Làm thế nào để sơn đồ thủy tinh bằng máy sơn chân không

Thủy tinh, là một sản phẩm quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và trang trí, có chất lượng bề mặt ảnh hưởng trực tiếp đến cả giá trị thẩm mỹ và trải nghiệm người dùng. Trang trí bề mặt kính truyền thống dựa vào các kỹ thuật như vẽ men hoặc mạ bạc hóa học, vốn có các vấn đề như hạn chế về màu sắc, độ bám dính kém và các mối quan ngại về môi trường. Sự ra đời của công nghệ phủ chân không đã mở ra những cách thức mới để xử lý bề mặt kính. Công nghệ này không yêu cầu đế phải dẫn điện và có thể trực tiếp lắng đọng các lớp màng kim loại hoặc điện môi lên các bề mặt phi kim loại như kính, đạt được hiệu ứng trang trí phong phú và các tính năng chức năng. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm như cốc thủy tinh, lọ hoa, gương trang trí và bình giữ nhiệt.

1. Nguyên lý kỹ thuật và các quy trình chính của phủ chân không kính

Bay hơi chân không. Trong buồng chân không, các dây kim loại (như titan, đồng, bạch kim, v.v.) được nung nóng bởi các bộ bay hơi như sợi vonfram, khiến chúng bay hơi nhanh chóng và lắng đọng trên bề mặt kính để tạo thành một lớp màng kim loại. Kỹ thuật này có chu kỳ hoạt động ngắn, phù hợp với sản xuất hàng loạt kính phủ trang trí. Ví dụ, để làm gương kính màu trà đến nâu sẫm, bạn có thể lần lượt bay hơi các lớp titan, hợp kim titan-đồng, v.v., trên kính nổi trắng để đạt được các sắc thái màu trà khác nhau.

Phun mạ từ tính. Phương pháp này sử dụng các ion khí được tạo ra từ phóng điện phát sáng để bắn phá mục tiêu, làm cho các nguyên tử của nó bị bắn ra và lắng đọng trên bề mặt kính. Phương pháp này có thể tạo ra các lớp màng composite đa lớp dày đặc, đồng nhất và có độ bám dính mạnh. Yaopi Glass Group sử dụng thiết bị phun mạ từ tính ngoại tuyến để sản xuất gương kính, tạo ra các lớp màng rắn chắc, chống ăn mòn và có thể xử lý nhiệt, đạt được độ phản xạ cao mà không cần sơn lót. Sản xuất phủ quy mô lớn cho kính kiến trúc và ô tô cũng thường sử dụng phun mạ từ tính, lắng đọng nhiều lớp kim loại, oxit kim loại và nitrua để kiểm soát ánh sáng mặt trời và cách nhiệt tiết kiệm năng lượng.

Mạ ion đa cung. Phương pháp này sử dụng phóng điện hồ quang catốt để ion hóa vật liệu mục tiêu và lắng đọng nó lên bề mặt phôi. Quy trình này có tốc độ lắng đọng cao, độ cứng màng cao và độ bám dính mạnh, phù hợp khi hiệu quả phủ là quan trọng. Lớp phủ kim loại cổ điển trên kính thường sử dụng máy mạ ion đa cung, máy phủ tần số trung hoặc máy phủ DC, lần lượt lắng đọng các lớp kim loại crom, phi kim loại silicon và oxit crom trên kính. Sau khi xử lý nhiệt, kính hiển thị hiệu ứng đồng cổ hoặc sắt cổ chân thực.

2. Các loại sản phẩm chính của phủ chân không cho đồ thủy tinh

Lớp phủ kim loại trang trí. Đây là ứng dụng phổ biến nhất của phủ chân không cho đồ thủy tinh. Bằng cách lắng đọng các lớp giống kim loại như titan nitrua vàng (TiN), vàng hồng hoặc gunmetal lên bề mặt cốc thủy tinh, lọ hoa, chai nước hoa, v.v., các sản phẩm thủy tinh thông thường có thể được mang lại vẻ sáng bóng kim loại cao cấp. Danh mục sản phẩm của các công ty chế biến sâu thủy tinh liệt kê rõ ràng các dịch vụ phủ chân không cho ấm trà và cốc thủy tinh. Lớp phủ có khả năng chống ăn mòn với độ bán trong tốt, đáp ứng nhu cầu về ngoại hình cá nhân hóa.  

Lớp phủ hiệu ứng cổ điển. Bằng cách xếp chồng nhiều lớp và thực hiện xử lý nhiệt sau đó, có thể đạt được hiệu ứng kim loại cổ điển chân thực trên bề mặt kính. Ví dụ, một đế kính có thể được phủ lần lượt bằng kim loại crom (50-100nm), phi kim loại silicon (50-150nm) và kim loại crom (30-100nm), sau đó nung ở tốc độ 10°C/phút đến 400-550°C và giữ trong 5-15 phút, oxy hóa crom bề mặt thành lớp oxit crom trong suốt. Khi xếp lớp lại với nhau, điều này tạo ra các hiệu ứng như sắt cổ, đồng cổ và đồng thau cổ. Quy trình này sử dụng kính thay vì kim loại, giảm chi phí và tránh ô nhiễm crom hóa trị sáu liên quan đến lớp phủ chuyển đổi hóa học.  

Lớp phủ chức năng. Chúng bao gồm lớp phủ chống phản xạ (AR), lớp phủ chống vân tay (AF), lớp phủ dẫn điện và lớp phủ cách nhiệt. Trong đồ thủy tinh, ví dụ điển hình nhất là lớp phủ trên ruột bình giữ nhiệt — sử dụng lắng đọng chân không ion để lắng đọng các kim loại có độ phản xạ cao như vonfram và titan lên thành bên trong của kính. Độ phản xạ hồng ngoại có thể đạt tới 95%, kéo dài thời gian giữ nhiệt thêm 2-3 giờ so với mạ bạc hóa học truyền thống, và không có nước thải hóa học được tạo ra trong quá trình sản xuất.

3. Quy trình và Công nghệ chính

Tiền xử lý đế. Làm sạch bề mặt kính là nền tảng cho chất lượng lớp phủ. Nó cần được lau sạch bằng nước tinh khiết và làm khô. Đối với các sản phẩm như ruột bình giữ nhiệt yêu cầu độ bám dính cao hơn, bề mặt kính cũng nên được làm nhám bằng axit hydrofluoric để tạo ra các lỗ nano, tăng cường độ bám dính của lớp phủ.

Nạp và hút chân không. Đặt đồ thủy tinh đã qua xử lý vào buồng chân không và hút chân không xuống mức chân không mục tiêu. Dây chuyền sản xuất phun mạ từ tính thường cần đạt trên 5×10⁻⁶ mbar, trong khi quy trình bay hơi thường yêu cầu mức từ 10⁻² đến 10⁻⁵ Pa.

Làm sạch bằng ion. Khí Argon được đưa vào, và bề mặt kính được bắn phá bằng các ion ở một điện áp nhất định (ví dụ: 0,1-1A trong 4-6 phút) để loại bỏ cặn ở cấp độ nguyên tử và kích hoạt bề mặt. Bước này đặc biệt quan trọng đối với đế kính không dẫn điện.

Lắng đọng lớp phủ. Tùy thuộc vào loại màng mong muốn, các lớp chức năng được lắng đọng bằng phương pháp bay hơi, phun mạ hoặc mạ ion đa cung. Mạ ion đa cung có thể hoàn thành ba lớp trong một lần. Phun mạ từ tính lắng đọng nhiều lớp với thành phần và độ dày khác nhau thông qua việc sử dụng nhiều mục tiêu và khí phản ứng.

Hậu xử lý (tùy chọn). Đối với màng kim loại kiểu cổ điển, kính đã phủ cần được đặt vào thiết bị gia nhiệt để oxy hóa, biến kim loại bề mặt thành lớp quang học trong suốt.

4. Ưu điểm kỹ thuật và triển vọng ứng dụng

  Ưu điểm của phủ chân không trong lĩnh vực đồ thủy tinh chủ yếu bao gồm: thứ nhất, độ tinh khiết lớp phủ cao và màu sắc phong phú, với khả năng đạt được nhiều hiệu ứng trang trí khác nhau từ màu trà nhạt đến màu cà phê đậm và đồng cổ thông qua thiết kế màng; thứ hai, lớp phủ bền chắc và lâu dài, vì lớp phủ gương kính được phun mạ từ tính có khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và có thể được xử lý nhiệt; thứ ba, nó nổi bật về tính thân thiện với môi trường, vì quy trình khô không tạo ra nước thải hóa học. Với sự trưởng thành của các công nghệ thiết bị như phun mạ từ tính và mạ ion đa cung, và khả năng sản xuất trong nước ngày càng tăng, ứng dụng của đồ thủy tinh phủ chân không đang mở rộng từ lớp phủ trang trí sang lớp phủ chức năng với các đặc tính kháng khuẩn, tự làm sạch và cách nhiệt, và thị trường tiếp tục phát triển.