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真空鍍鋁膜在汽車燈具上的應(yīng)用
發(fā)布時間:2017-06-12 瀏覽:4541 次

  1.1燈具塑料鍍鋁膜的基本分類

  1.1.1燈具鍍鋁件

  汽車燈具主要分為前燈、霧燈、尾燈和其他裝飾燈,如圖1所示。汽車前燈起到夜間行車道路的照明和車輛示寬作用,需要鍍鋁的零件主要是反射鏡及其反射視圈和裝飾視圈。霧燈是在雨、霧、雪等能見度低的天氣狀況下打開,對前后的車輛起警示作用。其鍍鋁零件主要是反射鏡;汽車尾燈包括轉(zhuǎn)向燈、剎車燈、后霧燈、倒車燈等,起到告誡后面行車信號的作用,鍍鋁零件主要是燈體。

  1.1.2鍍鋁件基材

  燈具鍍鋁件基材以PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈–丁二烯–苯乙烯)、改性PP(聚丙烯)、ABS+PC和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)等為主。前燈內(nèi)的反射鏡、視圈、裝飾鏡等承受較高的燈光溫度,通常采用PC,其長期使用溫度一般可達(dá)130°C?,F(xiàn)有車燈應(yīng)用的熱光源,在工作狀態(tài)下產(chǎn)生的熱量能在較窄空間里產(chǎn)生近200°C的高溫,并通過熱對流以輻射、傳導(dǎo)方式散熱,因此要求PC塑料件必須能夠經(jīng)受160°C的長期高溫考驗。燈具中需用耐熱溫度可高達(dá)185°C以上的高溫PC材料。

  拜耳材料科技有限公司的共聚聚碳酸酯Apec?(PC-HT)為高耐熱穩(wěn)定性材料,是基于雙酚A(形成聚碳酸酯的連續(xù)相)與雙酚TMC(三甲基環(huán)己烷雙酚)生產(chǎn)的聚碳酸酯,其耐熱溫度為165——185°C,個別型號可耐熱溫度接近200°C。燈具中,靠近光源部分的配光鏡、視圈等零件都采用PC-HT材料,如霧燈反射鏡(均溫低于175°C)。也有霧燈反射鏡采用PBT或BMC(不飽和聚酯團(tuán)狀模塑料)等材料。汽車尾燈所承受的均溫在80°C以下,沒有前燈高,燈具結(jié)構(gòu)也相對簡單得多,多數(shù)尾燈采用燈體鍍鋁,涉及的材料有ABS、改性PP、ABS+PC合金等。

  真空鍍鋁要求基材的耐熱性能好和揮發(fā)物質(zhì)含量低。一方面鍍鋁過程中,基材都要受蒸發(fā)源的輻射熱和蒸發(fā)物冷凝熱的作用,基材受熱升溫,若耐熱性差,就會有熱變形,使鍍膜產(chǎn)生皺紋或收縮;另一方面,升溫時基材內(nèi)小分子揮發(fā)物質(zhì)易揮發(fā),影響鍍鋁層的質(zhì)量。

  基材必須有一定的強(qiáng)度和表面平滑度,鍍鋁基材表面忌油跡,要求無銀絲、熔接痕、收縮和劃傷等,因有底鍍和無底鍍都無法遮覆這些缺陷。此外,真空鍍鋁基材的含水量一般應(yīng)低于0.1%,含水量高時鍍鋁膜會發(fā)霧。因此吸濕性大的基材在鍍鋁前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。

  1.1.3鍍鋁方式

  汽車燈具鍍鋁膜厚度為0.4——1.2μm,表面平整,具有較高的光澤。其鍍鋁方式分為無底鍍和有底鍍兩種,鍍鋁方式的選擇與基材性質(zhì)有關(guān)。

  聚酯類(如PET、PBT、PC)屬于極性高分子,其表面自由能較高,表面濕張力在40dyn/cm(1dyn/cm=1mN/m)以上,與鍍鋁層結(jié)合力很好,可作無底鍍。即在基材(如PC極性高分子)上直接鍍鋁再鍍保護(hù)膜。鍍鋁保護(hù)膜具有提高鋁膜的機(jī)械強(qiáng)度,阻隔有害氣體(如大氣中的O2)或物質(zhì)對鋁膜的侵蝕[6]等作用,使鍍層具有亮麗的金屬光澤,優(yōu)異的氣體和光線阻隔性,良好的防潮、耐熱、耐穿刺性能,物品在運(yùn)輸、貯存和使用過程中不受污染、腐蝕,保持光潔亮澤。

  由于PC主鏈含有酯基,在一定濕度的常溫環(huán)境下基材吸水率較高(0.15%——0.19%),從注塑出模的產(chǎn)品在2h內(nèi)進(jìn)行鍍鋁最好,存放時間長了,會有基材吸水引起的鍍鋁后出現(xiàn)霧狀的情況。

  PE、PP等聚烯烴材料和ABS屬非極性聚合物,其表面自由能小,表面濕張力較低(一般為30dyn/cm),較粗糙,與鍍鋁層之間的結(jié)合力很差。對其預(yù)涂底漆后可獲得光滑平整的涂層,具有鏡面效果,可遮蓋基材,防止真空鍍膜時塑料基材中的揮發(fā)性雜質(zhì)逸出,影響鍍膜質(zhì)量。因此,這類材料一般采用預(yù)涂底漆后鍍鋁的方式來改善鍍層與基材之間的結(jié)合力。目前國內(nèi)較多使用丙烯酸酯底漆,并根據(jù)基材類型調(diào)整底漆配方,主要為熱固化底漆和紫外光(UV)固化底漆,適用性很好。

  燈具塑料件大多采用預(yù)涂底漆后鍍鋁,再鍍保護(hù)膜的方式,保護(hù)膜的實質(zhì)就是二氧化硅。SiO2薄膜具有很好的保護(hù)性,可使鋁膜在10%的堿性溶液中完好無損。為了減少預(yù)涂底漆這道工序,降低生產(chǎn)成本,有人研發(fā)了PBT免底涂材料并取得新的進(jìn)展。無論采用哪種方式,都應(yīng)對鍍鋁件進(jìn)行附著力測試,合格方可使用。

  1.2汽車燈具鍍鋁膜的性能測試標(biāo)準(zhǔn)

  汽車燈具鍍鋁膜的性能測試標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T10485–2007《道路車輛外部照明和光信號裝置環(huán)境耐久性》和GB/T28786–2012《真空技術(shù)真空鍍膜層結(jié)合強(qiáng)度測量方法膠帶粘貼法》。附著力檢測是基本項目,用小刀在試驗面刻劃100個間隔為1mm的小方格,用3M膠帶緊牢地粘貼其面,從垂直方向迅速撕開膠帶,觀察膠帶上有無剝落的金屬膜。目測無法觀察清楚時,用10倍顯微鏡觀察,無金屬鍍層剝落等不良現(xiàn)象為合格。耐熱性是鍍鋁件適應(yīng)燈內(nèi)高溫環(huán)境所要求的,試驗在高低溫試驗箱中進(jìn)行,以檢測噴涂底漆烘干要求,時間均為(60±3)min。

  燈具鍍鋁件耐酸(1%硫酸溶液)、堿(1%苛性鉀水溶液)、鹽(3%NaCl溶液)試驗的主要目的是測試保護(hù)膜對鍍鋁的保護(hù)效果,可以根據(jù)需要選擇其中一項。具體操作為:在常溫下,將試樣浸泡于測試液中,或?qū)y試液滴于試樣表面,10min后不露底為合格。通過以上試驗?zāi)芘卸ㄕ婵斟冧X膜層之間的結(jié)合力以及噴涂底漆和保護(hù)膜的性能與質(zhì)量。

  2·應(yīng)用實例

  產(chǎn)品名稱:ABS倒車燈體,重170g,批量生產(chǎn)。

  2.1鍍鋁基本性能要求

  (1)外觀:表面光潔,無表觀缺陷,色澤和亮度與電鍍鉻一樣。

  (2)劃格附著力:100/100。

  (3)耐堿滴定性能:將1%的NaOH溶液滴在試樣表面,10min后不露底。

  (4)耐熱性能:在(90.0±2.5)°C放置(60±3)min后,產(chǎn)品無發(fā)彩、發(fā)霧、變形等現(xiàn)象。

  2.2作業(yè)順序

  2.2.1工件預(yù)處理

  消除工件表面的油污、殘留脫模劑、靜電和灰塵等。

  2.2.2涂料涂覆

  將U-342(東洋工業(yè)涂料株式會社)熱固化涂料均勻地噴涂在工件表面(用夾具),操手掌控動作要均勻,固化后涂膜厚度為15——20μm。

  2.2.3流平

  涂覆后將工件放在架子上,50——55°C紅外線加熱,時間(5±1)min。

  2.2.4熱固化

  用架子將涂覆產(chǎn)品推進(jìn)烘箱中,(85±5)°C烘烤(60±5)min。

  2.2.5延伸

  檢查工件,將合格的工件裝入真空鍍膜室。

  2.2.6真空鍍鋁

  用真空鍍膜設(shè)備鍍鋁膜,基本工藝流程為:預(yù)真空─離子清洗─鍍鋁─離子轟擊─鍍保護(hù)膜─放氣。預(yù)真空對鍍膜室抽真空至5×10?2Pa時,充入氬氣430mL,利用2個適當(dāng)?shù)碾姌O間的低壓輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊達(dá)到清洗和輔助預(yù)熱鍍膜基底的作用,轟擊時間為150s;鍍鋁部分蒸發(fā)器快速升至高溫,鋁絲從預(yù)熱、熔化、蒸發(fā)鍍鋁到鍍鋁完成的時間為30s多;采用二次離子轟擊,去除膜表面粒狀顆粒,使膜層更加致密,轟擊時間為80s;鍍保護(hù)膜時間為(200±50)s,真空度為3×10?2Pa,由充入的硅油流量加少量氬氣來控制真空度,硅油流量由調(diào)節(jié)閥控制,直至放氣結(jié)束。

  2.2.7檢驗包裝由于鍍鋁膜容易被劃傷或碰傷,按鍍鋁基本性能要求檢驗合格后,其包裝應(yīng)對鍍鋁件起到有效的防護(hù)作用,裝箱時應(yīng)避免產(chǎn)品之間的摩擦碰傷。采用兩層塑料袋包裝,內(nèi)層一定要薄(一般為0.005mm厚)而柔軟并且緊貼塑件,外層用泡泡塑料口袋包裝,每層之間用紙板隔開,以減少互相碰傷的機(jī)率。

  2.3注意事項

  涂料涂覆是鍍鋁前的重要工序,事關(guān)后續(xù)的鍍鋁質(zhì)量。涂覆環(huán)境(含干燥設(shè)備)無塵,能減少涂覆表面顆粒和灰塵纖維粘附在表面。多數(shù)涂覆以人工操作為主,噴手的操作技術(shù)很重要,流淌和涂覆不均勻往往會導(dǎo)致鍍鋁產(chǎn)品報廢。涂覆件一定要有足夠的干燥溫度和時間,若干燥不好,耐高溫試驗會有鍍鋁面發(fā)霧或起皺紋等現(xiàn)象。

  鍍鋁膜時,工件裝架不當(dāng)會引起鍍鋁區(qū)域偏移而報廢;若鋁絲純度不夠或蒸發(fā)控制不當(dāng),蒸發(fā)中有雜質(zhì)逸出會形成炸鋁痕跡而殘留于塑件表面;蒸發(fā)溫度過高或過低、蒸發(fā)器表面溫度不穩(wěn)定都會在鍍鋁膜表面留下小顆粒白點(對著燈光觀察);真空度不好會導(dǎo)致鍍膜附著力不合格;鍍膜流量控制不好也會導(dǎo)致鍍膜發(fā)彩等。因此,鍍鋁是一個集工作環(huán)境、加工設(shè)備、人員技術(shù)、素材靶材和工藝控制于一體的綜合制造過程。

  3·結(jié)語

  鍍鋁性能取決于塑件和鍍膜層的質(zhì)量,被人戲稱為“富人的游戲”,說明鍍膜質(zhì)量要求相當(dāng)高。鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵是底漆層質(zhì)量。雖有無底涂鍍膜,但其模具質(zhì)量要求和成本高,存在鍍鋁反射亮度不足和塑件缺陷等問題,易導(dǎo)致鍍鋁產(chǎn)品報廢率居高不下。一般而言,無底涂的報廢率在10%左右,有底涂在20%左右,甚至?xí)摺榻鉀Q這一困惑,國內(nèi)有廠家經(jīng)過10多年的努力,采用了爐內(nèi)噴涂底漆并固化使鍍件生成高亮的表面(無污染殘留物),進(jìn)行高壓離子清洗預(yù)處理,真空蒸發(fā)鍍鋁和鍍保護(hù)膜,使產(chǎn)品的合格率在98%以上,每年可節(jié)省大量的噴漆、烤漆能耗和人工成本等。

  但新設(shè)備所需費用比同容量常規(guī)設(shè)備高很多,令中小廠家難以接受,推廣有一定的難度。中小廠家選擇靠人為控制來維系生產(chǎn),報廢率仍然較高。從燈具鍍鋁鍍膜發(fā)展來看,采用極性高分子材料或免底涂材料,在提高模具質(zhì)量和光亮度的前提下,無底涂鍍膜是未來發(fā)展的趨勢,有利于車燈制造的需要。

  目前真空鍍鋁多采用電阻蒸發(fā)源蒸鍍法,但已有電子束蒸發(fā)源蒸鍍法、高頻感應(yīng)蒸發(fā)源蒸鍍法、激光束蒸發(fā)源蒸鍍法涌現(xiàn),其中電子束蒸發(fā)源蒸鍍法將是真空鍍鋁技術(shù)中重要的加熱方式和發(fā)展方向。總之,真空鍍鋁膜是燈具塑件表面加工必不可少的加工工藝,將在燈具制造領(lǐng)域中得到更加廣闊的發(fā)展空間。

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