真空制鏡機功能的開發

2013-06-04 張宗權 陜西師范大學物理系

  開發真空制鏡機新的功能,是目前制鏡廠解困的有效途徑,用其作裝飾鍍是開發制鏡機功能的一個重要方面。實踐證明,用制鏡機作裝飾鍍,不但可行, 而且有其獨特的優勢。用制鏡機作裝飾鍍的關鍵是鍍件在真空室體中的安裝和相應的蒸發源的布置。總結了不同類型鍍件的安裝與蒸發源的布置方法。

一、引言

  90年代初,由于家具業的發展和室內裝修對鏡面材料的需求,我國的真空制鏡業獲得了巨大的發展。當時相當多的真空設備廠的真空應用設備基本以真空制鏡機( 箱式) 為主。有關資料統計,到1994 年前后,全國的真空制鏡廠約達1000 余家。隨著家具樣式的更新和其它裝飾材料的涌現,鏡子的需求量銳減。在此同時,由于熱反射玻璃的市場需求量較大,相當多的制鏡廠家通過對制鏡機小的改造,用來生產熱反射玻璃。但隨著各種規格磁控專用玻璃鍍膜設備的出現和由于蒸發鍍熱反射玻璃本身的不足,使蒸鍍熱反射玻璃又無人問津,造成目前大量的真空制鏡機閑置而使廠家陷入困境。因此真空技術網(http://shengya888.com/)認為開發制鏡機新的功用,有著現實的經濟意義。

  截止目前真空蒸鍍,仍是非金屬表面金屬化中生產效率高, 成本低廉和無環境污染問題的方法。目前對各種裝飾件, 小到鈕扣、電器旋鈕、鐘表外殼、家具配件,大至各種燈具和多種裝飾材料,基本都采用真空蒸鍍鋁后染色處理, 因此其市場極其廣闊。真空制鏡機與一般裝飾鍍膜機相比, 無疑屬于大規格真空蒸鍍設備, 具備做裝飾鍍的基本條件。

二、制鏡機裝飾鍍可行性

  真空裝飾鍍, 一般指采用真空鍍膜方法對金屬、非金屬表面進行金屬化和著色處理后, 使其具有各種顏色的金屬光澤。真空裝飾鍍, 不論是可鍍基材的廣泛性, 還是膜層種類、色澤的多樣性, 都是其它表面處理方法所無法相比的。因此真空裝飾鍍是目前最主要的表面精飾技術之一。

  真空裝飾鍍中, 蒸發鍍是發展最早、應用最廣的方法。其中的螺旋電阻加熱方式的真空蒸發鍍, 以其設備簡單、操作容易、生產效率高, 而獲得在非金屬表面裝飾處理中的廣泛應用。特別是常用而廉價的鋁膜料所形成的銀白色裝飾膜, 給涂裝浸染各種色彩提供了極大的方便。蒸發裝飾鍍膜機所要求的基本工作條件中的真空度和蒸發功率, 真空制鏡機是完全具備的。所不同的是裝飾鍍膜機的室體一般都是圓筒狀, 其蒸發源均勻排布在中軸線上, 鍍件均安裝在具有自公轉的工作架上。蒸鍍過程中, 工作架勻速轉動, 以保證膜厚的均勻性。而制鏡機的室體是箱式的, 且工作架相對于蒸發源是固定的, 即鍍件無法作相對于蒸發源的運動, 因而不能保證膜厚的均勻性。因此初看起來用制鏡機作裝飾鍍有一定的困難, 但根據裝飾鍍的工作特點、裝飾膜的基本要求和箱式制鏡機的結構特點, 綜合分析各種因素, 筆者認為不但可行, 而且針對大尺寸鍍件還有裝飾鍍膜機不可相比的優勢。因為從以下3 個方面看, 對膜厚均勻性的影響并不顯著, 而且是可以克服的。

  1、在裝飾鍍工藝要求的工作真空度( 2. 5~6. 5×10-2 Pa) , 蒸發的金屬粒子仍具有一定的繞射性。實驗證明, 非面對蒸發源的側面相對于正面同樣具有較薄的膜層。

  2、裝飾膜實質上是純反射膜, 而不是透射膜。一般鋁膜厚度只要達到400~ 左右, 其反射率就可達到90% , 即膜層達到一定厚度時, 其膜厚的差異對反射率的影響就會很小。另外人眼對高反射率的反射光強弱的敏感性, 要比對透射光的敏感性小的多, 故從滿足視覺的要求上看, 裝飾膜的厚度并非不能有差異。特別對于裝飾性的反射膜, 這種差異甚至可以較大。

  3、制鏡機室體在結構上的優勢和足夠的蒸發功率, 給鍍制大尺寸物件的裝飾膜提供了可能。真空制鏡機大多為2000×1500mm 的四片機, 室體尺寸一般在2200×1700×950mm 左右, 即能提供的真空空間比一般所說的各種型號的1400 大型裝飾鍍膜機室體空間大了1/ 5。足夠的蒸發功率, 可設置蒸發源多達60 余個。足夠大的真空空間可以使眾多的蒸發源在其中任意布置。這一特點不但使制鏡機可以用來鍍制各種小型物件, 還可鍍制裝飾鍍膜機無法鍍制的大面積或形狀復雜的大尺寸鍍件。這就是制鏡機作裝飾鍍的優勢所在。由上述可看出, 真空制鏡機作裝飾鍍是完全可行的。實踐亦證明了上述分析的正確性。

三、制鏡機做裝飾鍍的要點與方法

1、應注意的問題

  裝飾鍍的前處理和后處理工藝已有許多文獻系統介紹 , 制鏡機做裝飾鍍的操作工藝與制鏡工藝相似, 故均不再多述。由前述可知, 用制鏡機作裝飾鍍的關鍵是鍍件的安裝和蒸發源的布置。雖然在實際操作中, 對不同的鍍件有不同的安裝方法, 但仍需共同注意的問題是:

  (1) 蒸發源與鍍件表面的距離應大于30cm, 以免蒸發源烤傷鍍件表面, 而引起局部發黑和失光。

  (2) 各蒸發源中所加膜料的量應該一致, 以確保同時蒸發完畢, 否則會造成色差。一般為制鏡時用料的1.5 倍比較合適。若鍍件形狀復雜, 則膜料可適當增加。

2、不同類型鍍件的安裝方法

  在鍍制中, 可專門制作通用的方框工作架, 也可借用、改造四片制鏡機的工作架。總之大的方框固定之后, 剩下的問題就是如何在工作架中固定鍍件和布置蒸發源。由于鍍件類型很多,大小不同, 形狀各異, 不可能畫出全面詳細的安裝圖。為簡單明了, 只給出幾種類型的鍍件與蒸發源的相對位置圖( 俯視) 。

  (1) 小型旋轉體鍍件( 即鍍件的外表均需鍍膜) , 是裝飾鍍所承接的量最大的加工業務。一般包括電器配件、小型工藝品、瓶蓋、旋等。從膜厚的均勻性考慮, 可采取鍍件安裝在室體中間的豎直面上, 而蒸發源置兩邊的辦法。如圖1。各鍍件上下、前后距離以不小于3cm 為宜。

  (2) 單面浮雕式鍍件。一般的石英鐘殼, 浮雕式工藝品、大面積浮雕裝飾品, 石膏裝飾線條、木線條等。由于只需鍍一面, 故可采取蒸發源置中, 鍍件掛兩邊的辦法, 如圖2。可鍍制的最大面積達2000×1500mm。

  (3) 對于大尺寸, 不規則形狀的旋轉體, 如大尺寸佛像、歐式石膏像等, 采取鍍件置中, 蒸發源根據需要在不同方向上設置的辦法, 如圖3。能鍍制的鍍件外圍尺寸達1700×1000×300mm。

真空制鏡機功能的開發

  (4) 大尺寸形狀復雜的單面鍍件, 如太陽能反射集熱罩等, 采取圖4 所示的安裝方法。

真空制鏡機功能的開發

  從真空制鏡機作裝飾鍍的實踐中體會到,均勻度的問題并不難解決,若試鍍中有問題,由于蒸發源的位置可任意調整,很容易調整到合適位置。另外, 對于重量較大的鍍件( 如陶瓷件) ,在制鏡機中, 由于沒有相對運動,故極易解決安裝問題。對其它鍍件,同樣只需吊掛,所以生產效率較高。其不足處是需準備各種規格連接蒸發源到電流導柱的銅排,就象專用裝飾鍍膜機需各種樣式的卡具一樣。前面所述中未明確何種型號的制鏡機,故用不同型號的制鏡機均可作裝飾鍍。

  本人曾先后用制鏡機鍍制過大面積石膏浮雕、太陽能反光罩,小型塑料工藝品等,均取得了比較好的效果。

  本文所述的只是對這方面工作的初步嘗試,需進一步探究的工作很多,不妥之處, 敬請指正。

  感謝我國著名真空專家姜燮昌老師的指導。