離線鍍膜玻璃針孔缺陷的影響因素探討

鍍膜玻璃是通過物理或者化學(xué)方法在玻璃表面涂覆一層或多層金屬、金屬化合物或非金屬化合物的薄膜，以滿足特定要求的玻璃制品。在工藝上分為離線鍍膜和在線鍍膜，通過磁控濺射方式生產(chǎn)的鍍膜玻璃屬于離線鍍膜范疇，在產(chǎn)品生產(chǎn)控制及品質(zhì)檢驗的過程中，針孔缺陷對玻璃產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響明顯，由于其產(chǎn)生的影響因素較多，有工藝、設(shè)備、環(huán)境、材料等各個方面，產(chǎn)生的幾率也較大，因此成為玻璃生產(chǎn)企業(yè)重點控制的缺陷之一。在實際的生產(chǎn)過程中，需要掌握產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的原因，準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷并做出正確的處理。磁控濺射鍍膜是物理氣相沉積中的一種十分有效的薄膜沉積方法，磁控濺射鍍膜設(shè)備內(nèi)部具有穩(wěn)定的真空濺射環(huán)境，陰極攜帶鍍膜材料，在磁場約束及增強下的等離子體中的工作氣體離子通過陰極電場的加速下，轟擊刻蝕陰極上的靶材，即在低氣壓高電壓狀態(tài)下發(fā)揮輝光濺射鍍膜作用，使材料源的離子從靶材表面上脫離崩射出來，然后沉積附著在基片上。針孔缺陷與觀測：針孔，即從鍍膜玻璃的膜面觀察，由于玻璃未附著膜層或膜層較薄而造成的透明點狀缺陷，如圖1所示。表面上看這種缺陷很小且外觀相似，但從生產(chǎn)實際來看，它是對膜層連續(xù)性覆蓋的破壞，其破壞原因有的是未覆蓋，有的是覆蓋后脫落，有的是部分覆蓋，它的產(chǎn)生受到工藝、設(shè)備、環(huán)境、材料等各個方面影響，不同原因造成的針孔，其形狀、大小、顏色也有明顯的差異，需要區(qū)別對待，根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷和處理。圖1針孔缺陷檢查有沒有針孔可以借助燈箱觀察透光情況，晚上采用這種方法更方便，如果只是判斷針孔是否符合標(biāo)準(zhǔn)，則可以參照鍍膜玻璃國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的方法進(jìn)行觀察和判定，在不受外界光線影響的環(huán)境中，將試樣垂直放置在距屏幕600mm的位置，屏幕為黑色無光澤屏幕，安裝有數(shù)只40W、間距為300mm的熒光燈，觀察者距離試樣600mm，視線垂直于試樣表面觀察，如圖2所示。圖2國標(biāo)觀察測定示意圖影響針孔缺陷因素與改善措施：（1）原片質(zhì)量，由于原片的存放時間長、儲存條件惡劣或生產(chǎn)等原因，導(dǎo)致原片表面被污染，如產(chǎn)生發(fā)霉、油污、硫化物、切割油等。這些污染雖然在鍍膜前經(jīng)過純水清洗，但仍無法徹底清除表面污染區(qū)，鍍膜時會導(dǎo)致膜層對基片表面的附著力下降，鍍膜后擦拭或者清洗過程中就會出現(xiàn)膜層針孔透光的現(xiàn)象，嚴(yán)重的會呈現(xiàn)污染區(qū)域大面積透光現(xiàn)象。因此鍍膜時首先要盡量采用新鮮的原片，一般情況下從原片包裝入庫到鍍膜使用，時間在30天以內(nèi)為宜，同時在原片運輸過程中要避免淋雨，存儲環(huán)境最好恒溫恒濕。（2）清洗質(zhì)量：清洗是鍍膜之前的重要環(huán)節(jié)，磁控濺射鍍膜常用帶有盤刷、滾刷的水平式清洗機進(jìn)行基片刷洗。清洗機的清洗狀態(tài)直接影響著鍍膜產(chǎn)品的表面質(zhì)量。每天對清洗設(shè)備進(jìn)行巡檢，及時關(guān)注清洗機的狀態(tài)，滿足設(shè)備運行需求，例如水溫一般在40℃左右，清洗速度一般7～13m/min，風(fēng)壓一般達(dá)到0.6MPa，電阻率一般大于15MW·cm，水壓要保證滾刷處噴淋管噴出的水呈扇形等。根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品狀況，定期對清洗機進(jìn)行保養(yǎng)，如每天更換一次過濾棉、過濾袋，每周更換一次水等。新的生產(chǎn)周期開始前的全面保養(yǎng)要充分重視，除了一般清潔維修外，還要考慮其他方面，例如保養(yǎng)前用84消毒液清除微生物，高度校準(zhǔn)、噴淋角度調(diào)整、毛刷干涉量調(diào)整等。（3）傳送環(huán)境：在原片清洗之后進(jìn)入濺射室之前會經(jīng)過檢驗室和過渡室，這兩部分一般會涉及到粉塵、油污的影響，無論是粉塵還是油污會直接導(dǎo)致鍍膜層附著力下降，引起針孔缺陷。應(yīng)檢查觀察室的密封，借鑒夾層膠合室防塵管理，雙道門且中間設(shè)有風(fēng)淋室，另外在設(shè)備進(jìn)口閥門處增加靜電除塵裝置并定期清潔。條件允許過渡室可以采用干式真空泵組抽氣，否則要定期保養(yǎng)油式真空泵、清潔過渡室，定期更換進(jìn)氣口的空氣濾芯或使用有干燥塔的壓縮空氣系統(tǒng)放氣。對于清洗過的玻璃應(yīng)立即進(jìn)行鍍膜，減少鍍膜前的暴露時間等。（4）真空環(huán)境：磁控濺射鍍膜是在一個穩(wěn)定的高真空下的腔室中進(jìn)行的，當(dāng)腔真空度較差或有真空漏氣的情況下進(jìn)行鍍膜時，膜層受不穩(wěn)定真空環(huán)境及雜質(zhì)的影響，在鍍膜后清洗或擦拭時膜層會出現(xiàn)大范圍脫落或者在靠近漏氣點一端小范圍脫落的現(xiàn)象。當(dāng)不同的濺射材料相鄰位置很近且采用的工藝氣體又不同時，例如與氧化物之間，其相互之間的串氣也會造成膜層附著力差或氧化脫膜的情況，鍍膜后清洗擦拭便會出現(xiàn)點狀脫膜。（5）腔室狀態(tài)：濺射腔室內(nèi)表面在鍍膜過程中會逐漸地積累濺射物，受熱漲冷縮等影響這些濺射物積累到一定程度會出現(xiàn)一定的脫落，另外，當(dāng)濺射環(huán)境狀態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定或突變的情況也會出現(xiàn)一定的脫落，這種現(xiàn)象在工藝上俗稱掉渣或崩渣，也是形成針孔的一個重要原因。為解決這個問題，首先，在每次設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時要對濺射腔室內(nèi)進(jìn)行清潔，去除殘余的濺射物。同時，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品狀態(tài)和設(shè)備運行狀態(tài)控制好保養(yǎng)周期，避免帶隱患作業(yè)。其次，關(guān)注對濺射陰極材料周圍的漏氣情況的檢修，避免周圍環(huán)境向內(nèi)漏氣。最后是濺射過程中的水溫控制，一般保持在30℃左右穩(wěn)定的進(jìn)水溫度，避免低溫或高溫下濺射。（6）濺射狀態(tài)：在鍍膜生產(chǎn)過程中，除了腔室內(nèi)表面附著物以外，正在進(jìn)行濺射的靶材受某些因素影響也會出現(xiàn)一定的掉落現(xiàn)象，形成針孔缺陷。另外在反應(yīng)濺射過程中，化合物在靶材表面覆蓋或凝結(jié)，當(dāng)靶材表面化合物層電位足夠高時，也容易產(chǎn)生電弧，使得靶材表面顆?；蚰Y(jié)物剝落形成針孔，如圖4所示。圖4靶材表面電弧現(xiàn)象針對這種情況，首先要保證良好的靶材性能，使用高質(zhì)量的靶材。其次采用中頻電源或脈沖電源并根據(jù)靶材情況對電源電弧檢測和關(guān)斷等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。對反應(yīng)濺射下的靶材定期的進(jìn)行常規(guī)燒靶，減少表面化合物的覆蓋。在產(chǎn)品切換的過程中，避免陰極功率或高或低的升降頻繁，同時設(shè)置好輸出功率的斜坡時間，陰極使用的功率差別較大的時候，適當(dāng)進(jìn)行燒靶過渡。當(dāng)出現(xiàn)這種打弧、掉渣導(dǎo)致的小針孔缺陷時，不同的靶材呈現(xiàn)的形態(tài)不同，要根據(jù)掉落的靶材材質(zhì)、膜層表面狀態(tài)等來判斷是哪一材料層引起的，再根據(jù)實際情況有針對性地進(jìn)行處理，如圖5所示。換靶維護(hù)時要利用磁敏試紙及高斯計檢查陰極磁場狀態(tài)，更換或調(diào)整磁場異常的磁鐵。圖5不同靶材的濺射物形態(tài)除此之外，影響因素還有濺射材料，設(shè)備與工藝，后加工過程等，磁控濺