Quá trình hoàn thành lớp phủ bạc cho các bộ phận nhựa và kim loại: Đường phun tia UV so với Máy phủ chân không

Lớp phủ bạc đã trở thành một kết thúc chính trong các ngành công nghiệp từ nội thất ô tô và điện tử tiêu dùng đến các thiết bị gia dụng, được đánh giá cao vì độ bóng kim loại mịn màng, khả năng chống ăn mòn,và tính linh hoạt thẩm mỹHai công nghệ thống trị ✓ phun tia UV và lớp phủ chân không (PVD) ✓ đáp ứng các yêu cầu khác nhau của chất nền nhựa và kim loại.Trong khi phun tia cực tím cung cấp hiệu quả chi phí và khả năng thích nghi với các hình học phức tạp, lớp phủ chân không cung cấp độ bền vượt trội và kim loại đích thực质感Bài viết này chi tiết toàn bộ quy trình làm việc của cả hai quy trình, từ xử lý trước (mắc bóng và làm sạch siêu âm) đến các bước lớp phủ lõi,bao gồm thành phần của sơn UV bạc và lựa chọn các mục tiêu lớp phủ chân không, tập trung vào các sự thích nghi cụ thể của nền cho các bộ phận nhựa và kim loại.

Phương pháp xử lý trước: đánh bóng và làm sạch siêu âm

Phương pháp xử lý trước rất quan trọng để đảm bảo độ dính, đồng nhất và tuổi thọ của lớp phủ, vì sự không hoàn hảo bề mặt, chất gây ô nhiễm (dầu, bụi, oxit) hoặc các mảnh vỡ còn lại có thể gây tróc, bong bóng,hoặc độ bóng không đồng đềuQuá trình này có sự khác biệt nhẹ giữa nhựa và chất nền kim loại do sự khác biệt về độ cứng, sức đề kháng nhiệt và độ xốp bề mặt.

Làm bóng: Kỹ thuật cụ thể của chất nền

Làm bóng nhằm mục đích tạo ra một bề mặt mịn mà không có khiếm khuyết làm tăng tính phản xạ của lớp phủ bạc và giảm các khuyết tật có thể nhìn thấy.

Đối với các bộ phận nhựa

Các chất nền nhựa (ví dụ: ABS, PC, PMMA) tương đối mềm (Shore D 60-85) và dễ bị trầy xước, đòi hỏi các phương pháp đánh bóng nhẹ nhàng:

•Lựa chọn mài mòn: Các loại giấy cát mịn (P1500-P2000) hoặc bột đánh bóng kim cương (1-3 μm) được sử dụng để tránh biến dạng vật liệu.một bóng cuối cùng với một vải microfiber và hợp chất đánh bóng (có chứa alumina hoặc silica) đạt độ thô bề mặt Ra ≤ 00,05 μm.

•Thiết bị: Làm bóng bằng tay hoặc làm bóng quỹ đạo tốc độ thấp (1000-1500 RPM) ngăn ngừa quá nóng, có thể làm cong các bộ phận nhiệt nhựa.Các bộ phận nhựa có kết cấu bỏ qua việc đánh bóng hung hăng để bảo tồn mẫu bề mặt ban đầu, chỉ cần làm sạch nhẹ để loại bỏ các chất giải phóng nấm mốc.

Đối với các bộ phận kim loại

Các chất nền kim loại (ví dụ: nhôm, thép, hợp kim kẽm) cứng hơn (HV 100-300) và chịu được đánh bóng nghiêm ngặt hơn:

•Lưu trình mài mòn: Làm bóng thô bằng giấy sơn oxit nhôm (P400-P800) loại bỏ các dấu vết gia công, tiếp theo là làm bóng trung bình (P1000-P1200) và làm bóng mịn (P1500-P2000) bằng bột oxit cerium.Đối với kết thúc gương, một máy đánh bóng bánh vải (2000-3000 RPM) với bột oxit crôm đạt Ra ≤ 0,02 μm.

•Chế độ tháo dỡ: Trước khi đánh bóng, các bộ phận kim loại phải trải qua việc tháo râu để loại bỏ các cạnh sắc nhọn, có thể gây ra sự tích tụ lớp phủ hoặc nứt.

Làm sạch siêu âm: Tẩy nhiễm nhiều giai đoạn

Làm sạch siêu âm sử dụng sóng âm tần số cao (40-80 kHz) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm từ các lỗ vi mô và bề mặt phức tạp, vượt trội hơn các phương pháp làm sạch truyền thống cho các bộ phận có hình dạng phức tạp.

Ghi chú quan trọng: Tần số siêu âm được thiết lập ở 40 kHz cho nhựa (giảm tổn thương do hố) và 60-80 kHz cho kim loại (tăng cường loại bỏ chất gây ô nhiễm).Các bộ phận được đặt trong giỏ lưới với lớp lót mềm để tránh trầy xước trong khi làm sạch.

Đường phun tia cực tím: Quá trình sơn bạc

Máy phun tia cực tím áp dụng lớp phủ có màu bạc có thể chữa UV thông qua phun điện tĩnh, cung cấp chữa nhanh, phát thải VOC thấp và tính nhất quán màu sắc tuyệt vời.Nó là lý tưởng cho các bộ phận nhựa và các thành phần kim loại mòn thấp.

Thành phần sơn tia cực tím bạc

Vật liệu cốt lõi xác định kết thúc và hiệu suất bạc là sơn UV-curable, được xây dựng như sau:

•Hệ thống nhựa: Acrylate oligomers (urethane acrylate cho độ dẻo dai, epoxy acrylate cho độ cứng) và monomers (trimethylolpropane triacrylate, TMPTA) tạo thành ma trận phim.Các oligomer linh hoạt (đóng dài khi phá vỡ ≥ 50%) ngăn ngừa nứtĐối với kim loại, các oligomer cứng (độ cứng ≥ 2H) làm tăng khả năng chống trầy xước.

•Màu sắc tố bạc: Bột vỏ nhôm (bột bạc nhôm) là chất màu chính, với kích thước hạt 5-20 μm và xử lý bề mặt (chất kết nối silane) để cải thiện sự phân tán và chống gió.Nạp sắc tố (10-15% theo trọng lượng) kiểm soát bóng kim loại, kết thúc phản xạ hơn.

•Các chất phụ gia: Các chất khởi đầu ánh sáng (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, HCPK) hấp thụ ánh sáng UV (365 nm) để kích hoạt làm cứng; các tác nhân dòng chảy (polyether-modified polysiloxane) ngăn ngừa vỏ cam;Các chất chống vàng (như chất hấp thụ tia UV benzotriazole) bảo tồn độ sáng bạc.

•Các chất hòa tan: Các chất pha loãng VOC thấp (acetate ethyl, isobutyl acetate) điều chỉnh độ nhớt (15-20 s, DIN 4 mm cup) để bơm, với dung môi dư lượng tối thiểu (để tránh bong bóng).

Quá trình phun và làm cứng

1.Ứng dụng Primer (Tự chọn): Đối với nhựa có độ dính kém (ví dụ, PP), một chất khởi tạo có khả năng khắc phục tia UV (acrylic + polyolefin clo) được phun trước, với độ dày màng khô (DFT) 5-8 μm.Nó được luyện trước bằng đèn UV (80-100 mJ/cm2) trong 10-15 giây.

2.Xịt sơn tia cực tím bạc: Súng phun điện tĩnh (năng lượng 60-80 kV, áp suất phun 0,3-0,5 MPa) áp dụng sơn bạc trong 1-2 lớp, đạt được DFT 15-25 μm. Khoảng cách phun là 20-30 cm,với tốc độ vận chuyển 1-2 m/min để đảm bảo phủ sóng đồng nhất.

3.Giai đoạn tắt sáng: Các bộ phận được giữ ở nhiệt độ phòng trong 5-10 phút để cho phép dung môi bốc hơi, giảm sự hình thành lỗ chân trong quá trình làm cứng.

4.Chữa UV: Một đèn thủy ngân (năng lượng 80-120 W / cm2) hoặc đèn UV LED (365 nm) làm cứng lớp phủ với tốc độ vận chuyển 3-5 m / phút, với tổng liều năng lượng 300-500 mJ / cm2.đảm bảo liên kết chéo hoàn toàn (nội dung gel ≥ 95%).

5.Ứng dụng lớp phủ trên (Tự chọn): Một lớp phủ UV rõ ràng (DFT 10-15 μm) được áp dụng cho các ứng dụng bị mòn cao,được khắc phục bằng một đường đi UV bổ sung (200-300 mJ/cm2) để tăng khả năng chống trầy xước (khẳng độ cao hơn 4H) và khả năng chống hóa chất.

Máy sơn chân không: Quá trình sơn bạc

Lớp phủ chân không (magnetron sputtering) lắng đọng một tấm kim loại bạc mỏng trong môi trường chân không cao, cung cấp độ bám sát vượt trội, chống mòn và kim loại đích thực质感Nó được ưa thích cho các bộ phận kim loại hiệu suất cao và các thành phần nhựa cao cấp.

Chọn vật liệu mục tiêu cho lớp phủ bạc

Mục tiêu xác định độ tinh khiết, độ bền và chi phí của kết thúc bạc.

•Mục tiêu nhôm (Al): Lựa chọn phổ biến nhất (99,99% tinh khiết), cung cấp một ánh sáng bạc sáng tương tự như nhôm đánh bóng.và tạo thành một lớp oxit dày đặc (Al2O3) làm tăng khả năng chống ăn mònKích thước mục tiêu khác nhau theo kích thước buồng (thường là 300 × 100 × 5 mm cho thiết bị quy mô nhỏ), với năng suất phun 1,2 nguyên tử / ion.

•Mục tiêu bạc (Ag): Để hoàn thiện bạc tinh khiết, phản xạ (ví dụ, bề mặt giống như gương), các mục tiêu bạc tinh khiết 99,99% được sử dụng.Bạc có khả năng phản xạ đặc biệt (≥95% đối với ánh sáng nhìn thấy được) nhưng mềm hơn (HV 60-80) và đắt hơn nhômNó thường được sử dụng cho các ứng dụng cao cấp (ví dụ: điện tử sang trọng, trang trí ô tô) với lớp phủ bảo vệ để ngăn ngừa mờ.

Quá trình phun Magnetron

1.Chế độ tải và lắp đặt: Các bộ phận được xử lý trước được gắn trên các thiết bị quay (chuyển hướng hành tinh, 5-10 RPM) để đảm bảo lớp phủ đồng đều.

2.Phá thải chân không: Phòng được sơ tán đến áp suất cơ sở 1 × 10−3 Pa bằng máy bơm turbomolecular, loại bỏ không khí và độ ẩm gây ra khiếm khuyết phim (nổ, oxy hóa).

3.Làm sạch bom ion: khí argon (Ar) được đưa vào (áp suất 1 × 10−1 Pa), và một thiên hướng âm (-300 đến -500 V) được áp dụng cho các bộ phận.loại bỏ các chất gây ô nhiễm còn lại và kích hoạt chất nền (cải thiện độ dính)Bước này kéo dài 5-10 phút.

4.Xịt bột và lắng đọngMục tiêu được cấp năng lượng bằng nguồn điện DC (2-5 kW), tạo ra một plasma ion hóa khí argon.phun ra các nguyên tử kim loại (Al hoặc Ag) lắng đọng trên các bộ phận quayCác thông số chính:

◦Áp suất lắng đọng: 2 × 10−2 Pa (tốc độ lưu lượng argon 20-30 cm2).

◦Nhiệt độ lắng đọng: 80-120 °C cho nhựa, 150-200 °C cho kim loại.

◦Độ dày màng: 50-200 nm (kiểm soát bóng bạc ốp phim dày hơn là phản xạ hơn).

1.Điều trị sau khi thảSau khi lắng đọng, buồng được thanh lọc bằng nitơ và các bộ phận được làm mát đến nhiệt độ phòng (20-30 phút).20-50 nm) thường được phun để tăng khả năng chống mòn và ngăn ngừa mờ (cần thiết cho các mục tiêu bạc).

Kiểm tra sau lớp phủ và kiểm soát chất lượng

Cả hai quy trình đều yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo tuân thủ hiệu suất:

•Thử nghiệm bám vào: Thử nghiệm cắt ngang (ASTM D3359) với chỉ số 100/100 (không vỏ) cho kim loại; thử nghiệm băng (3M 610) cho nhựa (không loại bỏ lớp phủ).

•Kiểm tra thẩm mỹ: Đánh giá trực quan theo kiểm tra ánh sáng tiêu chuẩn D65 về sự không đồng đều, lỗ chân hoặc sai lệch màu sắc (ΔE ≤ 1,0 cho tông màu bạc).

•Tính chất vật lý: Độ cứng bút chì (≥ 2H cho phun tia UV, ≥ 3H cho lớp phủ chân không), khả năng chống mòn (≥ 500 chu kỳ với tải 500g, ASTM D4060) và khả năng chống ăn mòn (kiểm tra phun muối 48 giờ,ASTM B117 (không rỉ sét hoặc đổi màu).

•Độ dày màng: Máy đo độ dày kỹ thuật số (chính xác 1 μm cho lớp phủ tia UV, 1 nm cho lớp phủ chân không) xác minh sự tuân thủ DFT.

So sánh quy trình và kịch bản ứng dụng

Các ứng dụng điển hình

•Xịt tia cực tím: Vật liệu nhựa nội thất ô tô (cảm biến bảng điều khiển, tay cầm cửa), vỏ thiết bị điện tử tiêu dùng (vỏ quay điện thoại), đồ chơi và thiết bị gia dụng.

•Lớp phủ chân không: Các bộ phận kim loại bên ngoài ô tô (những bánh xe, lưới điện), thiết bị điện tử cao cấp (hình khung máy tính xách tay), thiết bị y tế và đồ trang trí kim loại.