Argenture

L'argenture est le procédé chimique qui consiste à recouvrir un substrat non conducteur tel que le verre d'une substance réfléchissante , afin de produire un miroir . Bien que le métal soit souvent de l'argent , le terme est utilisé pour l'application de tout métal réfléchissant.

Les miroirs domestiques les plus courants sont « argentés » ou « à seconde surface », ce qui signifie que la lumière atteint la couche réfléchissante après avoir traversé le verre. Une couche protectrice de peinture est généralement appliquée pour protéger le dos de la surface réfléchissante. Cette disposition protège la couche réfléchissante fragile de la corrosion, des rayures et d'autres dommages. Cependant, la couche de verre peut absorber une partie de la lumière et provoquer des distorsions et des aberrations optiques dues à la réfraction sur la surface avant et à de multiples réflexions supplémentaires sur celle-ci, donnant lieu à des « images fantômes » (bien que certains miroirs optiques tels que Mangins en profitent).

Les miroirs optiques de précision sont donc généralement « argentés sur la face avant » ou « à première surface », ce qui signifie que la couche réfléchissante se trouve sur la surface tournée vers la lumière entrante. Le substrat ne fournit normalement qu'un support physique et n'a pas besoin d'être transparent. Une couche protectrice dure et transparente peut être appliquée pour empêcher l'oxydation de la couche réfléchissante et les rayures du métal. Les miroirs à revêtement frontal atteignent des réflectivités de 90 à 95 % lorsqu'ils sont neufs.

L'Égypte ptolémaïque fabriquait de petits miroirs en verre renforcés de plomb , d'étain ou d'antimoine . Au début du Xe siècle, le scientifique persan al-Razi a décrit les méthodes d'argenture et de dorure dans un livre sur l'alchimie , mais cela n'a pas été fait dans le but de fabriquer des miroirs.

Les premiers miroirs recouverts d'étain ont été fabriqués en Europe au XVe siècle. La fine feuille d'étain utilisée pour argenter les miroirs était connue sous le nom de « tain ». Lorsque les miroirs en verre ont commencé à être largement utilisés en Europe au XVIe siècle , la plupart étaient argentés avec un amalgame d' étain et de mercure ,

En 1835, le chimiste allemand Justus von Liebig a mis au point un procédé permettant de déposer de l'argent sur la surface arrière d'un morceau de verre ; cette technique a été largement acceptée après que Liebig l'a améliorée en 1856. Le procédé a été encore affiné et facilité par le chimiste Tony Petitjean (1856). Cette réaction est une variante du réactif de Tollens pour les aldéhydes. Une solution de diammine-argent (I) est mélangée à un sucre et pulvérisée sur la surface du verre. Le sucre est oxydé par l'argent (I), qui est lui-même réduit en argent (0), c'est-à-dire en argent élémentaire , et déposé sur le verre.

En 1856-1857, Karl August von Steinheil et Léon Foucault introduisirent le procédé de dépôt d'une couche ultra-mince d'argent sur la surface avant d'un morceau de verre, créant ainsi les premiers miroirs en verre de première surface de qualité optique , remplaçant l'utilisation de miroirs métalliques spéculum dans les télescopes à réflexion . Ces techniques devinrent rapidement la norme pour les équipements techniques.

Un procédé de dépôt d'aluminium sous vide inventé en 1930 par le physicien et astronome John Strong de Caltech a conduit la plupart des télescopes à réflexion à passer à l'aluminium. Néanmoins, certains télescopes modernes utilisent de l'argent, comme le télescope spatial Kepler . L' argent du miroir Kepler a été déposé à l'aide d'une évaporation assistée par ions .

L'argenture vise à produire un revêtement non cristallin de métal amorphe (verre métallique), sans artefacts visibles provenant des joints de grains. Les méthodes les plus courantes actuellement utilisées sont la galvanoplastie , le dépôt chimique par voie humide et le dépôt sous vide .

La galvanoplastie d'un substrat de verre ou d'un autre matériau non conducteur nécessite le dépôt d'une fine couche de matériau conducteur mais transparent, tel que le carbone. Cette couche tend à réduire l'adhérence entre le métal et le substrat. Le dépôt chimique peut entraîner une meilleure adhérence, directement ou par prétraitement de la surface.

Le dépôt sous vide peut produire un revêtement très uniforme avec une épaisseur contrôlée très précisément.

La couche réfléchissante sur un miroir à surface secondaire, comme un miroir domestique, est souvent en argent véritable. Un procédé moderne de revêtement par voie humide consiste à traiter le verre avec du chlorure d'étain (II) pour améliorer la liaison entre l'argent et le verre. Un activateur est appliqué après le dépôt de l'argent pour durcir les revêtements d'étain et d'argent. Une couche de cuivre peut être ajoutée pour une durabilité à long terme.

L'argent serait idéal pour les miroirs de télescope et d'autres applications optiques exigeantes, car il présente la meilleure réflectivité initiale de la surface avant dans le spectre visible. Cependant, il s'oxyde rapidement et absorbe le soufre atmosphérique pour créer une ternissure sombre à faible réflectivité.

L'argenture des instruments optiques de précision tels que les télescopes est généralement constituée d'aluminium. Bien que l'aluminium s'oxyde rapidement, la fine couche d'oxyde d'aluminium (saphir) est transparente, ce qui permet de garder visible l'aluminium sous-jacent à haute réflectivité.

Dans le procédé moderne d'argenture de l'aluminium, une feuille de verre est placée dans une chambre à vide avec des bobines de nichrome chauffées électriquement qui peuvent évaporer l'aluminium. Dans le vide, les atomes d'aluminium chauds se déplacent en ligne droite. Lorsqu'ils touchent la surface du miroir, ils refroidissent et collent.

Certains fabricants de miroirs évaporent une couche de quartz ou de béryllium sur le miroir ; d'autres l'exposent à l'oxygène pur ou à l'air dans un four afin qu'il forme une couche dure et transparente d' oxyde d'aluminium .

Les premiers miroirs en verre étamé ont été produits en appliquant un amalgame d'étain et de mercure sur le verre et en chauffant la pièce pour évaporer le mercure.

Le revêtement argenté des instruments infrarouges est généralement en or. Il présente la meilleure réflectivité dans le spectre infrarouge et une grande résistance à l'oxydation et à la corrosion. À l'inverse, un revêtement fin en or est utilisé pour créer des filtres optiques qui bloquent l'infrarouge (en le renvoyant vers la source) tout en laissant passer la lumière visible.