鍍膜玻璃是通過(guò)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(guò)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(yàn)的過(guò)程中，針孔缺陷對(duì)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(gè)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(diǎn)控制的缺陷之一。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)約束及增強(qiáng)下的等離子體中的工作氣體離子通過(guò)陰極電場(chǎng)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(lái)，然后沉積附著在基片上。

 

針孔缺陷與觀測(cè)：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(diǎn)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(shí)際來(lái)看，它是對(duì)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(gè)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(duì)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(méi)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(guó)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600 mm的位置，屏幕為黑色無(wú)光澤屏幕，安裝有數(shù)只40 W、間距為300 mm的熒光燈，觀察者距離試樣600 mm，視線垂直于試樣表面觀察，如圖2所示。

 

圖2 國(guó)標(biāo)觀察測(cè)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(shí)間長(zhǎng)、儲(chǔ)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(guò)純水清洗，但仍無(wú)法徹底清除表面污染區(qū)，鍍膜時(shí)會(huì)導(dǎo)致膜層對(duì)基片表面的附著力下降，鍍膜后擦拭或者清洗過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)膜層針孔透光的現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)呈現(xiàn)污染區(qū)域大面積透光現(xiàn)象。因此鍍膜時(shí)首先要盡量采用新鮮的原片，一般情況下從原片包裝入庫(kù)到鍍膜使用，時(shí)間在30天以內(nèi)為宜，同時(shí)在原片運(yùn)輸過(guò)程中要避免淋雨，存儲(chǔ)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(pán)刷、滾刷的水平式清洗機(jī)進(jìn)行基片刷洗。清洗機(jī)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(duì)清洗設(shè)備進(jìn)行巡檢，及時(shí)關(guān)注清洗機(jī)的狀態(tài)，滿足設(shè)備運(yùn)行需求，例如水溫一般在40℃左右，清洗速度一般7～13 m/min，風(fēng)壓一般達(dá)到0.6 MPa，電阻率一般大于15 MW·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(duì)清洗機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，如每天更換一次過(guò)濾棉、過(guò)濾袋，每周更換一次水等。新的生產(chǎn)周期開(kāi)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(huì)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)室和過(guò)渡室，這兩部分一般會(huì)涉及到粉塵、油污的影響，無(wú)論是粉塵還是油污會(huì)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(guò)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(guò)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(duì)于清洗過(guò)的玻璃應(yīng)立即進(jìn)行鍍膜，減少鍍膜前的暴露時(shí)間等。

 

（4）真空環(huán)境：磁控濺射鍍膜是在一個(gè)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(shí)，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(shí)膜層會(huì)出現(xiàn)大范圍脫落或者在靠近漏氣點(diǎn)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(shí)，例如與氧化物之間，其相互之間的串氣也會(huì)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(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀脫膜。

 

（5）腔室狀態(tài)：濺射腔室內(nèi)表面在鍍膜過(guò)程中會(huì)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(huì)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(huì)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(gè)重要原因。為解決這個(gè)問(wèn)題，首先，在每次設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)要對(duì)濺射腔室內(nèi)進(jìn)行清潔，去除殘余的濺射物。同時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)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(duì)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(guò)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(guò)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(huì)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(guò)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(shí)，也容易產(chǎn)生電弧，使得靶材表面顆粒或凝結(jié)物剝落形成針孔，如圖3所示。

 

圖3 靶材表面電弧現(xiàn)象

 

針對(duì)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(duì)電源電弧檢測(cè)和關(guān)斷等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。對(duì)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(guò)程中，避免陰極功率或高或低的升降頻繁，同時(shí)設(shè)置好輸出功率的斜坡時(shí)間，陰極使用的功率差別較大的時(shí)候，適當(dāng)進(jìn)行燒靶過(guò)渡。當(dāng)出現(xiàn)這種打弧、掉渣導(dǎo)致的小針孔缺陷時(shí)，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(lái)判斷是哪一材料層引起的，再根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行處理，如圖5所示。換靶維護(hù)時(shí)要利用磁敏試紙及高斯計(jì)檢查陰極磁場(chǎng)狀態(tài)，更換或調(diào)整磁場(chǎng)異常的磁鐵。

 

圖4 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(guò)程等，磁控濺射生產(chǎn)鍍膜玻璃過(guò)程中，針孔缺陷的形成具有多方面因素，處理方法也各不相同，任何一道環(huán)節(jié)的影響都有可能造成質(zhì)量上的損失。對(duì)于這類缺陷的控制需要工藝、生產(chǎn)、設(shè)備、品管多方配合，生產(chǎn)及維護(hù)過(guò)程中要做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，只有找到其問(wèn)題形成的原因，才能盡最大程度避免缺陷的產(chǎn)生。