立式双开门汽车灯具高真空镀膜设备的研制

牛晓山

(1.兰州大成真空科技有限公司，甘肃兰州730070;2.国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心，甘肃兰州730070)

1 引言

灯具镀膜设备是一种专门针对复杂曲面、高反射率的汽车反射镜而设计的比较成熟的蒸发镀膜设备。ZDL－V 1800立式双开门汽车灯具镀膜机是我公司为适应用户的新要求而开发的新产品。相对于传统的只能实现一次蒸镀卧式镀膜机，本设备抽速快、整体工艺过程和设备运行状态全自动计算机控制，且生产效率较高，它在一个生产过程中同时实现离子清洗－镀铝－离子轰击—镀保护膜的功能。

2 设计原理及特点

设备设计的主要构成有:真空系统，镀膜室(门)，蒸发系统，轰击与清洗系统，转架，掺气系统，电气控制系统以及外围设备。

设备的主要技术参数如下:

1)极限压力:1.0×10－3Pa;2)蒸发工作真空度:2.0×10－2Pa;3)二次恢复真空时间:(空载从大气抽至 2.0×10－2Pa):≤6 min;4)设备总功率:125 kW。

2.1 真空系统

真空系统采用2台K－800 A油扩散泵、1台ZJP－1800罗茨泵、2台HGL－150滑阀泵、2X－30A维持泵组成的三级抽气系统。该系统的配置比较高，主要是为了工业化应用时减少抽气时间、提高生产效率。在实际调试及生产中能够在4～5 min之内达到2×10－2Pa，大大的提高了生产效率。同时在系统排气管道出口处设置油雾过滤器，能有效的过滤排出机械泵油雾，回收节约泵油，减少对大气的污染。图1为镀膜设备系统原理图。

图1 镀膜设备系统原理图

2.2 室体及门

设备为立式双开门结构，真空室及门的尺寸为1 800 mm×1 800 mm。双开门的结构主要是为了提高生产效率，当一扇门处于工作状态时，另一扇门可以进行取、挂灯具，这样极大地提高了设备的生产效率又能减少设备的占地面积。

2.3 高压离子清洗、轰击系统

该设备的最大特点是:集成了高压离子清洗、轰击镀保护膜的功能。

离子轰击清洗法是在薄膜沉积之前，在真空中利用离子溅射的作用对基片表面进行清洗的方法。其方法为，在真空设备中，引入惰性气体(例如氩气)，使真空度保持在0.1～几Pa范围，在正、负极上加1 000～4 500 V的电压，此时便在真空设备内产生直流辉光放电作用并产生离子。受到电场加速的离子轰击基片的表面能溅射掉基片表面的污染物和吸附的气体，离子轰击的结果能使整个基片表面去掉几个原子层的薄层，从而使基片表面出现新鲜的、洁净的表面层，特别是会优先去除掉松散结合的原子［1］。在镀膜之前增加此功能其主要作用为对工件表面进行活化处理，增加镀铝附着力。

离子轰击的另一个作用是镀完铝后，在镀制保护膜时起催化及离子轰击表面的作用。该工艺过程完全填补了其他同类设备不能实现同时镀制保护膜的缺点，使镀铝及镀保护膜在同一室体同一过程内完成，既解决了镀完铝又要在洁净环境中喷面漆作为保护膜，又解决了二次加工所带来的诸多不合格品，大大提高了生产的效率和产品的质量，达到了国际同类设备的质量要求，处于国内领先地位。

2.4 蒸发系统及转架

蒸发系统及转架位于门上，蒸发系统置于转架的中心，这样蒸镀时360°方向都能有效的镀膜，有利于得到均匀的膜层。本设备采用钨丝作为蒸发加热器，采用丝状源应注意热丝对膜材的浸湿性。如热丝温升太快，膜材不易立刻全部熔化致使膜材与热丝浸湿不充分，从而会使没有熔化的膜材从金属丝筐中脱落下来，同时温升太快也会造成膜材中的气体迅速释放出来，产生气泡或发生飞溅，结果会使形成的小熔滴黏着在基片上，因此丝状源的使用应注意温度的控制［1，2］。

两套转架分别位于两扇门上，为下转架传动形式，公转—自转方式工作，8根自转轴，有效镀膜面积18.7 m2。

3 调试试验结果

图2所示为试镀复杂曲面的灯具反射镜，通过外观检测反射镜抛物面应光洁明亮，特别在复杂曲面的底部也能完全的膜层覆盖，目测没有可观察到的镀膜针眼、斑点等缺陷。

图2 试镀产品

图3 灯具反射镜的可见光反射率试验

图3所示为灯具反射镜反射率试验，根据所做的试验结果，在可见光段反射率在87% ～92%之间，完全达到并超过国家标准80%～90%的要求。

灯具反射镜劣化试验，该项试验的主要目的是测试反射镜保护膜对镀铝膜的保护效果。测试结果如表1所列，表中指标显示灯具保护膜的性能完全超过国家标准要求，满足用户要求。试验中只做了35 min无腐蚀现象的发生。

表1 灯具反射镜劣化试验

胶带附着力及百格试验:在试验中用小刀刻划出一块间隔为1 mm的小方格，同时采用3 M压敏胶黏带，宽度为2.5 cm，把大约15 cm长的胶黏带贴在镀铝面上并用手指压平，然后用一只手压住样品，另一只手以180°方向快速剥离胶黏带，没有观察到胶黏带上有镀层脱落。

通过以上的试验看，膜层结合力好、均匀、反射率高、保护膜可靠，镀膜效果完全达到和超过国家标准，并能很好的满足生产用户的要求。

4 结论

该设备于2007年研制成功并交付用户使用，开始大规模的工业化生产，并于2007年获得国家重点新产品奖(项目编号:2007GRG10004)。它具有生产效率高，镀层均匀，镀膜质量好，产品性能稳定、可靠，满足国内高端及国外汽车厂商的技术要求。

［1］杨烈宇，等.材料表面薄膜技术［M］.北京:人民交通出版社，1994.

［2］达道安，邱家稳，谈治信，等.真空设计手册［M］.北京:国防工业出版社，2004.

［3］李云奇，刘志强，江小波，等.真空镀膜技术欲设备设计安装及操作维护实用手册［M］.北京:化学工业出版社.2007.