Технология напыления на стекла разных покрытий. Энергоэффективные стеклопакеты с нано-напылением приходят на смену низкоэмиссионным оконным решениям

Одним из наиболее эффективных способов получения объярченных отражателей СП, в частности изготовляемых из алюминия, является их электрохимическое полирование с последующей защитой полированной поверхности.

Химическое полирование . Этот процесс является разновидностью блестящего травления и применяется после механической полировки отражателей. Химическое полирование позволяет получать алюминиевые отражатели с коэффициентом отражения 0,65-0,7, когда не требуется получения зеркального. После полирования детали тщательно промывают в проточной воде.

Электрохимическое полирование. Этот способ полирования нашел весьма широкое распространение в светотехническом производстве. При полировании поверхность приобретает высокую степень блеска и увеличивается ее стойкость против коррозии. На воздухе на поверхности электрохимически полированных отражателей образуется пленка оксида алюминия, но она защищает от дальнейшего окисления при эксплуатации только в атмосфере с сухим и чистым воздухом. Поскольку такие идеальные условия эксплуатации встречаются крайне редко, то на практике объярченные отражатели подвергают оксидированию.

Альзак-процесс . Этот специфический процесс электрохимического полирования и одновременного оксидирования (анодирования) алюминиевых отражателей широко применяется при изготовлении отражателей уличных, промышленных и других СП, работающих в условиях тяжелой среды. Поверхность отражателей, обработанных по технологии альзак-процесса, обладает высокими коэффициентом отражения, коррозионной стойкостью, твердостью оксидного слоя и хорошей термостойкостью.

Альгласс-процесс . Применяется для защиты зеркализованных отражателей СП, работающих в атмосфере с тяжелыми условиями. Альгласс-покрытие, не ухудшая коэффициента отражения защищаемой поверхности, увеличивает его зеркальную составляющую. Благодаря своей высокой химической и термической стойкости альгласс-покрытие обеспечивает стабильность начальных оптических параметров СП при эксплуатации. Кроме того, благодаря глянцевитости и гладкости, способности рассеивать статические электрические заряды альгласс-покрытие обладает высокой стойкостью к загрязнению и поддается легкой очистке. Покрытие повышает механическую стойкость отражающей поверхности и позволяет осуществлять многократную чистку обычными средствами без ухудшения оптических свойств отражателя.

Вакуумное напыление покрытий

Метод вакуумной металлизации основан на осаждении на отражающую поверхность детали молекулярного потока, образующегося при быстром нагреве в вакууме осаждаемого металла до температуры его испарения. Для получения зеркального отражения на поверхность металлической детали наносится специальная подложка методами окрашивания или лакирования. Вакуумное напыление металлов на стекло и пластмассу производится, как правило, без подложек.

Возможно получение в вакууме пленок покрытий толщиной до 1 мм из никеля, молибдена, меди, серебра, хрома и других металлов. С точки зрения получения наибольшей отражающей способности покрытия представляют интерес серебро, алюминий, кадмий и золото. Однако покрытия из кадмия и серебра на воздухе быстро тускнеют и теряют свои отражающие свойства, а покрытия из золота обладают избирательной отражающей способностью, и, кроме того, они весьма дороги. В силу своей относительно высокой стойкости и малой стоимости алюминий получил преимущественное распространение при производстве зеркальных отражателей СП.

Поскольку пленка металла, наносимого в вакууме, точно копирует все микронеровности поверхности, то при осаждении ее непосредственно на стальное основание нельзя получить отражатели с коэффициентом отражения выше 0,4-0,45. Кроме того, необходимо учитывать, что адгезионная способность алюминия к стали очень низкая, и такое покрытие получается непрочным. Для устранения этих недостатков на металл наносят в качестве подложки в один или несколько слоев эмаль и лак, почти полностью устраняющие микронеровности на поверхности отражателя. Разрез отражающего слоя приведен на рисунке. На металл отражателя 1 наносится слой эмали 2, служащий для сглаживания микроне ровности основания. Затем наносится слой лака 3 для создания гладкой глянцевой поверхности с большим коэффициентом зеркальности и для повышения адгезионных свойств алюминиевой пленки. Отражающий слой представляет собой пленку 4 алюминия, нанесенного в вакууме, толщиной 0,1-0,3 мкм, которая обычно защищается слоем лака 5.

Существует много способов поверхностей, и к одним из основных относится вакуумная металлизация. Предметов с таким покрытием вокруг множество. Даже предметы из обычного пластика можно сделать похожими на металлические – с помощью этой технологии напыления металла они приобретут красивую серебристую или золотистую поверхность.

Понятие о вакуумной металлизации

С помощью такой технологии происходит обработка поверхностей изделий путём переноса мелких металлических частиц в вакууме. Они покрывают изделия плотным слоем. Для этого используется специальное оборудование, довольно дорогостоящее, для которого необходимо подходящее производственное помещение. В небольшой мастерской такой процесс работы не выполнить.

Вакуумная металлизация широкое применение получила сравнительно недавно, но уже показала, что этот способ, несмотря на использование дорогого оборудования, намного дешевле гальванического нанесения, а по сравнению с лакокрасочными покрытиями слой значительно насыщенней и поверхность получается более красивая.

На какие поверхности можно наносить

Способом вакуумного напыления металла можно покрывать предметы из металлов, керамики, стекла, пластмасс. При этом, в отличие от гальванического нанесения, для создания эффекта глянцевого хромирования, меднения, золочения, поверхностей не требуется предварительная полировка деталей.

Вообще, металлизировать таким способом можно любые материалы, которые устойчивы к нагреву до +80 и воздействию специальных лаков. А также материалы не должны быть пористыми, чтобы в процессе металлизации в вакуумной камере не выделялся атмосферный или другой газ, что приведёт к некачественному покрытию. К ним относится плохо обработанная керамика, древесина, бетон. Но даже на них можно нанести таким способом декоративные покрытия, если предварительно загрунтовать специальными составами.

Чаще всего сегодня обрабатываются таким способом предметы из пластмасс и металлов. Этот процесс только усиливает их положительные свойства. Напыление наносится на металлические поверхности изделий, состоящие из различных сплавов. При этом создаётся , изменяются электропроводные свойства металла в сторону повышения, улучшается внешний вид предметов.

Металлизация пластмасс позволяет изготавливать красивые, практичные изделия из дешёвого сырья. В автомобилестроении пластмассовые детали устанавливают для снижения веса. Решётки радиаторов, корпуса, колпаки колёс и другие детали, к которым не требуется обладание повышенной прочностью, изготавливаются из прочных марок пластмасс и обрабатываются под металл.

Оборудование для вакуумной металлизации

У этой технологии, как и у других таких же сложных, имеются свои плюсы и минусы:

Аппарат для нанесения покрытий - схема

необходимость использования дорогостоящего оборудования;
большие расходы электроэнергии;
потребность в просторном производственном помещении для размещения всех приспособлений и для полного технологического цикла изготовления.

Дополнительные расходы средств требуются при этом на технический процесс нанесения дополнительного слоя – защитного лака.

Установки вакуумного напыления представляют собой совокупность устройств, которые последовательно и самостоятельно выполняют ряд функций, необходимых для технологического процесса металлизации.

Основные функции:

откачка воздуха для получения условий разрежения;
распыление в определённых условиях металлических частиц на поверхность предметов;
транспортировка обрабатываемых деталей;
контроль режимов происходящих процессов вакуумного напыления;
электропитание и другие вспомогательные приспособления.

Составляющие узлы вакуумной установки:

Рабочая камера. В ней происходит сам процесс металлизации.
Источник испаряемых металлов вместе с управляющими и энергообеспечивающими устройствами.
Системы контроля и управления для регулировки температуры, скорости напыления, толщины плёнки, её физических свойств.
Откачивающая и газораспределительная система, обеспечивающая получение вакуума и регулировку газовых потоков.
Системы блокировки рабочих узлов, блоки электропитания.
Транспортирующее устройство, определяющее подачу-извлечение из вакуумной камеры, смену положений деталей при нанесении металлопокрытия.
Вспомогательные устройства – заслонки, внутрикамерные манипуляторы, газовые фильтры и др.

Особенности оборудования

Установки для вакуумного процесса нанесения металлического слоя бывают магнетронные и ионно-плазменные. В любых из них необходимо достигать испарения вещества с поверхности металлических болванок, минуя стадию расплава металла.

При сублимационном способе процесс нагрева происходит быстро до температуры испарения, не допуская расплава. Для этого используются нагреватели, способные повышать кинетическую энергию вплоть до разрушения кристаллической решётки. Но некоторые металлы не сублимируют в вакууме, и поэтому с ними стадии расплава не избежать. Поэтому в таких случаях применяются дополнительные системы фильтров.

Способом вакуумного напыления металлического слоя покрываются изделия разных размеров: крупные (до 1 м) и совсем мелкие. Существуют технологии металлопокрытия многометровых тканей и плёнок – они перематываются из одного рулона в другой в процессе напыления в вакуумной камере. Поэтому бывают установки с рабочими камерами разных размеров:

небольшие – несколько литров;
крупные – несколько кубометров.

Технологический процесс

Вакуумная металлизация, основанная на испарении и выпадении частиц металла на подложку, представляет собой ряд последовательно происходящих процессов. Они довольно сложные.

Металл при нагревании перед тем, как стать покрытием, претерпевает целый ряд изменений. Вначале он испаряется, затем адсорбируется, после этого выпадает конденсатом и кристаллизуется на поверхности, с образованием металлической плёнки. Каждый процесс довольно сложный.

На качество готового изделия влияют многие факторы. Главные из них – физико-технические характеристики материалов заготовок и выдерживаемые условия процесса металлизации. Образование слоя покрытия происходит в два основных этапа. Это перенос массы и энергии от источника и их равномерное распределение по поверхности обрабатываемого изделия.

Этапы выполнения вакуумной металлизации

Напыление металла на поверхности изделий методом вакуумной металлизации производится по технологии, состоящей из нескольких этапов:

Деталь подготавливается к процессу нанесения покрытия. Для этой цели подходят только заготовки несложных форм, которые не имеют острых углов или участков, труднодоступных для прямолинейного попадания конденсата.
Процесс нанесения защитного слоя. На полимеры с содержанием низкомолекулярных наполнителей предварительно наносятся слои антидиффузионных лаковых покрытий.
Сушка и обезжиривание. Заготовки проходят этап сушки адсорбированной влаги в течение трех часов при температуре +80 .
Процесс обезжиривания происходит уже на подготовительном этапе в вакуумной камере путём воздействия тлеющего разряда.
Проведение отжига на этой стадии особенно благоприятно для полимерных материалов – положительно сказывается на их структуре, снижается при этом внутреннее напряжение.
Проводится активационная обработка перед нанесением металлического слоя на поверхность для повышения её адгезии. Используемые методы зависят от материала заготовки.
Нанесение металлического покрытия. При этом слой покрытия формируется путём конденсации пересыщенных паров металлов на холодную поверхность заготовки.
Затем проводится контрольная проверка качества металлического слоя. Для декоративных изделий она заключается в осмотре поверхности с определением прочности и равномерности слоя. Для технических деталей используются дополнительные испытания. На практике применяются методы отслаивания липкой лентой, истирание, разрушение УЗ колебаниями и др.

Сферы применения

Технология обработки поверхностей методом вакуумной металлизации применяется в производстве многих товаров:

Сантехнической фурнитуры – сильфонов, кнопок смыва и др. Самая распространённая металлизация - алюминием, придающая изделиям хромированный вид.
Мебельная фурнитура – ручки для мебельных дверок и ящиков, декоративные отделочные детали, вешалки для одежды и др.
Зеркальные покрытия. Небьющиеся зеркала изготавливаются способом металлизации полимерных плёнок, натянутых на рамки.
Кожгалантерея – пряжки для ремней, пуговицы, люверсы.
Упаковочные материалы – крышки для флаконов с парфюмерией, дозаторы косметических средств, декоративные коробочки для бижутерии и др.
В производстве бижутерии, декоративных сувениров и подобных изделий.
При изготовлении предметов геральдики – гербов и других предметов.
Радиоэлектроника – приборные панели телевизоров, крышки мониторов, кнопки и др.
Микроэлектроника – изготовление интегральных микросхем, полупроводников и других деталей. Обычно применяется напыление меди.
Автомобильная промышленность – внутренняя светоотражающая часть фар и многие декоративные детали снаружи и внутри машины.
Светотехнические изделия – для декорации деталей светильников.

Визуально можно сделать имитацию под любой драгоценный или полудрагоценный металл. Вакуумная металлизация придаёт изделиям не только красивые декоративные свойства, но и создаёт защитный слой от коррозии для металлов, износа для других материалов. Металлизация пластмасс позволяет из дешёвых материалов создавать практичные и красивые изделия. Стойкое покрытие обеспечивает долгий срок эксплуатации изделий.

Выводы

По времени использования наибольший срок сохранения декоративного слоя у предметов, находящихся в закрытых помещениях. Те, что часто подвергаются атмосферным воздействиям, могут со временем повреждаться. Но для их защиты обычно используются специальные лаковые слои, которые продлевают срок службы таких изделий. К преимуществам покрытий вакуумным способом относится их экологичность, по сравнению с другими аналогичными технологиями.

В строительных и производственных сферах все чаще применяются высокопрочные пластики. Они превосходят традиционные твердые материалы за счет своей небольшой массы, податливости в обработке и практичности. И все же металл сохраняется во многих отраслях как наиболее выгодный материал с точки зрения сочетания прочности, жесткости и долговечности. При этом далеко не всегда оправдывает себя использование цельной структуры. Все чаще технологи применяют напыление металлов, которое позволяет наделить рабочую заготовку частью свойств наиболее подходящего в плане эксплуатации сплава.

Общие сведения о технологиях металлизации

Среди современных методов металлизации поверхностей чаще применяют гальваническое нанесение, а также погружение в расплавы. Традиционная технология также предусматривает вакуумную обработку напылением, которая имеет свои классификации в зависимости от используемых активных сред. Так или иначе, любое напыление металлов предусматривает обработку основы материала с целью получения тех или иных защитных качеств. Это может быть формирование антикоррозийного слоя, восстановление утраченной структуры или же ремонт эксплуатационного износа.

При этом сама рабочая поверхность в большинстве случаев подвергается термической обработке. Перед нанесением металлических частиц она расплавляется горелками, индукторами или посредством воздействия низкотемпературной плазмы. Таким образом подготавливается основа с оптимальными физико-химическими качествами, на которой в дальнейшем производится напыление металлов в виде порошка. Важно отметить, что в качестве основного материала может выступать тот же металл, стекло, пластики или некоторые породы древесины и камни.

Метод химического хромирования

В качестве активного компонента для реализации такого напыления используют химические реагенты. Классический состав включает хлористый хром, натрий, уксусную кислоту, а также воду с раствором едкого натра. Процесс напыления выполняется при температуре порядка 80 °С. Начинается работа с подготовки материала. Обычно хромирование используют для обработки металлических поверхностей, в частности стали. Перед самой операцией материал подвергается первичному покрытию медным слоем. Далее производится химическое хромирование посредством подключенного к компрессорной установке. После завершения процедуры изделие моется в чистой воде и просушивается.

Метод газопламенной обработки

Если в предыдущей технологии предусматривается тщательная подготовка основы, которая должна подвергаться покрытию, то в данном случае особое внимание уделяется частицам металлизации. Современное газопламенное напыление может выполняться с помощью полимерного порошка, проволочного или шнурового материала. Данная масса направляется в пламя кислородно-пропановой или ацетиленокислородной горелки, в которой происходит расплавление и перенос на напыляемую основу сжатым воздухом. Далее состав остывает, формируя готовое к применению покрытие.

При помощи данной методики можно наделять материалы антикоррозийной стойкостью и механической прочностью. Активным материалом можно обрабатывать алюминиевые, никелевые, цинковые, железные и медные сплавы. В частности, газопламенное напыление используют для повышения эксплуатационных качеств изоляционных покрытий, электротехнических деталей и т. д. Кроме этого, технология используется в интерьерном и архитектурном дизайне для обеспечения конструкций декоративными свойствами.

Метод вакуумного напыления

В этом случае речь идет о группе методов, которые предполагают формирование тонких пленок в вакууме при воздействии прямой конденсации пара. Технология реализуется разными путями, в том числе за счет термического воздействия, испарения электронными и лазерными лучами. Используется вакуумное напыление для повышения технических качеств деталей, оборудования и инструментов. К примеру, такая обработка позволяет формировать специальные «рабочие» покрытия, которые могут повышать электропроводность, изолирующие свойства, износостойкость и защиту от коррозии.

Технология применяется и для создания декоративных покрытий. В данном случае техника может задействоваться в операциях, требующих высокой точности. Например, вакуумное напыление используют в изготовлении часов с позолоченным покрытием, для придания эстетичного вида оправам для очков и т. д.

Применяемое оборудование

Чаще всего для напыления используются аппараты, снабженные сверхзвуковым соплом. Также применяется небольшой по размерам электрический нагреватель, работающий на подачу сжатого воздуха. Особенностью последней модели является возможность доведения температуры до 600 °С. До недавнего времени применение стандартных устройств, напоминающих по принципу действия пневматические пистолеты, осложнялось тем, что частицы изнашивали насадки инструмента. Современное оборудование, благодаря которому осуществляется напыление металлов, использует принцип пульверизатора. Это значит, что в момент прохождения рабочей газовой среды по каналу подачи струи скорость потока увеличивается по мере сужения трубы. Вместе с этим падает и статическое давление. Такой принцип работы сокращает износы и увеличивает рабочий срок аппаратов.

Заключение

В целях удешевления технологических операций по защите металла от внешних воздействий часто используются узкоспециализированные, но менее эффективные средства. При этом сэкономить помогает и напыление металла, цена которого составляет в среднем 8-10 тыс. руб. за деталь. Финансовая целесообразность обусловлена тем, что такие покрытия могут обеспечивать сразу несколько функциональных качеств. Например, обработав металлический компонент кровельной конструкции, вы можете получить такие свойства, как антикоррозийность, стойкость перед воздействием осадков, механическая защищенность. Существуют и особые металлизированные покрытия, способные уберечь деталь от агрессивных химических и термических воздействий.

Для тонировки стекол автомобиля существует несколько наиболее распространенных методов. Наиболее известные нам, это: тонировка стекол при помощи добавления присадок в массу стекла при производстве, тонировка стекол авто пленкой, тонировка стекол автомобиля напылением.

Технология тонировки стекол автомобиля напылением

Первый и последний способы активно используются в производственном цикле с применением специального оборудования. Тонировка автомобиля пленкой – этот метод нам всем хорошо известен, более того, многие уже проводили . То есть именно пленочная тонировка является в нашей стране – народным способом.

Каждый из этих способов имеет свои особенности, преимущества и недостатки, и рассматривать мы их не будем, чтобы не получилось, что «…петушка хвалит кукуха…» то есть вам понятно. Если о тонировке стекол пленкой мы уже говорили на страницах сайта, как о возможности самостоятельного процесса, то и о тонировке методом напыления можно сказать отдельно несколько слов.

В недалеком прошлом тонировка стекол автомобиля напылением кустарным способом проводилась в «гаражных автосервисах» - это было модно и по-своему «круто». До тех пор, пока тонировка не облазила и не превращала автомобиль в посмешище для окружающих и проблему для владельца. Тем более, что цвет тонировки автомобиля напылением получался больше зеркальный, а это категорически запрещено в , изложенных в ГОСТ РФ .

Тонирование напылением происходит следующим образом. Полированное прозрачное стекло помещается в вакуумную камеру, где на него наносится тонкий слой окислов металлов, который придает стеклу определенный цвет и свойства.

Технология тонировки стекол автомобиля напылением по науке называется – магнетронное напыление (второе название – плазменное). Основным достоинством магнетронного напыления является то, что финишное покрытие имеет лучшую устойчивость к атмосферным и механическим воздействиям и имеет высокие показатели тепло, - светоотражения. Эта технология сейчас актуальна при обработке стекол в стеклопакеты, для внутренних перегородок, витражей и т.д.

В автостроении метод тонировки стекол автомобиля напылением не получил широкого применения. Причина проста. Оконные стекла не испытывают тех интенсивных механических воздействий, которые применяются к автомобильным стеклам. Поэтому-то не прижилась тонировка стекол автомобиля напылением.

Если учесть, какие производственные мощности и устаревшее оборудование для этого применялись, понятны причины отказа водителей от этого метода тонировки стекол. Плюс существует еще ряд недостатков в тонировке стекол методом напыления.

Недостатки тонировки напылением

Для напыления возникает необходимость демонтировать все стекла. Это в разы увеличивает трудоемкость процесса, особенно если речь идет о клееных стеклах.
В отличии от штатного, это напыление обладает низкой износостойкостью, царапается при движении стекол, от песчинок и пыли.
В зимний период, на заднем стекле автомобиля появляются проблемные «морщинки» вокруг ниток обогрева стекла – коэффициент расширения трех материалов: стекло, напыление, металл нитей накаливания, совершенно разный и несовместим друг с другом.
В случае возникновения необходимости провести растонировку или перетонировку придется менять стекла.

А ты и твой автомобиль готовы к наступившей зиме? Современные гаджеты помогут с комфортом пережить зиму: