真空鍍膜產品一致性研究

譚明睿 王陽濤

摘 ?要：通過對鍍鋁件鍍膜工藝的研究，在鍍膜機對工件進行相關鍍膜試驗，分析鍍膜機鍍膜時影響產品質量的因素，對實驗數據進行分析對比，得到鍍膜時最合適的工藝參數。結果表明，合適的生產工藝能夠顯著提高生產效率，改善產品的鍍膜品質。

[關鍵詞]真空鍍膜

1. 引言

現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下，采用加熱和離子轟擊的方法，使金屬材料由固態迅速轉化成氣態，以分子或原子形態沉積在塑料表面形成一層薄金屬膜，被認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，能達到理想的鏡面效果。

2. 真空鍍膜產品一致性

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，在薄膜基材的表團附著而形成復合薄膜的一種工藝。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，當溫度達到一定時，鋁絲蒸發成蒸汽分子或原子，由于蒸汽分子的平均自由程大于從蒸發源到工件的線性尺寸，因此蒸汽分子或原子從蒸發源蒸發出來后，向各個方向直線射出，而很少受到其它分子的沖擊和阻礙，到達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，在連續而來的原子或分子，則會不斷地集聚在核的附近，并以三維的方向不斷生長，最終形成薄膜。

2.3 真空鍍硅油原理（部分產品）

完成鍍膜初步蒸鍍之后，還不能直接鍍保護膜，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。首先將硅油蒸發于真空室內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，膜層的O2透過率增加，所以在真空室內需要嚴格控制各氣體組分，使X值盡量接近于1，以保證保護膜的最佳性能）。

SiOX保護膜的作用：鍍硅油后鋁層表面形成的SiOX保護膜可以提高鋁膜的機械強度，阻隔有害氣體（如O2）或物質對保護膜的侵蝕，還可以提高反射鏡的反射率。

2.4 實驗驗證過程分析

2.4.1 底涂和免底涂對鍍膜的影響

目前噴涂件生產的產品分為底涂和免底涂兩大類。產品表面狀態對膜生長的影響，主要包括產品表面的缺陷，表面的粗糙度及表面的污染等。若產品表面存在晶格缺陷，點陣臺階或原子階梯，入射的原子會優先在這些地方成核，成核密度也大于無缺陷的地方.若產品表面有油污臟污，蒸鍍所得到的膜，并沒有直接與產品表面發生吸附，其附著力受到很大的影響。

準備相同素材樣件，分別進行工藝：1#免底涂→ 鍍鋁→噴面漆

2#底漆553→鍍鋁→噴面漆

在真空狀態下產品表面清潔，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。因此對產品表面的凈化，對鍍膜室及其室內的有關構件（如轟擊棒，轉盤）進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，相同鍍膜機同時鍍鋁噴面漆。

UV漆的反射率相對高于熱固化油漆;對附著力級別來說，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漆經過IR紅外溫度時會有流平階段，后經過光固化，會有一個連鎖聚合反應，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 鋁絲用量對鍍膜的影響

鋁絲的用量大小也會影響到鍍膜效果，鋁絲蒸發的越多，到達產品表面的原子（或分子）越多。按照鋁絲長短15cm/20cm/25cm/30cm/40cm，在相同條件下測試同條件的反射率。

鋁絲用量的增加，入射粒子動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，在連續成膜過程中所需的膜厚也必須增大。 達到一定膜厚之后，反射率趨于平衡狀態。實際生產中，要根據產品結構，每爐放置產品數量的多少和產品本身的結構，合理選擇鋁絲的長度。

2.4.4 噴面漆和鍍硅油對鍍膜的影響

鍍鋁：高壓離子清洗→蒸發鍍鋁→高壓離子轟擊→人工噴面漆

鍍硅油：高壓離子清洗→蒸發鍍鋁→高壓離子轟擊→蒸發鍍SiOX

通過驗證鍍硅油產品的反射率比噴面漆產品的好，根據鍍硅油的工藝可以知道硅油屬于一種無機物，致密性比較好，所以反射率比較高，實際生產中硅油的耐腐蝕/耐酸堿/耐水沒有噴面漆產品的性能優越，但是生產效率鍍硅油遠比噴面漆高。

2.4.5 真空度對鍍膜的影響

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，在薄膜基材的表團附著而形成復合薄膜的一種工藝。實際鍍膜室的真空值隨著設備本身的運轉和外界大氣壓等外部因素的影響。真空度不是很穩定的，處于小范圍浮動。

通過以上實驗數據來看真空度越高，相對鍍膜的反射率越好，根據實際設備的穩定性和生產效率綜合考慮，選擇合適的真空度保證生產。

3. 結論

（1）鋁絲的用量對鍍膜質量也有至關重要的影響，鋁純度越高，所形成的鋁膜質量越好，反射率越高，同時也會影響鍍膜工裝的使用，清洗周期以及所使用鎢絲的壽命。鋁層太薄會影響產品的附著力，鋁層太厚時在高溫條件下存在內應力容易引起鋁層的脫落。實際生產時鋁絲長度根據產品的結構選擇，保證產品質量，同時節約成本，減少鎢絲結瘤機會。

（2）在蒸發鋁的過程中，應首先對鋁絲進行預熔，使鋁熔液被加熱器吸附后，再快速蒸發;如每次蒸發時的真空度、電流（壓）、鋁絲預熔時間、蒸發時間等參數盡可能一致，保持產品的一致性。

（3）鍍膜前處理是保證膜層質量的重要環節，工件表面必須進行認仔細的清潔或噴底漆處理，消除工件表面的油污、雜質和吸附的水分等，才能獲得均勻平整的鋁層;工件在鍍膜前盡管要經過前處理，但在短時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品的表面上，這些灰塵會使膜層產生針孔，影響鍍膜效果。鍍膜前大部分產品要經過擦拭→除塵→底涂→烘烤/UV等階段進行處理。

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

參考文獻

[1] 李云奇. 真空鍍膜[M]. 化學工業出版社，2012.