Зеркало и способ формирования его защитного покрытия. Покрытие зеркала


Статьи о зеркалах , много полезной информации и ответы на вопросы

Истоки

С незапамятных исторических времен, отражения приводили человечество в восторг. Якобы Нарцисс был околдован своим собственным отображением в водной глади, а в сказках магические силы были сосредоточены в зеркалах. Зеркала берут свое начало от отражаемых водных поверхностей и полированных металлических пластин до портативного зеркальца и зеркал для ванных комнат. Зеркала используются в декорировании интерьеров с 17 века, а отражающие поверхности на машинах и на лобби отелей до сих пор достаточно популярны в современном дизайне. Зеркала используются практически везде: зеркала, в которые мы смотримся, зеркала заднего вида на автомобилях, в строительстве небоскребов, в изготовлении приборов для научных исследований, таких как микроскопы и лазеры.

В сущности, отличие современного зеркала от отражения в водной гладит не так фундаментально. Когда свет попадает на какую-либо поверхность, большинство из них будут отражаться. Зеркала это просто гладкие поверхности с глянцевыми, непрозрачными задними фонами, которые очень хорошо отражают. Вода отражает хорошо, стекло отражает недостаточно, полированный металл отражает очень хорошо. Степень отражаемости (как много света отражается от поверхности, коэффициент диффузии поверхности, каково направление светового отражения от поверхности) может варьироваться. Тем не менее, данные вариации всего лишь тонкости. Обычно все отражающие поверхности и зеркала имеют одинаковые свойства. Зеркала, сделанные человеком, существовали с древних времен. Первые зеркала представляли чаще всего кусок полированного железа и использовались только высшей знатью. Внешний вид отражал, а в некоторых случаях, и устанавливал положение и власть в обществе, поэтому потребность в отражаемом стекле была очень высока, точно так же как и потребность в усовершенствовании техники производства зеркал. Серебрение - процесс нанесения на заднюю поверхность стекла расплавленного серебра - стало очень популярным методом в изготовлении зеркал в 17 веке. Стекло, используемое в этих ранних зеркалах, очень часто было покоробленным, тем самым искажало картинку. Иногда отражения в таких зеркалах напоминали отражения в сегодняшних «Комнатах смеха». Современное изготовление зеркал и металлургические технологии позволяют делать лист стекла очень гладким с равномерным покрытием задней поверхности, придавая поверхности идеальную четкость. До сих пор качество зеркал зависит от времени и материалов, затраченных на их производство. Портативное зеркало для сумочки может искажать изображение, тогда как хорошее зеркало для ванной комнаты вряд ли будет иметь видимые недостатки. Зеркала для науки изготавливаются практически без дефектов и искажающих свойств.

Свойства материалов оказывает большое влияние на качество зеркала. Свет лучше отражается от не диффузионных, гладких и непроницаемых поверхностей, чем от прозрачных. Малейшее отклонение от этих постулатов уменьшает эффективность зеркала.

Инновации в производстве зеркал направлено непосредственно на придание стеклу гладкости и нанесения металлического покрытия одинаковой толщины, потому что свет, проникая через разные толщины стекла, может создавать искаженную картинку в отражении.

Сырье

Стекло, основной элемент зеркала, плохой отражатель. Оно отражает лишь 4% света, падающего на него. Но, тем не менее, стекло обладает хорошим свойством однородности, особенно в полированном виде. Это значит, что после полировки на стекле практически не остается углублений, что создает прекрасную базу для нанесения отражающего металлического покрытия. Когда слой металла нанесен, покрытие становится очень ровным, без выпуклостей и впадин. Есть еще одна причина тому, что стекло это отличный материал для зеркал. Дело в том, что стекло можно формовать, придавая ему различные формы для специфических зеркал. Пластины стекла делаются из диоксида кремния, добытого или очищенного из песка. Стекло, сделанное из природных кристаллов диоксида кремния, известно как плавленый кварц. Существуют так же синтетические стекла, которые относятся к синтетическому плавленому кварцу. Диоксид кремния или кварц расплавляются при высокой температуре и отливаются в листы.

Эти базовые материалы должны иметь покрытие, чтобы получилось зеркало. Металлическое покрытие является общепринятым. Разнообразные виды металлов, такие как серебро, золото, хром, используются для этого. Серебро было наиболее популярно сто лет назад. Отсюда и происхождение термина «серебрение». На старых зеркалах, имеющие серебряную основу, часто видны темные полосы на стекле, это из-за того, что материал был покрыт толстым неоднородным слоем, что приводило к напластовыванию, царапанью и тусклости. До 1940 года, производители зеркал использовали ртуть. Она идеально ровно ложилась на поверхность и не тускнела. Но такая практика вскоре забылась, так как было проблематично хранить токсичную жидкость. Сегодня, алюминий является общепризнанным металлическим покрытием для зеркал.

Научные зеркала иногда покрывают другими металлами, например, диоксидом кремния и нитридом кремния. Эти типы покрытия используется как изолирующие покрытия, и используются в качестве, как отражателей, так и защитной отделкой на металлическом покрытии. Они меньше подвержены повреждениям, чем металл. Научные зеркала так же покрывают серебром или золотом, чтобы иметь возможность отражать определенные цвета света.

Структура

Поверхность - это наиболее важная часть в дизайне зеркала. Зеркала, используемые в домашнем хозяйстве, имеет приблизительно те же характеристики, как и оконное стекло или стекло для фото рамки. Используемое стекло должно быть достаточно ровным и прочным. Конструктору достаточно только определить желаемую толщину стекла, например, более толстое стекло - более прочное, но и более тяжелое. Научные зеркала обычно имеют специальную структуру покрытия. Такие покрытия идеально гладкие, в несколько тысячных дюймов, со специально сконструированным искривлением, почти как в линзах для очков. Структура таких зеркал так же важна, как и для линз, использующихся в офтальмологии. Зеркало может быть предназначено как для фокусирования света, так и для его рассеивания. Конструкция зеркала также должна соответствовать типу покрытия, нанесенного на него. Покрывающий материал выбирается, исходя из требований прочности и степени отражения, и может зависеть от предназначения зеркала. Покрытие может наноситься на переднюю и на заднюю часть зеркала. Каждый последующий защитный слой должен быть точно определен соответственно каждому этапу нанесения. Для большинства зеркал, отражающее покрытие наносится на заднюю часть поверхности стекла, так как она менее подвержена повреждениям. Задняя поверхность зеркала чаще всего защищена пластиковой или металлической пластиной, что позволяет защищать покрытие от доступа воздуха и острых предметов. Для научного применения обязательно учитывается цвет, длина световой волны, которую будет отражать зеркало. По стандарту, для зеркал, применяемых для видимого света и ультрафиолетового излучения, используется покрытие из алюминия. Если зеркало предназначено для инфракрасного излучение, то лучше использовать покрытие из серебра или золота. Диэлектрическое покрытие также хорошо подходит для ИК-диапазонов. В итоге можно сказать, что выбор покрытия одинаково зависит и от прочности, и от диапазона длины волн, и иногда отражательными свойствами жертвуют в пользу прочности. Диэлектрическое покрытие, например, менее подвержено царапинам, чем металлическое, и, несмотря на дополнительные расходы по стоимости, часто наносится поверх металлического, чтобы защитить его. Покрытия на научных зеркалах с распределением коэффициента отражения обычно наносятся на переднюю поверхность стекла, потому что свет, проходящий через стекло всегда будет искажаться в немалой степени. А это нежелательно во многих научных применениях.

Производственный процесс

Порезка и придание формы стеклу

Первый шаг в производстве зеркала - вырезка по эскизу стекла - заготовки для придания ей в последствие желаемой формы. Если зеркало вырезается для автомобиля, например, то стекло будет вырезано по шаблонам зеркал для машины. Некоторые производители зеркал сами режут стекло, некоторые получают уже готовые заготовки. Не зависимо от того, кто режет стекло, для порезки используются высокотвердые, хорошо заостренные ножи. Алмазные резцы или пилы - острые металлические наконечники или дисковые пилы с алмазным напылением на них- используются чаще всего, так как алмаз не изнашивается стеклом. Метод порезки стекла напрямую зависит от формы, которую хотят придать зеркалу. Например, по одному методу ножи прорезают зеркало в нескольких местах (точечно), а потом под давлением стекло выдавливается по прорезанным контурам. По другому методу специальная машина с алмазными дисками режет стекло по всей длине и ширине по принципу автоматической ленточной пилы. Порезка осуществляется всегда перед нанесением покрытия. Как альтернатива порезки стекла на заготовки существует формовка стекла в расплавленном виде.

Далее заготовки помещаются в оптическую шлифовальную машину. Эта машина состоит из широких плит-оснований с выемками, которые удерживают заготовки стекла. Закрепленную заготовку располагают вплотную к другой металлической плите, которая содержит желаемое покрытие: плоское, выпуклое или вогнутое. Шлифовальная смесь – жидкость с абразивом - распределяется на стеклянной заготовке вращательными и втирательными движениями. Процесс очень похож на размалывание специй в ступке. Шлифовальные зерна постепенно стирают слой поверхности стекла до тех пор, пока оно не примет форму шлифовальной пластины. В процессе шлифования диаметр абразивных зерен каждого номера уменьшают до тех пор, пока поверхность гладкая и ровная. Отшлифованный слой стекла снимается с помощью полировки.

Существует ручной способ шлифовки, но он очень трудоемкий и трудно контролируемый. Этот способ используется в тогда, когда механическое шлифование невозможно, например, в случае если стекло очень широкое или специфической формы. Заводские шлифовальные машины могут размещать одновременно от 50 до 200 заготовок, полируя их вместе. Это более эффективно, чем ручная шлифовка. Даже специализированную оптику изготавливают механически, с помощью специальных приспособлений.

Нанесение отражающего материала

Когда зеркалу придали нужную форму и отполировали, конструктор выбирает желаемое отражающее покрытие. Независимо от того, какое покрытие выбирается, наносится оно на одной и той же машине, которая называется выпариватель. Выпариватель - это широкая вакуумная камера, сверху которой находится плита, поддерживающая заготовку зеркала, а снизу находится контейнер-кристаллизатор для плавления покрывающего металла. Машина называется так, потому что металл нагревается в контейнере - кристаллизаторе до температуры, при которой он выпаривается в вакуум, распределяя покрытие на поверхность стекла. Заготовки помещают по центру над отверстиями верхней удерживающей плиты, так чтобы пары металла достигли поверхности стекла. Металлы могут нагреваться до сотни и тысячи градусов (в зависимости от точки кипения того или иного металла), прежде чем начнется выпаривание. Температурный и временной режимы контролируются очень тщательно, это нужно для того, чтобы достичь правильной толщины покрытия. Такой метод нанесения создает однородную и качественную отражающую поверхность.

Форма отверстий в верхней плите передает металл на стекло, как краски через трафарет. Этот эффект используется для придания зеркалу заданного узора.

Диэлектрическое покрытие наносится аналогичным образом. В качестве диэлектрического покрытия чаще всего используются диоксид кремния и нитрид кремния. Когда газы этих металлов смешиваются при экстремальном нагревании, они вступают в реакцию, образуя при этом очень твердую субстанцию. Такая реакция создает формы покрытия по прочности, не уступающие металлическим.

Некоторые этапы выпаривания могут комбинироваться для создания сложно структурных слоев покрытия. Прозрачные диэлектрические материалы могут наноситься поверх металлов или других диэлектриков, чтобы изменить рефлективные или механические качества поверхности.

Зеркала с серебряным покрытием на задней части стекла, например, имеют матовое диэлектрическое покрытие, чтобы улучшить отражающие свойства и уберечь металлическое покрытие от повреждений.

Наконец, когда покрытие нанесено, зеркало аккуратно упаковывается в противоударную упаковку для транспортировки.

Контроль качества

Как определить насколько хорошо зеркало, и насколько хорошим оно должно быть? Достаточно ли того, что оно отражает 80% света? И все ли 80% света отражаются в одном направлении? Ответ зависит от применения. Карманные зеркала отражают на 80 или 90% и могут иметь небольшие неровности в толщине стекла (подобие водной ряби). Картинка может быть слегка искажена в таком случае, но дефекты не видны невооруженным глазом. Если зеркало предназначается для использования в научных целях, например для телескопа, форма стекла и рефлективная способность рассчитывается до мелочей, дабы быть уверенным, что отражаемый свет пройдет именно там, где нужно конструктору и с определенной интенсивностью. Устойчивость зеркал определяется затратами на изготовление, насколько сложным или простым был процесс производства.

Однородность партии зеркал первостепенная задача обеспечения качества. Зеркала, произведенные с помощью разных производственных аппаратов, могут иметь различную поверхность. Если в одной партии товара широкий диапазон толщин или гладкость покрытия, то нужно улучшать способы производства, чтобы достигать максимальной однородности в одной партии.

Некоторые методы направлены на проверку целостности зеркала. Качество поверхности сначала определяется визуально: царапины, неровность, точки или разводы. Это можно сделать невооруженным глазом или с помощью микроскопа или фотографического процесса с инфракрасным светом, благодаря которому определяется разница в толщине металлического покрытия.

Для более точного контроля качества поверхности, используется метод прогона иглы по всей длине поверхности. Как только игла натыкается на препятствие, этот шаг сразу же записывается. Но при таком способе тестирования игла может механически повредить поверхность. Производители зеркал пришли к единому мнению: нужно использовать лазер. Лазер будет использоваться для бесконтактного тестирования поверхности, по принципу как СD диск проигрывается в музыкальном центре. Вдобавок к таким механическим тестам существуют тесты на восприимчивость к окружающей среде. Например, зеркала для машин проверяют в условиях экстремального холода и жары, проверяя, как они поведут себя в различных погодных условиях, тогда как зеркала для ванных комнат тестируют на водостойкость.

Будущее

Так как производство стекла усовершенствуется, зеркала находят применения во многих отраслях искусства и архитектуры. Более прочные и светлые зеркала наиболее привлекательны для дизайнеров. Некоторые технологии производства односторонних зеркал позволяют изготавливать окна с внешней зеркально стороной, тогда как внутренняя сторона остается прозрачной. Это придает интересный и необычный вид зданиям. Мало того, делает систему кондиционирования здания более эффективной, так как зеркало отталкивает жару в летний период. Такой вид окон стал наиболее популярен в офисных строениях.

j-mirror.ru

Из чего делают зеркало

Зеркало

Зеркало можно встретить практически везде. Это популярное изобретение помогает нам жить уже несколько сотен лет. Существуют разные размеры и формы зеркал. Из чего же делают зеркало в современном мире?

Первые зеркала относятся к бронзовому веку. Они изготавливались из серебра, меди или бронзы. Позднее стали делать зеркала из стекла, на заднюю поверхность которых наносили тонкий слой серебра, золота или олова.

Известно несколько современных технологий изготовления зеркал:

Устаревающая технология.

Зеркала изготавливают из обычного стекла. И сначала из листового полированного стекла вырезают заготовки нужной формы, шлифуют края и, если необходимо, сверлят отверстия. Затем стекло моют специальным раствором, чтобы поверхность была абсолютно чистой. Далее следует самый сложный этап в производстве — это напыление алюминия, реже титана или других металлов и сплавов. После напыления наносится защитное лакокрасочное покрытие. Этот способ дешев, но использование алюминиевых зеркал ограничено их малыми размерами.

Более современная технология.

При изготовлении серебряных зеркал в качестве отражающего слоя используется раствор серебра, на который затем наносится защитный слой меди или специальных склеивающих химикатов, а уже затем два слоя защитного лакокрасочного покрытия. Преимуществом данной технологии является отличное качество зеркал и большие размеры. Серебряные зеркала имеют повышенную влагостойкость.

Некоторые люди страдают эйсоптрофобией или спектрофобией — это специфическая фобия, заключающаяся в боязни зеркал и страхе увидеть собственное отражение в них.

В видео сюжете показан полный процесс изготовления зеркал на заводе:

izchegodelaut.ru

Как делают зеркала? - Класс!ная физика

Как делают зеркала?

Предшественниками современных зеркал были полированные куски обсидиана и бронзовые диски. А вот римляне стали подкладывали под кусочки цветного стекла металлические пластинки, что приводило к лучшему отражению в них окружающих предметов.

В 13 веке, с началом производства сосудов из прозрачного стекла, стеклодув заливал внутрь такого сосуда олово, а когда оно остывало, разбивал сосуд. Эти кривые осколки и служили зеркалом.

Позднее стекло научились раскатывать в плоские листы.

В 16 веке для производства зеркал впервые применили амальгаму - сплав ртути и олова. "Стеклянные зеркала чернятся с исподу или покрываются оловянным листком, нартучиваются," - так сказано о зеркале в толковом словаре Даля. Зеркала, покрытые амальгамой, давали бледное отражение. При их изготовлении приходилось иметь дело с ядовитыми веществами. Бывали случаи, когда рабочие отравлялись насмерть ртутными парами.

Поэтому через какое-то время от амальгамы отказались.

В 19 веке немецкий ученый Ю. Либих придумал безвредное, в отличии от ртути, покрытие для зеркала. Вместо этого стали наносить на стеклянный лист тончайший слой серебра. Чтобы нежная серебряная пленка не повредилась, сверху её научились покрывать слоем краски. Такие зеркала давали очень яркое изображение.

Современное зеркало

Современное зеркало состоит из стекла и нанесённого на одну его сторону отражающего слоя, покрытого защитным слоем лака или краски. Существует несколько основных технологий изготовления зеркального полотна.

1. Устаревающая технология.

Зеркала изготавливают из обычного стекла. И сначала из листового полированного стекла вырезают заготовки нужной формы, шлифуют края и, если необходимо, сверлят отверстия. Затем стекло моют специальным раствором, чтобы поверхность была абсолютно чистой. Далее следует самый сложный этап в производстве - это напыление алюминия, реже титана или других металлов и сплавов. После напыления наносится защитное лакокрасочное покрытие. Этот способ дешев, но использование алюминиевых зеркал ограничено их малыми размерами.

2. Более современная технология.

При изготовлении серебряных зеркал в качестве отражающего слоя используется раствор серебра, на который затем наносится защитный слой меди или специальных склеивающих химикатов, а уже затем два слоя защитного лакокрасочного покрытия. Преимуществом данной технологии является отличное качество зеркал и большие размеры. Серебряные зеркала имеют повышенную влагостойкость.

Знаете ли вы?

Что такое псевдоскоп?

Псевдоско́п — оптический прибор, построенный в 1852 году английским физиком Уитстоном, который изучал стереоскопическое зрение. Псевдоскоп создает обратную перспективу, т.е. ближние точки пространства переходят в дальние, а дальние в ближние, выпуклое кажется вогнутым и наоборот. Псевдоскоп используют в психологических опытах по зрительному восприятию для изучения оптической иллюзии восприятия глубины.

В псевдоскопе используется система 2-х или 4-х зеркал или призм, перенаправляющая свет, поступающий в глаза человека, т.е. в правый глаз поступает свет, который должен поступать в левый и наоборот. Конструкций зеркального псевдоскопа за период с 1852 года было создано великое множество.

Что такое обратная перспектива в псевдоскопе?

Что будет, если поменять правый и левый глаз местами? Впечатления очевидцев, надевших псевдоскоп:

"Мир наизнанку ... Балконы выглядели впадинами, как - будто подсвеченными изнутри, а переходы пристроек для лестничных площадок, аналогичным образом разрывали объект на составляющие выпуклости и вогнутости с характерной подсветкой по внутренним кромкам вогнутостей.

«Я видел мою стопу, приближающуюся ко мне по коврику, который находился где-то передо мной. Я впервые столкнулся с таким странным зрительным впечатлением, как я сам, идущий к себе. Когда я вошел в длинный коридор, я обнаружил, что пол выглядит мысом, по обеим сторонам которого опускаются вниз стены. Это было тем более странно, что я мог коснуться стен руками. Торцовая стена в конце коридора выглядела выдвинувшейся ко мне, а стены — удалившимися от нее, хотя я их трогал руками». Источник: http://x.invertos.com

Есть такой британский художник - Патрик Хьюз (р.1939), который использует в своих работах обратную перспективу, т.е. оптическую иллюзию на 3-хмерной поверхности, где часть картины, которая кажется удаленной, на самом деле приближена к зрителю. Объекты на картинах Патрика Хьюза, которые на самом деле расположены ближе к наблюдателю, перемещаются при смещении взора медленнее, чем те, которые дальше.

Но если у Патрика Хьюза это только картины, то представьте себе окружающее пространство, если вы оденете псевдоскоп!

class-fizika.ru

Зеркало и способ формирования его защитного покрытия

 

Использование: в оптике для зеркал, работающих в условиях повышенного воздействия агрессивных сред. Сущность изобретения: зеркало содержит подложку, отражающий металлический слой и защитное покрытие, выполненное из нитрида и карбида кремния при следующем соотношении компонентов: карбид кремния 2 - 27 мас.%; нитрид кремния - остальное. Способ формирования защитного покрытия зеркала заключается в нанесении в вакуумной камере защитного слоя распылением источника покрытия на очищенной отражающий слой металла, сформированный на подложке, причем источник покрытия формируют в виде мишени из карбида кремния со свободным кремнием. Перед нанесением защитного слоя мишень в вакуумной камере инициируют в атмосфере аргона, а защитный слой наносят в атмосфере азота при его давлении в вакуумной камере 0,10 - 0,15 Па. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптике, в частности к зеркалам, предназначенным для бытовых нужд и различных технических целей, работающим в условиях повышенного воздействия агрессивных сред (пары влаги, коррозионные среды, перепады температур и т.п.).

Известно лазерное зеркало, содержащее металлическую подложку с нанесенным на нее многослойным покрытием в виде адгезионного металлического, промежуточного, отражающего металлического и защитного слоев определенной толщины [1]. Зеркало известной конструкции предназначено для хранения и работы в ограниченных условиях влажности газовой среды (до 90%) и температуры (до 40оС при указанной влажности и до 120оС при более низкой влажности), что сужает область эксплуатации зеркала. Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является зеркало, содержащее подложку, отражающий металлический слой и защитное покрытие [2], которое принято за прототип. Зеркало известной конструкции можно эксплуатировать в условиях повышенной влажности, защитное покрытие зеркала выполнено из окиси алюминия. Однако, как известно, окисные соединения не являются долговечными, в результате чего в условиях переменного воздействия абразивных и агрессивных сред (механическая чистка и протирание загрязненной и запыленной поверхности зеркала, прямое воздействие воды, кислотных и щелочных паров, коррозионных газожидкостных сред, сопровождающихся перепадами температур) защитное покрытие нарушается и вслед за ним окисляется, тускнеет и разрушается зеркальный слой. Таким образом, защитное покрытие зеркала не долговечно, не обладает достаточной твердостью, долговременной износостойкостью, абразивостойкостью (чистка, протирание поверхности зеркала от абразивной пыли), коррозионной и влагостойкостью. Известен способ формирования защитного покрытия зеркала при создании металлдиэлектрического зеркала, включающий нанесение на зеркальный отражающий слой защитного слоя из окиси алюминия [2]. Известный способ не приводит к созданию долговечного покрытия, обладающего высокой твердостью и износостойкостью. Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ формирования защитного покрытия зеркала, включающий нанесение в вакуумной камере защитного слоя распылением источника покрытия на очищенный отражающий слой металла, сформированный на подложке [1], которые принят за прототип. В известном способе формирования защитного покрытия зеркала при создании лазерного зеркала производят нанесение многослойного покрытия на металлическую подложку последовательным напылением или вакуумным испарением адгезионного слоя из титана или хрома промежуточного слоя из аморфной окиси алюминия, выполняющего функцию диффузионного барьера, отражающего слоя и защитного слоя из окиси алюминия. Известный способ не приводит к созданию долговечного покрытия, обладающего высокой твердостью и износостойкостью, поскольку защитный слой из окиси алюминия имеет вышеизложенные недостатки. Сущность изобретения заключается в следующем. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности эксплуатации зеркала в условиях попеременного воздействия влаги, перепадов температур, абразивных и агрессивных сред. Единый технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений, заключается в повышении прочности, твердости защитного покрытия. Цель достигается тем, что в известном зеркале, содержащем подложку, отражающий металлический слой и защитное покрытие, последнее выполнено из нитрида и карбида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбид кремния 2-27, нитрид кремния - остальное. Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе формирования защитного покрытия зеркала, включающем нанесение в вакуумной камере защитного слоя распылением источника покрытия на очищенный отражающий слой металла, сформированный на подложке, источник покрытия формируют в виде мишени из карбида кремния со свободным кремнием, перед нанесением защитного слоя мишень в вакуумной камере инициируют в атмосфере аргона, защитный слой наносят в атмосфере азота при его парциальном давлении в вакуумной камере 0,2-0,6. Указанный технический результат достигается также тем, что мишень источника покрытия формируют с содержанием свободного кремния 2-10 мас.% и карбида кремния - остальное. Кроме того, тем, что мишень инициируют в атмосфере аргона при давлении в вакуумной камере 0,10-0,15 Па, а также тем, что защитный слой наносят при рабочем давлении в вакуумной камере 0,2-0,7 Па. Наконец тем, что распыление мишени ведут при подаче на мишень напряжения 1,8-2,1 кВ и силе тока 0,6-0,7 А. На фиг. 1 изображено зеркало, поперечное сечение; на фиг. 2 показана зависимость микротвердости (Н, ГПа) защитного покрытия от относительного парциального давления азота (fN2) при температуре подложки, равной 350 и 450оС. На подложку 1, выполненную в виде стеклянной пластинки, нанесен одним из известных способов зеркальный отражающий слой 2 металла (алюминий, медь, серебро и др. металлы), на котором сформирован слой 3 защитного покрытия, состоящего из нитрида кремния и карбида кремния при соотношении указанных компонентов в соответствии с формулой изобретения. Зеркало, выполненное указанным образом, является двухсторонним. Поверхность подложки 1 с зеркальным отражающим слоем 2 металла (алюминий, медь, серебро и др. металлы) вначале очищают от окисной пленки, для чего помещают в вакуумную камеру, где закрепляют, например, на барабане и понижают остаточное давление газа в вакуумной камере до величины 0,001 Па. Затем включают резистивный нагреватель подложек, а также привод вращательного и возвратно-поступательного механизма барабана. При этом происходит равномерный нагрев барабана и подложек до температуры 350оС в течение 26-30 мин, после чего наполняют вакуумную камеру инертным газом - аргоном (Ar) и повторно вакуумируют камеру до давления 0,1 Па для того, чтобы предельно уменьшить примеси в атмосфере вакуумной камеры. После проведения указанных операций производят очистку отражающей поверхности металлического слоя зеркала ее ионной бомбардировкой. Для ионной очистки возможно использование источника ионов ИИС-4-0,15. Ионную очистку производят при вращении барабана с угловой скоростью 2,6-2,9 об/мин с его одновременным возвратно-поступательным перемещением с линейной скоростью 0,03-0,07 м/мин. При этом натекателем аргона (через ионный источник) устанавливают давление в вакуумной камере величиной 0,1 Па, затем подают ускоряющее напряжение на источник ионов величиной 1,9-4,2 кВ при токе соленоида 1,6-2,1 А. Тем самым формируют ионный пучок между перемещающимся барабаном и источником ионов, который бомбардирует поверхность зеркал в течение 5-7 мин. Таким образом производят очистку металлической отражающей поверхности зеркал. После очистки ионный источник и натекатель аргона отключают. В результате ионной бомбардировки происходит качественная очистка отражающей зеркальной металлической поверхности от окисной пленки, адсорбированных газов, других загрязнений и активирование адгезионных свойств зеркального слоя. Указанный выше процесс очистки можно и не проводить, если зеркальный отражающий и защитный слои наносят в одном вакуумном процессе, как, например, это предусмотрено в источнике информации, принятом для объекта-способа за прототип, при котором образование окисной пленки на зеркальной поверхности металла сведено к минимуму. Формирование защитного оптически прозрачного покрытия на отражающем зеркальном металлическом слое ведут с использованием установок с ионно-плазменным или магнетронным принципом распыления. Авторы использовали промышленную установку ионно-плазменного распыления типа УРМ, 3,279.035, принцип действия которой основан на распылении материала в постоянном магнитном поле. Вначале производят инициирование карбидо-кремниевой (SiC) мишени с содержанием свободного кремния (Si) 2-10 мас.% и реакционно-спеченного карбида кремния (SiC) - остальное, в вакуумной камере в атмосфере аргона при давлении 0,10-0,15 Па и параметрах, представленных в таблице. В этой же таблице приведены оптимальные установки распыления мишени для нанесения защитного покрытия на зеркальный слой. Для инициации мишени через генератор подают инициирующий газ аргон (Ar) при давлении в вакуумной камере 0,10-0,15 Па. На вольфрамовый катод (в виде проволоки толщиной не менее 2 мм) подают напряжение величиной 1,0-2,0 кВ при силе тока 130-150 А, а на анод подают напряжение величиной 60-70 кВ при силе тока 10-12 А. После того, как столб стабилизируется, на мишень подают напряжение величиной 1,8-2,1 кВ при силе тока 0,4-0,5 А. Инициацию мишени производят в течение 12-14 мин. Затем выключают натекатель аргона, прокачкой вакуумой камеры очищают ее от аргона (Ar), снимают напряжение на мишени и включают натекатель реакционного газа-азота (N), заполняя им вакуумную камеру. При этом давление азота в вакуумной камере доводят до величины 0,001 Па. Затем подачей распыляющего газа-аргона (Ar) создают общее давление в вакуумной камере до величины 0,1-0,6 Па. Относительное парциальное давление азота в вакуумной камере должно при этом составлять величину в пределах 0,05-0,2. На мишень подают напряжение величиной 1,8-2,1 кВ при силе тока 0,6-0,7 А. При этом на металлической поверхности зеркала, установленного на перемещающемся барабане, происходит формирование защитного слоя. Время формирования защитного слоя толщиной 0,4-1,0 мкм составляет 105-115 мин. Измерение микротвердости пленок показало следующие результаты (см. фиг. 2). У пленок защитного покрытия, сформированных при вышеуказанной величине относительно парциального давления азота в вакуумной камере, наблюдается увеличение микротвердости (определение микротвердости можно производить, например, серийным микротвердомером типа МКИИМ-1200), превышающее значение микротвердости пленки из карбида кремния, осажденной в атмосфере чистого аргона. Спектральный анализ пленки защитного покрытия свидетельствует о том, что при распылении карбида кремния в атмосфере смеси азота (N) и аргона (Ar) при указанном диапазоне парциального давления азота на зеркальной металлической подложке наряду с кабидом кремния образуется нитрид кремния, так как в распыляемой мишени имеется 2-10 мас.% свободного кремния (Si). Повышение относительного парциального давления азота в вакуумной камере выше величины 0,2 приводит к снижению микротвердости и долговечности защитного покрытия, что связано с увеличением компонента покрытия на основе нитрида кремния свыше 98 мас.% в составе защитного покрытия. Распыление производится ионами распыляющего газа аргона (Ar) с энергией порядка 1-2 кэВ. Данные поэтапного спектрального анализа показывают, что вначале идет распыление свободного кремния, содержащегося в мишени в указанном диапазоне мас. % , который реагирует с реакционным газом азотом (N), затем вытравливаются границы зерен карбида кремния,а далее идет распыление карбида кремния. Температура мишени достигает величины порядка 700оС. Коэффициент пропускания светового излучения защитного покрытия зеркала в инфракрасной области спектра при толщине слоя покрытия 0,4-1,0 мкм составляет величину 0,55-0,75, а для спектра в области видимого света - от 0,6 до 0,95 - в зависимости от вида металла зеркального покрытия. Оптимальная толщина пленки формируемого вышеуказанным способом защитного покрытия с точки зрения максимизации пропускания спектра в области видимого света, долговечности и надежности покрытия составляет величину 0,4-1,0 мкм. Нижняя граница указанной величины толщины покрытия обусловлена снижением твердости, абразивостойкости и долговечности покрытия, а верхняя ее граница - увеличением внутреннего напряжения состояния слоя защитного покрытия, что приводит к отслаиванию сопряженных адгезионных слоев защитного и зеркального покрытия, т.е. ведет также к снижению долговечности покрытия и к поглощению пропускаемых спектров световых волн защитным покрытием. Наличие в покрытии карбида кремния (SiC) в указанном диапазоне 2-27 мас.% увеличивает микротвердость формируемого защитного покрытия и его теплопроводность. Зеркало работает следующим образом. Оптическое излучение практически без потерь проходит через слои защитного покрытия 3 и попадает на отражающий слой 2, после взаимодействия с которым оно проходит в обратном направлении через защитный слой 3 по законам отражения. Защитный слой 3 полностью предохраняет отражающий слой 2 от воздействия абразивных и агрессивных сред (механическая чистка и протирание загрязненной и запыленной поверхности зеркала, прямое воздействие воды, кислотных и щелочных паров, коррозионных газожидкостных сред, сопровождающихся перепадами температур).

Формула изобретения

1. Зеркало, содержащее подложку, отражающий металлический слой и защитное покрытие, отличающееся тем, что защитное покрытие выполнено из нитрида и карбида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремния 2 - 27, Нитрид кремния Остальное 2. Способ формирования защитного покрытия зеркала, включающий нанесение в вакуумной камере защитного слоя распылением источника покрытия на очищенный отражающий слой металла, сформированный на подложке, отличающийся тем, что источник покрытия формируют в виде мишени из карбида кремния со свободным кремнием, перед нанесением защитного слоя мишень в вакуумной камере инициируют в атмосфере аргона, защитный слой наносят в атмосфере азота при его парциальном давлении в вакуумной камере 0,2 - 0,6 Па. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что мишень источника покрытия формируют с содержанием свободного кремния 2 - 10 мас.% и карбида кремния - остальное. 4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что мишень инициируют в атмосфере аргона при давлении в вакуумной камере 0,10 - 0,15 Па. 5. Способ по пп.2 - 4, отличающийся тем, что защитный слой наносят при рабочем давлении в вакуумной камере 0,2 - 0,7 Па. 6. Способ по пп.2 - 5, отличающийся тем, что распыление мишени ведут при подаче на мишень напряжения 1,8 - 2,1 кВ и силе тока 0,6 - 0,7 А.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Как делают зеркала? :: Класс!ная физика

Предшественниками современных зеркал были полированные куски обсидиана и бронзовые диски. А вот римляне стали подкладывали под кусочки цветного стекла металлические пластинки, что приводило к лучшему отражению в них окружающих предметов. В 13 веке, с началом производства сосудов из прозрачного стекла, стеклодув заливал внутрь такого сосуда олово, а когда оно остывало, разбивал сосуд. Эти кривые осколки и служили зеркалом.

Позднее стекло научились раскатывать в плоские листы.

В 16 веке для производства зеркал впервые применили амальгаму - сплав ртути и олова. "Стеклянные зеркала чернятся с исподу или покрываются оловянным листком, нартучиваются," - так сказано о зеркале в толковом словаре Даля. Зеркала, покрытые амальгамой, давали бледное отражение. При их изготовлении приходилось иметь дело с ядовитыми веществами. Бывали случаи, когда рабочие отравлялись насмерть ртутными парами.Поэтому через какое-то время от амальгамы отказались. В 19 веке немецкий ученый Ю. Либих придумал безвредное, в отличии от ртути, покрытие для зеркала. Вместо этого стали наносить на стеклянный лист тончайший слой серебра. Чтобы нежная серебряная пленка не повредилась, сверху её научились покрывать слоем краски. Такие зеркала давали очень яркое изображение.

Современное зеркало

состоит из стекла и нанесённого на одну его сторону отражающего слоя, покрытого защитным слоем лака или краски. Существует несколько основных технологий изготовления зеркального полотна.

1. Устаревающая технология.

Зеркала изготавливают из обычного стекла. И сначала из листового полированного стекла вырезают заготовки нужной формы, шлифуют края и, если необходимо, сверлят отверстия. Затем стекло моют специальным раствором, чтобы поверхность была абсолютно чистой. Далее следует самый сложный этап в производстве - это напыление алюминия, реже титана или других металлов и сплавов. После напыления наносится защитное лакокрасочное покрытие. Этот способ дешев, но использование алюминиевых зеркал ограничено их малыми размерами.

2. Более современная технология.

При изготовлении серебряных зеркал в качестве отражающего слоя используется раствор серебра, на который затем наносится защитный слой меди или специальных склеивающих химикатов, а уже затем два слоя защитного лакокрасочного покрытия. Преимуществом данной технологии является отличное качество зеркал и большие размеры. Серебряные зеркала имеют повышенную влагостойкость.

 

Другие страницы по теме « Страна "Зазеркалье"»

Древние металлические зеркалаСтаринные стеклянные зеркалаСигнальное зеркалоСекрет Этрусских зеркал Волшебные зеркалаЕщё о волшебных зеркалахПерископЗеркало разведчикаЗеркало художника Цилиндрические зеркалаКак делают зеркалаЗеркала АрхимедаСферические зеркалаЗеркала для развлеченийОпыты с зеркалами Калейдоскоп Необычные зеркала"Зеркальные"предрассудкиЗеркало, которое не вретВогнутые зеркалaАнтизеркало для видимого света

ОПТИКА В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

По страницам старых журналов

Совпадающая с фоном окраска у представителей животного мира — это своеобразная шапка-невидимка. Но в природе однородный фон встречается крайне редко. Поэтому для надежной маскировки необходимо нарушить впечатление однородности и оптически расчленить предмет на несколько как бы различных.

Очень часто поверхность тела животного покрыта неправильным контрастным рисунком. Отдельные части этого рисунка в первую очередь привлекают внимание наблюдателя и мешают ему рассмотреть истинные контуры живого существа. Так, например, маскируются жирафы.

«Таинственность их исчезновения, — пишет известный натуралист, — просто поразительна. Я часто подбирался к ним, и если в этот момент какой-либо другой объект отвлекал на несколько мгновений мое внимание, то, взглянув снова, я видел, что они исчезли. Не просто скрылись, отойдя на какое-то расстояние, но буквально исчезли, пропали, как дымка тумана при восходе солнца».

Сколь это ни кажется странным, немногие животные так легко исчезают из виду, если на мгновение отвлечь от них свое внимание. А между тем используют жирафы чисто оптический эффект расчленения.

class-fizika.narod.ru

Как защитить зеркало от влаги в ванной: самые надёжные способы

Выбирая обстановку для ванной комнаты, хозяева надеются, что все детали интерьера прослужат им долгие годы. Это касается и непременного атрибута помещения — зеркал. Однако часто случается, что зеркальный слой под воздействием агрессивной среды — постоянных перепадов температуры и влажности, оседающего на поверхности пара, утрачивает свои свойства. Существует несколько способов защитить покрытие от влаги и тем самым продлить срок службы зеркального слоя.

Почему стоит защитить зеркало в ванной комнате

В настоящее время производители выпускают зеркала с амальгамой, то есть зеркальным слоем, изготовленным с использованием алюминия либо серебра. При этом применяется сложная технология многослойного покрытия. Она позволяет вполне надёжно изолировать зеркальный слой от неблагоприятных внешних воздействий. Серебряная амальгама считается более долговечной, но и цена её в разы выше алюминиевой.

Амальгама представляет собой многослойное покрытие

Справка: Отечественный ГОСТ 17716–91 «Зеркала. Общие технические условия» предусматривает необходимость устойчивости зеркального слоя к периодическим воздействиям водяных паров, то есть не исключает использование зеркал в ванных комнатах. Зеркала должны изготавливаться из силикатного стекла высших марок с нанесением качественного металлизированного покрытия.

Любые дефекты, которые могли образоваться как в ходе производства, так и при хранении, транспортировке и установке зеркала, могут свести на нет гарантии изготовителя. Они позволят влаге оказывать негативное воздействие на амальгаму. Зеркала покрываются пятнами и утрачивают отражательную способность. Поэтому перед установкой в ванной комнате нелишним будет предпринять дополнительные меры, защищающие зеркальный слой. Особое внимание стоит обратить на изолирование от воздействия влаги торцевых кромок, так как именно в этих местах чаще всего возникают дефекты.

Способы обработки задней поверхности

Домашние мастера традиционно применяют несколько проверенных временем способов изоляции отражающего слоя зеркала:

  • Покраска задней поверхности зеркала влагостойкой краской или лаком. Может использоваться, к примеру, нитроэмаль из баллончика-распылителя или мебельный лак, наносимый кистью или валиком. Изолирующий состав наносится в 2–3 слоя с просушиванием между окрашиваниями. Главное условие качественной изоляции — предварительное обезжиривание и просушка окрашиваемой поверхности.
  • Вместо окрашивания иногда используют приклеивание к задней поверхности полиэтиленовой плёнки. Она клеится при помощи жидких гвоздей. Плёнку следует использовать высокой плотности. После высыхания зеркало крепят к поверхности стены.
  • Не стоит забывать, что хорошей мерой защиты является профилактика. Ванная комната должна быть оборудована вентиляцией, да и регулярные проветривания удалят лишнюю влагу.

Заднюю поверхность зеркала можно покрыть краской или полимерной плёнкой

Как сберечь торцевую сторону

Как уже говорилось выше, наиболее подвержены воздействию влаги торцевые поверхности зеркала. Изолировать их можно такими же способами, как и заднюю поверхность. Однако в ряде случаев, когда владельцу необходимо защитить только края зеркала, можно применить и иные способы. К ним относится оклеивание зеркала по периметру липкой полимерной лентой (скотчем), или как альтернатива — обмазывание пластилином. Несмотря на кажущуюся простоту, эти способы могут обеспечить зеркалу в ванной несколько дополнительных лет жизни. Правда, использовать их можно только в тех случаях, когда кромки зеркала скрыты, например, зеркало вставлено в раму.

Грамотный монтаж как способ защиты от влаги

Зеркало можно защитить от вредных воздействий и используя некоторые способы крепления к основанию:

  • Лист зеркала может быть вплотную закреплён к плоской поверхности — стене, деревянной или пластиковой панели при помощи жидких гвоздей. Щели по кромке изолируют при помощи любого подходящего герметика, например, силиконового. Затем зеркало помещается на стену помещения.

Зеркало крепится на плоское основание

  • Ещё один способ монтажа — непосредственно на стену либо в нишу, заподлицо с отделочной плиткой. Прикрепить к стене зеркальное полотно в этом случае можно с использованием плиточного клея.

Ниша для последующего монтажа зеркала заподлицо с плиткой

Почему обогрев облегчает жизнь

При любом перепаде температуры в ванной комнате на зеркале конденсируются водяные пары, оно начинает «потеть». Это крайне неудобное проявление законов физики легко устранить, обеспечив обогрев зеркальной поверхности. Кроме этого, снабжённое обогревом зеркало будет обеспечено наилучшей защитой — нет водяных паров, значит, нет и вредного воздействия влаги.

Существуют следующие возможности устроить обогрев зеркала:

  • Некоторые домашние мастера используют систему кабельного обогрева пола. Такая система может подойти только для зеркал большой площади, так как ширина матов кабельного подогрева составляет 0,5 м, а купить мат длиной менее 1 м вряд ли получится. Монтаж такой системы прост — вначале кабеля с использованием плиточного клея крепятся на стену, затем участок стены шпаклюется и сверху клеится зеркало. К сети кабеля подключаются через терморегулятор, как и при монтаже на пол.

Обогрев с помощью электрокабеля подходит для зеркал большой площади

  • Очень похожим образом монтируется такой обогревательный элемент, как плёночный обогрев пола. Отличие в том, что нагревательная плёнка имеет малую толщину и её можно наклеить непосредственно на тыльную поверхность зеркала. Затем зеркало монтируется на стену.

    Пленочный элемент можно прикрепить с тыльной стороны зеркала

  • Ещё один способ — монтаж с тыльной поверхности зеркала элементов инфракрасного плёночного пола. Свет, излучаемый в инфракрасном диапазоне, нагревает зеркало и избавляет его от влаги.

Инфракрасный свет обеспечивает обогрев поверхности зеркала

  • Самый простой и надёжный способ — приобретение зеркала, уже снабжённого системой обогрева. Он является предпочтительным, так как лучше всего отвечает требованиям безопасности. Потребляемое напряжение таких нагревателей составляет 12V, что безопасно для человеческого организма. Во всех остальных перечисленных случаях следует применять особые меры предосторожности и применять надёжную изоляцию как проводки, так и нагревательных элементов.

Элементы нагрева, встроенные в конструкцию, являются наиболее безопасными

 Видео: Процесс монтажа зеркала с подогревом своими руками

Рачительный хозяин, приобретая зеркало для ванной комнаты, предпочтёт не полагаться на случай. Он предпримет меры, чтобы защитить этот предмет обстановки от вредного воздействия влаги. Это поможет продлить службу зеркала на много лет.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

remont-samomy.ru

Как выбрать зеркало для дома. Толщина зеркала, его покрытие и качество обработки кромки

Зеркала расширяют пространство, придают комнате оригинальность и наполняют ее светом. Все это справедливо лишь в случае, если эти изделия – достойного качества.

Толщина и гладкость стекла

Зеркало представляет собой фрагмент плоского стекла произвольной формы, на обратной поверхности которого нанесен слой отражателя. От толщины стекла, из которого изготовлено зеркало, напрямую зависит качество всего изделия.

Поверхность тонких (и дешевых) зеркал редко бывает идеально ровной, чаще всего такие зеркала дают, хоть и незначительные, но искажения.

Как распознать кривое зеркало? Самый распространенный способ – взять в руку ручку или карандаш, поднести его к зеркалу и расположить перпендикулярно к поверхности стекла.

Не нарушая перпендикулярности положения карандаша, поводите рукой вдоль и поперек зеркала. Отставание в некоторых местах зеркала отражения и его искажение безошибочно укажут на неровности поверхности.

Еще один способ. Быстро проведите рукой на расстоянии около полуметра от зеркала от одного его края до другого. Дефекты поверхности проявят себя в виде образовавшейся ряби вмести четкой картинки.

Какой толщины должно быть зеркало? Не менее 4 мм. Чем толще стекло, тем качественнее зеркало. И дороже.

Оцените качество лицевой поверхности зеркала, разместив его как можно ближе к окну. Дело в том, что различить мельчайшие дефекты поверхности стекла можно лишь при помощи естественного освещения.

На зеркале не должно быть застывших пузырьков воздуха, матовых пятен, точек и царапин. Любой из этих изъянов является признаком зеркала низкого качества.

Покрытие

Рассмотрев лицевую сторону зеркала, переходите к изучению тыльной. У хороших и добротных зеркал покрытие тыльной стороны состоит из трех слоев.

Первый слой – отражающий. Представляет собой микроскопический слой серебра, нанесенный непосредственно на стекло. У низкокачественных и недорогих зеркал серебряную амальгаму заменяют слоем обычного алюминия.

Не гонитесь за дешевизной: из-за того, что алюминий является химически активным металлом, он более чувствителен к воздействиям внешней среды, нежели серебро, а потому довольно скоро зеркальный слой такого зеркала возьмется пятнами и заметно потемнеет.

Второй слой – защитный. Его назначение – защищать амальгаму от коррозии. Обычно состоит из меди, у высококачественных зеркал – из нейтральных металлов.

Третий слой защищает зеркальную поверхность от влаги и механических повреждений. У дорогих зеркал состоит из слоя полимера, у недорогих – из нескольких слоев обычной краски.

Кромка

Обратите внимание на качество и способ обработки кромки. Их несколько.

Самый простой и недорогостоящий из них – зачистка, удаляющая острую кромку стекла. Следующий – простая обработка, при которой кромка скругливается до безопасного состояния.

Более дорогой способ обработки – полировка, после нее кромка приобретает трапециевидную форму и становится прозрачной.

Такую же трапециевидную форму приобретает кромка зеркала после шлифовки, но становится не прозрачной, а матовой.

Самым качественным и дорогостоящим способом обработки кромки является ее фасетирование. Кромка после нее представляет собой фаску, отполированную и скошенную под углом к поверхности зеркала.

От качества обработки кромки зависит долговечность и прочность зеркала, поскольку обработка краев стекла выполняется не только в декоративных целях, основная задача этого технологического процесса — защита слоев покрытия зеркала.

Удачного вам выбора!

Понравилась статья? Поделитесь ею в соцсетях и поставьте оценку
Загрузка...

Не спешите уходить! Это может быть вам полезным

goodmaster.com.ua