190810. lajstromszámú szabadalom • Hővisszaverő védőszűrő hegesztő-szemüvegekhez
1 . 190.810 2 A találmány tárgya hővisszaverö védőszűrő hegesztő-szemüveghez, amelynél az üveg egyik oldalára felgőzölögtetett alumíniumrétegre többrétegű szűrőréteg van felgőzölögtetve. Ismeretes, hogy a hagyományos, például üvegből készült védőszűrő a hegesztésnél fellépő hősugárzással szemben csekély védelmet nyújt, különösen a 780-2500 nm-es hullámhosszúságú tartományban, és a tartós terhelés, mely különösen a speciális hegesztési műveletek során, például az inertgázas hegesztéskor igen kifárasztja a szemet. Ezt a hiányosságot ismert módon úgy próbálják kiküszöbölni, hogy a védőszűrő szem felőli oldalára vékony fémréteget visznek fel (például aranyból, alumíniumból). Az ilyen védőréteggel szemben a szokásos követelményen túl, vagyis, hogy a fenti tartományba eső infravörös-sugárzást visszaverő képessége megfelelő legyen, még az is elvárható, hogy a kémiai és mechanikai behatásokkal szemben tartósan ellenálló legyen és védőhatása a használat során ne változzon meg. A 2 440 468 sz. német szabadalmi leírásban olyan megoldást ismertetnek, mely szerint a hőviszszaverő réteget a mechanikai behatásokkal szemben egy további védőtárcsával védik, ami a hőviszszaverő védőréteg kialakításán túl további technológiai, illetve gyártástechnikai lépést és többletráfordítást jelent. A nemesfém arany helyett eddig azért nem alkalmaztak például alumíniumot, mivel a szükséges rétegvastagságban felhordott alumíniumréteg mechanikai és korrózióval szembeni ellenállóképessége egyáltalán nem megfelelő, melynek következtében a használat során a védőszűrő t fényáteresztési foka és védőképessége megváltozik. A szem számára különösen károsító hatású a kontrasztokban gazdag hegesztési ömledék. Annak megítélésére, hogy a hegesztési ömledék kontrasztokban gazdag vagy szegény, mértéknek tekinthetjük azt a reflexiót, ami a látható fény tartományában, tehát 380 és 780 nm közé eső hullámhosszúságnál tapasztalható, ami például egy arany védőréteggel ellátott védőszűrő alkalmazásakor még viszonylag kicsi. A 2 658 365 sz. német szabadalmi leírásban hegesztésnél alkalmazható kiegészítő fényforráshoz olyan szűrőt javasolnak, ami spektrálszelektív részszel van ellátva. A spektrálszelektív rész többrétegű fémbevonattal van kialakítva, melynek anyaga Sí02/Cr, Ag/MgF2, Al203/Cr, Ag/Al203 lehet. A találmány célja az olyan hővisszaverő védőszűrő kialakítása hegesztő-szemüveghez, ami nem rendelkezik a fent említett hátrányokkal, az ismert megoldásokhoz képest nem jár együtt technológiai vagy gyártástechnikai többletráfordítással és a hegesztési munkáknál hatásos szemvédő eszköz. Nevezetesen, az infravörös sugárzást magába foglaló 780 és 2500 nm-es hullámhosszúságú tartományban nagy a sugárzásvisszaverő képessége, tartós használat közben csekély mértékben melegszik fel, mechanikai és korrózióval szembeni ellenállóképessége jó, előállítása nem jár technológiai vagy gyártástechnikai többletráfordítással, például egy kiegészítő védőtárcsa alkalmazásával, amelynek a látható fény tartományába eső, tehát 380 és 780 nm-es hullámhosszúságú sugárzásokkal szembeni visszaverőképessége jó, így alkalmazásával a hegesztési ömledék erős kontrasztjainak hatása lecsökkenthető, és amely nem tartalmaz nemesfémet. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az ismert, alumíniumréteggel ellátott védőszürő mechanikai és korrózióval szemben mutatott ellenállóképessége jelentősen növelhető, ha a viszonylag instabil alumíniumrétegre egy speciálisan kialakított dielektromos kettős passzíválóréteget viszünk fel, amelynek homöopoláros és heteropoláros kötési jellemzői egymástól eltérőek, nevezetesen az alumíniumrétegre közvetlenül felvitt rétegben a heteropoláros kötések részaránya kisebb, míg az arra felvitt rétegben a heteropláros kötések részaránya r agyobb. A kitűzött feladat megoldása során olyan hegesztő-szemüveghez alkalmas hővisszaverő vétiőszürő kialakitásból indultunk ki, amelynél az i veg egyik oldalára felgőzölögtetett alumíniumrétegre többrétegű szűrőréteg van felgőzölögtetve. A találmány szerinti új megoldás, hogy az alumíriumrétegre felgőzölögtetett szűrőréteg egymástól eltérő részarányú homöopoláros és heteropoláros kötésű dielektromos kettős réteg és a közvetlenül az alumíniumréteg felett elhelyezkedő rétegben a heteropoláros kötések részaránya kisebb, míg az erre felvitt rétegben a heteropoláros kötések részaránya nagyobb, mint a homöopoláros kötések aránya. Különösen előnyös, ha az első dielektromos réteg Zr02-ból (kb. 67%-os heteropoláros kötési arány) és SiO-ból (kb. 51 %-os heteropoláros kötési arány) van kialakítva, míg a második réteg MgF2- ból (kb. 86%-os heteropoláros kötési arány) áll. Az alumíniumréteg vastagsága előnyösen 10-15 nm, a ZrOz réteg vastagsága 100-800 nm, a SiO rétegé 100-600 nm, míg a MgF2 rétegé előnyösen 100 és 500 nm között van. A nagyvákuumban felgőzölögtetett alumíniumréteggel egy szokásos hegesztő védőszűrőt kapunk, amelyre a találmány szerinti dielektromos kettős réteget (pl. Zr02/MgF2 vagy SiO/MgF2) felvíve eljutunk a kívánt megoldáshoz, a 780-2500 nm-es 1 ullámhosszúságú tartományban (infravörös sugárzás) a visszaverőképesség nagy lesz, az ibolyántúli sugárzásnak jól ellenáll, és a látható fény tartományában, 380 és 780 nm-es hullámhosszúság között visszaveröképessége megnő, ezekhez még jó mechanikai és korrózióállóképesség is társul. A találmány szerinti hővisszaverő védőszürő előallitása úgy történhet, hogy a hegesztő védősisakok méretének megfelelő méretű, üvegből készült, szolásos hegesztő védőszűrőt megtisztítjuk, nagy váll uumos fémgőzölögtető berendezésben 1,33 mPa r yomás és 1 nm/s gőzölögtetési sebesség mellett kb. 12nm vastagságú alumíniumréteggel vonjuk be. Az alumíniumrétegre ezután a felgőzölögtetési folyamat megszakítása nélkül egy kb. 550 nm vastagságú Zr02 réteget, majd arra egy kb. 350 nm vastagságú MgF2 réteget gőzölögtetünk fel. Laboratóriumi körülmények között az inertgázas hegesztéssel több találmány szerinti hővisszaverő védőszürőt megvizsgáltunk. A kapott eredméryeket az 1. táblázatban foglaltuk össze. A vízsgá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
