立式雙開門汽車燈具高真空鍍膜設備的研制

牛曉山

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

1 引言

燈具鍍膜設備是一種專門針對復雜曲面、高反射率的汽車反射鏡而設計的比較成熟的蒸發鍍膜設備。ZDL－V 1800立式雙開門汽車燈具鍍膜機是我公司為適應用戶的新要求而開發的新產品。相對于傳統的只能實現一次蒸鍍臥式鍍膜機，本設備抽速快、整體工藝過程和設備運行狀態全自動計算機控制，且生產效率較高，它在一個生產過程中同時實現離子清洗－鍍鋁－離子轟擊—鍍保護膜的功能。

2 設計原理及特點

設備設計的主要構成有:真空系統，鍍膜室(門)，蒸發系統，轟擊與清洗系統，轉架，摻氣系統，電氣控制系統以及外圍設備。

設備的主要技術參數如下:

1)極限壓力:1.0×10－3Pa;2)蒸發工作真空度: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)設備總功率:125 kW。

2.1 真空系統

真空系統采用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。該系統的配置比較高，主要是為了工業化應用時減少抽氣時間、提高生產效率。在實際調試及生產中能夠在4～5 min之內達到2×10－2Pa，大大的提高了生產效率。同時在系統排氣管道出口處設置油霧過濾器，能有效的過濾排出機械泵油霧，回收節約泵油，減少對大氣的污染。圖1為鍍膜設備系統原理圖。

圖1 鍍膜設備系統原理圖

2.2 室體及門

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

2.3 高壓離子清洗、轟擊系統

該設備的最大特點是: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，此時便在真空設備內產生直流輝光放電作用并產生離子。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新鮮的、潔凈的表面層，特別是會優先去除掉松散結合的原子［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備不能實現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完成，既解決了鍍完鋁又要在潔凈環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，大大提高了生產的效率和產品的質量，達到了國際同類設備的質量要求，處于國內領先地位。

2.4 蒸發系統及轉架

蒸發系統及轉架位于門上，蒸發系統置于轉架的中心，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。本設備采用鎢絲作為蒸發加熱器，采用絲狀源應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，產生氣泡或發生飛濺，結果會使形成的小熔滴黏著在基片上，因此絲狀源的使用應注意溫度的控制［1，2］。

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

3 調試試驗結果

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，根據所做的試驗結果，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無腐蝕現象的發生。

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用戶的要求。

4 結論

該設備于2007年研制成功并交付用戶使用，開始大規模的工業化生產，并于2007年獲得國家重點新產品獎(項目編號:2007GRG10004)。它具有生產效率高，鍍層均勻，鍍膜質量好，產品性能穩定、可靠，滿足國內高端及國外汽車廠商的技術要求。

［1］楊烈宇，等.材料表面薄膜技術［M］.北京:人民交通出版社，1994.

［2］達道安，邱家穩，談治信，等.真空設計手冊［M］.北京:國防工業出版社，2004.

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