NO146679B - Startkatodeemne for elektrolytis avsetning av et stippbart metallag for en metallholdig elektrolytt - Google Patents

Description

En fremgangsmåte til fremstilling av et optisk element av strontium-fluorid.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av optiske elementer av strontium-fluorid.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det skaffet tilveie en fremgangsmåte til å lage et optisk element av strontium-fluorid som omfatter å plasere rent mikro-krystallinsk strontium-fluoridpulver i en trykkform, utøve et støpetrykk på mellom 1750 og 3500 kg/cm2 på strontium-fluoridet mens man holder dets temperatur innenfor området 800° C til 900° C i en tilstrek-kelig lang tidsperiode til å sikre at elemen-tet blir homogent, for deretter å utløse trykket og avkjøle formen.

Strontium-fluoridpulver varmepresses

i en trykkform under høyt trykk, høy temperatur og høyt vakuum eller inert atmo-sfære til et fast, optisk element av transparent krystallinsk strontium-fluorid. Stø-peformen kan ha hvilken som helst pas-sende form for å danne et vindu eller en linse med ønsket omriss.

Foråt fremgangsmåten i henhold til

oppfinnelsen lettere skal forstås, vil fremgangsmåten med å varmpresse strontium-fluoridpulver til optiske elementer beskri-ves med henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt av et

apparat,

fig. 2 er et sideriss, delvis i snitt av et alternativt apparat, hvilket anvender høy-frekvens oppvarmningsanordning.

Apparatet, se fig. 1, omfatter en bunnplate 16, en silikonpakning 23, en blokk 9, en varmeisolator 15, en blokk 13, en presse-sylinder eller trykkform 12, et støpestempel 17, som har et hode 8 som er konstruert til å tilkobles en kraftmaskin, ikke vist, så som stemplet på en hydraulisk presse for å bevege stempelet 17 vertikalt inn og ut av støpesylinderen 12 og derved presse en strontium-fluoridpulverladning 10 til et fast element.

Hodet 8 er festet til en retningsring 18 ved hjelp av metallbelger 20 for derved å sikre et vakuumsegl rundt den øvre del av stempelet 17 under bevegelse inn og ut av sylinderen 12.

En sylinder 21 omslutter støpesylin-deren 12 og den nedre del av stempelet 17, og sitter på en blokk 7. En oppvarmnings-enhet 14, som omfatter et tungtsmeltende hus, er plasert rundt sylinderen 21 og sitter også på blokken 7 og inneholder elek-triske oppvarmningsspiraler 11 som er til-ført elektrisk kraft ved klemmer 27.

En sylinder 29 er plasert konsentrisk i forhold til sylinderen 21 og danner et vakuumkammer 30, hvis ender er lukket av henholdsvis pakningene 23 og platen 16 og en pakning 26 og en topp-plate 19. Avkjø-lingsspiraler 25 er plasert i kontakt med den ytre overflate på sylinderen 29 og topp-platen 19. En ledning 24 forbinder vakuum-kammeret 30 med det vakuumsystem (ikke vist). Apparatet er ytterligere avstivet ved medvirkning av topp-platen 19, gjengede stenger 22, og bunnplaten 16.

Temperaturen på blokken 13 og presse-sylinderen 12 måles ved hjelp av henholdsvis termoelementer 28 og 31, som er plasert i kanaler i blokken 13 og sylinderen 12, og de er plasert nær formestedet.

Blokken 9 og støpesylinderen 12 kan være laget av molybden, en molybdenlegering, en nikkel-kromlegering eller rustfritt stål. Blokken 13 og stempelet 17 kan være laget av en molybdenlegering eller en su-perlegering.

Et transparent optisk element av polykrystallinsk strontium-fluorid kan lages på følgende måte i henhold til oppfinnelsen, idet man anvender apparatet beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 1: En strontium-fluoridpulverladning 10 plaseres i støpesylinderen 12 og sitter på blokken 13 under stempelet 17. Kammeret 30 evakueres gjennom ledning 24. Deretter sirkuleres kjølevann gjennom kjølespira-lene 25 fra en kilde (ikke vist) og også gjennom platene (ikke vist) på den hydrauliske presse. Elektrisk kraft tilføres så varmespiralene 11 gjennom klemmene 27. Temperaturen i formen måles ved hjelp av platina-rhodium-termoelementene 28 og 31. Når den indikerte temperatur på ter-moelementet 28 når 860 C, anvendes kraft på hodet 8 til stempelet 17 ved hjelp av den hydrauliske presse (ikke vist) og trykket økes på strontium-fluoridpulveret til ca. 2812 kg/cm2. Dette trykk holdes på strontium-fluoridet i ca. 20 min., mens temperaturen holdes på 860° C. Mot slut-ten av presseperioden slås kraften av og trykket utløses langsomt. Vakuumpumpen stenges av og argon eller annen inert gass slippes inn i kammeret 30. Formen gis anledning til å avkjøle til ca. 300° C i henhold til termoelementene 28 og 31.

Stempelet 17 trekkes nå tilbake fra sylinderen 12 og det polykrystallinske transparentet strontium-fluoridelement som er i den, gis anledning til å avkjøle til ca. romtemperatur, tas ut av apparatet og anvendes etter ønske.

En modifisert form for apparatet i fig. 1 som bruker høyfrekvensoppvarming som også kan anvendes til å lage strontium-• fluorid optiske elementer, er vist på fig. 2. Stort sett er dog dette apparat av tilsvarende type og arbeidsmåte som de som er vist og beskrevet med henvisning til fig. 1.

En ladning av polykrystallinsk strontium-fluoridpulver 41 ligger inne i en stø-

pesylinder eller trykkform 42, og en støpe-blokk 43 hviler på en isolator 44 og bære-blokker 45 og 46. Blokken 46 hviler på en bunnplate 47. En grafitthylse eller suseptor 60 er plasert mellom induksjonsoppvarm-ningspiralene 64 og sylinderen 42 og blokken 43. Et sylindrisk kammer 63 er også plasert på bunnplaten 47, gjennom hvilken går vakuumledning 65, en vakuumutløs-ningsledning 66 og en termoelementledning 71. Et termoelement 67 er plasert i blokken 43 med dets ledninger gående gjennom kanalene 71. Et vannrør 70 forbinder kammeret 63 med en vannforsyning (ikke vist). En kvartssylinder 62 plaseres over kammeret 63 og adskilt fra dette ved hjelp av en pakning 68. Sylindrene 62 og 63 danner således et vakuumkammer 73, hvis øvre del er lukket av en plate 57, som har vann-avkjølingskanaler 56 i seg. En pakning 55 danner den øvre overflate på kanalene 56 og holdes i stilling av en klemplate 59. Apparatet er avstivet ved en flerhet av klemmestenger 58 og tilhørende vingemut-tere. Et vannrør 72 forbinder kanalene 56 til vannforsyningen (ikke vist).

Et formestempel 48 strekker seg gjennom en føring i platen 57 og bevegelsesfri-het for stempelet og et vakuumsegl oppnås ved hjelp av metallbelger 53, hvis ender er forseglet henholdsvis til et hodestykke 54 på stempelet 48 og til platen 57.

Formestempelet 48 omfatter tre seksjo-ner, seksjon 49 er fortrinsvis laget av en nikkel/kromlegering eller rustfritt stål, seksjon 50 av en nikkel/kromlegering og seksjon 52 av molybden eller molybden - legeringer. Varmeisolatorer 51 er plasert mellom seksjonene 49 og 50 og mellom seksjonene 50 og 52. De forskjellige stempel-seksjoner holdes sammen av gjengede bol-ter (ikke vist).

Platene 57 og 59 og bunnplaten 47 kan være laget av aluminium. Sylinderblokken 42 og blokken 43 er fortrinsvis av molyb-denlegeringer, blokken 45 av nikkel/kromlegering og blokken 46 av rustfritt stål. Isolatorene 44 og 51 er av «transitt» eller av materialer med tilsvarende eller bedre varmeisolerende egenskaper som vil motstå de høye temperaturer og trykk som anvendes.

Fordi molybden ikke effektivt påvirkes av høyfrekvensfeltet som er fremstilt av spolen 64, anvendes grafitthylsen eller suseptoren 60, som passer tett over støpesy-linderen 42 og blokken 43. Høyfrekvensfel-tet påvirker suseptoren 60 og oppvarmer grafitten som i sin tur oppvarmer støpe-sylinderen ved varmeledning.

Hvis en situasjon oppstår hvori det er ønskelig å unngå grafitt-suseptoren 60 er det ønskelig å lage stempelseksjonen 52, sylinderen 42 og blokken 43 av et materiale som påvirkes effektivt av høyfre-kvensfeltet. Materialer så som høytempe-raturlegeringer på nikkelbasis kan anvendes. Apparatet på fig. 2 arbeider ved stort sett de samme temperaturer, trykk og vakuum som beskrevet med henvisning til fig. 1 når man presser optiske elementer av strontiumfluorid, men på grunn av høy-frekvensoppvarmingen, kan oppvarmings-cyklusen reduseres betraktelig.

De tidligere beskrevne varmpresseope-rasjoner gir hva synes å være de beste resultater. Dog, har tilfredsstillende trans-parente polykrystallinske optiske elementer av strontium-fluorid vært fremstilt ved temperaturer mellom 800° C og 900° C.

Støpetrykk har vært anvendt mellom ca. 1750 og 3500 kg/cm2. Trykk mindre enn 1750 kg/cm2 kan resultere i et element som ikke er fullstendig presset til en homogen masse, mens trykk utover 3500 kg/cm2, som er ansett for å være det beste, ikke synes å yde noe til elementets kvalitet.

Presstiden er fortrinsvis 20 min. Ved

tider mindre enn 5 min. kan elementene ikke presses ut.

De tilgjengelige formmaterialer be-grenser varmpressing. Stempelet 17, sylinderen 12 og blokken 13 må alle være sterke ved høye temperaturer, og må være inerte for strontium-fluorid. En legering, laget av molybden og titan kan anvendes til å presse strontium-fluoridpulver.

Strontium-fluoridpulver med høy ren-het og liten krystallstørrelse er det fore-trukne utgangsmateriale.

Et hovedproblem som inntreffer i varmpressearbeid, er uønsket binding mellom strontium-fluoridelementet og form-delene. Noe sprekkdannelse i pressede strontium-fluoridelementer har inntruffet på grunn av denne binding til molybden-formdelene. Man har funnet det å være effektivt å dekke delene i formen som kom-mer i kontakt med strontium-fluoridet med et tynt lag grafitt. Dette hindrer klebing, og følgelig sprekking. Det kan også være nyt-tig å fore formhulningen med en tynn fo-lie av et materiale så som wolfram.

Strontium-fluoridpulveret kan plaseres i metallringer for å skaffe tilveie infrarøde transmitterende vinduer som er hermetisk forseglet til metallet. Metallet kan anvendes som en monteringsoverflate.

strontium-fluoridpulver kan presses i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forskjellige geometriske former og størrelser. Sylindriske stykker som varierer i diameter har vært presset. Linser kan presses i nøyaktig polerte pressformer med nøyaktig kurvatur, og den resulterende pressede gjenstand vil ha en ferdig optisk overflate innenfor en nøyaktig toleranse. Dog kan linser også poleres optisk på den vanlige måte. Størrelsen og formen på varmpressede strontium-fluoridelementer

er bare begrenset av de tilgjengelige appa-rater, og elementer med stor diameter og komplisert form kan fremstilles. Små strontium-fluoridlinser kan støpes i klaser.

I tillegg til anvendelse av polykrystallinsk strontium-fluorid-vinduer i prosjek-tiler og andre anordninger, kan man tenke seg mange andre anvendelser for dette varmpressede materiale. Sfæriske kupler, linser, prismer og andre optiske elementer kan lages.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et optisk element av strontiumfluorid, karakterisert ved å omfatte å plasere rent, krystallinsk strontiumfluoridpulver i en trykkform, utøve et støpetrykk mellom 1750 og 3500 kg/cms på strontiumfluorid-pulveret mens man holder temperaturen til dette innenfor området 800° C og 900° C.

2. Fremgangsmåte i henhold til på- stand 1, karakterisert ved at støpe- trykket utøves pa det oppvarmede stronti-umfluoridpulveret i 20 minutter.

3. Fremgangsmåte i henhold til hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at strontiumfluorid-pulveret plasseres i en metallring som er plassert i trykkformen.