알루미늄을 높은 광학 품질로 연마하는 공정

고다드 우주 비행 센터, 메릴랜드주 그린벨트

순수 알루미늄 기판에 정밀하고 고품질의 곡면 또는 평면 거울 표면을 만드는 공정이 고안되었습니다. 이 공정은 (1) 원하는 표면 형태를 확립하기 위한 다이아몬드 선삭, 그 다음 (2) 연마 화합물의 조성을 제외하고는 대부분 전통적인 연마 하위 공정으로 구성됩니다. 이 공정은 1/8 파장(파장 6,328Å)의 피크 대 밸리 오차 내에서 정확한 표면 형상을 유지할 수 있으며,

알루미늄은 상대적으로 부드럽기 때문에 지금까지 정밀한 과학 장비에 적합한 광학 품질로 순수 알루미늄을 연마할 수 있는 방법이 없었습니다. 최적의 조건에서 다이아몬드 선삭을 사용하면 알루미늄 기판에서 약 0.5파장 이상의 오차와 약 50Å 이상의 표면 거칠기 내에서 표면 형상을 얻을 수 있습니다. 더 높은 광학 표면 품질을 얻으려면 다이아몬드로 선삭된 알루미늄 기판에 무전해 니켈의 얇은 코팅을 증착한 다음 니켈 코팅을 전통적으로 연마해야 했습니다. 이 접근법의 단점은 알루미늄에 니켈을 도금하는 것이 어렵고 비용이 많이 들고, 바이메탈 열 응력으로 인해 거울의 광학 표면이 왜곡될 수 있으며, 하나 이상의 지점에서 니켈 코팅을 통해 연마될 위험이 있다는 것입니다. 후자의 경우 전체 코팅을 벗겨내고 새로운 니켈 코팅을 재도포한 후 새로 연마를 시작해야 합니다.

종래의 실행과 본 공정 모두에서, 연마는 연마 화합물 및 액체 캐리어로 코팅되고 기판 표면 위에서 반무작위로 반복적으로 이동되는 랩(lap)의 사용을 포함합니다. 일반적으로 액체 담체는 물인 경우가 많습니다. 현재 연마 하위 공정의 주요 특징은 인도 잉크(단독 또는 물로 희석)가 연마 화합물과 액체 캐리어 모두로 사용된다는 것입니다. (과거 인도 잉크는 금속을 연마하는 데 이러한 방식으로 사용되었지만 지금까지는 알루미늄을 정밀한 표면 모양과 높은 광학 품질로 마무리하기 위한 통합 다이아몬드 선삭/연마 공정의 성분으로 사용되지 않았습니다.)

현재의 연마 하위 프로세스는 두 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는 다이아몬드 가공 표면을 0.25μm 다이아몬드 분말, 증류수 및 인도 잉크의 혼합물로 연마합니다. 두 번째 단계에서는 순수한 인도 잉크로 연마를 시작한 다음 잉크를 물로 천천히 희석합니다. 원하는 사양이 달성될 때까지 연마가 계속됩니다.

이 공정의 성공은 부분적으로 인도 잉크의 탄소 입자에 기인합니다. 이러한 입자는 기판과 랩 사이에 올바른 작용을 제공하여 기판의 심각한 긁힘이나 차가운 흐름을 유발하지 않을 만큼 충분히 작고 단단합니다. 또한 잉크의 액체 부분에는 연마 중에 탁월한 윤활제 역할을 하는 유성 베이스가 포함되어 있습니다. 알려진 기존 연마 재료 및 그 조합을 사용하여 수년 동안 실험한 결과 인도 잉크는 지금까지 순 알루미늄 연마에 효과적인 것으로 알려진 유일한 재료입니다.

이 작업은 Goddard Space Flight Center의 James J. Lyons와 John J. Zaniewski가 수행했습니다. 자세한 내용은 www.nasatech.com/tsp의 제조 및 프로토타이핑 카테고리에서 온라인으로 무료로 제공되는 기술 지원 패키지(TSP)에 액세스하십시오.

이 발명품은 NASA의 소유이며 특허 출원이 제출되었습니다. 상업적 개발을 위한 비독점적 또는 독점적 라이선스에 관한 문의사항은 다음 주소로 문의하시기 바랍니다.

GSC-14147을 참조하세요.

이 기사는 NASA Tech Briefs Magazine 2001년 2월호에 처음 게재되었습니다.

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