Processo de polimento de alumínio puro para alta qualidade óptica

Centro de Voo Espacial Goddard, Greenbelt, Maryland

Foi desenvolvido um processo para fazer superfícies espelhadas curvas ou planas precisas e de alta qualidade em substratos de alumínio puro. O processo consiste em (1) torneamento de diamante para estabelecer a figura de superfície desejada, seguido por (2) um subprocesso de polimento que é principalmente convencional, exceto pela composição do composto de polimento. Este processo pode manter uma figura de superfície precisa dentro de um erro de pico a vale de apenas 1/8 do comprimento de onda (em um comprimento de onda de 6.328 Å) e pode produzir um acabamento caracterizado por uma rugosidade quadrática média de

Devido à relativa suavidade do alumínio, até agora não houve maneira de polir o alumínio puro para obter uma qualidade óptica adequada para instrumentação científica precisa. Sob condições ideais, o torneamento diamantado pode ser usado para obter uma figura de superfície com um erro não inferior a cerca de 0,5 comprimento de onda e rugosidade superficial não inferior a cerca de 50 Å em um substrato de alumínio. Para obter maior qualidade de superfície óptica, foi necessário depositar uma fina camada de níquel sem eletrólito sobre um substrato de alumínio torneado com diamante e, em seguida, polir convencionalmente a camada de níquel. As desvantagens desta abordagem são que o revestimento de níquel no alumínio é difícil e caro, as tensões térmicas bimetálicas podem distorcer a superfície óptica do espelho e há o risco de polimento através do revestimento de níquel em um ou mais pontos. Neste último caso, é necessário retirar toda a camada, depositar novamente uma nova camada de níquel e iniciar novamente o polimento.

Tanto na prática convencional como no presente processo, o polimento envolve a utilização de uma camada que é revestida com um composto de polimento e um veículo líquido e é movida de forma semi-aleatória e repetidamente sobre a superfície do substrato. Convencionalmente, o transportador líquido é frequentemente água. A principal característica distintiva do presente subprocesso de polimento é que a tinta da Índia (sozinha ou diluída em água) é usada tanto como composto de polimento quanto como veículo líquido. (A tinta nanquim foi usada no passado desta forma para polir metais, mas não, até agora, como ingrediente em um processo integrado de torneamento/polimento de diamante para acabamento de alumínio com formato de superfície preciso e alta qualidade óptica.)

O presente subprocesso de polimento consiste em duas etapas. Na primeira etapa, a superfície torneada com diamante é polida com uma mistura de pó de diamante de 0,25 µm, água destilada e tinta nanquim. Na segunda etapa, inicia-se o polimento com tinta nanquim pura e, em seguida, a tinta é diluída lentamente em água. O polimento continua até que a especificação desejada seja alcançada.

O sucesso deste processo foi atribuído em parte às partículas de carbono na tinta nanquim. Estas partículas são pequenas e duras o suficiente para proporcionar a ação correta entre o substrato e a sobreposição, de modo a não causar arranhões severos ou fluxo frio do substrato. Além disso, a porção líquida da tinta inclui uma base oleosa que atua como excelente lubrificante durante o polimento. Após anos de experimentação com materiais de polimento convencionais conhecidos e suas combinações, a tinta da Índia é até agora o único material conhecido por ser eficaz para polir alumínio puro.

Este trabalho foi feito por James J. Lyons e John J. Zaniewski do Goddard Space Flight Center. Para obter mais informações, acesse o Pacote de Suporte Técnico (TSP) gratuitamente on-line em www.nasatech.com/tsp na categoria Fabricação e Prototipagem.

Esta invenção é propriedade da NASA e um pedido de patente foi apresentado. Dúvidas sobre licença não exclusiva ou exclusiva para seu desenvolvimento comercial deverão ser dirigidas a

Consulte GSC-14147.

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição de fevereiro de 2001 da NASA Tech Briefs Magazine.

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