверхность куска стекла, сделав первый оптический первая поверхность стеклянные зеркала, заменяющие использование зеркало металлическое зеркала в отражающие телескопы.[10] Эти методы вскоре стали стандартом для технического оборудования.

Процесс вакуумного осаждения алюминия, изобретенный в 1930 году физиком и астрономом Калифорнийского технологического института. Джон Стронг, привело к тому, что большинство отражающих телескопов перешли на алюминий.[11] Тем не менее, некоторые современные телескопы используют серебро, например, Кеплер космическая обсерватория.[12][13]В Кеплер серебро зеркала было нанесено с использованием ионное испарение.[12][13]

Современные процессы серебрения

Основная статья: Вакуумное напыление
Чтобы ускорить процесс реакции серебра, украшения встряхивают в горячей воде, Лауша

Общие процессы

Серебрение направлено на получение некристаллического покрытия из аморфный металл (металлическое стекло), без видимых артефактов от границ зерен. Наиболее распространенными в настоящее время методами являются: гальваника, химическое осаждение "мокрым способом" и вакуумное напыление.

Гальваника подложки из стекла или другого не-проводящий Материал требует нанесения тонкого слоя проводящего, но прозрачного материала, такого как углерод. Этот слой имеет тенденцию уменьшать адгезию между металлом и подложкой. [2]:стр.3,107 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.[2]

Металлы

Серебро

Отражающий слой на втором поверхностном зеркале, таком как домашнее зеркало, часто представляет собой настоящее серебро. Современный «мокрый» процесс серебряного покрытия обрабатывает стекло хлорид 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.[14]

Серебро было бы идеальным для зеркал телескопов и других требовательных оптических приложений, так как оно имеет наилучшую начальную отражательную способность передней поверхности в видимом спектре. Однако быстро окисляет и поглощает атмосферные сера для создания темного потускнения 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) прозрачен, и поэтому лежащий под ним алюминий с высокой отражательной способностью остается видимым.

При современном серебрении алюминия лист стекла помещается в вакуум камера с электрообогревом нихром змеевики, 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 слой кварц или же бериллия на зеркало; другие подвергают его чистому кислород или проветрите в духовке, чтобы образовался плотный прозрачный слой оксид 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 пропускании видимого света.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уотсон, Дон Артур (январь 1986). Строительные материалы и процессы. Подразделение Грегга, Макгроу-Хилл. ISBN  9780070684768.
  2. ^ а б 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. Получено 6 января 2020.
  4. ^ Фьоратти, Хелен. «Происхождение зеркал и их использование в древнем мире». L'Antiquaire & the Connoisseur. Архивировано из оригинал на 2011-02-03. Получено 2009-08-14.
  5. ^ "таин". Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Oxford University Press. 1933.
  6. ^ де Чавес, Кэтлин Пейн (весна 2010 г.). «Исторические зеркала из амальгамы ртути: история, безопасность и сохранение» (PDF). Получено 2014-03-11.
  7. ^ Юстус Либих (1835). "Ueber die Producte der Oxydation des Alkohols". Annalen der Chemie. 14 (2): 133–167. Bibcode:1835AnP ... 112..275L. Дои:10.1002 / jlac.18350140202.
  8. ^ Юстус Либих (1856). "Ueber Versilberung und Vergoldung von Glas". Annalen der Chemie und Pharmacie. 98 (1): 132–139. Дои:10.1002 / jlac.18560980112.
  9. ^ "Английские патенты на изобретения, № 1681". Получено 15 августа 2019.
  10. ^ Mazing-space.stsci.edu - Эра огромных отражателей
  11. ^ "Зеркало, зеркало: поддержание оптической резкости телескопа Хейла" В архиве 2009-10-11 на Wayback Machine Джим Дестефани, Продукция Отделка Журнал, 2008
  12. ^ а б Фултон Л., Майкл; Даммер, Ричард С. (2011). «Передовая технология осаждения на больших площадях для астрономических и космических приложений». Вакуум и технология нанесения покрытий (Декабрь 2011 г.): 43–47. Архивировано из оригинал 12 мая 2013 г.. Получено 6 апреля 2013.
  13. ^ а б Ball Aerospace and Technologies Corp. (25 сентября 2007 г.). «Ball Aerospace завершила этапы сборки главного зеркала и матрицы детекторов для миссии Кеплера». spaceref.com. Получено 6 апреля 2013.
  14. ^ Эпизод 305 из Как это сделано, снято в verrerie-walker.com в Анжу, Квебек, Канада

внешняя ссылка

  • Tions.net, Зеркало своими руками / зеркальное отображение / серебрение