第２０卷第７期甘肃科技％ｚ．２０Ｎｏ．７２００４年７月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾■．２００４＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝；＝＝＝ｚ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一浅析真空镀膜技术宋永良（兰州照相机厂，甘肃兰州７３００２０）摘要：对目前兰州照相机厂镀制膜系的特点通过长期摸索，总结出一些真空镀膜经验。关键词：表面处理工艺；真空镀膜；光学元件中图分类号：ＴＮ３０５．８真空镀膜是在一定的真空环境中，将固态膜料＝（１一Ｒ１）（１一Ｒ２）…（１一Ｒｑ）；ＲｌＲ２…Ｒｑ分另０为高温熔化。按要求量蒸发到零件表面的过程。其结果各个光学零件单个表面的反射率。若折射率相等，是获得满足一定特性要求的薄膜厚度。要完成真空且Ｑ＝１０时：Ｔｑ＝（１一Ｒ）９＝（１—０．０４２１）１０＝镀膜。必须具备两个条件：首先，要有创造高真空度６５％；上式可以看出，光能损失为３５％，如果光学系的条件：即由各级真空泵（如：机械泵，扩散泵，罗茨统有２０个面，则损失为５８％。为了减少反射损失，泵等）；其次，要使膜料蒸汽分子的自由程大于蒸发就要在光学元件表面镀增透膜。源到工件的距离，也即有足够长的分子平均自由程。２宽带增透膜（以下简称为ＷＢＡＲ）１光学元件表面镀膜原因随着数码相机的兴起，数字化芯片（ＣＣＤ、光学元件在使用中对光能量均有特殊要求：可ＣＭＯｓ）替代胶片作为感光载体之后。对光学元件质见光最大幅度地透过、其它波段的光受限制地通过。量的要求大幅度提高，除表面光洁度、偏心、球面面要满足这些要求，目前经济、有效的解决办法是真空形的不均匀度要求提高之外，对表面镀膜的要求也镀膜。根据常见膜层的作用可分为：增透膜、反光大大提高。也即要求对可见光区的光能量要最大限膜、分光膜、红外截止膜等等。最常见的膜是增透度地透过，尽量减少其它波段光能量的通过。如图膜，这里先解释一下为什么要镀增透膜。１所示：当光线以电磁波的形式从一个介质传播到另一个介质时。在分界面上要发生反射和折射，由菲涅耳公式可知反射光的强度与入射光的强度之比称为反射率。用Ｒ表示。它与两种介质的折射率有关，当光线垂直入射时，其反射率：Ｒ＝反射光强度／入射光强度＝（ｎｌ—ｎ２）２／●∞（ｎｌ＋ｎ２）２式中ｎ１——入射介质的折射率；ｎ２一折囝１光学元件曲线射介质的折射率要达到曲线的要求，必须经过多层镀膜。且多以常用的Ｋ９玻璃为例（ｎｄ＝１．５１６３），当光线种膜料叠加（如：北０３、Ｓｉ０２、Ｔｉ０２、ＳＶ一５、ＭｇＦ２从空气中垂直入射时。单面的反射率为：Ｒ≈４．２１％等）才能实现。由此可见，即使光线经过严格抛光的光学透镜的一２．１ＷＢＡＲ的特点个表面。就要损失４．２１％的能量。一般光学玻璃的（１）要求透过带宽，通常为４００ｎｍ～６５０ｎｍ；折射率１１ｄ在１．４５～１．９０范围内，则反射率Ｒ在３．（２）要求透过率高，即在４００ｎｍ～６５０ｎｍ范围３５～９．６％之间。折射率越大，则反射损失越严重。内Ｔ＝９９％以上。光学系统一般都有几个甚至十几个光学零件，光能针对以上膜系的特点。我厂使用韩国生产晶振的反射损失相当巨大，若以Ｔ表示透过率，则：Ｔｑ控制多层镀膜机就可以满足要求。万 方数据６０甘肃科技第２０卷２．２基本制作过程：（１）膜系设计使用设计软件包模拟计算出理论膜厚并乘以系数Ｋ输入镀膜机中央控制器：Ｋ＝输入膜厚／实测膜厚；一般地，输入膜厚大于实测膜厚；每种膜料对每台镀膜机要进行多次次试验才能得到可靠Ｋ值，这是关键。２．３ＷＢＡＲ镀制过程中的注意事项（１）ＭｇＦ２崩点出现崩点的镜片将不能正常使用而报废，成本大幅度增加。因此镀制过程必须严格控制崩点。目前我厂加工的多层膜最后一层使用Ｍｇ砣来提高膜层的透过率，如果ＭｇＦ２选用不当或操作不当时，很容易出现崩点。以下是出现崩点的主要原因。ａ）ＭｇＦ２膜料本身的原因。ＭｇＦ２在提炼过程中，未经高温处理，结构疏松，内部含有气体和水分，在蒸镀时气体膨胀使高温膜料颗粒溅出崩到镜片表面形成。解决方法：蒸镀前充分预熔，使Ｍｇ砣中的气体和水分释放，同时可去除部分杂质。ｂ）蒸镀电流偏大，使ＭｇＦ２的蒸发速率过大，大量膜料分子不均匀凝结在基体表面，产生崩点。解决方法：预熔电流略大于蒸镀电流，在蒸镀时控制蒸发速率。使其在１５～２０？／ｓｅｃ范围内。（２）ＷＢＡＲ批量生产中出现的透过率超差问题大批量生产过程中。一旦出现规定波段范围内个别点透过率超差，整罩就必须重新返工，即超差面再抛光后第二次镀膜。产生大批废品，增大成本。为保证生产的稳定可靠，摸索出了以下办法。ａ）膜系设计：通过大量试验，调整得到一个反射率曲线远远低于界限的膜系，这一过程很重要。将各种工艺参数全部确定好。在批量生产中严格遵守各参数即可达到要求。ｂ）真空度：在镀制过程中，各种参数均固定不变，只有真空度是变化的。它的变化会引起膜料折射率改变及膜层结构发生变化，进而使膜系的光学特性发生了变化。解决此问题的关键是真空室的清洁。简单地讲，真空室中最易受污染的是钟罩或厢体。大量蒸发的膜料同时也镀制在厢体内壁，使其变脏。严重影响真空度的提高。要达到真空室内非常清洁，就得镀一罩清洁一次，但实际生产中因影响效率难以实现。结合实践经验找出一个合适的清洁周期：镀制１５０层就得更换一次内胆，可保证曲线不超差且有较高的生产效率。万 方数据ｃ）膜料预熔：膜料预熔不充分（俗称未熔透），在镀制时因膜料中含有的气体、水分、杂质等物质一同蒸镀到镜片表面，使膜系结构、膜料折射率发生变化，导致膜系的光学性能发生较大变化。如何使膜料预熔充分呢？这要根据不同类型的机床特点和摸索实际操作经验来确定。（３）ｗＢＡＲ膜的牢固度问题随着数码相机的普及，使用范围越来越广，不同的环境，对零件的要求不同，特别是玻璃镜片对高低温的耐受程度有着严格的要求。一般地玻璃的光学性能不会发生变化，但对于附着在镜片表面的多层膜来讲，由于结构各不相同，玻璃基体与膜料之间、膜料相互之间分子应力不同，在高低温、高湿状态下，膜层与基体之间；膜层相互之间会产生各种形式的皲裂或脱落。因此。必须经受得住高温、高湿、低温等异常环境考验的多层膜才能认为合格。我厂是用人工模拟自然环境进行高低温试验，具体参数如下表：持续时间要求温度范围湿度范围高温陬到高低温、湿度交替备注一４０℃～７５℃０～９０％９６Ｈ１９６ＨＩ７２Ｈ通过大量试验，数码相机镜片、手机摄像头镜片的多层膜已无任何皲裂和脱落现象，全数合格。分析膜层不牢原因：玻璃基体表面不清洁。经过机械的物理作用和化学的水解作用抛光的光学元件表面，并不是绝对光滑。其表面或多或少残留部分杂质，非常细微的杂质粉末、易腐蚀材料与水气分子结合产生的水解层等都会使基体表面和膜层之间的结合力变小，在受到机械冲击或冷热变化时膜层产生脱落。解决办法：首先，清洗前的预处理，用机械的办法：如脱脂棉球蘸酒精乙醚混合液稍稍用力擦拭镜片表面。去除粘在镜片表面不易清洗掉的杂质；去除表面轻微的腐蚀层。其次，超声波清洗机的清洗过程：经过碱水去除表面的油污及部分杂质；经过纯净水去除表面的碱性杂质和大部分灰尘（因纯净水呈弱酸性）；经过异丙醇去除表面的水分；烘干即可。对于易腐蚀的材料，ＰｓＫ０２、ｚＦ系列及部分ＬａＫ材料，经过碱性液体后镜片表面会发生一定的化学反应，表面生成一层雾，或产生如同划伤一样的杂乱道子，这两种情况在光学系统中都是不允许的，为了避免以上两种现象，采取：手工擦拭的办法，不进清洗机清洗，但必须要有经验的人员操作。浅析真空镀膜技术
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
宋永良
兰州照相机厂,甘肃,兰州,730020甘肃科技
GANSU SCIENCE AND TECHNOLOGY2004，20(7)2次
1.期刊论文 李长城.徐关庆.杨忠国.Li Changcheng.Xu Guanqing.Yang Zhongguo 汽车塑料标牌的表面处理工艺 -材料保护1999,32(3)
汽车标牌不仅要求造型美观、字迹图案流畅,而且表面应具有金属的装饰感,同时其耐蚀性和耐候性也必须符合汽车外饰装饰件的要求,如中国第一汽车集团公司汽车外饰件需符合TL-VW528/B标准.目前绝大多数汽车标牌都采用塑料立体标牌,其制造工艺流程大体为:注塑成型→表面处理→后处理→背面粘贴双面压敏胶带→包装.其中,常用的汽车塑料标牌表面处理工艺主要有三大类型:(1) 湿法电镀工艺+喷漆;(2) 真空镀膜工艺+喷漆;(3) 烫印工艺.
1.丁学恭.蔡海涛.何勇 宽幅薄膜高真空卷绕蒸发式镀膜机的研究与设计[期刊论文]-农业工程学报 2007(8)2.葛行军 TomaChan装置的改进与利用[学位论文]硕士 2005
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