车灯镀膜前等离子清洗提高表面亲水性增强薄膜附着力

汽车通常行驶在各种复杂的工况条件下，不同用途的汽车对灯具的性能要求不同。但是为了保持长久的稳定性能，高档车灯必须具备良好的光学性能和环境耐耐候性。镀膜工艺不是单纯的金属薄膜制备工艺，其表面结构和薄膜必须满足复杂的光学性能要求，通过严苛的抗劣化试验测试。
为了解决底层流平工艺带来的附着力问题，避免传统清洗处理容易出现的工件二次污染，通过离子轰击激发产生的等离子体进行镀膜前在线清洁，其最大的优点是可以保持工件表面的活性，防止处理效果的退化，充分提高前处理的时效性，可立即进行后续复合镀膜工艺，实现车灯镀膜前在线清洁工艺。具有不同于传统湿法清洗的明显优势，等离子干法清洗技术，属于绿色生产的范畴，具有效率高、绿色环保的特点。
车灯镀膜前等离子清洗处理的具体工艺过程为：采用惰性气体（如氩气、氮气）作为离子轰击的工作气体，通过将氮气掺入真空室体中并控制在某一稳定的压力范围，控制高压电场产生等离子体；车灯工件在大量活性离子的轰击作用下，实现工件在线轰击清洗和表面活化改性的目的。气体放电等离子体中的活性粒子与材料发生反应的过程如图1所示。
图一 等离子清洗反应作用过程
例如，当采用氮气作为工作气体时，在电场作用下可能发生的一系列反应如下：在这些高能粒子的轰击作用下，基体表面的共价键可以被打断，形成表面自由基，可以与等离子体中的活性粒子反应，引入活性的官能团，而一些吸附的污物及键合较弱杂质物可被离解为挥发性的副产物排除真空室。有研究表明，在氮气等离子体中释放出的大量离子轰击作用下，活性N原子和N+注入工件表面可与基材键合，可以提高表面的微硬度，这也有利于增加薄膜机械强度。
在车灯镀膜中采用等离子清洗时，也可以用空气代替工作气体，可进一步降低成本。但是在空气掺入真空室之前，应该进行必要的过滤、干燥、净化处理，防止空气中杂质气体对精密流量阀和工件造成污染。由于空气中主要气体成份中氮气约占78%、氧气约占21%，其等离子体的产生和作用机理与氮气的基本一致。不同的是掺入空气中的氧气组份产生的等离子体中，会产生O+、O、2O+、*2O、2O-、3O、NO-、2NO-、2NO-等粒子成份，可以形成含氧的官能团，可在高分子材料表面引入—COOH、—C=O、2—NH、—OH等基团，通过增加表面亲水性，提高表面润湿性作用，有利于提高薄膜的结合强度。
在车灯镀膜离子轰击清洗过程中，一方面车灯毛坯件在电场激发下，表面吸附的水蒸汽、微尘等杂污物质被电离、离解或解吸，变成可挥发性小分子被真空泵抽走，达到去污清洁的目的，使薄膜粒子直接沉积在洁净的基材表面，有利于薄膜与基材实现原子或分子接触，增强吸附力；另一方面，高能载荷粒子的轰击作用可以使工件表面的一些分子链断裂，在物理形态方面呈现出“鲜活”的微观粗糙表面，增强薄膜与基材的机械锁紧力，提高膜基结合的可靠性。24814