Вакуумна металізація - опис технології, пристрій та відгуки

Модифікація різних конструкцій, деталей і функціональних елементів найчастіше виконується шляхом повної зміни структури матеріалів. Для цього задіюються засоби глибокої термічної, плазмової та хімічної обробки. Але існує і широкий сегмент методів зміни експлуатаційних властивостей за рахунок зовнішніх покриттів. До таких способів відноситься вакуумна металізація, завдяки якій можна покращувати декоративні, струмопровідні, що відображають та інші характеристики матеріалів.

Загальні відомості про технології

Суть методу полягає в напиленні частинок металу на робочу поверхню. Процес формування нового покриття відбувається за рахунок випаровування донорських металів в умовах вакууму. Технологічний цикл передбачає виконання декількох стадій структурного зміни цільової основи і елементів покриття. Зокрема, виділяються процеси випаровування, конденсації, абсорбції та кристалізації. Ключовою процедурою можна назвати взаємодія металевих частинок з поверхнею в умовах особливої газового середовища. На цьому етапі технологія вакуумної металізації забезпечує процеси дифузії і приєднання частинок до структури оброблюваної деталі. На виході в залежності від режимів напилення, характеристик покриття і типу заготовки можна отримувати різні ефекти. Сучасні технічні засоби дозволяють не просто поліпшувати окремі експлуатаційні якості виробу, але і з високою точністю диференціювати властивості поверхні на окремих ділянках.

Вживане обладнання

Розрізняють три основні групи машин, використовуваних для даної технології. Це обладнання безперервного, напівбезперервної і періодичної дії. Відповідно, вони розрізняються за ознакою загальної організації виробничого процесу. Агрегати з безперервним дією часто використовують на серійних виробництвах, де потрібно потокова вакуумна металізація. Обладнання цього типу може бути одне - і багатокамерним. У першому випадку агрегати орієнтуються на виконання безпосередньо металізації. Багатокамерні ж моделі передбачають можливість реалізації додаткових процедур – первинної підготовки виробу, контролю, термічної обробки і т. д. Такий підхід дозволяє оптимізувати процес виготовлення. Машини для періодичної і полунепрерывной металізації, як правило, мають одну основну камеру. Саме в силу нерегулярності виробництва вони використовуються для конкретної процедури, а підготовчі операції і той же контроль якості здійснюються в окремому порядку – іноді в ручному режимі без автоматизованих ліній. Тепер варто докладніше розглянути, з яких вузлів складаються такі агрегати.

Пристрій машин для металізації

Крім основної камери, де і відбуваються процеси напилення, обладнання включає безліч допоміжних систем і функціональних компонентів. В першу чергу варто виділити безпосередньо джерела розпорошується матеріалу, комунікації яких зв'язуються з газорозподільним комплексом. Щоб установка вакуумної металізації могла забезпечувати потрібні для конкретної задачі обробки параметри, подають канали напилення з регуляторами дозволяють, зокрема, налаштовувати температурний рівень, швидкість напрямки потоків та обсяги. Зокрема ця інфраструктура формується натекателями, насосами, клапанами, фланцевими елементами та іншої арматурою.
У сучасних установках для тієї ж регулювання робочих параметрів використовуються датчики, підключені до мікропроцесорному блоку. Враховуючи задані вимоги і фіксуючи поточні фактичні значення, апаратура без участі оператора може коректувати режими обробки. Також для полегшення процесів експлуатації обладнання доповнюється внутрикамерными системами очищення та калібрування. Завдяки такій оснащенні спрощується ремонт вакуумної металізації машини, оскільки постійна і своєчасна чистка мінімізує ризики перевантажень пневмодвигунів, маніпуляторів і комунікаційних контурів. Останні взагалі розглядаються як видаткова частина, заміна якої в агрегатах безперервної дії виконується в регулярному порядку техобслуговування.

Цільові матеріали для металізації

Насамперед процедурі піддаються металеві заготовки, які можуть бути виконані в тому числі із спеціальних сплавів. Додаткове покриття потрібно для забезпечення антикорозійного шару, підвищення якості електричної проводки або ж зміни декоративних властивостей. В останні роки вакуумна металізація все частіше використовується і стосовно до полімерним виробів. Даний процес має свою специфіку, обумовлену характеристиками структури об'єктів такого роду. Рідше технологія застосовується відносно виробів, які мають низькі показники твердості. Це стосується деревини та деяких синтетичних матеріалів.

Особливості металізації пластиків

Напилення на поверхні пластикових деталей також здатне змінити його електричні, фізичні та хімічні властивості. Нерідко металізацію використовують і як засіб підвищення оптичних якостей подібних заготовок. Головною ж проблемою при виконанні таких операцій є процес інтенсивного термічного випаровування, який неминуче чинить тиск на потоки частинок, напыляющих поверхню елемента. Тому потрібні спеціальні режими регулювання дифузії основного матеріалу і витрачається маси.
Має свою специфіку і вакуумна металізація пластмас, що відрізняються жорсткою структурою. В даному випадку буде мати значення наявність захисних і грунтующих лаків. Для підтримання достатнього рівня адгезії з подоланням бар'єрів цих плівок може знадобитися підвищення енергії термічного впливу. Але тут знову виникає проблема з ризиками руйнування пластикової структури під впливом теплових потоків. У підсумку для зняття зайвої напруги у робочому середовищі вводяться модифікуючі компоненти зразок пластифікаторів і розчинників, що дозволяють утримувати форму заготовки в оптимальному стані незалежно від температурного режиму.

Особливості обробки плівкових матеріалів

Технології виготовлення пакувальних матеріалів передбачають використання металізації для ПЕТ-плівок. Даний процес забезпечує алюмінування поверхні, завдяки чому заготівля наділяється більш високою міцністю та стійкістю перед зовнішніми впливами. В залежності від параметрів обробки і кінцевих вимог до покриття можуть застосовуватися різні способи тепловідведення. Оскільки плівка чутлива до температури, вводиться додаткова процедура осадження. Як і у випадку з пластиками, вона дозволяє регулювати термічний баланс, зберігаючи оптимальну для заготівлі середу. Товщина плівок, які обробляються за методом вакуумної рулонної металізації, може становити від 3 до 50 мкм. Поступово впроваджуються і технології, що забезпечують подібні покриття на поверхнях матеріалів товщиною 09 мкм, але по більшій частині це поки лише експериментальна практика.

Металізація відбивачів

Це теж окремий напрям використання металізації. Цільовим об'єктом в даному випадку виступають автомобільні фари. Їх конструкція передбачає наявність відбивачів, які з часом втрачають свої експлуатаційні якості – тьмяніють, іржавіють і, як наслідок, стають непридатними до використання. Крім того, навіть нова фара може отримати випадкове пошкодження, з-за чого буде потрібно його ремонт та відновлення. Саме на цю задачу і орієнтується вакуумна металізація відбивачів, що забезпечує стійке напилення на дзеркальній поверхні. Заповнення зовнішньої структури металізованими частинками з одного боку ліквідує дрібні дефекти, а з іншого – виступає захисним покриттям, запобігаючи можливі ушкодження в майбутньому.

Організація процесу в домашніх умовах

Без спеціального обладнання можна застосувати технологію поверхневого хімічного покриття, але для вакуумної обробки в будь-якому випадку потрібна відповідна камера. На першому етапі готується сама заготівля – її слід очистити, знежирити і при необхідності виконати шліфування. Далі об'єкт поміщається в камеру вакуумної металізації. Своїми руками можна виконати і спеціальну оснастку на рейках з профільних елементів. Це буде зручний спосіб завантаження і вивантаження матеріалу, якщо планується обробка в регулярному режимі. В якості джерела частинок металізації застосовуються так звані " болванки – з алюмінію, латуні, міді та ін Після цього камера налаштовується на оптимальний режим обробки і починається процес напилення. Готовий виріб відразу після металізації можна покрити вручну допоміжними захисними покриттями на основі лаків.

Позитивні відгуки про технології

Метод має безліч позитивних якостей, які відзначають користувачі готових виробів у різних областях. Зокрема вказується на високі захисні властивості покриття, яке запобігає процеси корозії і механічного руйнування основи. Позитивно відгукуються і пересічні споживачі продукції, яка піддавалася вакуумної металізації з метою поліпшення або зміни декоративних якостей. Фахівці підкреслюють і екологічну безпеку технології.

Негативні відгуки

До мінусів даного методу обробки виробів відносять складність технічної організації процесу і високі вимоги до підготовчим заходам заготовки. І це, не кажучи про застосування високотехнологічного обладнання. Тільки з його допомогою можна отримати якісне напилення. Вартість також входить в список недоліків вакуумної металізації. Ціна обробки одного елемента може становити 5-10 тис. руб. в залежності від площі цільової області та товщини покриття. Інша справа, що серійна металізація здешевлює вартість окремого виробу.

На закінчення

Зміна техніко-фізичних і декоративних властивостей тих чи інших матеріалів розширює можливості їх подальшого застосування. Розвиток методу вакуумної металізації зумовило появу спеціальних напрямків обробки з орієнтацією на конкретні експлуатаційні якості. Технологи також працюють і над спрощенням самого процесу напилення, що вже сьогодні проявляється у вигляді зменшення габаритів устаткування та скорочення процедур пост-обробки. Що стосується застосування методики в домашніх умовах, то це найбільш проблемний спосіб покриття, так як вимагає від виконавця наявності спеціальних навичок, не кажучи про технічних засобах. З іншого боку, більш доступні методи напилення не дозволяють одержувати покриття тієї ж якості – чи то захисний шар або декоративна стилізація.