Proceso para pulir aluminio desnudo hasta obtener una alta calidad óptica

Centro de vuelos espaciales Goddard, Greenbelt, Maryland

Se ha ideado un proceso para fabricar superficies de espejos planas o curvas precisas y de alta calidad sobre sustratos de aluminio desnudo. El proceso consiste en (1) torneado con diamante para establecer la figura de superficie deseada, seguido de (2) un subproceso de pulido que es mayoritariamente convencional excepto por la composición del compuesto de pulido. Este proceso puede mantener una figura de superficie con una precisión dentro de un error de pico a valle de tan sólo 1/8 de longitud de onda (a una longitud de onda de 6.328 Å) y puede producir un acabado caracterizado por una rugosidad cuadrática media de

Debido a la relativa suavidad del aluminio, hasta ahora no ha habido forma de pulir el aluminio desnudo hasta obtener una calidad óptica adecuada para instrumentación científica precisa. En condiciones óptimas, se puede utilizar el torneado con diamante para obtener una figura superficial con un error de no menos de aproximadamente 0,5 longitudes de onda y una rugosidad superficial de no menos de aproximadamente 50 Å sobre un sustrato de aluminio. Para obtener una mayor calidad óptica de la superficie, ha sido necesario depositar una fina capa de níquel no electrolítico sobre un sustrato de aluminio torneado con diamante y luego pulir convencionalmente la capa de níquel. Las desventajas de este enfoque son que revestir níquel sobre aluminio es difícil y costoso, las tensiones térmicas bimetálicas pueden distorsionar la superficie óptica del espejo y existe el riesgo de pulir la capa de níquel en uno o más puntos. En este último caso, es necesario quitar toda la capa, volver a depositar una nueva capa de níquel y comenzar a pulir de nuevo.

Tanto en la práctica convencional como en el presente proceso, el pulido implica el uso de una capa que está recubierta con un compuesto de pulido y un vehículo líquido y se mueve de forma semialeatoria y repetida sobre la superficie del sustrato. Convencionalmente, el vehículo líquido suele ser agua. La principal característica distintiva del presente subproceso de pulido es que se utiliza tinta china (ya sea sola o diluida con agua) como compuesto de pulido y como vehículo líquido. (La tinta china se ha utilizado en el pasado de esta manera para pulir metales, pero no, hasta ahora, como ingrediente en un proceso integrado de torneado/pulido con diamante para terminar el aluminio con una figura superficial precisa y una alta calidad óptica).

El presente subproceso de pulido consta de dos etapas. En la primera etapa, la superficie torneada con diamante se pule con una mezcla de polvo de diamante de 0,25 µm, agua destilada y tinta china. En la segunda etapa, el pulido se inicia con tinta china pura y luego la tinta se diluye lentamente con agua. El pulido continúa hasta lograr la especificación deseada.

El éxito de este proceso se ha atribuido en parte a las partículas de carbón de la tinta china. Estas partículas son lo suficientemente pequeñas y duras para proporcionar la acción correcta entre el sustrato y el traslapo para no causar rayones severos o flujo en frío del sustrato. Además, la porción líquida de la tinta incluye una base aceitosa que actúa como un excelente lubricante durante el pulido. Después de años de experimentación con materiales de pulido convencionales conocidos y combinaciones de los mismos, la tinta china es hasta ahora el único material conocido que es eficaz para pulir aluminio desnudo.

Este trabajo fue realizado por James J. Lyons y John J. Zaniewski del Centro de Vuelos Espaciales Goddard. Para obtener más información, acceda al Paquete de soporte técnico (TSP) de forma gratuita en línea en www.nasatech.com/tsp en la categoría Fabricación y creación de prototipos.

Este invento es propiedad de la NASA y se ha presentado una solicitud de patente. Las consultas relativas a licencia exclusiva o no exclusiva para su desarrollo comercial deberán dirigirse a

Consulte GSC-14147.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de febrero de 2001 de la revista NASA Tech Briefs.

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