日期:08年03月20日編寫人：張玉立核準(zhǔn)人：張經(jīng)理真空鍍膜(NCVM)工程工程師培訓(xùn)教材前言：1>.真空鍍膜行業(yè)興起背景：隨著歐盟RoHS指令的實(shí)施及各國針對環(huán)保問題紛紛立法。傳統(tǒng)高污染之電鍍行業(yè)已不符合環(huán)保要求，必將被新興環(huán)保工藝取代。而真空鍍膜沒有廢水、廢氣等污染，在環(huán)保上擁有絕對優(yōu)勢，必將興起并普及。一．真空鍍膜技術(shù)及設(shè)備兩百年開展史(1805-2007)1>.制膜(或鍍膜)方法可以分為氣相生成法、氧化法、離子注入法、擴(kuò)散法、電鍍法、涂布法、液相生成法等。氣相生成法又可分為物理氣相沉積法〔physicalVaporDeposition簡稱PVD法〕化學(xué)氣相沉積法和放電聚合法等。我們今天主要介紹的是物理氣相沉積法。由于這種方法根本都是處于真空環(huán)境下進(jìn)行的，因此稱它們?yōu)檎婵斟兡ぜ夹g(shù)。一．真空鍍膜技術(shù)及設(shè)備兩百年開展史(1805-2007)2>.

物理氣相沉積法依據(jù)制作過程工藝不同又分為真空蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射鍍膜和離子鍍膜。<a>.真空蒸發(fā)鍍膜法：在真空室(鍍爐)中加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從外表氣化逸出，形成蒸氣流，入射到固體(待鍍產(chǎn)品)外表，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法〔加熱源又分為電阻加熱源、電子束〔槍〕蒸發(fā)源、激光束蒸發(fā)源等〕。<b>.磁控濺射鍍膜法：在與靶材(待鍍金屬原材料，一般制作成圓筒形，靶束狀故稱靶材)

平行的方向上施加磁場，利用電場與磁場正交的磁控原理使高速粒子(電子)在低溫狀態(tài)下轟擊靶材外表，使靶材金屬原子從外表射出沉積在固體〔待鍍產(chǎn)品〕外表形成金屬膜層。<c>.離子鍍膜法：是1963年美國Sandia公司首先提出來的，是在真空蒸發(fā)和真空濺射技術(shù)根底上開展起來的一種鍍膜技術(shù)。它是在真空條件下應(yīng)用氣體放電實(shí)現(xiàn)鍍膜的。即在真空室〔鍍爐〕中使氣體或蒸發(fā)物質(zhì)電離，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，同時(shí)將蒸發(fā)物或其反響物蒸鍍在產(chǎn)品上。膜材氣化方法有：電阻加熱、電子束加熱、陰極孤光放電加熱。氣體分子或原子的離化和激活方式有：輝光放電型、電子束型、熱電子型等離子電子束型及高真空電弧放電型。奧科使用的方法是：利用電阻加熱使膜材氣化，被鍍產(chǎn)品做為陰極，利用高電壓電流輝光光放電將充入的氣體〔氬氣Ar〕離化。離子鍍膜附著力最高。3.

真空鍍膜技術(shù)1805年開始探索研究,19世紀(jì)一直處于探索,預(yù)研階段。

20世紀(jì)后50年(1950年后)獲得騰飛,其開展歷程摘要如下:1805年

開始研究接觸角與外表能的關(guān)系。1817年

透鏡上形成減反射膜。1904年

圓筒上濺射鍍銀獲得專利。1946年

用X射線吸收法測量薄膜的厚度,英國GoodFellow公司成立,緊接著1947年200英寸望遠(yuǎn)鏡鏡面鍍鋁成功。1947年

美國國家光學(xué)實(shí)驗(yàn)室〔DCLI〕建立，用光透過率來控制薄膜的厚度。1950年

濺射理論開始建立,半導(dǎo)體工業(yè)開始起步,各種微電子工業(yè)開始起步,塑料裝飾膜開始出現(xiàn)。1953年

美國真空學(xué)會成立，以卷繞鍍膜的方法制成抗反射的薄膜材料(3M公司)。1954年

開始研制新型真空蒸發(fā)式卷繞鍍膜機(jī)〔德國Leybold萊寶公司〕。1956年

美國第一臺外表鍍有金屬膜的汽車問世〔Ford汽車公司〕。1957年

美國真空鍍膜學(xué)會成立，真空鍍鎘方法被航空工業(yè)所接受。1959年

磁帶鍍膜設(shè)備研制成功〔Temescal公司〕。1963年

開始研制局部暴露大氣的連續(xù)鍍膜設(shè)備，離子鍍膜工藝研制成功，20世紀(jì)70年代

(1970年后〕各種真空鍍膜技術(shù)的應(yīng)用全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，薄膜技術(shù)的開展進(jìn)入黃金期。1995年

用于汽車車燈的在線團(tuán)束濺射鍍膜技術(shù)研制成功(Leybold公司)。

4、不導(dǎo)電工藝前景利用金屬氧化物與金屬化合物之外表加工技術(shù),外部外表呈現(xiàn)金屬色澤且不導(dǎo)電(阻抗值無限大),此項(xiàng)有利于人體健康和提高產(chǎn)品性能的新型工藝勢將成為外表處理技術(shù)之主流二．真空鍍膜的工藝特性:生產(chǎn)工序：素材前處理->底涂UV->鍍膜->中涂UV->面涂UV1.

產(chǎn)品鍍膜過程為真空環(huán)境,真空度極高。鍍膜機(jī)內(nèi)真空度1-5X10-4T0RR〔1TORR=1毫米水銀柱高的壓力,大氣壓為760TORR。我司鍍膜機(jī)內(nèi)真空度1.3X10-3Pa〕。*鍍膜機(jī)內(nèi)氣壓極低,產(chǎn)品中的添加劑、油脂、水分均會溢出,所以產(chǎn)品注塑時(shí)不可打脫模劑,不可添加增塑劑,不可直接加色粉成型。二．真空鍍膜的工藝特性:2.

納米級厚度、膜厚均勻。真空鍍膜膜層厚度僅數(shù)SHI十至數(shù)百納米(一般≤0.2um)，膜層各部位厚度極為均勻。例：鍍鋁層厚度達(dá)0.9nm時(shí)就可導(dǎo)電，到達(dá)30nm時(shí)性能就和固態(tài)鋁材相同，銀鍍層小于5nm時(shí)不能導(dǎo)電。各塑膠產(chǎn)品本身具有約0.5um的粗糙度，結(jié)合第1條因素故塑膠外表均在鍍膜前噴涂UV進(jìn)行封閉流平，以到達(dá)理想的鏡面效果。因鍍膜層太薄，故對底涂UV材料外觀要求近乎苛刻，這就要求涂裝室潔凈度極高。同時(shí)產(chǎn)品外觀面積越大，不良率就可能就越高〔目前奧科生產(chǎn)車間潔凈度為10000級，噴涂室、烤箱、鍍膜車間潔凈度3000級〕。鍍膜厚度目前主要通過光透過率及反射率來控制，鍍層越厚，透光率越差，反射率越高。二．真空鍍膜的工藝特性:3.鍍膜產(chǎn)品放置具有方向性：在立式、臥式鍍爐中，產(chǎn)品均須于鍍爐工裝平行平面放置。因?yàn)榻饘?/p>

材料隨蒸氣流作直線或弧線運(yùn)動(dòng)，而鍍膜材料一般均與工裝平行放置。

鍍膜室空間一定,產(chǎn)品平面面積越大,曲面越深,產(chǎn)能就越低,相應(yīng)生產(chǎn)本錢就越高。4.底涂UV后及鍍膜后產(chǎn)品外表極其脆弱敏感,需特殊保護(hù)。因鍍膜層僅幾十納米,對底涂UV層外表不良不具備遮蔽能力,另鍍層因太薄，鍍膜層金屬極其柔弱，極易刮傷、碰傷。

產(chǎn)品底涂UV后,鍍膜后不能進(jìn)行人工全檢,(用小批量試產(chǎn)的方法確定良品率)作業(yè)過程中

,通過治具加專用手柄、戴指套、口罩及車用無塵罩等方法預(yù)防產(chǎn)品外表被污染、破壞。二．真空鍍膜的工藝特性:5.鍍膜材料或蒸氣流入射速度極高，一般磁控濺射及蒸發(fā)鍍金屬原子入射速度均在2000米/秒左右。

每爐鍍膜時(shí)間〔金屬原子累積入射沉淀時(shí)間〕一般在15-20分鐘左右，磁控濺射視工藝不同有所區(qū)別。

每爐產(chǎn)能以普通翻蓋外殼為例約1000PCS/爐，產(chǎn)品大小不同，每爐產(chǎn)能不同。6.顏色制作途徑多樣化，目前有三種顏色制作途徑：一是在中涂UV或面涂UV中添加色精。因色精會與UV紫外光起作用，故添加量一般2%；二是在鍍膜過程中充入氣體，使氣體與金屬材料反響獲得顏色〔如Ar2+O2+鋁金屬可獲得黑色,O2+Al獲得黃色〕；三是前述兩者相結(jié)合進(jìn)行生產(chǎn)。一般來說顏色越深、越濃、越艷；附著力會越差〔加色精工藝〕。二．真空鍍膜的工藝特性:7.鍍膜用金屬材料范圍極廣，除鐵金屬外，各種金屬及金屬合金，理論上都可用作鍍材。常用的有鋁、銅、鎳、鎳銀合金、鉻等。另因鍍膜是物理過程，對產(chǎn)品材料本身性能幾乎沒有影響。8.鍍膜產(chǎn)品能到達(dá)的品質(zhì)水準(zhǔn):附著力：無脫落---5%脫落。

RCA耐磨：200-350次。

硬度：1H-3H

ABS+PC素材一般在500g擦1H；PMMA素材那么可達(dá)3H，甚至4H。

其它諸如上下溫、冷熱沖擊、鹽霧測試、耐醇測試、化裝品測試、抗人造汗測試等均可到達(dá)常規(guī)要求。要求特別高之產(chǎn)品，一般通過涂三層UV來實(shí)現(xiàn),但因增加一道工序,不良率、產(chǎn)能會相應(yīng)降低。二．真空鍍膜的工藝特性:9、生產(chǎn)過程時(shí)間局限性：因金屬鍍層長時(shí)間露置在空氣中會氧化發(fā)黑，不同材料氧化速度不同，其中錫鍍層氧化速度最快，4H就會明顯發(fā)黑，另底漆UV靜置時(shí)間如過長，漆膜太干也會影響鍍膜層附著力。故底漆UV、鍍膜及面涂UV幾個(gè)工序之間作業(yè)時(shí)間間隔依據(jù)實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)一般限定在8-12H范圍內(nèi)。10、UV涂料及涂料施工特性：鍍膜用底涂UV及面涂UV涂料相比普通塑膠噴涂UV涂料，其有兩個(gè)明顯不同之特性：1〕涂料材料組成之固含量高，底漆UV最高；2〕不含且不能添加普通噴涂用的惰性溶劑，須特殊調(diào)配專用溶劑。故產(chǎn)品單位涂料用量及本錢明顯比普通塑膠噴涂高出很多，另底漆UV、面涂UV及色精對UV能量范圍的要求也較普通UV苛刻，一般底漆UV要求600-1000mj/cm2

面涂UV要求800-1200mj/cm2不同顏色之色精根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整UV燈能量。UV生產(chǎn)時(shí)過濾要求也比普通塑膠UV嚴(yán)格，一般要求用600目左右過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾。UV膜厚要求為底涂UV濕膜20-25um、干膜12-20um、面涂UV8-15um。三．真空鍍膜工藝對素材的適鍍性及要求作為真空鍍膜的塑膠素材，其最根本的性能應(yīng)包括附著性能、真空放氣量和耐熱性等幾方面的指標(biāo)。1.附著力：被鍍素材應(yīng)與真空鍍膜材料有良好的附著結(jié)合強(qiáng)度，一般認(rèn)為聚脂類材料和鍍鋁膜層的結(jié)合力最強(qiáng)〔如PET〕.衡量附著性能良否的標(biāo)準(zhǔn)是塑膠件外表自由能〔外表活性指數(shù)〕一般外表自由能＜33-35×10-5N/CM的為弱極性塑膠〔如PP〕常用塑膠材質(zhì)中附著力上下依次為ABS→ABS+PC→PC→PVC。真空鍍層與素材之間的附著力可以通過實(shí)施底涂來加以提高，還可以通過化學(xué)材料清洗、浸泡,等離子體預(yù)處理等來提高。2.真空放氣量：某些素材中可能含易揮發(fā)小分子〔包括水分、增塑劑、殘留溶劑、未反響單體、增加劑等〕在真空狀態(tài)下將以氣體形式溢出，破壞鍍膜層的附著力：平整性和外觀.素材在常溫下放氣并不明顯，但在真空狀態(tài)下，隨溫度上升，放氣量增大。不同材質(zhì)素材，其放氣量差異較大，如一般ABS、ABS+PC含水量多在0.5％--0.2％之間，真空狀態(tài)下ABS放氣主要含水分,CO和氫氣，尼龍、尼龍+纖，聚乙烯醇材料等較易吸潮，水分含量更高嚴(yán)重干擾鍍膜，目前處理此類問題的方法有二種：一種是預(yù)燒烘處理,將水分含量控制在0.1%以下;另一種方法用底涂UV封閉。但含量太高那么不行，如增塑劑含量10％以上的增塑劑就會溢出。三．真空鍍膜工藝對素材的適鍍性及要求：作為真空鍍膜的塑膠素材，其最根本的性能應(yīng)包括附著性能、真空放氣量和耐熱性等幾方面的指標(biāo)。3、耐熱性：真空鍍膜無論采用何種工藝，素材都必須面臨升溫考驗(yàn)，蒸發(fā)源的輻射熱,鍍膜材料的高能粒子、氣化原子、分子等離子體等，在素材上的冷凝熱和動(dòng)能都將使素材〔淺表層〕迅速升溫，如果素材的耐熱性差，真空鍍膜時(shí)將出現(xiàn)皺紋，甚至整體收縮，過度受熱還可以導(dǎo)致塑料分解，鍍膜起泡、剝落。不同塑料的耐熱性千差萬別。一般說來PVC材料的熱穩(wěn)定性較差，熱變形溫度較低，通常最高只能在60-70℃下使用，一般工程塑料可以在200℃以下使用，電子塑膠件不是特薄，特細(xì)件一般做真空鍍膜均不會產(chǎn)生變形狀況。四：生產(chǎn)工藝流程及行業(yè)難題起因處理方法：例如生產(chǎn)過程中,常發(fā)生不良情形有:油點(diǎn)、水點(diǎn)、霧白、咬底等,其它同普通塑膠噴涂。不良情形產(chǎn)生原因解決方法油點(diǎn)/水點(diǎn)素材表面、內(nèi)部油污,供氣系統(tǒng)中水分、油分。前處理烘烤，用精密空氣過濾器,先進(jìn)清洗設(shè)備處理底材。油花/彩虹紋液體涂料及顏色材料在均勻金屬層上反射,折射出的彩虹紋降低金屬層表面涂料流動(dòng)性,薄涂,多涂,中涂用PU.信賴性測試NG涂料,底材及制程條件不佳造成涂層,金屬層,底材之間咬合,封閉不徹底.選用性能較佳的涂料,精確調(diào)整控制各制程參數(shù).真空不導(dǎo)電鍍膜工藝流程成型前置處理底涂ＵＶ直空鍍