Tehnologia straturilor subtiri

TEHNOLOGIA STRATURILOR SUBTIRI

1 Generalitati

Suprafetele active ale pieselor optice, obtinute dupa operatia de polisare, nu satisfac intotdeauna cerintele impuse acestora in timpul functionarii. De aceea, aceste suprafete sunt acoperite de pelicule din substante diferite, alese in functie de efectul produs de acestea in functionarea pieselor optice.

Tipuri de pelicule

In functie de efectul produs, peliculele pot fi:

reflectante, obtinute prin aplicarea unui strat metalic netransparent pe fata 1 sau 2 si care are ca efect cresterea coeficientului de reflexie al suprafetei pe care se depune;

antireflectante, avand ca efect micsorarea coeficientului de reflexie, marind in acest fel luminozitatea la trecerea fascicolului prin pelicula;

filtrante, cu ajutorul carora se obtin transmisii sau reflexii ale luminii in anumite domenii ale spectrului si cu valori bine determinate, caracterizate prin valoarea lungimii de unda;

de protectie, putand fi de natura organica sau anorganica, depunandu-se pe suprafata altor straturi, in scopul protejarii acestora;

bune conducatoare de curent electric, obtinut prin depunerea unui strat semiconductor de bioxid de staniu si depunerea pe acesta prin electroliza, a radiului sau argintului, care, prin trecerea curentului electric, produc incalzirea suprafetei si inlaturarea aburirii sau inghetarii suprafetei.

In functie de rezistenta la uzura, peliculele se pot clasifica in urmatoarele grupe:

foarte rezistente, 0, care permit curatarea lor in conditii de lucru pe teren;

rezistente, 1, care permit curatarea cu solventi organici;

de rezistenta medie 2, care permit curatarea atenta cu vata, lavete speciale si apoi cu pensula pentru indepartarea scamelor;

putin rezistente, 3, care nu permit curatarea mecanica;

putin rezistente din punct de vedere mecanic si chimic 4, care necesita protejarea prin lipire cu o alta piese optica.

Rezistenta peliculei la uzura se poate verifica cu ajutorul unui aparat ce testeaza pelicula la frecare.

Pe desenele de executie ale pieselor optice, unde este cazul, apar si simboluri conventionale ale depunerilor de straturi pe suprafetele optice (.4).

2 Metode de aplicarea a straturilor subtiri

Metodele de aplicare a straturilor subtiri sunt:

chimice, la care aplicarea peliculei are loc prin electroliza solutiilor, prin tratare cu acizi sau precipitarea substantei prin reducere chimica:

fizice, care constau in evaporarea in vid a substantelor de depunere, urmata de condensarea lor ne suprafata pieselor.

2.1 Metode chimice de aplicare a straturilor subtiri

Varietatea metodelor chimice folosite, permite diversificarea materialelor de acoperire si deci si a calitatii straturilor. Astfel, aplicandu-se metode de depunere din solutie, se pot realiza straturi reflectante, filtrante sau antireflectante, folosindu-se solutii de azotat de argint, azotat de thoriu, ester ortosilicilic, amestec de ester ortotitanic si ortosilicilic.

Prin electroliza se pot obtine pelicule de cupru, paladiu. aluminiu fosforos.

Metoda chimica de aplicare a peliculelor reflectante permite realizarea oglinzilor pe suprafetele polisate e sau sferice ale pieselor optice.

Metalele folosite pentru obtinerea peliculelor reflectante sunt: argintul, aluminiul, platina, rodiul sau paladiul. Peliculele de argint au cel mai mare coeficient de reflexie (97%), dar au o rezistenta mecanica redusa, necesitand acoperiri de protectie. Peliculele de aluminiu au un coeficient de reflexie mai mic (94%), in atie cu cele de argint. Ele sunt mai stabile si mai rezistente. Peliculele de platina, rodiu sau paladiu au rezistenta ridicata si o buna stabilitate termica si chimica. Aceste caracteristici permit utilizarea lor la instrumente medicale ce contin elemente reflectante si trebuie sl suporte variatii frecvente de temperatura.

Procesul tehnologic de obtinere a oglinzilor de argint pe cale chimica cuprinde urmatoarele operatii: pregatirea suprafetei pieselor, prepararea solutiilor, argintarea propriu-zisa, protejarea peliculei, protejarea finala si curatirea suprafetelor active.

Metoda chimica de aplicare a straturilor antireflectante

La trecerea unui fascicul de lumina printr-o suprafata optica transparenta, acesta va pierde din intensitate, datorita reflexiei pe acea suprafata. Aceasta pierdere a intensitatii va influenta nesativ calitatea imaginii.

Pentru cresterea calitatii imaginii, se depun straturi antireflectante care au ca scop micsorarea coeficientului de reflexie sau marirea transparentei pieselor pe care sunt aplicate

Peliculele antireflectante se pot aplica pe suprafetele pieselor optice in doua variante:

prin aplicare de straturi antireflectante singulare;

prin aplicare de straturi antireflectante multiple.

Procesul tehnologic pentru aplicarea straturilor antireflectante pe cale chimica, cuprinde urmatoarele operatii:

curatarea suprafetei pe care se va depune pelicula, prin stergere cu un tampon de vata, imbibat cu alcool etilic;

aplicarea solutiei de ester etilic al acidului ortotitanic si ortosilicilic, prin caderea libera a unei picaturi din solutie pe centrul suprafetei piesei, aflata in miscare de rotatie, pentru a imprastia solutia pe toata suprafata piesei ;

tratamentul de recoacere a straturilor, in scopul maririi rezistentei, se executa dupa depunerea fiecarui strat, prin introducerea pieselor, timp de . .6 h, intr-un cuptor, la temperatura de 40.. .50C.

Daca straturile depuse nu sunt corespunzatoare, se sterg imediat cu un tampon imbibat cu alcool etilic, deoarece daca trece un timp prea mare nu mai pot fi inlaturate, decat printr-o noua pohsare a suprafetei.

Verificarea piesei consta in examinarea si evaluarea culorii, in atie cu etaloane de culoare pe fond inchis, in lumina reflectata si transmisa furnizata de o lampa speciala. Verificarea

precisa consta in masurarea grosimii peliculei cu aparate spectrale sau fotometrice si examinarea defectelor de suprafata in lumma reflectata, folosindu-se o lupa de 6X.

Rezistenta mecanica a acoperirii se verifica prin stergerea suprafetei cu o laveta imbibata in alcool sau ester. Prin acest procedeu se pot obtine grupele I si II de rezistenta mecanica.

Avantajele metodei sunt:

procesul tehnologic este simplu:

se poate verifica calitatea stratului depus pe parcursul depunerii, dand posibilitatea refacerii depunerii:

rezistenta mecanica a stratului depus este suficient de mare si are stabilitate chimica ridicata.

Dezavantajele metodei sunt: neuniformitatea grosimii stratului depus, nu pot fi aplicate mai mult de 2-3 straturi etc.

2.2 Metode fizice de aplicare a straturilor subtiri

Dupa procedeu] folosit, aceste metode pot fi grupate in trei categorii:

metode bazate pe evaporarea rezistiva si condensarea in vid a materialelor de depunere:

metode bazate pe evaporare prin pulverizare catodica, urmata de condensare;

metode bazate pe evapoare cu fascicul de electroni si condensare.

Pentru ca materialele de depunere sa se poata evapora, ele trebuie sa primeasca o energie termica, care sa permita desprinderea atomilor sau moleculelor din substanta de depunere. Avantajele acestor metode sunt:

posibilitatea realizarii tuturor tipurilor de acoperiri, folosindu-se pentru pelicule si materiale greu fuzibile;

peliculele obtinute se afla in grupele de rezistenta 0,1, II

posibilitatea verificarii precise a caracteristicilor peliculei in procesul de executie;

consum minim de materiale, ceea ce este deosebit de important in cazul materialelor pretioase;

prin aceste metode se pot depune straturi multiple.

Dezavantaje:

cost ridicat al instalatiilor folosite;

instalatiile lucreaza la tensiuni ridicate, consumand energie multa.

Metodele fizice se folosesc la acoperirea pieselor optice din materiale organice sau a unor piese metalice la realizarea reticulelor si a scarilor gradate, a circuitelor gradate, a circuitelor imprimate si a semiconductoarelor in electronica, la transformarea suprafetelor sferice in suprafete asferice.