Hopeapinnoitus on prosessi, jossa ohut hopeakalvo levitetään toisen kovan materiaalin, yleensä lasin , pinnalle heijastavan ominaisuuden saamiseksi.
Hopeutumista kutsutaan joskus myös hopeakalvon galvaaniseksi kerrostamiseksi metalliosien ja muiden sähköä johtavien materiaalien, kuten grafiitin , pinnalle .
Tällä hetkellä (2017) lähes kaikki kotitalouksien peilit ja optisten laitteiden peilit valmistetaan suihkuttamalla alumiinikalvoja lasille tai muoville ( CD -levyt , metalloidut polyesterikalvot jne.) tyhjiössä, tämä prosessi ei ole täysin oikea ja joskus sitä kutsutaan myös " hopeaa".
Lasipeilitekniikka keksittiin ensimmäisen kerran ja sitä käytettiin laajalti Euroopassa 1500-luvulta lähtien. Sitten peilien valmistuksessa käytettiin tinaamalgaamia . Tuloksena saaduilla peileillä ei ollut kovin suurta valonheijastavuutta ja niiden tuotanto oli erittäin haitallista, työntekijät joutuivat krooniseen elohopeamyrkytykseen sen höyryjen hengittämisen vuoksi.
1800-luvun alussa keksittiin kemiallinen menetelmä hopeakalvon kerrostamiseksi lasipinnoille. Tämän menetelmän ydin on vesiliukoisen hopeayhdisteen (yleensä hopeanitraatti ammoniakin vesiliuoksessa ) pelkistäminen metalliksi jollakin orgaanisella pelkistimellä, esimerkiksi formaldehydillä tai glukoosilla ( hopeapeilireaktio ). Hopeakalvon kiinnittymisen parantamiseksi lasiin lasipinta käsitellään tinatetrakloridilla ennen hopean levittämistä . Kemiallinen hopeamenetelmä syrjäytti hyvin nopeasti amalgaamimenetelmän peilien valmistamiseksi.
Kemiallisen hopeakäsittelyn etuja ovat menetelmän yksinkertaisuus ja helppokäyttöisyys, kalliita ja tilaa vieviä tyhjiöasennuksia ei tarvita . Haitat - ilmassa hopeakalvo haalistuu vähitellen, koska sen pinnalle muodostuu hopeasulfidikerros , kun se on vuorovaikutuksessa rikkivetyjäämien ja vesihöyryn kanssa, jota on aina vähäisinä pitoisuuksina ilmassa kerroksen kanssa. peilin metallinen hopea, joka vähentää asteittain heijastuskerrointa. Peilien tummumisen vähentämiseksi kodinpeileissä hopeakerros, jossa lasilevyn toiselle puolelle on levitetty hopeakalvo, peitetään suojalakalla. Tällaista suojaa ei voida käyttää optisten instrumenttien peileissä, esimerkiksi heijastavien teleskooppien peileissä , joten ennen alumiinikalvojen tyhjiöpinnoitustekniikan kehittämistä kaukoputkien peilit hopeoivat uudelleen useiden vuosien käytön jälkeen kemiallisesti. hopean pelkistys liuoksesta.
Kemiallista hopeatekniikkaa on toistaiseksi sovellettu yksinomaan lasiastioiden sisäseinien hopeoimiseen, kun tyhjiöpinnoitus on vaikeaa tai mahdotonta, kuten lasissa Dewars .
Nyt kemiallisen hopeakäsittelyn tekniikka on lähes kokonaan korvattu metallien, yleensä alumiinin, tyhjiöpinnoitustekniikalla. Joskus vastuullisissa ja erikoissovelluksissa alumiinin sijasta tyhjiöpinnoitusprosessissa käytetään indiumia , kultaa ja muita metalleja.
Vaikka hopeaa käytetään nykyään hyvin harvoin peilinvalmistusprosessissa, tätä prosessia kutsutaan usein edelleen "hopeaksi", tarkemmat termit ovat "tyhjöaluminointi", "metallin tyhjiölämpöruiskutus".
Tässä prosessissa optisen laitteen kiillotettu lasiosa tai lasilevy asetetaan tyhjiökammioon, joka on varustettu volframihaihduttimella - tämä on sähkövirralla lämmitetty volframilanka tai volframivene. Kaareva pala (50-200 mg) alumiinilankaa laitetaan volframilangalle, korkeassa tyhjiössä sula alumiini kostuttaa volframin hyvin muodostaen riippuvan pisaran langan päälle. Alumiinirakeet tai alumiinilangan palat laitetaan veneeseen . Lämmitettyjä veneitä käytetään ruiskutettaessa suuria pintoja. Lasiosan ruiskutettu pinta puhdistetaan ennen ruiskutuskammioon sijoittamista perusteellisesti epäpuhtauksista ( öljyjäämät ) yleensä orgaanisilla liuottimilla . Kun tyhjiökammio on pumpattu ulos absoluuttiseen kaasupaineeseen, joka on alle 10 -5 Pa , kytketään volframihöyrystimen lämmitysvirta päälle ja sen lämpötila säädetään vaaditusta tekniikasta riippuen 1500-2500 °C:een. Tässä tapauksessa alumiini haihtuu. Syvässä tyhjiössä alumiiniatomit lentävät suoria linjoja. Kun ne osuvat ruiskutetun osan pintaan, ne tarttuvat siihen muodostaen kalvon.
Alumiinikalvon tarttuvuuden lisäämiseksi lasialustaan käytetään usein alustan esilämmitystä 200–400°C:een. Samaa tarkoitusta varten käytetään lasipinnan imurointia ionipommituksella . Parantaakseen pinnoitetun kalvon optisia ominaisuuksia ja kestävyyttä, jotkut peilien valmistajat imuroivat piidioksidi -alakerroksen , toiset hapettavat esipinnoitetun alumiinikalvon puhtaalla hapella tai ilmalla ei-tyhjiölämmitetyssä uunissa ennen lopullisen peilialumiinikalvon levittämistä. , jolloin alumiinin pinnalle muodostuu alumiinioksidikerros .
Tällä menetelmällä valmistetut peilit luokitellaan läpäiseviksi peileiksi; heijastus peilipinnalta tapahtuu lasikerroksen läpi ja valovirta kulkee lasikerroksen läpi kahdesti ( eng. back-hopeoitu ; kaikki kodin peilit ovat tällaisia (koska tämä suojaa suhteellisen epävakaa heijastavaa metallikerrosta korroosiolta , naarmuilta ja muilta vaurioilta ) ja optisten instrumenttien ei-tarkkuuspeilit, esimerkiksi optisten mikroskooppien valaisevat objektipeilit , optiset projektorit jne.) ja ulkoiset heijastuspeilit, joissa heijastava kalvo on kerrostettu jonkin materiaalin pinnalle, joka ei välttämättä ole läpinäkyvä valo, vaikka se on yleensä Pyrex -lasia tai sulatettua kvartsia ( englanniksi front -silvered ), nämä peilit ovat mukana kaikkien optisten laitteiden kuvien rakentamisessa - kaukoputkien peilit, peililinssit , lasertulostimien litteät peilit , kopiokoneet ja muut, Tämän tyyppisen peilin avulla voit vähentää optisen järjestelmän poikkeamia .
On olemassa tarkkoja optisia peilejä, kuten esimerkiksi Mangin-peili, joissa peilipinta on muodostettu optisen linssin kääntöpuolelle, sellaisissa peileissä valonsäteiden taipuminen johtuu sekä peilipinnan kaarevuudesta että taittuminen lasilinssissä. Laskettaessa optisia järjestelmiä tällaisilla peileillä, molemmat tekijät otetaan huomioon. Tällaisia peilejä käytetään usein teleobjektiivissa , mikä mahdollistaa niiden pituuden ja painon pienentämisen peilittömiin optisiin järjestelmiin verrattuna, kun kaikki muut asiat ovat samat.
Vaikka kemiallista hopeaa käytetään edelleen joskus jokapäiväisessä elämässä käytettäviin hopeapeileihin, tarkkuusoptisten instrumenttien, kuten teleskooppien, peilit valmistetaan aina alumiinin tyhjiöpinnoituksella. Vaikka hopealla on suurempi heijastavuus näkyvällä aallonpituusalueella, sitä ei tällä hetkellä käytetä tällaisten instrumenttien optisissa peileissä, koska se tummuu suhteellisen nopeasti johtuen hopeasulfidikalvon muodostumisesta . Ilman hapen aiheuttaman hapettumisen ansiosta alumiini ilmakehässä on peitetty ohuimmalla, optisesti läpinäkyvällä alumiinioksidikalvolla, joka suojaa metallia lisähapettumiselta ja pienentää hieman heijastuskerrointa.
Lähi- ja kauko- infrapuna -optisissa instrumenteissa käytettäväksi tarkoitetut peilit on tyypillisesti tyhjiöpinnoitettu metallikullalla. Kullan infrapunaheijastuskyky on korkeampi kuin alumiinilla ja parempi hapettumisen ja korroosionkestävyys ilmakehän olosuhteissa.