Обладнання для вакуумної металізації

Рис. 41 - Обладнання для вакууумної металізації

Вибір вольфраму як матеріалу для випаровувача цілком зрозумілий. Температура плавління вольфраму складає 3410 °С. Для випаровування алюмінію достатньою є температура ~ 1000 °С. Тобто, робоча температура металізації не є достатньою для початку процесу високотемпературної деформації вольфраму (для активізації цих процесів температура має бути принаймні ~ 1700 °С). Сам процес підготовки випаровувачів до роботи і, власне, випаровування здійснюється таким чином. З трьох-п’яти вольфрамових проволок (одержаних методом волочіння на блочному стані через алмазну чи твердосплавну волоку) звивається джгут. На цей джгут навішують смужки фольги з високочистого алюмінію (марки А 999).

Живлення випаровувачів здійснюється від низьковольтових трансформаторів (напругою 5-30 В). Спочатку подають низьку напругу (5-10 В), що призводить до нагріву джгута до температури ~ 700-750 °С. Ця температура є достатньою для плавлення фольги, яка при цьому розтягується рівномірно по поверхні джгута. Випаровувач тепер фактично готовий до роботи. Тепер збільшують напругу, підвищують температуру джгута до температури випаровування алюмінію і здійснюють напилення заготовок.

Основні технічні дані для різних модифікацій вакуумних установок наведені в табл. 10.

Таблиця 10 - Технічні дані для різних вакуумних установок

Гаряче емалірування

Гаряче емалювання є окремим ефективним способом захисту металічної поверхні відбивача. В основному гарячим емалюванням захищають сталеві відбивачі, хоча цей спосіб підходить і для покриття поверхонь з алюмінію. Перевагою такого покриття є високотемпературна (до 900 °С) стійкість до агресивного середовища, довговічність і зручність при очищенні. Емаль за своїм складом мало відрізняється від скла (основні компоненти: кварцовий пісок, польовий шпат, сода). Для підвищення коефіцієнта відбиття (для емалей він у середньому складає 0,8) до основних компонент додають такі: плавиковий шпат, кріоліт, кремнефтористий натрій, окисли олова, сурьми і цирконію. У результаті змішування цих компонент шихта втрачає прозорість – набуває відтінку. Процес приготування шихти стандартний: ретельне очищення, сушіння і дозування складових. Зварювання складових шихти здійснюється при температурі ~ 1400 °С і триває кілька годин. Коли розплав готовий, його виливають у бак з холодною водою. Скло моментально охолоджується і розтріскується на дрібні шматки – гранули. Емаль у стані гранул називають фриттою. Для того, щоб емаль можна було використовувати як покриття, його треба перетворити з фритти в тоніну. Тоніна – це фритта, яка змолота, подрібнена до порошкоподібного стану. Помел буває сухим і мокрим, але здійснюється однаково у кульових фарфорових млинах обертальними фарфоровими кульками діаметром до 8 см. Тоніну мокрого помелу називають шлікером. Шлікер – це кінцева стадія скла, після якої скло вже перетворюється на емаль. Шлікер ніколи не використовують одразу після приготування, його фізичні властивості мають стабілізуватись, на що потрібен деякий час. Цей процес називають старінням шлікеру. При нанесенні шлікеру на метал, його відпалюють, внаслідок чого поверхня металу суттєво нагрівається. Для того, щоб цей локальний нагрів не призвів до руйнації металу, останній має відзначатись високою теплопровідністю і пластичністю (тобто можливостями швидко “скинути” зайві напруження, викликані градієнтом температур). Крім того, коефіцієнт лінійного розширення металу має бути близьким до такого для емалі в робочому інтервалі температур. Емаль (як, до речі, і фарба), що нанесена безпосередньо на заготовку, не відзначається значними технологічними чи експлуатаційними показниками, тому її треба накладати в два прошарки. Перший прошарок шлікера називають грунтовим. Його призначення полягає у надійному зчепленні з металом, тобто адгезія до марки металу, з якого виготовлено відбивач, має бути його головною характеристикою. Грунтовий шлікер сушать при температурі 70-90 °С протягом 15-60 хв. або при температурі 120-180 °С протягом 5-10 хв., після чого відпалюють при температурі 850-900 °С. Сушку і відпал можна здійснювати у муфільній печі, вона зручна можливістю послідовного підтримування різних температурних режимів. На якість відпалу шлікера суттєво впливає якість його попереднього помелу. Якщо шлікер змолотий недбало, трапляються незмолоті крупні фракції, при нагріві шлікера до температури плавлення на поверхні метала утворюються краплі емалі. На відміну від грунтового, покривний шлікер має інше призначення. Він має забезпечити максимальний коефіцієнт відбиття відбивача світлового приладу і бути стійким до зовнішнього середовища. Температурний коефіцієнт розширення покривної емалі має бути дещо нижчим, ніж у металу заготовки відбивача (цей прошарок ближчий до джерела світла, а відтак і нагрівається сильніше). Емаль, якою покрито зовнішню, опуклу поверхню відбивача, має бути дещо іншого складу, ніж “внутрішня”, так як її коефіцієнт лінійного розширення повинен бути вищий, ніж у емалей, розглянутих раніше. Після нанесення покривного шлікеру його знову сушать і відпалюють. Температурні режими для цих технологічних операцій приблизно такі, як і для грунтового шлікеру. Склад найбільш розповсюджених грунтових і покривних емалей наведено відповідно у табл.11 і 12.

Таблиця 11 - Склад (у частинах на 100 кг скла) грунтових емалей

Таблиця 12 - Склад покривних емалей, ваг.%

Відбивачі, виготовлені гарячим емалюванням, ретельно контролюються (геометричні розміри, товщина покриття, коефіцієнт відбиття, щільність покриття).

Геометричні розміри контролюють з точністю до 1 мм рулеткою і з точністю до 0,1 мм штангенциркулем. Товщину покриття контролюється з точністю до 0,01 мм мікрометром і з точністю до 0,001 мм компаратором (наприклад, моделі ІЗА-2). Інтегральний коефіцієнт відбиття контролюєть фотометром. Тонкі вимірювання виконують з використанням еталонних пластинок, які покривають грунтом і покривною емаллю того ж складу і за тією ж технологією, що і відбивач. Щільність емалювання перевіряють хімічним і електролітичним методами. За хімічною методикою перевірки, поверхню виробу занурюють у 2-5%-ний розчин NaCl. У місцях дефектів (плівка емалі тонка або відсутня) деталь набуває жовтого кольору. При електролітичному методі емаль занурюють в електроліт (1%-ний розчин NaCl), і подають напругу 120В: негативний полюс до неемальованої частини, позитивний на емаль.

Електроліт необхідний для зрівняння потенціалу по всій поверхні (щоб зондувалось усе покриття, а не окремі його ділянки). Покриття вважають електрично стійким, якщо протягом 10 хв. міліамперметр, підключений до мережі, не буде показувати наявний струм.

Слід відзначити, що за допомогою емалювання можна одержати поверхню і з спрямованим розсіюванням (глянцева поверхня емалі) і дифузним розсіюванням (шорстка поверхня). Рельєф поверхні залежить не тільки від складу шлікеру, але і від способу нанесення покриття. Таких способів при горячому емалюванні застосовують чотири: занурення, облив, пневматичне розпилення і розпилення в електростатичному полі.

Контрольні запитання

1. Обладнання для вакуумної металізації.

2. Режим вакуумної металізації.

3. Сутність гарячого емалювання.

4. Технологічні операції для гарячого емалювання.

5. Особливості гарячого емалювання.

6. Контроль покриття, одержаного гарячим емалюванням.

ЛЕКЦІЯ 17

Поиск по сайту: