مواد و ساخت پیشرفته

قالب گیری شیشه ای دقیق (PGM) روشی است که اخیراً برای ساخت اجزای شیشه ای ریزشیاری توسعه یافته است. شیشه سربی به دلیل ضریب شکست بالا و دمای انتقال پایین معمولاً به عنوان یک ماده نوری استفاده می شود. به طور سنتی برای اپتیک ریزساختارها، قالب با پوشش نیکل-فسفر (Ni-P) به طور سنتی در فرآیند PGM استفاده می شود. با این حال، شیشه سربی در معرض تغییر رنگ است و می تواند در طول فرآیند PGM سیاه شود و عبور نور ریز شیارها را کاهش دهد.

بر اساس یکی از مطالعات جدید، معادله ای برای واکنش ردوکس بین نیکل و سرب ارائه شده است که بر اساس انتشار و نفوذ اتم های داخلی نیکل به سطح قالب و پتانسیل استاندارد الکترود یون های سرب در شیشه سرب می باشد. بر این اساس، یک مدل ساختاری ویسکوالاستیک از شیشه برای شبیه‌سازی توزیع تنش فشاری در طول قالب‌گیری ایجاد شده است. در نهایت، اثرات فشار قالب‌گیری، دمای قالب‌گیری و مواد قالب بر سیاه‌شدن شیشه بررسی شده است.

نتایج نشان می دهد که سیاه شدن شیشه های سربی ناشی از غنی سازی سرب سطح است. از طرفی افزایش تنش قالب‌گیری و دما، تغییر شکل آبکاری Ni-P را افزایش می‌دهد که باعث انتشار اتم‌های نیکل می‌شود. با افزودن پوشش کربن الماس مانند (Ti-DLC) ترکیب شده با تیتانیوم، تغییر شکل آبکاری Ni-P در طول قالب گیری سرکوب می شود و می توان از انتشار اتم های نیکل و در نتیجه سیاه شدن شیشه سربی جلوگیری کرد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884221040323