真空制镜机功能的开发
开发真空制镜机新的功能，是目前制镜厂解困的有效途径，用其作装饰镀是开发制镜机功能的一个重要方面。实践证明，用制镜机作装饰镀，不但可行, 而且有其独特的优势。用制镜机作装饰镀的关键是镀件在真空室体中的安装和相应的蒸发源的布置。总结了不同类型镀件的安装与蒸发源的布置方法。
一、引言
90年代初，由于家具业的发展和室内装修对镜面材料的需求，我国的真空制镜业获得了巨大的发展。当时相当多的真空设备厂的真空应用设备基本以真空制镜机( 箱式) 为主。有关资料统计，到1994 年前后，全国的真空制镜厂约达1000 余家。随着家具样式的更新和其它装饰材料的涌现，镜子的需求量锐减。在此同时，由于热反射玻璃的市场需求量较大，相当多的制镜厂家通过对制镜机小的改造，用来生产热反射玻璃。但随着各种规格磁控专用玻璃镀膜设备的出现和由于蒸发镀热反射玻璃本身的不足，使蒸镀热反射玻璃又无人问津，造成目前大量的真空制镜机闲置而使厂家陷入困境。因此真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为开发制镜机新的功用，有着现实的经济意义。
截止目前真空蒸镀，仍是非金属表面金属化中生产效率高， 成本低廉和无环境污染问题的方法。目前对各种装饰件, 小到钮扣、电器旋钮、钟表外壳、家具配件，大至各种灯具和多种装饰材料，基本都采用真空蒸镀铝后染色处理, 因此其市场极其广阔。真空制镜机与一般装饰镀膜机相比, 无疑属于大规格真空蒸镀设备, 具备做装饰镀的基本条件。
二、制镜机装饰镀可行性
真空装饰镀, 一般指采用真空镀膜方法对金属、非金属表面进行金属化和着色处理后, 使其具有各种颜色的金属光泽。真空装饰镀, 不论是可镀基材的广泛性, 还是膜层种类、色泽的多样性, 都是其它表面处理方法所无法相比的。因此真空装饰镀是目前最主要的表面精饰技术之一。
真空装饰镀中, 蒸发镀是发展最早、应用最广的方法。其中的螺旋电阻加热方式的真空蒸发镀, 以其设备简单、操作容易、生产效率高, 而获得在非金属表面装饰处理中的广泛应用。特别是常用而廉价的铝膜料所形成的银白色装饰膜, 给涂装浸染各种色彩提供了极大的方便。蒸发装饰镀膜机所要求的基本工作条件中的真空度和蒸发功率, 真空制镜机是完全具备的。所不同的是装饰镀膜机的室体一般都是圆筒状, 其蒸发源均匀排布在中轴线上, 镀件均安装在具有自公转的工作架上。蒸镀过程中, 工作架匀速转动, 以保证膜厚的均匀性。而制镜机的室体是箱式的, 且工作架相对于蒸发源是固定的, 即镀件无法作相对于蒸发源的运动, 因而不能保证膜厚的均匀性。因此初看起来用制镜机作装饰镀有一定的困难, 但根据装饰镀的工作特点、装饰膜的基本要求和箱式制镜机的结构特点, 综合分析各种因素, 笔者认为不但可行, 而且针对大尺寸镀件还有装饰镀膜机不可相比的优势。因为从以下3 个方面看, 对膜厚均匀性的影响并不显著, 而且是可以克服的。
1、在装饰镀工艺要求的工作真空度( 2. 5～6. 5×10-2 Pa) , 蒸发的金属粒子仍具有一定的绕射性。实验证明, 非面对蒸发源的侧面相对于正面同样具有较薄的膜层。
2、装饰膜实质上是纯反射膜, 而不是透射膜。一般铝膜厚度只要达到400~ 左右, 其反射率就可达到90% , 即膜层达到一定厚度时, 其膜厚的差异对反射率的影响就会很小。另外人眼对高反射率的反射光强弱的敏感性, 要比对透射光的敏感性小的多, 故从满足视觉的要求上看, 装饰膜的厚度并非不能有差异。特别对于装饰性的反射膜, 这种差异甚至可以较大。
3、制镜机室体在结构上的优势和足够的蒸发功率, 给镀制大尺寸物件的装饰膜提供了可能。真空制镜机大多为2000×1500mm 的四片机, 室体尺寸一般在2200×1700×950mm 左右, 即能提供的真空空间比一般所说的各种型号的1400 大型装饰镀膜机室体空间大了1/ 5。足够的蒸发功率, 可设置蒸发源多达60 余个。足够大的真空空间可以使众多的蒸发源在其中任意布置。这一特点不但使制镜机可以用来镀制各种小型物件, 还可镀制装饰镀膜机无法镀制的大面积或形状复杂的大尺寸镀件。这就是制镜机作装饰镀的优势所在。由上述可看出, 真空制镜机作装饰镀是完全可行的。实践亦证明了上述分析的正确性。
三、制镜机做装饰镀的要点与方法
1、应注意的问题
装饰镀的前处理和后处理工艺已有许多文献系统介绍 , 制镜机做装饰镀的操作工艺与制镜工艺相似, 故均不再多述。由前述可知, 用制镜机作装饰镀的关键是镀件的安装和蒸发源的布置。虽然在实际操作中, 对不同的镀件有不同的安装方法, 但仍需共同注意的问题是:
(1) 蒸发源与镀件表面的距离应大于30cm, 以免蒸发源烤伤镀件表面, 而引起局部发黑和失光。
(2) 各蒸发源中所加膜料的量应该一致, 以确保同时蒸发完毕, 否则会造成色差。一般为制镜时用料的1.5 倍比较合适。若镀件形状复杂, 则膜料可适当增加。
2、不同类型镀件的安装方法
在镀制中, 可专门制作通用的方框工作架, 也可借用、改造四片制镜机的工作架。总之大的方框固定之后, 剩下的问题就是如何在工作架中固定镀件和布置蒸发源。由于镀件类型很多,大小不同, 形状各异, 不可能画出全面详细的安装图。为简单明了, 只给出几种类型的镀件与蒸发源的相对位置图( 俯视) 。
(1) 小型旋转体镀件( 即镀件的外表均需镀膜) , 是装饰镀所承接的量最大的加工业务。一般包括电器配件、小型工艺品、瓶盖、旋等。从膜厚的均匀性考虑, 可采取镀件安装在室体中间的竖直面上, 而蒸发源置两边的办法。如图1。各镀件上下、前后距离以不小于3cm 为宜。
(2) 单面浮雕式镀件。一般的石英钟壳, 浮雕式工艺品、大面积浮雕装饰品, 石膏装饰线条、木线条等。由于只需镀一面, 故可采取蒸发源置中, 镀件挂两边的办法, 如图2。可镀制的最大面积达2000×1500mm。
(3) 对于大尺寸, 不规则形状的旋转体, 如大尺寸佛像、欧式石膏像等, 采取镀件置中, 蒸发源根据需要在不同方向上设置的办法, 如图3。能镀制的镀件外围尺寸达1700×1000×300mm。
(4) 大尺寸形状复杂的单面镀件, 如太阳能反射集热罩等, 采取图4 所示的安装方法。
从真空制镜机作装饰镀的实践中体会到，均匀度的问题并不难解决，若试镀中有问题，由于蒸发源的位置可任意调整，很容易调整到合适位置。另外, 对于重量较大的镀件( 如陶瓷件) ，在制镜机中, 由于没有相对运动，故极易解决安装问题。对其它镀件，同样只需吊挂，所以生产效率较高。其不足处是需准备各种规格连接蒸发源到电流导柱的铜排，就象专用装饰镀膜机需各种样式的卡具一样。前面所述中未明确何种型号的制镜机，故用不同型号的制镜机均可作装饰镀。
本人曾先后用制镜机镀制过大面积石膏浮雕、太阳能反光罩，小型塑料工艺品等，均取得了比较好的效果。
本文所述的只是对这方面工作的初步尝试，需进一步探究的工作很多，不妥之处， 敬请指正。
感谢我国著名真空专家姜燮昌老师的指导。
