Tehnologie integrată de procesare și caracterizare a suprafețelor cu topografie nanometrică - nanointeh

Stabilirea parametrilor tehnologici si a tehnicilor de caracterizare

Studiul comportarii substratului in diferite etape ale nanopolisarii

1. Experimentari preliminare privind stabilirea unor parametri tehnologici

ai nanopolisarii

Experimentarile au avut ca scop determinarea unor parametri tehnologici de baza ai procesului de polisare cu pulberi submicronice (nanopolisare), si anume: stabilirea parametrilor optimi ai suprafetei substratului in vederea executarii operatiei de nanopolisare; stabilirea suspensiilor de nanopolisare optime; stabilirea concentratiilor suspensiilor de nanopolisare

Tipurile de substraturi optice utilizate pentru experimentari

Experimentarile s-au derulat pe doua substraturi optice cu compozitii chimice si proprietati mecanice diferite, si anume : sticla optica, sortul N-BK7 Schott si cuart, sortul Lithosil SQ1, Schott-Lithotec.

Caracteristicile fizico-chimice ale materialelor prelucrate in cadrul experimentarilor sunt date in tabelul 1.

Tabelul 1 – caracteristicile fizico-chimice ale materialelor substraturilor

Caracteristica/Material N-BK7

Schott Lithosil SQ1

Schott Lithotec

Modul de elasticitate N ( GPA-103N/mm2 ) 82 72

Duritatea Knoop HK (N/mm2) 610 580

Prelucrabilitatea HG (ISO 12844) 3 -

Rezistenta chimica:

- rezistenta la acizi

- rezistenta la alcalii

- rezistenta la fosfati

Pentru experimentari s-au utilizat epruvete plan-paralele, executate din materialele optice mentionate mai sus, cu diametrul de 19 mm si grosime de 4 mm (figura 1)

Figura 1 – epruveta utilizata pentru experimentari

Muchiile ascutite ale epruvetelor au fost tesite cu carbura de siliciu 400 verde LOH Services GmbH.

Masini si echipamente utilizate in cadrul experimentarilor

Prelucrarile experimentale s-au executat pe

- masina de slefuit si polisat cu un post de lucru cu pedala si motor

- masina de polisat cu 10 posturi de lucru tip Karger (figura 2).

Figura 2 – masina de polisat cu 10 posturi Karger

Ambele utilaje se afla in dotarea PRO OPTICA.

Stabilirea etapelor tehnologice

1.4.1. Operatii tehnologice pregatitoare. Parametri tehnologici

Conform tehnologiei experimentale, in vederea realizarii operatiei de nanopolisare au fost prevazute secvente de pregatire a suprafetei, care au ca scop reducerea treptata a rugozitatii suprafetei, concomitent cu diminuarea distrugerilor substratului produse ca urmare a operatiilor de slefuire anterioare.

Intrucat granulatiile micropulberilor de slefuire utilizate in tehnologiile practicate in prezent de producatorii autohtoni de optica sunt relativ mari, iar numarul de trepte de slefuire este redus, s-a considerat necesara introducerea de trepte suplimentare de slefuire, prin utilizarea unor micropulberi de slefuire cu granulatii foarte mici.

In tabelul 2 este prezentata o comparatie intre operatiile de slefuire practicate in prezent pentru prelucrarea sticlei optice la PRO OPTICA si treptele propuse in cadrul tehnologiei experimentale.

Tabelul 2- trepte de slefuire la prelucrarea suprafetelor prin polisare si nanopolisare

Tip polisare/

Caracteristici Polisare clasica Nanopolisare

Slefuire medie Slefuire

fina Slefuire medie Slefuire

fina Slefuire foarte fina

Numar trepte de slefuire 1 2 1 2 2

Marimea medie a granulei (μ) 20 12 10 20 12 9 5 3

Rugozitate Ra

1.4.1.1.Slefuirea medie

Pentru realizarea slefuirii medii s-a utilizat carbura de siliciu SiC granulatia 400 de culoare verde, furnizor LOH Services GmbH, Germania. Caracteristicile tehnice ale materialului sunt date in tabelul 3.