密閉頭盔玻璃面罩鍍膜的加工及缺陷整治

衛(wèi)凌云

摘 要：去除飛行員密閉頭盔觀察面罩內(nèi)表面上的水霧，采用了集團(tuán)離子束鍍膜的方法，既能去除察面罩表面上的水霧，又具有很高的透明度，觀察的物體更具真實(shí)性。但在加工過(guò)程中，面罩表面會(huì)出現(xiàn)一些缺陷。缺陷的解決：一方面是高度的責(zé)任心；一方面是嚴(yán)格的工藝紀(jì)律；另一方面需要精確的分析與得當(dāng)?shù)奶幹未胧?/p>

關(guān)鍵詞：頭盔；觀察面罩；真空鍍膜；匯流片

1 概述

佩戴密閉的頭盔能避免飛行員的頭部直接碰撞機(jī)艙和儀表，同時(shí)為飛行員提供氧氣和通訊。呼出的氣體中含有水分，熱的水氣遇到冷的密閉觀察面罩時(shí)會(huì)形成水霧。這層水霧就會(huì)影響其透光率，使飛行員什么都看不見(jiàn)，影響殲擊機(jī)的飛行和訓(xùn)練。另外，當(dāng)飛機(jī)的座艙蓋破裂時(shí)，高速而強(qiáng)勁的風(fēng)吹襲著飛行員的臉時(shí)，飛行員臉上的肌肉會(huì)被吹變形，眼睛也會(huì)睜不開(kāi)，極大地影響飛行員的飛行和自救[1]。為此，需要除去玻璃面罩表面上水霧。

2 觀察面罩上去水霧方法

目前，去除水霧方法有兩種。一是電阻絲加溫法。二是鍍膜加溫法。

2.1 電阻絲加溫法

在兩層玻璃之間設(shè)置一定長(zhǎng)度的電阻（康銅絲），當(dāng)電流經(jīng)過(guò)加溫電阻（康銅絲）時(shí)，在康銅絲上會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，足夠的熱量便可以蒸發(fā)內(nèi)層玻璃表面上的水霧。以保證面罩周?chē)臍鉁卦?50℃～+50℃±2℃范圍和濕度在95±3%時(shí)，有正常能見(jiàn)度。

其結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外層航空有機(jī)玻璃及中間透明膠片膠合而成。加溫電阻絲粘在透明膠片上，電阻值為20.5±5Ω。電阻絲加溫法只適用于制造單曲面的加溫玻璃面罩，而不適用于雙曲面的加溫玻璃面罩。而從光學(xué)角度考慮雙曲面的加溫玻璃面罩觀察物體的圖像不會(huì)變成畸形，故這種電阻絲加溫法是處于淘汰的工藝方法。

2.2 鍍膜加溫法

真空鍍膜是指在真空條件下，將金屬、金屬化合物和其它鍍膜材料沉積到基材表面的一種技術(shù)。不同膜材的氣化方式和離化方式，可以構(gòu)成不同類(lèi)型離子鍍膜[2]。

2.2.1 真空鍍膜常用的方法。熱蒸發(fā)鍍膜法和離子濺射鍍膜法。熱蒸發(fā)鍍膜法只適用于低熔點(diǎn)金屬（如鋁）的真空鍍膜，離子濺射鍍膜法能夠運(yùn)用于各種高熔點(diǎn)的金屬、合金和化合物，并且鍍膜層與基體的結(jié)合力較強(qiáng)，鍍層致密均勻。TK-4B面罩鍍層有三氧化二鉍、黃金和銀等高熔點(diǎn)物質(zhì)，在氣體離子或蒸發(fā)物質(zhì)離子的轟擊下，將蒸發(fā)物或其反應(yīng)產(chǎn)物蒸鍍?cè)诨w表面上。

2.2.2 膜材氣化方式。有電阻加熱、電子束加熱、等離子電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱和陰極弧光放電加熱等。

2.2.3 氣體分子或原子離化和激活方式。有輝光放電型、電子束型、熱電子型、等離子電子束型、多弧型和高真空電弧放電型，以及各種形式的離子源等。

不同的蒸發(fā)源與不同的電離或激活方式也可以有多種不同的組合，即直流二極型（DCIP）、多陰極型、活性反應(yīng)蒸鍍法（ARE）、空心陰極離子鍍（HCD）、射頻離子鍍（RFIP）、增強(qiáng)ARE型、低壓等離子體等離鍍（LPPD）、電場(chǎng)蒸發(fā)、感應(yīng)離子加熱鍍、集團(tuán)離子束鍍和多弧離子鍍。

3 加溫玻璃面罩鍍膜方法

加溫玻璃面罩（TK-4B面罩），需要在其內(nèi)型表面采用真空鍍制金屬膜來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱去水霧的功能。

3.1 加溫玻璃面罩基體材料與成型方法

加溫玻璃面罩的基體是有機(jī)玻璃，面罩是采用吹塑成型雙曲面的工藝方法。基體是無(wú)色透明的有機(jī)玻璃，材料應(yīng)無(wú)氣泡，其軟化點(diǎn)溫度為：95℃，鍍膜時(shí)要求基體溫度不能太高。

3.2 鍍膜方法

選用鍍膜方式組合中的集團(tuán)離子束鍍膜的方法。利用電阻加熱，從坩鍋中噴射出集團(tuán)狀蒸發(fā)顆粒。依靠電子發(fā)射或從燈絲發(fā)出電子碰撞作用進(jìn)行離化。特點(diǎn)：基體升溫小，既能鍍金屬膜又能直接鍍化合物膜，如氧化鋅等，可用于鍍電子器件和音響器件[3]。

3.3 鍍膜材料

鍍膜層材料為三氧化二鉍（Bi2O3）和黃金（Au），鍍層厚度分別為1.5～2nm（150～200A）和2～2.5nm（200～250A）。鍍層有電阻要求和透光率要求，加溫玻璃面罩要通電加溫，加溫時(shí)要求整個(gè)加溫面積的溫度均勻，鍍制的透明導(dǎo)電膜層也應(yīng)該均勻。

3.4 鍍制鍍層的環(huán)境要求

無(wú)塵是防止加溫玻璃面罩表面上會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)和黑點(diǎn)的缺陷而影響透明度的因素，所有真空鍍膜必須是在高度無(wú)塵的真空環(huán)境下進(jìn)行。

3.5 加溫玻璃面罩鍍膜生產(chǎn)過(guò)程

（1）當(dāng)真空度達(dá)到5×10-3Pa以上時(shí)，打開(kāi)“蒸發(fā)”開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變壓器，逐漸加大電流（小于12A），使三氧化二鉍預(yù)熔，鐘罩內(nèi)真空度同時(shí)下降。（2）當(dāng)鐘罩內(nèi)真空度恢復(fù)到5×10-3Pa以上時(shí)，并抽到3×10-3Pa，再加大蒸發(fā)電流（20A以上）。此時(shí)從觀察窗可以看到金絲逐漸被熔化縮成液體小球，然后迅速蒸發(fā)。此時(shí)，加溫玻璃面罩表面上便附著了一層金膜。（3）影響真空鍍膜質(zhì)量和厚度的因素，主要是真空度、蒸發(fā)源的形狀、基體的位置和蒸發(fā)源的溫度等。這是因?yàn)楣虘B(tài)物質(zhì)在常溫和常壓之下，蒸發(fā)量是微乎其微。真空度越高，蒸發(fā)源材料的分子越容易離開(kāi)材料表面向四周散射，蒸發(fā)材料的分子與氣體分子碰撞概率就越小，從而能夠無(wú)阻擋地直線到達(dá)基體的表面。同時(shí)，能量的損耗也會(huì)很小[4]。

4 加溫玻璃面罩真空鍍膜工藝以及匯流片與電極粘接工藝

加溫玻璃面罩真空鍍膜的關(guān)鍵技術(shù)是在加溫玻璃面罩表面上真空鍍膜工藝制造的技術(shù)，匯流片與電極粘接工藝技術(shù)兩項(xiàng)。通過(guò)多年的實(shí)踐，加溫玻璃面罩真空鍍膜工藝，匯流片和電極粘接工藝成熟，各個(gè)工序和工藝參數(shù)穩(wěn)定。只要嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程中的內(nèi)容，就能生產(chǎn)出合格加溫玻璃面罩[5]。

5 匯流片與電極粘接的缺陷與整治

一些缺陷目前可以得到有效的整治，但一些個(gè)別缺陷目前還無(wú)有效的方法整治。

5.1 預(yù)防加溫玻璃面罩清漆涂刷的缺陷預(yù)防方法

（1）加溫玻璃面罩表面上清漆涂刷的缺陷。底漆涂刷后需要干燥之后才能進(jìn)行真空鍍膜，真空鍍膜后還需要涂刷清漆作為面膜。通過(guò)摸索，在一定的溫度下，底漆固化得越徹底，對(duì)匯流片的脫層和起翹影響越小。涂刷清漆時(shí)，應(yīng)在無(wú)塵的環(huán)境下并要嚴(yán)控格制溫、濕度。（2）面罩鍍膜層厚薄不均勻性會(huì)直接影響電阻值的不均勻性，從而造成加熱鍍膜的熱量不均勻性。應(yīng)按照工藝要求嚴(yán)格控制真空度、蒸發(fā)電流以及鍍膜材料的重量。

5.2 匯流片與電極粘接的缺陷

（1）匯流片粘接脫層和起翹。由于DAD-8-3型導(dǎo)電膠的配方比例不適當(dāng)和攪拌不均勻所產(chǎn)生的缺陷。應(yīng)嚴(yán)格按工藝配方比例調(diào)制，并且攪拌均勻。（2）匯流片發(fā)黑。是因?yàn)榧冦y的匯流片與空氣中的氧接觸之后生成氧化銀。方法是在完成匯流片與電極的粘接之后，應(yīng)盡量減少匯流片與空氣接觸。首先一定溫度下烘干后，應(yīng)在匯流片上立即涂刷一層保護(hù)清漆，但時(shí)間長(zhǎng)了匯流片仍舊會(huì)發(fā)黑，這是目前無(wú)法解決的問(wèn)題。建議可以采用透明的樹(shù)脂作為覆蓋劑噴涂在匯流片上，可以長(zhǎng)期完全隔離匯流片與空氣的接觸，確保匯流片不發(fā)黑。

5.3 光學(xué)畸形

加溫玻璃面罩為雙曲面的型面是確保被觀察的對(duì)象不會(huì)變成畸形的重要保證，同時(shí)加溫玻璃面罩底漆和面漆厚薄要均勻，清漆稀稠的配比要適當(dāng)，不能有流痕。會(huì)降低影像畸變，不能確保加溫玻璃面罩的保證透光率。

6 結(jié)束語(yǔ)

加溫玻璃面罩鍍膜是一種成熟的制造工藝，生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程中各項(xiàng)內(nèi)容，，當(dāng)產(chǎn)生缺陷時(shí)，需要冷靜分析，找出產(chǎn)生的原因及解決的辦法。對(duì)于匯流片會(huì)發(fā)黑的問(wèn)題，只有改變匯流片隔離空氣的材質(zhì)，這種材料只能從樹(shù)脂品種中去尋找。產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題主要?dú)w結(jié)到責(zé)任心的問(wèn)題，具有高度的責(zé)任心，又能?chē)?yán)格按照工藝規(guī)程中各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行操作，產(chǎn)品的合格率一定是極高的。

參考文獻(xiàn)

[1]劉長(zhǎng)明.高空密閉頭盔探秘航空知識(shí)[J].2006，9.

[2]楊烈宇，等.材料表面薄膜技術(shù)[M].人民交通出版社，1991.

[3]方應(yīng)翠，沈杰，解志強(qiáng).真空鍍膜原理與技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2014，3.

[4]王銀川.真空鍍膜技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[M].現(xiàn)代儀器，2000，6.

[5]吳桐水.中國(guó)通用航空發(fā)展展望[J].航空知識(shí)，2003，1.