真空鍍膜產(chǎn)品一致性研究

譚明睿 王陽(yáng)濤

摘 ?要：通過對(duì)鍍鋁件鍍膜工藝的研究，在鍍膜機(jī)對(duì)工件進(jìn)行相關(guān)鍍膜試驗(yàn)，分析鍍膜機(jī)鍍膜時(shí)影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，得到鍍膜時(shí)最合適的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，合適的生產(chǎn)工藝能夠顯著提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品的鍍膜品質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]真空鍍膜

1. 引言

現(xiàn)代汽車的車燈都采用塑料件表面鍍膜作為反射鏡面。在塑料表面金屬化的方法很多，如電鍍法、熱噴涂法、真空鍍膜法等都能使塑料件表面達(dá)到金屬化的目的，在這幾種方法中，真空鍍膜是在高真空狀態(tài)下，采用加熱和離子轟擊的方法，使金屬材料由固態(tài)迅速轉(zhuǎn)化成氣態(tài)，以分子或原子形態(tài)沉積在塑料表面形成一層薄金屬膜，被認(rèn)為是塑料表面金屬化最有效的手段之一。鍍膜之后車燈表面可獲得較高的表面光澤度，能達(dá)到理想的鏡面效果。

2. 真空鍍膜產(chǎn)品一致性

2.1 真空鍍膜說明

真空蒸鍍金屬薄膜是在高真空條件下，以鎢絲加熱使金屬熔融氣化，在薄膜基材的表團(tuán)附著而形成復(fù)合薄膜的一種工藝。被鍍材料可以是金、銀、銅、鋅、鋁等，我們目前用的是純度99.99%的鋁絲。

2.2 真空鍍膜原理

將待鍍產(chǎn)品固定在鍍膜工裝上，在真空條件下，通電加熱放在鎢絲上的鋁絲，當(dāng)溫度達(dá)到一定時(shí)，鋁絲蒸發(fā)成蒸汽分子或原子，由于蒸汽分子的平均自由程大于從蒸發(fā)源到工件的線性尺寸，因此蒸汽分子或原子從蒸發(fā)源蒸發(fā)出來后，向各個(gè)方向直線射出，而很少受到其它分子的沖擊和阻礙，到達(dá)基片表面上的分子或原子首先凝聚成核，即膜的形成始于核。而且，在連續(xù)而來的原子或分子，則會(huì)不斷地集聚在核的附近，并以三維的方向不斷生長(zhǎng)，最終形成薄膜。

2.3 真空鍍硅油原理（部分產(chǎn)品）

完成鍍膜初步蒸鍍之后，還不能直接鍍保護(hù)膜，須采用二次離子轟擊方法，去除膜表面粒狀顆粒，使膜層更加致密。首先將硅油蒸發(fā)于真空室內(nèi)后采用高壓電離方式將硅油分解為SiOX（其中X值在1-2范圍變化時(shí)，膜層的O2透過率增加，所以在真空室內(nèi)需要嚴(yán)格控制各氣體組分，使X值盡量接近于1，以保證保護(hù)膜的最佳性能）。

SiOX保護(hù)膜的作用：鍍硅油后鋁層表面形成的SiOX保護(hù)膜可以提高鋁膜的機(jī)械強(qiáng)度，阻隔有害氣體（如O2）或物質(zhì)對(duì)保護(hù)膜的侵蝕，還可以提高反射鏡的反射率。

2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程分析

2.4.1 底涂和免底涂對(duì)鍍膜的影響

目前噴涂件生產(chǎn)的產(chǎn)品分為底涂和免底涂?jī)纱箢?。產(chǎn)品表面狀態(tài)對(duì)膜生長(zhǎng)的影響，主要包括產(chǎn)品表面的缺陷，表面的粗糙度及表面的污染等。若產(chǎn)品表面存在晶格缺陷，點(diǎn)陣臺(tái)階或原子階梯，入射的原子會(huì)優(yōu)先在這些地方成核，成核密度也大于無缺陷的地方.若產(chǎn)品表面有油污臟污，蒸鍍所得到的膜，并沒有直接與產(chǎn)品表面發(fā)生吸附，其附著力受到很大的影響。

準(zhǔn)備相同素材樣件，分別進(jìn)行工藝：1#免底涂→ 鍍鋁→噴面漆

2#底漆553→鍍鋁→噴面漆

在真空狀態(tài)下產(chǎn)品表面清潔，噴漆后，膜層不易受到污染，可獲得致密性好，純度高，膜層厚度均勻，反射率較高，易于控制的膜層;膜層的附著力好，膜層十分牢固，不易脫落。因此對(duì)產(chǎn)品表面的凈化，對(duì)鍍膜室及其室內(nèi)的有關(guān)構(gòu)件（如轟擊棒，轉(zhuǎn)盤）進(jìn)行清潔處理和表面去氣是鍍膜工藝過程中不可缺少的過程。

2.4.2 熱固化油漆553和UV漆3300對(duì)鍍膜的影響

相同材料色板，分別用UV3300底涂和553底涂，相同鍍膜機(jī)同時(shí)鍍鋁噴面漆。

UV漆的反射率相對(duì)高于熱固化油漆;對(duì)附著力級(jí)別來說，兩種油漆都比較好;UV漆鍍膜的均勻性比熱固化油漆要好。UV漆經(jīng)過IR紅外溫度時(shí)會(huì)有流平階段，后經(jīng)過光固化，會(huì)有一個(gè)連鎖聚合反應(yīng)，鍍膜后均勻性和致密性比較好，所以UV漆的鍍膜效果比熱固化油漆好一些。

2.4.3 鋁絲用量對(duì)鍍膜的影響

鋁絲的用量大小也會(huì)影響到鍍膜效果，鋁絲蒸發(fā)的越多，到達(dá)產(chǎn)品表面的原子（或分子）越多。按照鋁絲長(zhǎng)短15cm/20cm/25cm/30cm/40cm，在相同條件下測(cè)試同條件的反射率。

鋁絲用量的增加，入射粒子動(dòng)能及入射粒子方向都必須增大，隨著入射粒子傾斜角的增大，在連續(xù)成膜過程中所需的膜厚也必須增大。 達(dá)到一定膜厚之后，反射率趨于平衡狀態(tài)。實(shí)際生產(chǎn)中，要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，每爐放置產(chǎn)品數(shù)量的多少和產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)，合理選擇鋁絲的長(zhǎng)度。

2.4.4 噴面漆和鍍硅油對(duì)鍍膜的影響

鍍鋁：高壓離子清洗→蒸發(fā)鍍鋁→高壓離子轟擊→人工噴面漆

鍍硅油：高壓離子清洗→蒸發(fā)鍍鋁→高壓離子轟擊→蒸發(fā)鍍SiOX

通過驗(yàn)證鍍硅油產(chǎn)品的反射率比噴面漆產(chǎn)品的好，根據(jù)鍍硅油的工藝可以知道硅油屬于一種無機(jī)物，致密性比較好，所以反射率比較高，實(shí)際生產(chǎn)中硅油的耐腐蝕/耐酸堿/耐水沒有噴面漆產(chǎn)品的性能優(yōu)越，但是生產(chǎn)效率鍍硅油遠(yuǎn)比噴面漆高。

2.4.5 真空度對(duì)鍍膜的影響

真空蒸鍍金屬薄膜是在高真空條件下，以鎢絲加熱使金屬熔融氣化，在薄膜基材的表團(tuán)附著而形成復(fù)合薄膜的一種工藝。實(shí)際鍍膜室的真空值隨著設(shè)備本身的運(yùn)轉(zhuǎn)和外界大氣壓等外部因素的影響。真空度不是很穩(wěn)定的，處于小范圍浮動(dòng)。

通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看真空度越高，相對(duì)鍍膜的反射率越好，根據(jù)實(shí)際設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率綜合考慮，選擇合適的真空度保證生產(chǎn)。

3. 結(jié)論

（1）鋁絲的用量對(duì)鍍膜質(zhì)量也有至關(guān)重要的影響，鋁純度越高，所形成的鋁膜質(zhì)量越好，反射率越高，同時(shí)也會(huì)影響鍍膜工裝的使用，清洗周期以及所使用鎢絲的壽命。鋁層太薄會(huì)影響產(chǎn)品的附著力，鋁層太厚時(shí)在高溫條件下存在內(nèi)應(yīng)力容易引起鋁層的脫落。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)鋁絲長(zhǎng)度根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)選擇，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約成本，減少鎢絲結(jié)瘤機(jī)會(huì)。

（2）在蒸發(fā)鋁的過程中，應(yīng)首先對(duì)鋁絲進(jìn)行預(yù)熔，使鋁熔液被加熱器吸附后，再快速蒸發(fā);如每次蒸發(fā)時(shí)的真空度、電流（壓）、鋁絲預(yù)熔時(shí)間、蒸發(fā)時(shí)間等參數(shù)盡可能一致，保持產(chǎn)品的一致性。

（3）鍍膜前處理是保證膜層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，工件表面必須進(jìn)行認(rèn)仔細(xì)的清潔或噴底漆處理，消除工件表面的油污、雜質(zhì)和吸附的水分等，才能獲得均勻平整的鋁層;工件在鍍膜前盡管要經(jīng)過前處理，但在短時(shí)間暴露在空氣中也能迅速地遭受污染，能將空氣中微小的灰塵吸附待鍍產(chǎn)品的表面上，這些灰塵會(huì)使膜層產(chǎn)生針孔，影響鍍膜效果。鍍膜前大部分產(chǎn)品要經(jīng)過擦拭→除塵→底涂→烘烤/UV等階段進(jìn)行處理。

（4）在真空鍍膜室中，鋁原子以濺射的形式噴射到待鍍表面，因此對(duì)工裝設(shè)計(jì)有很高要求，工裝設(shè)計(jì)要求裝夾效率高，使用方便，達(dá)到了較佳的鍍膜效果，減少了漏鍍和發(fā)黃發(fā)黑，保證鋁膜厚度在產(chǎn)品表面的基本一致。

參考文獻(xiàn)

[1] 李云奇. 真空鍍膜[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2012.