Cómo hacer que el vidrio óptico sea de mayor calidad mediante un sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico

Sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico Es una técnica para formar películas delgadas con funciones o propiedades específicas en la superficie del vidrio óptico.Utiliza ondas ultrasónicas para atomizar el líquido en finas gotas y rociarlas uniformemente sobre la superficie del vidrio óptico.

Este artículo presenta los principios y procesos del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico, analiza varios factores que afectan su calidad y eficiencia, analiza métodos para optimizar sus parámetros y lo compara con otras tecnologías de recubrimiento de uso común.

Los principios del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico incluyen principalmente los siguientes aspectos:

Transductor ultrasónico: es el componente central del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico, responsable de convertir la energía eléctrica de alta frecuencia en vibración mecánica para generar ondas ultrasónicas.Por lo general, está hecho de materiales cerámicos piezoeléctricos y la frecuencia de funcionamiento generalmente es superior a 40 kHz.

Boquilla: Es el componente atomizador del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico, responsable de entregar el líquido al extremo frontal del transductor y conectarlo firmemente con el transductor para formar una cavidad resonante, lo que permite que el líquido se atomice bajo vibración de alta frecuencia.Suele estar fabricado con materiales de aleación de titanio, que tienen buenas características acústicas.

Tubo de suministro de líquido: es el componente de suministro de líquido del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico, responsable de entregar el líquido desde la fuente externa a la boquilla.Normalmente está hecho de acero inoxidable o materiales plásticos, con buena resistencia a la corrosión.

Cubierta de aire: es el componente que da forma al aire del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico, responsable de entregar aire desde la fuente externa a las proximidades de la boquilla.Forma un canal de flujo de aire con la boquilla, mezclando el aire con gotas de líquido atomizado y dando forma y guiando las gotas.Generalmente está fabricado de acero inoxidable o materiales plásticos con buena resistencia a la corrosión.

El proceso del sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónica incluye los siguientes pasos:

Selección de líquidos: elija materiales líquidos apropiados, como disolventes, polímeros, nanopartículas, etc., en función de la función o propiedades deseadas de la película.

Pretratamiento: Limpie, seque y active el vidrio óptico para mejorar la adhesión y uniformidad de la película.

Configuración de los parámetros de pulverización: establezca los parámetros de pulverización adecuados, como frecuencia ultrasónica, potencia, amplitud, fase, presión, temperatura, caudal, distancia, ángulo, etc., de acuerdo con el espesor de película, rugosidad, uniformidad y otros indicadores deseados.

Control del proceso de pulverización: supervise y ajuste el proceso de pulverización en tiempo real para garantizar la calidad y eficiencia del recubrimiento.

Postratamiento: Seque, cure, recozca o realice otros procesos de postratamiento en el vidrio óptico rociado para mejorar la estabilidad y durabilidad de la película.

Comparación con otras tecnologías de recubrimiento:

La tecnología de recubrimiento ultrasónico se refiere al proceso de formar una o varias capas de películas delgadas con funciones o propiedades específicas en la superficie del vidrio óptico.La tecnología de recubrimiento ultrasónico puede modificar las propiedades ópticas del vidrio, como la reflectividad, la transmitancia, la dispersión, el índice de refracción, etc., para cumplir con diversos requisitos de aplicación.Las tecnologías comunes de recubrimiento de vidrio óptico incluyen:

Deposición física de vapor (PVD): PVD es una técnica que convierte materiales sólidos en estado gaseoso o plasma y los deposita en la superficie del vidrio óptico mediante métodos físicos.El PVD puede producir películas de alta calidad, alta densidad y alta pureza, pero requiere alta temperatura, alto vacío y equipos complejos.Los métodos comunes de PVD incluyen la evaporación al vacío y la pulverización catódica.

Deposición química de vapor (CVD): CVD es una técnica que convierte materiales gaseosos o líquidos en estado sólido mediante reacciones químicas y los deposita en la superficie del vidrio óptico.La CVD puede producir películas uniformes, continuas y sin poros, pero también requiere altas temperaturas, altas presiones y gases tóxicos.Los métodos comunes de CVD incluyen CVD térmico y CVD mejorado con plasma.

Método sol-gel (SG): El método sol-gel implica el uso de un sol (una solución coloide que contiene iones o moléculas metálicas o no metálicas) y un gel (una estructura de red tridimensional de sol solidificado) para preparar películas.El método sol-gel puede producir películas de múltiples componentes, de bajo costo y a baja temperatura, pero requiere múltiples pasos, parámetros y tiempos de procesamiento prolongados.Los métodos sol-gel comunes incluyen recubrimiento por inmersión, recubrimiento por rotación y recubrimiento por pulverización.

Recubrimiento por giro (SC): el recubrimiento por giro es una técnica que aplica uniformemente líquido sobre la superficie del vidrio óptico mediante fuerza de rotación.El recubrimiento por rotación puede producir películas simples, rápidas y económicas, pero requiere un control preciso de la velocidad de rotación, el tiempo y la temperatura.Los métodos comunes de recubrimiento por rotación incluyen el recubrimiento por rotación con solvente y el recubrimiento por rotación con polímero.

En comparación con otras tecnologías de recubrimiento, el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónica tiene las siguientes ventajas y desventajas:

Ventajas:

Alta calidad de película: el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico puede producir películas uniformes, densas, sin grietas y sin burbujas con excelentes propiedades ópticas y durabilidad.

Simplicidad: el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico no requiere condiciones especiales como alta temperatura, alto vacío o alta presión.Tampoco necesita equipos ni operaciones complejas, solo requiere un generador ultrasónico y una boquilla.

Rentable: el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico tiene un bajo consumo de materia prima y energía.No requiere el uso de gases o disolventes tóxicos o costosos, lo que supone un ahorro de costes.

Respetuoso con el medio ambiente: el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico no genera gases nocivos ni residuos líquidos, ni genera ruido ni interferencias electromagnéticas, lo que lo hace seguro para el medio ambiente y la salud humana.

Desventajas:

El sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico tiene varias desventajas principales:

Espesor de película limitado: el espesor de película que se puede lograr con el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónica suele oscilar entre unos pocos cientos de nanómetros y unos pocos micrómetros, lo que dificulta la formación de películas más gruesas.Por lo tanto, no es adecuado para producir películas de múltiples capas o de estructura compleja.

Control difícil de los parámetros del proceso: Los parámetros del proceso para el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico incluyen frecuencia, potencia, amplitud, fase, presión, temperatura, caudal, distancia, ángulo, etc. Estos parámetros tienen interacciones e influencias complejas, lo que dificulta lograr un control preciso. control y optimización.Por lo tanto, se requiere una extensa experimentación y simulación.

En resumen, el sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónica es una tecnología para depositar películas delgadas con funciones o propiedades específicas en la superficie del vidrio óptico.Utiliza ondas ultrasónicas para atomizar el líquido en finas gotas y rociarlas uniformemente sobre la superficie del vidrio óptico.El sistema de recubrimiento por pulverización ultrasónico ofrece ventajas como alta calidad, bajo costo y respeto al medio ambiente, lo que lo hace adecuado para producir películas funcionales o decorativas.