立式雙開門汽車燈具高真空鍍膜設(shè)備的研制

牛曉山

(1.蘭州大成真空科技有限公司，甘肅蘭州730070;2.國家綠色鍍膜技術(shù)與裝備工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730070)

1 引言

燈具鍍膜設(shè)備是一種專門針對復雜曲面、高反射率的汽車反射鏡而設(shè)計的比較成熟的蒸發(fā)鍍膜設(shè)備。ZDL－V 1800立式雙開門汽車燈具鍍膜機是我公司為適應(yīng)用戶的新要求而開發(fā)的新產(chǎn)品。相對于傳統(tǒng)的只能實現(xiàn)一次蒸鍍臥式鍍膜機，本設(shè)備抽速快、整體工藝過程和設(shè)備運行狀態(tài)全自動計算機控制，且生產(chǎn)效率較高，它在一個生產(chǎn)過程中同時實現(xiàn)離子清洗－鍍鋁－離子轟擊—鍍保護膜的功能。

2 設(shè)計原理及特點

設(shè)備設(shè)計的主要構(gòu)成有:真空系統(tǒng)，鍍膜室(門)，蒸發(fā)系統(tǒng)，轟擊與清洗系統(tǒng)，轉(zhuǎn)架，摻氣系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)以及外圍設(shè)備。

設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如下:

1)極限壓力:1.0×10－3Pa;2)蒸發(fā)工作真空度:2.0×10－2Pa;3)二次恢復真空時間:(空載從大氣抽至 2.0×10－2Pa):≤6 min;4)設(shè)備總功率:125 kW。

2.1 真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)采用2臺K－800 A油擴散泵、1臺ZJP－1800羅茨泵、2臺HGL－150滑閥泵、2X－30A維持泵組成的三級抽氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)的配置比較高，主要是為了工業(yè)化應(yīng)用時減少抽氣時間、提高生產(chǎn)效率。在實際調(diào)試及生產(chǎn)中能夠在4～5 min之內(nèi)達到2×10－2Pa，大大的提高了生產(chǎn)效率。同時在系統(tǒng)排氣管道出口處設(shè)置油霧過濾器，能有效的過濾排出機械泵油霧，回收節(jié)約泵油，減少對大氣的污染。圖1為鍍膜設(shè)備系統(tǒng)原理圖。

圖1 鍍膜設(shè)備系統(tǒng)原理圖

2.2 室體及門

設(shè)備為立式雙開門結(jié)構(gòu)，真空室及門的尺寸為1 800 mm×1 800 mm。雙開門的結(jié)構(gòu)主要是為了提高生產(chǎn)效率，當一扇門處于工作狀態(tài)時，另一扇門可以進行取、掛燈具，這樣極大地提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率又能減少設(shè)備的占地面積。

2.3 高壓離子清洗、轟擊系統(tǒng)

該設(shè)備的最大特點是:集成了高壓離子清洗、轟擊鍍保護膜的功能。

離子轟擊清洗法是在薄膜沉積之前，在真空中利用離子濺射的作用對基片表面進行清洗的方法。其方法為，在真空設(shè)備中，引入惰性氣體(例如氬氣)，使真空度保持在0.1～幾Pa范圍，在正、負極上加1 000～4 500 V的電壓，此時便在真空設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生直流輝光放電作用并產(chǎn)生離子。受到電場加速的離子轟擊基片的表面能濺射掉基片表面的污染物和吸附的氣體，離子轟擊的結(jié)果能使整個基片表面去掉幾個原子層的薄層，從而使基片表面出現(xiàn)新鮮的、潔凈的表面層，特別是會優(yōu)先去除掉松散結(jié)合的原子［1］。在鍍膜之前增加此功能其主要作用為對工件表面進行活化處理，增加鍍鋁附著力。

離子轟擊的另一個作用是鍍完鋁后，在鍍制保護膜時起催化及離子轟擊表面的作用。該工藝過程完全填補了其他同類設(shè)備不能實現(xiàn)同時鍍制保護膜的缺點，使鍍鋁及鍍保護膜在同一室體同一過程內(nèi)完成，既解決了鍍完鋁又要在潔凈環(huán)境中噴面漆作為保護膜，又解決了二次加工所帶來的諸多不合格品，大大提高了生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，達到了國際同類設(shè)備的質(zhì)量要求，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

2.4 蒸發(fā)系統(tǒng)及轉(zhuǎn)架

蒸發(fā)系統(tǒng)及轉(zhuǎn)架位于門上，蒸發(fā)系統(tǒng)置于轉(zhuǎn)架的中心，這樣蒸鍍時360°方向都能有效的鍍膜，有利于得到均勻的膜層。本設(shè)備采用鎢絲作為蒸發(fā)加熱器，采用絲狀源應(yīng)注意熱絲對膜材的浸濕性。如熱絲溫升太快，膜材不易立刻全部熔化致使膜材與熱絲浸濕不充分，從而會使沒有熔化的膜材從金屬絲筐中脫落下來，同時溫升太快也會造成膜材中的氣體迅速釋放出來，產(chǎn)生氣泡或發(fā)生飛濺，結(jié)果會使形成的小熔滴黏著在基片上，因此絲狀源的使用應(yīng)注意溫度的控制［1，2］。

兩套轉(zhuǎn)架分別位于兩扇門上，為下轉(zhuǎn)架傳動形式，公轉(zhuǎn)—自轉(zhuǎn)方式工作，8根自轉(zhuǎn)軸，有效鍍膜面積18.7 m2。

3 調(diào)試試驗結(jié)果

圖2所示為試鍍復雜曲面的燈具反射鏡，通過外觀檢測反射鏡拋物面應(yīng)光潔明亮，特別在復雜曲面的底部也能完全的膜層覆蓋，目測沒有可觀察到的鍍膜針眼、斑點等缺陷。

圖2 試鍍產(chǎn)品

圖3 燈具反射鏡的可見光反射率試驗

圖3所示為燈具反射鏡反射率試驗，根據(jù)所做的試驗結(jié)果，在可見光段反射率在87% ～92%之間，完全達到并超過國家標準80%～90%的要求。

燈具反射鏡劣化試驗，該項試驗的主要目的是測試反射鏡保護膜對鍍鋁膜的保護效果。測試結(jié)果如表1所列，表中指標顯示燈具保護膜的性能完全超過國家標準要求，滿足用戶要求。試驗中只做了35 min無腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

表1 燈具反射鏡劣化試驗

膠帶附著力及百格試驗:在試驗中用小刀刻劃出一塊間隔為1 mm的小方格，同時采用3 M壓敏膠黏帶，寬度為2.5 cm，把大約15 cm長的膠黏帶貼在鍍鋁面上并用手指壓平，然后用一只手壓住樣品，另一只手以180°方向快速剝離膠黏帶，沒有觀察到膠黏帶上有鍍層脫落。

通過以上的試驗看，膜層結(jié)合力好、均勻、反射率高、保護膜可靠，鍍膜效果完全達到和超過國家標準，并能很好的滿足生產(chǎn)用戶的要求。

4 結(jié)論

該設(shè)備于2007年研制成功并交付用戶使用，開始大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，并于2007年獲得國家重點新產(chǎn)品獎(項目編號:2007GRG10004)。它具有生產(chǎn)效率高，鍍層均勻，鍍膜質(zhì)量好，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠，滿足國內(nèi)高端及國外汽車廠商的技術(shù)要求。

［1］楊烈宇，等.材料表面薄膜技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，1994.

［2］達道安，邱家穩(wěn)，談治信，等.真空設(shè)計手冊［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2004.

［3］李云奇，劉志強，江小波，等.真空鍍膜技術(shù)欲設(shè)備設(shè)計安裝及操作維護實用手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社.2007.