磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)問題及解決辦法

劉增喜，張金鐫

（青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司，青島 266400）

磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)制造、真空技術(shù)、物理學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)和控制工程等多方面的學(xué)科知識(shí)，在生產(chǎn)過程中遇到了諸多技術(shù)難題。該文分析了真空鍍鋁過程中經(jīng)常遇到的問題，并給出了相應(yīng)的參考意見。

1 真空鍍膜室的密封

真空鍍膜室的密封性是控制真空度的關(guān)鍵，也是控制鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵。真空鍍膜室是九室八鎖，除四五六室相通外，其他每個(gè)室與外界都是完全隔離的，只是在玻璃通過時(shí)真空鎖才瞬間打開，然后瞬間關(guān)閉。因此，真空鍍膜室在焊接加工過程中對(duì)密封性要求很高。

為提高真空室的密封性，首先在焊接過程中全程采用氬弧焊和手工電弧焊，并要求連續(xù)焊接，無漏焊、氣孔、虛焊、焊瘤、夾渣等焊接缺陷。其次，在真空室安裝完成進(jìn)行試機(jī)時(shí)，用氮質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行檢漏，檢出漏點(diǎn)重新進(jìn)行補(bǔ)焊再檢漏，直至極限壓力達(dá)到3×10－3Pa，升壓率低于1Pa／h。

1）采用直流磁控濺射鍍膜工藝，磁控靶采用旋轉(zhuǎn)模式。

2）真空鍍膜室為九室八鎖，真空鎖的鎖板用鋁材加工而成，鎖板開關(guān)由電磁換向閥、氣缸、傳動(dòng)齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，密封性能好。

3）粗抽真空室采用臺(tái)階式抽氣模式，蓋板為下凹型，傳動(dòng)軸之間設(shè)置填充方管可大幅減少抽真空的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

4）破真空充氣系統(tǒng)采用雙層槽式分流結(jié)構(gòu)，避免了玻璃板因破真空充氣系統(tǒng)破裂而導(dǎo)致的停機(jī)，降低了玻璃板原料的損耗，節(jié)約了成本。

5）抽真空系統(tǒng)分為粗抽和精抽，可分級(jí)自動(dòng)控制。

6）擴(kuò)散泵的加熱電流都依據(jù)電流表分別顯示其加熱電流大小，方便監(jiān)控?cái)U(kuò)散泵電爐絲是否正常工作。

7）水冷系統(tǒng)有斷水保護(hù)裝置，水壓不足或斷水時(shí)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出連續(xù)響聲，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉擴(kuò)散泵加熱電源及磁控靶電源。

8）旋轉(zhuǎn)靶、真空機(jī)組各為獨(dú)立的閉環(huán)式冷卻水系統(tǒng)，配置冷卻塔后可循環(huán)使用，節(jié)約了生產(chǎn)用水。

9）傳動(dòng)軸為鋁合金管軸，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，使玻璃定位準(zhǔn)確。

2 玻璃的跑偏

磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線總線長200～300m，輸送速度3～6m／min，基片在輸送過程中會(huì)由于各種原因產(chǎn)生橫向偏移。當(dāng)偏移量達(dá)到12mm／m時(shí)，真空鍍膜會(huì)受到影響，因此必須解決玻璃輸送過程中的跑偏問題。

玻璃的跑偏跟安裝過程及輸送輥道的質(zhì)量都有密切的關(guān)系。輥道有膠輥、全膠輥、海綿輥等特殊材質(zhì)輥道，其材質(zhì)特性決定了輥道的直線度和圓度不好控制。為解決這個(gè)問題，在套上膠圈后，通過加工膠圈外表面來保證要求。安裝過程中必須找正調(diào)試，保證玻璃整線的跑偏量控制在±50mm以內(nèi)。

1）自動(dòng)上片機(jī)機(jī)械式翻轉(zhuǎn)，全智能人機(jī)界面，可一次性自動(dòng)設(shè)定各種參數(shù)，無需反復(fù)操作。

2）輸送臺(tái)是采用同步帶輸送，其升降由一套聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)來操作，包括機(jī)架與位于其上方的輸送平臺(tái)。輸送平臺(tái)的底面固設(shè)承托支架，機(jī)架底部設(shè)置氣缸與升降托架，氣缸尾部與機(jī)架形成鉸接相連，氣缸伸縮軸端與升降托架形成鉸接相連。機(jī)架的臺(tái)面上均布鉸接若干擺動(dòng)件，擺動(dòng)件的底端與升降托架形成鉸接相連，擺動(dòng)件的頂端與承托支架形成鉸接相連。該機(jī)構(gòu)是由一個(gè)動(dòng)力設(shè)備來帶動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，確保動(dòng)作一致、平穩(wěn)運(yùn)行，減少了輸送臺(tái)的傾斜及顫動(dòng)，并節(jié)省了相關(guān)設(shè)備配置，從而降低了成本。該機(jī)構(gòu)的操作性能實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立性和可調(diào)節(jié)性，使得升降平臺(tái)的高度可根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)。升降平臺(tái)升起時(shí)外觀圖，見圖1。升降平臺(tái)落下時(shí)外觀圖，見圖2。

3）同步帶采用新型帶輪張緊裝置。該帶輪的張緊裝置包括同步帶輪與中軸，同步帶輪套設(shè)于中軸上形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接，中軸的兩端處呈對(duì)稱設(shè)置帶輪支板，帶輪支板上開設(shè)導(dǎo)滑槽，中軸的兩端固設(shè)滑塊，滑塊嵌入導(dǎo)滑槽中形成滑動(dòng)連接，滑塊上連設(shè)調(diào)位機(jī)構(gòu)。該帶輪的張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用可靠且易操作，既可長距離調(diào)節(jié)，也可微調(diào)，既滿足了使用過程中方便拆卸更換同步帶的需要，又滿足了正常運(yùn)行時(shí)同步帶張緊的需要；同時(shí)確保同步帶平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)即時(shí)調(diào)節(jié)，無需停機(jī)，無需特殊工具。該帶輪布置圖，見圖3。

3 電氣失靈的保護(hù)

自動(dòng)上下片時(shí)，可能會(huì)因?yàn)殡姎馐ъ`而導(dǎo)致吸盤架無法控制，撞向玻璃架，造成損失。

為解決這個(gè)問題，我們將吸盤架機(jī)械翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為可往復(fù)旋轉(zhuǎn)，吸盤架的自由翻轉(zhuǎn)范圍控制在－5°～100°，而吸盤架的工作范圍是0°～95°。因此，當(dāng)電氣失靈時(shí)，吸盤架仍然在安全區(qū)域內(nèi)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，避免了意外事故的發(fā)生。

4 加工難度和加工精度

磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線關(guān)鍵部套的加工精度要求很高，例如淋漆機(jī)的漆刀等，還有部分大件在加工時(shí)也遇到了一些困難。為了提高加工件的精度，首先我們配置了大量的數(shù)控車床和立式、臥式加工中心，從硬件上提供了保證；其次，我們對(duì)關(guān)鍵的、要求精度高的零件，反復(fù)論證，確定了專用的工裝和合理的加工工藝。

5 漆刀的安裝

漆膜的厚度是通過控制漆刀和導(dǎo)油輥筒之間的間隙來調(diào)整的，該配置中的淋漆機(jī)漆刀垂直安裝，漆刀底部有油漆接收槽，漆刀的調(diào)整有粗調(diào)和微調(diào)兩種方式。既可操作手柄通過調(diào)整偏心套來調(diào)整導(dǎo)油輥筒和平面漆刀的間隙，達(dá)到粗調(diào)的目的，又可通過調(diào)整刀體上自帶的調(diào)整塊來調(diào)整刀體之間的縫隙，進(jìn)行微調(diào)，流下的漆簾，形成瀑布，且分布均勻，形成的漆面厚度應(yīng)光滑、平整無差異，方能達(dá)到工藝要求。另外，為保證漆層的均勻度，使用過程中需要經(jīng)常清洗淋漆設(shè)備，這時(shí)可通過微調(diào)螺桿帶動(dòng)偏心輪把導(dǎo)油輥筒和平面漆刀之間的間隙調(diào)到最大，再進(jìn)行清洗，不需要拆卸刀體，避免了重復(fù)拆卸對(duì)設(shè)備造成的傷害，大大縮短了維護(hù)設(shè)備的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

淋漆機(jī)是淋漆工序的關(guān)鍵設(shè)備，淋漆機(jī)導(dǎo)油輥筒兩軸端安裝偏心套，這是漆膜調(diào)節(jié)的重要部件，加工精度高，安裝要求嚴(yán)格，若安裝過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，勢必會(huì)造成淋漆質(zhì)量的降低。為了解決這個(gè)問題，我們完善了設(shè)計(jì)，制定了合理的加工工藝，將導(dǎo)油輥筒兩軸端各銑上一平面，并要求保證兩平面的平面度，在結(jié)構(gòu)上予以保證。安裝方面我們首先制作了完備的工裝，來保證安裝的準(zhǔn)確和規(guī)范；其次為漆刀的安裝，給出了安裝示意說明，并制定了規(guī)范的安裝工藝及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，來提高安裝精度，使問題得以順利解決。漆刀機(jī)構(gòu)圖，見圖4。

新型的漆刀調(diào)整機(jī)構(gòu)，方便控制漆膜厚度；漆刀清洗簡單方便，無需拆卸刀體，通過調(diào)整漆刀間隙即可調(diào)整；漆刀為垂直安裝，底部有油漆接收槽，油漆沿著豎直淋漆刀垂直流下，流經(jīng)接收槽，更好地消除了油漆氣泡，提高了漆膜的均勻性。

6 淋漆的均勻

淋漆根據(jù)油漆的粘度特性和流體力學(xué)的原理，用噴淋方式使油漆產(chǎn)生瀑布式的漆膜。幕膜厚度應(yīng)便于調(diào)節(jié)，且分布均勻，漆面厚度應(yīng)無差異，噴鍍采用全自動(dòng)控制。

鋁鏡制作一般需要淋兩道保護(hù)漆，一道底漆，一道面漆，兩次淋漆過程都是相同的。漆通過漆泵打入帶有漆唇的漆刀，漆沿著漆唇垂直均勻流下如一道幕簾，鍍好鋁膜的鏡片以70～80m／min的速度，高速通過漆簾，便在鏡片上淋上一層均勻的保護(hù)漆。

目前，傳統(tǒng)的平面淋漆設(shè)備專用的淋漆刀，油漆通過進(jìn)漆口進(jìn)入相對(duì)封閉的空腔。經(jīng)過兩刀體形成的縫隙形成幕簾，以瀑布的形式淋下，淋在快速通過的平面或曲面材料即可成膜，替代手掃及噴漆，通過調(diào)節(jié)兩刀體間隙，使淋漆更加均勻。但是，現(xiàn)在仍需要解決的問題是：1）間隙調(diào)整不方便。2）長時(shí)間工作后，清洗淋漆刀比較麻煩，需要整機(jī)拆卸才可以清洗。

該淋漆機(jī)為新型的淋漆裝置，均采用SUS304材質(zhì)制作，新型淋漆裝置由垂直淋漆刀、平面淋漆刀、導(dǎo)油輥筒及其他部件組成。導(dǎo)油輥筒兩軸端安裝偏心套，導(dǎo)油輥筒裝在平面漆刀上部，和平面漆刀之間形成間隙，間隙可通過偏心套來調(diào)節(jié)，垂直漆刀安裝在平面漆刀的側(cè)面。當(dāng)油漆打入儲(chǔ)油槽后，通過平面漆刀順著垂直漆刀垂直流下，完成淋漆作業(yè)。當(dāng)玻璃通過后，淋下的油漆流回接收槽，經(jīng)過緩沖消除了泡沫。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鋁鏡保護(hù)漆和面漆的漆膜厚度應(yīng)大于50μm，但當(dāng)漆膜厚度增加時(shí)，油漆用量會(huì)增加，烘干時(shí)間也相應(yīng)加長。這樣不但增加了生產(chǎn)成本，也降低了工作效率，更重要的是會(huì)影響到鏡板的質(zhì)量，因此淋漆時(shí)漆膜厚度是一個(gè)重點(diǎn)控制的參數(shù)。

7 烘干箱蓋的升降

烘干過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)玻璃意外碎裂需要清理的情況，烘箱加熱管屬于易損件，同樣也需要經(jīng)常更換，而烘干箱固定在輸送線側(cè)梁上，這時(shí)我們最需要的就是烘箱蓋能夠方便的升起，便于維修清理。目前，遇到這種情況，通常采用行車將烘箱蓋升起然后進(jìn)行清理，這種升降方式不僅速度慢占用空間，而且不能多段同時(shí)操作，對(duì)于行車到達(dá)不了的位置更是無法進(jìn)行。因此操作起來非常費(fèi)勁，通常需要一段時(shí)間來完成。該烘干箱采用翻蓋開啟模式，并配備氣缸開啟機(jī)構(gòu)，方便清理玻璃碎片及更換加熱棒。

烘箱蓋升降機(jī)結(jié)構(gòu)，見圖5。

烘箱蓋啟動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，解決了生產(chǎn)過程中碎玻璃無法清理的問題。烘箱蓋升降機(jī)構(gòu)解決了多段不能同時(shí)升起的問題，使維修簡單方便。烘干區(qū)的溫度可溫控，調(diào)節(jié)方便，易控制。烘干箱傳動(dòng)采用輥道傳動(dòng)方式，降低了損耗。

8 結(jié) 語

一直以來，傳統(tǒng)鋁鏡生產(chǎn)過程中，使用單機(jī)蒸發(fā)鍍鋁，鏡片時(shí)有出現(xiàn)飛濺鋁點(diǎn)的現(xiàn)象，膜層厚薄不均勻。磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線借鑒了國際上先進(jìn)的Low－E低幅射玻璃生產(chǎn)線的濺射鍍膜技術(shù)原理和銀鏡生產(chǎn)線中防護(hù)漆的淋涂及烘干技術(shù)，經(jīng)優(yōu)化組合，可以生產(chǎn)高反射鋁鏡，具有無鋁點(diǎn)、無黑點(diǎn)，有效的克服了傳統(tǒng)鋁鏡生產(chǎn)過程中產(chǎn)生鋁點(diǎn)和黑點(diǎn)的缺陷?，F(xiàn)有的鋁鏡生產(chǎn)中，玻璃片清洗、真空鍍膜、淋防護(hù)漆三道工序均需人工裝、卸各一次，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，玻璃片破碎率高，易出現(xiàn)工傷事故。由于整條鋁鏡生產(chǎn)線從自動(dòng)上片到噴碼下片包裝全自動(dòng)完成，減少了人工成本及管理成本，并且大大減少了傳統(tǒng)鋁鏡由于頻繁搬動(dòng)而導(dǎo)致的手印、污漬等缺陷。

磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，配置了真空濺射鍍膜段，自動(dòng)化程度高，大幅降低磁控濺射鋁鏡生產(chǎn)線的造價(jià)，實(shí)現(xiàn)了磁控濺射鋁鏡的低成本、高效率生產(chǎn)，是制鏡行業(yè)設(shè)備的轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了大型鍍膜設(shè)備的國產(chǎn)化。

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