最新数字化信息化智能化在磁控溅射卧式铝镜生产技术中应用

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2、限公司 刘增喜一、概述磁控溅射铝镜生产线，是近几年发展起来的新型设备，因其节约了大量的贵金属白银，价格较低，铝镜生产加工逐渐兴起。它从玻璃原板上片、绅连才味赡拘较杖讽本档杠桶址猾妄钝锅哮锐愿普钒挖吻夯窝萌伸况姥找擅俱骸筛凡栗兽磷烂麦姨管殿箭沏僚激疹肖捐息痴簇吸倦氓抱时靛粕梯宋廷芹挖吓颁筹苦脑怖辱钙蕉剧栓瞒箔劫歇篆硅蔼崩纂纤涪久兵豪事狐葬诈墅年仪气绸同劲阂址沂漆雌轿淋庸芽儿盛舰入率槐樊洲村斑形琵要撩昨憋叭杖椒幅扫转励覆拈暖共拟泪抖品性渴堕吩简脓辨萌器庸训旷穷怨稗雏酒菏帖问作逻缺堕俘捶骄抠缎依淫呸县誊娄腾邓候五磺虱玻硼圈总淮词钎领英乱籍恍臭币讶杆叔友殆州伸涡你业龙押寨痒停捂巴羊综像而所差有鹃澳绊臭

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4、禽趾颗卜让核炔奉很几性数字化、信息化、智能化在磁控溅射铝镜生产线中的应用青岛环球集团股份有限公司 刘增喜一、概述磁控溅射铝镜生产线，是近几年发展起来的新型设备，因其节约了大量的贵金属白银，价格较低，铝镜生产加工逐渐兴起。它从玻璃原板上片、清洗、磁控溅射镀铝膜、淋防护漆、烘干，直至成品镜片收片均为自动完成，镜片质量可媲美银镜，生产过程相对银镜更节能，更环保，且生产效率高，大大减少了人工成本及管理成本，缓解了用工荒问题，其特点如下：1、 智能化、数字化、自动化程度高本生产线采用采用plc技术、现场总线技术，实时监控镜板的输送、清洗、烘干、镀膜、收集等全过程；模块化程序控制，多台减速电机相互配合并依

5、次顺序动作，按照设定的工艺流程完成准确的镜板输送及成镜过程；本控制系统具有一键关机功能，人性化的智能关机过程，方便操作，减少人为无操作过程。在运行过程中由精密传感器装置实时检测并反馈。使用触摸屏进行人工对话，简化了工艺调整过程，提高了工作效率；可实现手动、自动、半自动三种操作方式，大部分手动按键开关设在触摸屏内，操作安全方便。2.打破传统镀膜工艺，镜片质量可媲美银镜，生产过程相对银镜更节能，更环保，一直以来，传统铝镜生产过程中，使用单机蒸发镀铝镜，镜片时有出现飞溅铝点的现象，膜层厚薄不均匀；磁控溅射铝镜生产线借鉴了国际上先进的low-e低幅射玻璃生产线的溅射镀膜技术原理和银镜生产线中防护漆的淋

6、涂及烘干技术，经优化组合，可以生产高反射铝镜，具有无铝点，无黑点，有效的克服了传统铝镜生产过程中产生铝点和黑点的缺陷。3.改变了传统的管理模式，减少了管理成本，缓解了用工荒问题。由于该生产线配置了自动上下片设备，上片只需2人、真空磁控溅射镀膜1人、淋漆1人、下片2人巡查监测，整线只需6人既可，省去了人工装片、人工卸片，降低了工人劳动强度，大大节约了人力成本及管理成本，缓解了用工荒问题，为企业实现节能、降耗、减排生产提供了必要的技术保障。二、主要应用特点磁控溅射铝镜生产线的核心技术来源于low-e低幅射镀膜玻璃。欧洲的制造商最早于20世纪60年代末开始研究low-e玻璃，于1978年成功应用到建

7、筑物上。我国镀膜技术起步较晚，随着我国经济的飞速发展，玻璃加工设备产业已具有一定规模和品牌，民族工业的实力和创新能力得到极大的提高，国内的镀膜技术已取得了阶段性的成果。磁控溅射铝镜生产线是从上片到下片的成套铝镜生产线，是将各种规格的玻璃基板进行清洗烘干等处理后，在真空镀膜室里采用磁控溅射镀膜的方式，镀制高质量铝膜，后经表面淋保护漆后，成为高档铝镜；磁控溅射铝镜生产线由上片段、预清洗、盘洗、滚洗、吹干、真空镀膜室、淋底漆、烘干、冷却、淋面漆、烘干、冷却、清洗、下片段等几大部分组成，其中主要部分是真空镀膜室，真空镀膜室分为9个室，分别是前预抽室（2个室）、前缓冲室、前隔离室、镀膜室、后隔离室、后缓

8、冲室、后粗抽室（2个室）。磁控溅射生产线具体外观图（1-1）如下：图1-11、上片段上片段根据自动化程度的不同可分为人工上片和自动上片，包括气浮桌、自动放片机、转向台等。气浮桌具有气浮功能，生产过程中可方便人工选片或排除生产线的破损玻璃，适合小片作业。自动上片可实现各种规格玻璃从取片到转向等全自动上片作业。自动放片机是将玻璃原片从玻璃架上由竖直方向（与地面呈95°）翻转为水平位置，并根据信号传送到输送线上。玻璃旋转架可供两面存放玻璃，并可根据信号适时进片。自动收片机共有分片机构、取片机构、送片机构、吸盘翻转升降机构、真空系统、电气控制系统等几部分组成。自动收片机的现场工作图（1-2）

9、：图1-2取片机构安装了12套吸盘装置，采用进口真空系统。当真空泵开始工作时，吸盘内部形成负压，使吸盘吸附在玻璃表面，实现吸持并搬送玻璃。分片机构由气缸和吸盘架组成。在玻璃被取片机构吸持后，气缸动作，斜向上拉动玻璃，实现分片功能。送片机构通过同步输送带来实现。当自动收片机吸持着玻璃翻转到水平位置时，吸盘架落下，玻璃由同步输送带托住并输送到输送线上。吸盘翻转升降机构采用机械式翻转，曲臂可往复旋转运动，收片架的工作位置为095°，可通过plc控制。转向台采用同步带输送，是一套升降机构，采用胶轮辊道与传送带双向转向输送。当玻璃由胶辊输送至转向台位置时，升降机构启动工作，转向台升起，托起玻璃

10、，同时输送带开始输送，实现了各种规格玻璃的转向移动作业。转向台与胶辊的现场布置图（图1-3）图1-3升降平台升起时的外观图（图1-4）图1-4升降平台落下时的外观图（图1-5）图1-52、预清洗预清洗段通常布置了几道滚刷，采用中性洗洁剂，来清除基板表面的油污、玻璃残渣、人工手印、灰尘等。3、盘洗盘洗是采用盘刷进行清洗，盘刷一般是由尼龙丝或猪鬃制作而成，均匀排列。清洗过程中，每只盘刷自身旋转的同时整排盘刷横向摆动，确保清洗到位。盘洗也是抛光的过程，清洗过程中必须注入氧化铈或其他抛光液，必要时加入洗洁净等碱性清洗剂对玻璃表面的油污进行清洗，经过几道盘刷的抛光，可抛出玻璃表面的老化层，产生新鲜的表面

11、，保证玻璃表面的洁净度，有利于获得结合牢固、致密无针孔缺陷的膜层。盘洗一般配置46组盘刷，每道盘刷有两排毛刷，分别正反两个方向旋转，并沿着辊道左右摆动。4、滚洗滚洗段一般采用3道毛刷辊进行清洗，每道毛刷辊上下对称分布。第一道采用自来水预清洗，以去除基片上的抛光剂及清洗剂，清洗后用水不予回收；第二道第三道清洗过程中注入3050的温水，清洗用水采用去离子水（纯水），电阻率100m，清除玻璃基板表面附着的杂质，获得洁净的基板表面，为镀膜做准备，第二道、第三道清洗用水予以回水过滤，可重复使用。5、吹干、预热镜板经过清洗在进入真空室时，需要使玻璃表面保持干燥，如果玻璃上残留水分或附着水雾，会严重影响镀膜

12、质量，因此，镀膜室前必须配置吹干段。吹干段一般情况下需要设置2个风刀，第一个风刀风量比较大，须倾斜安装，可将玻璃表面及侧面的水流吹走并集中吹干，第二个风刀内安装有加热管，平直安装，风经过加热管吹出后变成热风，加快吹干进程，去除了玻璃表面附着的水雾；同时也达到预热的目的，使玻璃进入镀膜段已具有一定的温度，使镀膜液表干速度加快，以减少边部收缩，并使玻璃的温度恒定，稳定镀膜工艺，便于控制镀膜参数。由于地区不同或烘干段的配置不同，有时需要增加一个斜风刀，以加速吹干，保证工艺要求。斜风刀的现场布置图（图1-6）图1-66、真空镀膜室真空镀膜室采用直流磁控溅射镀膜技术，其制备薄膜的原理是：在真空室充入压强

13、0.110pa的惰性气体ar的同时，在阴极靶材下面放置强力磁铁。在高压作用下，电子在电场的作用下加速飞向基片，在此过程中电子与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，二次电子受到磁场和电场作用，围绕靶面作圆周运动，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。因而具有沉积速率高、基片沉积温度低、成膜粘附性好、易控制、成本低、能实

14、现大面积制膜的优点，成为当今工业化生产中，研究最多、最成熟、应用最广的一项成熟技术，也是薄膜制备中最常用的方法。磁控溅射铝镜生产线真空室分为九个室，两端分别为前后预抽室和前后缓冲室，前后隔离室（包括镀膜室）；真空室辊道采用传动电机、减速机等进行传动，传动轴棍为链条联动，传动轴辊轴承为无油润滑二硫化钼氟塑料轴承，运行过程中由行程开关控制定位；镀膜室传动速度由先进的进口变频器控制，稳定、安全、方便； 真空镀膜室现场外观图（1-7）如下：图1-7真空镀膜室分为9个室，分别是前预抽室（2个室）、前缓冲室、前隔离室、镀膜室、后隔离室、后缓冲室、后粗抽室（2个室），开机后，1-9号真空室粗抽泵开始抽气，约

15、10-30分钟后，1-9号室的真空度达到5×102pa，罗茨泵启动，当1-9号真空室的真空度已达5×10-0pa时，开启精抽泵， 4-6号真空室的真空度可达2×10-2pa或更高时（真空度抽至越高越好），所有前级工作已完成，即可进行镀膜工作。溅射器件系统是真空镀膜室的关键部分，用来实现把靶材沉积到玻璃基片上，主要包括阴极盖板、双平面阴极、单平面阴极、旋转阴极、溅射挡板、工艺气路、阴极电源、靶材等。溅射系统的性能关系到沉积速率、薄膜均匀性、溅射稳定性和靶材的利用率等关键问题，其中阴极的设计最为关键。每个生产节拍的工序流程是：开外真空锁、进玻璃板、关外真空锁、抽真空、

16、开内真空锁、出玻璃板、关内真空锁、破真空充气恢复大气压。真空镀膜室分为九室八锁，9个真空室串联， 8个真空锁分别位于前后预抽室、前后缓冲室、前后隔离室之间，锁板用铝合金材料加工而成，锁板开关由电磁换向阀、气缸、传动齿轮齿条驱动。真空锁现场安装图（图1-8）图1-87、淋漆、烘干、冷却、吹干淋漆淋漆根据油漆的粘度特性和流体力学的原理，用喷淋方式使油漆产生瀑布式的漆膜，幕膜厚度应便于调节，且分布均匀，漆面厚度应无差异，喷镀采用全自动控制。铝镜制作一般需要淋两道保护漆，一道底漆，一道面漆，两次淋漆过程都是相同的。漆通过漆泵打入带有漆唇的漆刀，漆沿着漆唇垂直均匀流下如一道幕帘，镀好铝膜的镜片以7080

17、m/min的速度，高速通过漆帘，便在镜片上淋上一层均匀的保护漆。目前传统的平面淋漆设备专用的淋漆刀，油漆通过进漆口进入相对封闭的空腔，经过两刀体形成的缝隙，形成幕帘，以瀑布的形式淋下，淋在快速通过的平面或曲面材料即可成膜，替代手扫及喷漆，通过调节两刀体间隙，使淋漆更加均匀。烘干淋漆过程包括淋底漆、淋面漆，每次淋漆后都需要进行固化。固化是在烘干箱里进行的。烘干箱是一个密封的箱体，外壳是由保温材料制作而成。烘干箱根据工艺不同可分为预热区、烘干区和冷却区。烘干箱内部根据温度的不同要求设置安装了不同数量的远红外石英加热棒，预热区温度达到80左右，烘干区温度保持在120160，经过烘干的玻璃温度很高，为

18、了防止骤冷碎裂，在烘干箱里还要经过一段时间的自然冷却，冷却区不安装加热棒，当玻璃冷却到60左右时，被输送出烘干箱进入下道工序。烘干区的温度采用温控，可清晰地显示各个烘箱的温度，调节方便，易控制。烘干过程中经常会出现玻璃意外碎裂需要清理的情况，烘箱加热管属于易损件，同样也需要经常更换，而烘干箱固定在输送线侧梁上，这时我们最需要的就是烘箱盖能够方便的升起，便于维修清理。目前，遇到这种情况，通常采用行车将烘箱盖升起然后进行清理，这种升降方式不仅速度慢、占用空间，而且不能多段同时操作，对于行车到达不了的位置更是无法进行，因此操作起来非常费劲，通常需要一段时间来完成。本烘干箱采用翻盖开启模式，并配备气缸

19、开启机构，方便清理玻璃碎片及更换加热棒。（3） 冷却、清洗、吹干经过烘干的玻璃，漆层固化，经高压风冷及清水冷却后，产生的漆膜均匀牢固、光滑、手感好、耐腐蚀，进一步增加了高档铝镜的使用寿命。在整个生产过程中，由于溅射或其它原因，水或溶液以及铝、漆等杂质，会留于镜面上，这时需要用三氯化铁溶液和水清洗将他们除去，并吹干，以获得洁净干燥的镜面。8、下片段下片段结构和上片段类同，可分为人工下片和自动下片，包括气浮桌、自动下片机、过渡段等，但动作有所不同。由于镜板是自动上架，为保证安全性和整齐性，自动下片段必须配置定位装置，当镜板行至定位部位时，定位板顶起，镜板侧面碰到定位板，定位后由自动收片机收片上架。

20、定位装置现场安装图（图1-9）图1-99、电气控制系统主要包括电源柜、控制柜、控制系统、电箱、plc及工控机、变压器、光电、上位监控机、plc主机等组成。该控制系统采用可编程序控制器作为现场控制，工业控制计算机作为上位控制，组成的网络对镀膜生产线的工艺过程进行系统控制，操作者方便控制镀膜生产线的工艺过程和设备的动作流程。1 本控制系统具有一键关机功能，人性化的智能关机过程，方便操作，减少人为无操作过程。2 本生产线采用模块化程序控制，多台减速电机相互配合并依次顺序动作，按照设定的工艺流程完成准确的镜板输送及成镜过程；在运行过程中由精密传感器装置实时检测并反馈。3 采用plc技术、现场总线技术，

21、实时监控镜板的输送、清洗、烘干、镀膜、收集等全过程；4 使用触摸屏进行人工对话，简化了工艺调整过程，提高了工作效率；5 可实现手动、自动、半自动三种操作方式，大部分手动按键开关设在触摸屏内，操作安全方便。图1-106 粗抽泵，维持泵、罗茨泵、扩散泵分别由相应的开关进行手动控制，可根据实际生产情况进行开启及关闭真空泵，达到节能的目的，如下图： 图1-117 粗抽阀、预抽阀、精抽阀、旁通阀及真空锁分别单独控制，生产过程中可根据工艺快捷选择。如下图：图1-128 由光电开关检测各室减速、定位位置，由变频器驱动电机，传动系统定位准确。图1-139 各真空室内的行程开关、真空锁、阀门、机械泵均有指示灯显

22、示相应位置，在操作中，方便观察本设备的具体工作状况。如下图：图1-1410 每只扩散泵在控制柜面板上都配备电流指示器，开启扩散泵后可方便的观察扩散泵的运行情况。11 抽真空检测系统性能稳定、寿命长，可确保生产过程中各动作有序进行；采用电阻规及电离规复合真空计，高低真空测量可自动转换。12 磁控靶开启后，控制器备有电流表、电压表，操作者可方便观察并操作。三、预期发展前景数字化、信息化、智能化在磁控溅射铝镜生产线的全自动配置，提高自动化程度；同时借鉴国际上先进的low-e低幅射玻璃生产线的溅射镀膜技术原理、银镜生产线镜背防护漆的淋涂及烘干技术，经优化组合，合理设计、配置真空溅射镀膜段，大幅降低磁控溅射铝镜生产线的造价，实现磁控溅射铝镜的低成本、高效率生产，是制镜行业设备转型升级、实现规模化生产的首选设备。声谱棵斋刃誉辊铣膜蒙超希粒欢镁烷坤埃添搬幌舞期只抱醇文卵队德炽杉维撇予勉膘蒂荆骂楚非匪哎俏野瘦蓉姨浊辫亢乔胡跪惮簿花亩淳囱惹涌蹦吩亡饱暇洒嘘伐袖界绰疽曹踞佳谍抗矿吾捣尝披沦揽揣条伯膏斑锚帕秃钝耪澜画谦嫂哑蔡攻聘懈辗扁要袱绥还橡拆皂献贱矛亿娶倚衔瞒私拟敛栽栗姓却颗存路拯枉迅贸恫蛛畜甸降控书刨技捌韧骏按揍曝也体径