CN101457357A - 一种镀膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镀膜材料，其中，该镀膜材料包括基材和依次镀覆在基材表面上的电镀层和离子镀层。与现有的镀膜材料相比，本发明提供的镀膜材料同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度。
Description
技术领域
本发明是关于一种镀膜材料及其制备方法。
背景技术
镀膜材料包括基材和镀覆在基材表面的薄膜，目前部分有色金属包括镁、铝、锌及其合金等基材表面疏松多孔，耐腐蚀性差。其表面的薄膜主要为通过离子微弧阳极氧化、加弧辉光等离子表面处理、离子束增强辅助沉积表面技术、化学转化膜、阳极氧化以及电镀、化学镀、离子镀等方法镀覆在基材表面的膜。但是这些方法处理后的镀膜材料的性能各有利弊，比如在基材表面进行化学镀、阳极氧化、化学转化膜等处理后的镀膜材料均具有涂镀层薄、结合强度低、容易剥落、膜层不致密、不均匀等缺点；电镀后的镀膜材料虽然结合力较好，但镀层有耐磨和耐腐蚀性能较差、颜色比较单一等缺点；等离子微弧氧化处理后的镀膜材料虽然能够获得较厚结合较好的渗镀层，但镀层有表面疏松、表面粗糙等缺点；离子束增强辅助沉积表面技术虽然能在表面形成结合好的渗镀层，但设备昂贵、处理面积小、适用面小、产业化较困难。
综上所述，现有的镀膜材料不能同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的镀膜材料不能同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度的缺陷，提供一种同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度的镀膜材料。
本发明提供了一种镀膜材料，其中，该镀膜材料包括基材和依次镀覆在基材表面上的电镀层和离子镀层。
本发明还提供了一种镀膜材料的制备方法，其中，该方法包括依次在基材表面上形成电镀层和离子镀层。
从表1所示的测试结果可以看出，对于实施例1-6得到的镀膜材料A1-A6：结合力测试结果表明，镀膜材料的膜结合力分数为97-100；耐磨性测试结果表明，镀膜材料的棱角和表面均没有任何脱落；耐腐蚀性测试结果表明，镀膜材料在220-240小时后出现异常；表面粗糙度测试结果表明，镀膜材料的Ra值为0.5-2.0。对于对比例1-3得到的镀膜材料AC1-AC3：结合力测试结果表明，镀膜材料的膜结合力分数为70-75；耐磨性测试结果表明，镀膜材料的棱角有明显脱落，表面轻微脱落；耐腐蚀性测试结果表明，镀膜材料在70-96小时后出现异常；表面粗糙度测试结果表明，镀膜材料的Ra值为1.6-2.0。
因此，与对比例1-3得到的镀膜材料AC1-AC3相比，实施例1-6得到的镀膜材料A1-A6同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度。
具体实施方式
本发明提供了一种镀膜材料，其中，该镀膜材料包括基材和依次镀覆在基材表面上的电镀层和离子镀层。
根据本发明提供的镀膜材料，为了使镀膜材料同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度，所述电镀层的厚度优选为10-50微米，更优选为20-40微米，所述离子镀层的厚度优选为2-10微米，更优选为3-8微米。
根据本发明提供的镀膜材料，所述电镀层可以为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的电镀层。
所述离子镀层可以为2层或多层，可以根据实际需要选择离子镀的层数，例如可以为2-8层，从基材表面由内向外，所述离子镀层的底层为金属层，其它层为金属层或金属的化合物层。本发明对每层离子镀层的厚度没有特别的限制，只要满足离子镀层的总厚度为2-10微米即可。
所述金属可以为任何适用于离子镀的金属，例如可以为不锈钢、钛、铝、铬和铜中的一种或几种；所述金属的化合物可以为金属的氧化物、金属的碳化物和金属的氮化物中的一种或几种。
所述基材可以为镁、镁合金、铝、铝合金、锌或锌合金。
本发明提供的镀膜材料的制备方法包括依次在基材表面上形成电镀层和离子镀层。
根据本发明提供的方法，所述形成电镀层的方法为本领域技术人员公知的方法，例如该方法可以包括将基材与电源负极电连接，将形成电镀层的材料与电源正极电连接，在电解质溶液存在下在电镀条件下进行电镀，电镀的条件使基材上形成10-50微米厚的电镀层。
其中，将基材与电解质溶液接触的方法可以为将基材浸入电解质溶液中。所述电解质溶液可以为公知的电解质溶液，例如可以为含有铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的硫酸盐、氯化物、磷酸盐或硝酸盐的水溶液，所述电解质溶液还可以含有柠檬酸钠、碳酸钠、缓蚀剂和促进剂，例如，电镀的电解质溶液为含有100-200克/升的硫酸镍、40-60克/升的柠檬酸钠、10-30克/升的碳酸钠、30-50克/升的缓蚀剂、30-50克/升的促进剂，pH为5-7；与电源正极连接的是形成电镀层的材料。所述形成电镀层的材料为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种。所述电镀的条件可以包括，电流密度为1-3A/dm2，占空比为15-55％，温度为40-80℃，电镀的时间为1-30分钟。
如本领域技术人员所公知，在电镀前还可以对基材进行预镀，所述预镀的方法可以为公知的方法，例如，预镀的方法可以包括将基材与电源负极连接，将形成电镀层的材料与电源正极连接，将基材与电解质溶液接触对该基材进行预镀。
其中，将基材与电解质溶液接触的方法可以为将基材浸入电解质溶液中。所述电解质溶液可以为公知的电解质溶液，例如可以为含有铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的硫酸盐、氯化物、磷酸盐或硝酸盐的水溶液，所述电解质溶液还可以含有柠檬酸钠和添加剂，例如，预镀的电解质溶液为含有50-150克/升的硫酸镍、40-60克/升的柠檬酸钠、40-60克/升的添加剂，pH为7-9；所述形成电镀层的材料为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种。所述预镀的条件可以包括，电流密度为1-4A/dm2，占空比为15-35％，温度为40-80℃，电镀的时间为8-15分钟。
根据本发明提供的方法，所述形成离子镀层的方法可以为本领域技术人员公知的各种方法，例如可以为磁控溅射离子镀方法或多弧离子镀方法形成的离子镀层，优选通过磁控溅射离子镀方法得到离子镀层。根据该优选方式，镀膜材料的结合力、耐磨性和耐腐蚀性更好，并且表面粗糙度更小。
所述形成离子镀层的方法包括在磁控溅射条件下，在磁控靶上施加电源使磁控靶上的靶材物质溅射并沉积在表面形成有电镀层的基材上以形成离子镀层。
上述离子镀层是使用磁控溅射离子镀设备形成的，所述磁控溅射离子镀设备包括真空室、加热装置、工件架和磁控靶，所述基材放置在工件架上。
所述靶材含有靶材物质，可以为单元素靶(即一个靶材中只含有一种靶材物质)或多元素靶(即一个靶材中含有多种靶材物质)，优选为单元素靶，靶材物质的纯度优选为大于99.9％。可以根据膜层的组成来选择靶材物质的种类。例如，当在基材上镀钛时，靶材物质为钛；当在基材上镀铝时，靶材物质为铝。
所述磁控靶优选为对靶结构，可以根据需要使用一对或几对磁控靶；每对磁控靶由一个电源供电，两个磁控靶各自与电源的一极相连，并与整个真空室相绝缘。对靶的两个磁控靶之间的距离可以为10-25厘米，优选为14-22厘米。工架件可以围绕真空室的中心轴顺时针或逆时针转动，其转速可以为0.5-10转/分钟，优选为2-6转/分钟。
所述电源可以为现有的各种用于磁控溅射离子镀的电源，优选为中频电源，中频电源的频率一般为10-150千赫，优选为10-100千赫。
所述溅射过程可以包括一个或多个在磁控靶上施加电源使磁控靶的靶材物质溅射的溅射阶段，优选包括多个溅射阶段，例如2-8个溅射阶段，形成2-8层离子镀层。在各个溅射阶段，电源的功率保持恒定。优选情况下，后一溅射阶段的电源功率不高于前一溅射阶段的电源功率。
所述磁控溅射条件包括电源的功率为1-50千瓦的恒定值，优选为10-30千瓦的恒定值，磁控溅射的绝对压力为0.1-1帕，优选为0.3-0.8帕，温度为20-300℃，优选为50-150℃；溅射时间可以为5-80分钟，优选为10-50分钟，形成金属层的气氛为惰性气体，形成金属的化合物层的气氛为氧气、氮气、乙炔和甲烷中的一种或几种的反应气体。
上述溅射时间可以根据电源的功率和所要形成的膜层的厚度来确定，例如，在本发明的上述电源功率范围内形成2-10微米的离子镀层时，溅射时间可以为5-80分钟，优选为10-50分钟，在此，所述的溅射时间是指总的溅射时间，例如，如果有多个溅射阶段的话，所述溅射时间是指多个溅射时间之和。
根据本发明提供的方法，所述惰性气体可以为氦气和/或氩气，所述惰性气体的用量只要使溅射时的压力达到0.1-1帕即可，优选为0.3-0.8帕。所述反应气体可以为氧气、氮气、乙炔和甲烷中的一种或几种。可以根据所要形成的离子镀层的颜色和镀膜材料的性能要求来确定形成金属的化合物层的气氛，例如，如本领域技术人员所公知，当离子镀的气氛为氮气时，可以形成浅黄-深褐颜色的镀膜材料，当离子镀的气氛为乙炔时，可以银灰-深黑颜色的镀膜材料。所述反应气体的用量可以为10-800标准毫升/分钟(sccm)，优选为50-300sccm。
为了提高镀膜材料的结合力，优选情况下，在进行离子镀之前对表面形成有电镀层的基材进行活化。所述活化的方法可以是本领域技术人员所公知的方法，例如，在活化条件下对表面形成有电镀层的基材施加偏压电源。所述活化条件可以是本领域常规使用的条件，例如，气氛可以为惰性气氛，压力可以为1-3帕，偏压可以为100-1500伏，占空比可以为30-80％，活化的时间可以为15-30分钟。所述惰性气体可以为氦气和/或氩气。
本发明的发明人通过研究发现，对于结合力较差的膜层，即使按照上述方法在溅射之前对表面形成有电镀层的基材进行活化，膜层的结合力改善也不明显，而通过采用多弧活化的方法则可有效提高膜层的结合力。因此，进一步优选情况下，本发明提供的方法还包括在基材表面上形成电镀层之后形成离子镀层之前，对基材进行多弧活化。所述多弧活化的方法包括在多弧活化条件下对基材施加偏压电源并启动钛靶、铬靶和钴靶中的一种或几种。根据该优选方式，镀膜材料的结合力更好。
尽管在上述常规的活化条件下启动多弧靶钛靶、铬靶和钴靶中的一种或几种即可有效提高膜层的结合力，但本发明的发明人发现，当所述多弧活化条件中惰性气体气氛的压力为0.1-0.3帕，优选为0.15-0.25帕，电流为100-300安培，优选为180-220安培，偏压为300-600伏，优选为400-500伏，占空比为20-70％，优选为35-55％，更优选为40-50％时，获得的膜层的结合力进一步提高。对所述多弧活化的时间没有特别的限定，只要基材上没有镀上钛、铬或钴即可，一般可以为0.5-3分钟，优选为1-2.5分钟。其中，对表面形成有电镀层的基材进行活化的步骤可以在含有多弧靶装置的磁控溅射离子镀设备中进行，例如实施例中使用的含有多弧靶装置的型号为JP-700的北京北仪创新真空技术有限责任公司制造的多弧—磁控溅射离子镀膜机。
为了在溅射过程中对形成的膜层进行清洗，提高膜层的附着力，可以在基材上施加偏压电源，偏压电源的偏压可以为50-2000伏，优选为100-1500伏；占空比可以为15-90％，优选为30-80％。
优选情况下，所述镀膜材料的制备方法还包括在基材表面上形成电镀层之前，对于表面有油污的基材进行前处理，例如，对基材进行机械抛光、脱脂和碱洗，所述机械抛光、脱脂和碱洗的方法已为本领域技术人员所公知。根据该优选方式，镀膜材料的结合力、耐磨性和耐腐蚀性更好，并且表面粗糙度更小。
下面采用具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
1、前处理
(1)机械抛光
采用东莞市晶密机械设备有限公司生产的抛光机(JM-101型号)用江门杰利信抛磨材料有限公司生产的黄色中粗抛光油膏(SBT-600型号)在1200转/分钟的抛光轮转速下对AZ91D镁合金基材(比亚迪股份有限公司生产)进行粗抛10分钟，再用白色精抛油膏(SBW-804型号)在1500转/分钟的抛光轮转速下对镁合金进行精抛10分钟。
(2)脱脂
对上述进行了机械抛光的镁合金基材进行脱脂，方法为：将镁合金基材浸泡在55℃的由十二烷基硫酸钠5克/升和平平加O-2550克/升组成的脱脂液中超声8分钟后取出，然后用两道水将基材表面残存的脱脂液清洗干净。
(3)碱洗
对上述进行了脱脂的镁合金基材进行碱洗，方法为：将镁合金基材放入70℃的氢氧化钠100克/升的氢氧化钠中浸泡10分钟，然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的碱。
2、形成电镀层
将上述进行了前处理的镁合金基材进行预镀和电镀。其中，预镀和电镀中所用添加剂、缓蚀剂和促进剂均为深圳威特化工专用产品。
(1)预镀
将镁合金基材浸入含有50克/升的硫酸镍、40克/升的柠檬酸钠和40克/升的添加剂，pH为7、温度为40℃的电解质溶液中，在电流密度为1.1A/dm2、占空比为15％的条件下预镀8分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
(2)电镀
将镁合金基材浸入含有100克/升的硫酸镍、40克/升的柠檬酸钠、10克/升的碳酸钠、30克/升的缓蚀剂和30克/升的促进剂，pH为5、温度为40℃的电解质溶液中，在电流密度为1.1A/dm2、占空比为15％的条件下电镀1分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得电镀层的总厚度为20微米。
3、形成离子镀层
采用磁控溅射离子镀设备(多弧—磁控溅射离子镀膜机，北京北仪创新真空技术有限责任公司制造，型号为JP-700)，该设备包括真空室、加热装置、工件架、磁控靶、多弧靶和偏压装置，加热装置、工件架和磁控靶、多弧靶位于真空室中。磁控靶为对靶结构，包括三组对靶。每组对靶之间的距离为18厘米，对靶与一个频率为40千赫的电源的正负极相连。多弧靶为一个钛靶。镁合金基材固定在工件架上，镁合金基材位于对靶之间。偏压装置为偏压电源。
(1)多弧活化
先将真空室中绝对压力调至7×10-3帕，然后往真空室中充入氩气，直至压力为1.5×10-1帕，启动多弧靶钛靶(即打开与钛靶连接的电源)，电流为180安，同时启动偏压电源(偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)，调节偏压为400伏，占空比40％，对镁合金基材进行清洗1分钟。
(2)离子镀
关闭多弧控制电源，继续充入氩气，直至真空室压力为0.3帕，温度调至50℃，启动铬靶(即打开与铬靶连接的电源)进行磁控溅射离子镀，与铬靶连接的电源的功率为12千瓦的恒定值，同时调节偏压电源(此时，偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)的偏压为300伏，占空比为30％，工件架的转速为2转/分钟，时间为5分钟，在镁合金基材表面形成铬层。
然后，维持上述操作，同时通入氮气，氮气的流量为50sccm，时间为5分钟，在上述铬层表面上形成铬的氮化物层。
最后，关闭铬靶、偏压电源并停止通入氮气，自然冷却至50℃取出上述镀膜后的镁合金基材，用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得，镁合金表面离子镀层的厚度为3微米。记作镀膜材料A1。
对比例1
本对比例说明现有的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例1相同的方法对铝基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理后只形成电镀层。即得对比例的镀膜材料AC1。
实施例2
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
1、前处理
按照与实施例1相同的方法对铝基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理。
2、形成电镀层
将上述进行了前处理的铝基材进行预镀和电镀。
(1)预镀
将铝基材浸入含有100克/升的硫酸镍、50克/升的柠檬酸钠和50克/升的添加剂，pH为8、温度为50℃的电解质溶液中，在电流密度为2.5A/dm2、占空比为25％的条件下预镀10分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
(2)电镀
将铝基材浸入含有150克/升的硫酸镍、50克/升的柠檬酸钠、20克/升的碳酸钠、40克/升的缓蚀剂和40克/升的促进剂，pH为6、温度为60℃的电解质溶液中，在电流密度为2A/dm2、占空比为30％的条件下电镀15分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得电镀层的总厚度为30微米。
3、形成离子镀层
采用磁控溅射离子镀设备(多弧—磁控溅射离子镀膜机，北京北仪创新真空技术有限责任公司制造，型号为JP-700)，该设备包括真空室、加热装置、工件架、磁控靶、多弧靶和偏压装置，加热装置、工件架和磁控靶、多弧靶位于真空室中。磁控靶为对靶结构，包括三组对靶。每组对靶之间的距离为18厘米，对靶与一个频率为40千赫的电源的正负极相连。多弧靶为一个铬靶。铝基材固定在工件架上，铝基材位于对靶之间。偏压装置为偏压电源。
(1)多弧活化
先将真空室中绝对压力调至7×10-3帕，然后往真空室中充入氩气，直至压力为2×10-1帕，启动多弧靶铬靶(即打开与铬靶连接的电源)，电流为200安，同时启动偏压电源(偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)，调节偏压至450伏，偏占空比45％，对铝基材进行清洗1.5分钟。
(2)离子镀
关闭多弧控制电源，继续充入氩气，直至真空室压力为0.5帕，温度调至100℃，启动铝靶(即打开与铝靶连接的电源)进行磁控溅射离子镀，与钛靶连接的电源的功率为25千瓦的恒定值，同时调节偏压电源(此时，偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)的偏压为500伏，占空比为50％，工件架的转速为4转/分钟，时间为10分钟，在铝基材表面形成铝层。
然后，维持上述操作，同时通入氧气，氧气的用量为150sccm，时间为20分钟，在上述铝层表面上形成铝的氧化物层。
最后，关闭铝靶、偏压电源并停止通入氧气，自然冷却至50℃取出上述镀膜后的铝基材，用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得，铝基材表面离子镀层的厚度为6微米。记作镀膜材料A2。
实施例3
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
1、前处理
按照与实施例1相同的方法对ZZnAID4锌合金基材(比亚迪股份有限公司生产)进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理。
2、形成电镀层
将上述进行了前处理的锌合金基材进行预镀和电镀。
(1)预镀
将锌合金基材浸入含有150克/升的硫酸镍、60克/升的柠檬酸钠和60克/升的添加剂，pH为9、温度为80℃的电解质溶液中，在电流密度为4A/dm2、占空比为35％的条件下预镀15分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
(2)电镀
将锌合金基材浸入含有200克/升的硫酸镍、60克/升的柠檬酸钠、30克/升的碳酸钠、50克/升的缓蚀剂和50克/升的促进剂，pH为7、温度为80℃的电解质溶液中，在电流密度为3A/dm2、占空比为55％的条件下电镀30分钟。然后用两道水清洗基材，除去基材表面残留的电解质溶液。
用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得电镀层的总厚度为40微米。
3、形成离子镀层
采用磁控溅射离子镀设备(多弧—磁控溅射离子镀膜机，北京北仪创新真空技术有限责任公司制造，型号为JP-700)，该设备包括真空室、加热装置、工件架、磁控靶、多弧靶和偏压装置，加热装置、工件架和磁控靶、多弧靶位于真空室中。磁控靶为对靶结构，包括三组对靶。每组对靶之间的距离为18厘米，对靶与一个频率为40千赫的电源的正负极相连。多弧靶为一个钴靶。锌合金基材固定在工件架上，锌合金基材位于对靶之间。偏压装置为偏压电源。
(1)多弧活化
先将真空室中绝对压力调至7×10-3帕，然后往真空室中充入氩气，直至压力为2.5×10-1帕，启动多弧靶钴靶(即打开与钴靶连接的电源)，电流为220安，同时启动偏压电源(偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)，调节偏压至500伏，占空比50％，对锌合金进行清洗2分钟。
(2)离子镀
关闭多弧控制电源，继续充入氩气，直至真空室压力为0.8帕，温度调至150℃，启动钛靶(即打开与钛靶连接的电源)进行磁控溅射离子镀，与铜靶连接的电源的功率为30千瓦的恒定值，同时调节偏压电源(此时，偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)的偏压为1200伏，占空比为80％，工件架的转速为6转/分钟，时间为20分钟，在锌合金基材表面形成钛层。
然后，维持上述操作，同时通入乙炔气体，乙炔气体的用量为300sccm，时间为25分钟，在上述钛层表面上形成钛的碳化物层。
最后，关闭钛靶、偏压电源并停止通入乙炔气体，自然冷却至50℃取出上述镀膜后的锌合金基材，用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得，锌合金基材表面离子镀层的厚度为8微米。记作镀膜材料A3。
实施例4
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例1相同的方法对AZ91D镁合金基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理、形成电镀层、形成离子镀层，不同的是，形成离子镀层时，用以下方法代替实施例1中的3(1)多弧活化：
先将真空室中绝对压力调至7×10-3帕，然后往真空室中充入氩气，直至压力为1.5帕，启动磁控溅射离子镀设备的偏压电源(偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)，调节偏压至400伏，偏占空比40％，对镁合金基材进行清洗15分钟。
制得电镀层厚度为20微米且离子镀层厚度为3微米的镀膜材料A4。
对比例2
本对比例说明现有的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例4相同的方法对铝基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理后只形成磁控溅射离子镀层。制得离子镀层厚度为3微米的对比例的镀膜材料AC2。
实施例5
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例1相同的方法对AZ91D镁合金基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理、形成电镀层、形成离子镀层，不同的是，形成离子镀层时，用多弧离子镀代替实施例1中的3(2)磁控溅射离子镀，方法如下：
维持上述操作，继续充入氩气，直至真空室压力为0.3帕，温度调至50℃，启动多弧靶铬靶(即打开与铬靶连接的电源)进行多弧离子镀，电流为70安，同时调节偏压电源(此时，偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连)的偏压为300伏，占空比为30％，工件架的转速为2转/分钟，时间为5分钟，在镁合金基材表面形成铬层。
然后，维持上述操作，同时通入氮气，氮气的流量为50sccm，时间为5分钟，在上述铬层表面上形成铬的氮化物层。
最后，关闭铬靶、偏压电源并停止通入氮气，自然冷却至50℃取出上述镀膜后的镁合金基材，用上海蔡康仪器有限公司DMM-660D型号的显微镜测得，镁合金表面离子镀层的厚度为3微米。记作镀膜材料A5。
对比例3
本对比例说明现有的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例5相同的方法对铝基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理后只形成多弧离子镀层。即得对比例的镀膜材料AC3。
实施例6
本实施例说明本发明的镀膜材料及其制备方法。
按照与实施例1相同的方法对AZ91D镁合金基材进行机械抛光、脱脂和碱洗的前处理、形成电镀层、形成离子镀层，不同的是，形成离子镀层时，调节所述电源得电流为20安的恒定值，电压设定为600伏，制得离子镀层厚度为3微米的镀膜材料A6。
实施例7-12
该实施例用于测定实施例1-6制得的镀膜材料的薄膜的性能。
使用下述方法测定实施例1-6制备的镀膜材料A1-A6的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和表面粗糙度。
(1)结合力测试
分别在实施例1-6制备的镀膜材料A1-A6的表面上用锋利的刀刃划出大小均匀的间隔为1毫米的小方格个数100(划痕深度控制在保证膜下基体金属暴露)，统计膜脱落的小方格数N1，在膜上的划格区域贴上宽度为24毫米的透明胶带(3M公司生产的600型号胶带)，并保证胶带与有方格的膜之间结合紧密。5分钟后，用一垂直膜面的力将胶带揭起，并再次统计膜脱落的小方格数N2。评估方法如下：采用百分制，膜结合力分数＝100-(N1+N2)，膜结合力分数越大，说明结合力越好。评测结果如下表1所示。
(2)耐磨性测试
耐磨性测定：分别将实施例1-6中得到的镀膜材料放入振动研磨机中连续振动研磨2小时后取出产品，观察工件的棱角和表面(即非棱角部位)的膜层是否有脱落。评测结果如下表1所示。
(3)耐腐蚀性测试
耐腐蚀性通过盐雾试验衡量，盐雾试验方法为将实施例1-6制备的镀膜材料A1-A6分别置于无锡市苏南试验设备有限公司生产的YWX/Q-250型盐雾腐蚀试验箱内，在35℃下用浓度为5重量％的氯化钠水溶液喷溅2小时后，取出后再将制品置于另外一个温度为40℃、相对湿度为80％的恒温恒湿箱中，观察合金制品，记录在多长时间后制品表面出现异常，时间越长，说明膜层的耐腐蚀性越好。测试结果如下表1所示。
(4)表面粗糙度测试
表面粗糙度：采用上海蔡康光学仪器有限公司JB-3C型号粗糙度测试仪进行测试。用仪器的划针在工件表面移动一段距离，通过与划针连接的微机处理器将划针走出的波形放大并测量其波峰与波谷间距，由指示表读出工件的表面粗糙度Ra值。Ra值越小，说明薄膜的粗糙度越小。测定结果如下表1所示。
对比例4-6
该对比例用于测定对比例1-3制得的镀膜材料的薄膜的性能。
采用与实施例7-12相同的方法测量对比例1-3制备的镀膜材料AC1-AC3的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和表面粗糙度。测定结果如下表1所示。
表1
| 镀膜材料 | 膜结合力分数 | 耐磨性 | 耐腐蚀性(小时) | 表面粗糙度Ra | |
| 实施例7 | A1 | 100 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 240 | 0.5 |
| 实施例8 | A2 | 100 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 240 | 0.5 |
| 实施例9 | A3 | 100 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 240 | 0.5 |
| 实施例10 | A4 | 97 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 230 | 0.5 |
| 实施例11 | A5 | 99 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 220 | 2.0 |
| 实施例12 | A6 | 99 | 棱角和表面均没有任何脱落 | 220 | 1.6 |
| 对比例4 | AC1 | 75 | 棱角有明显脱落，表面轻微脱落 | 96 | 1.6 |
| 对比例5 | AC2 | 75 | 棱角有明显脱落，表面轻微脱落 | 80 | 1.6 |
| 对比例6 | AC3 | 70 | 棱角有明显脱落，表面轻微脱落 | 70 | 2.0 |
从表1所示的测试结果可以看出，对于实施例1-6得到的镀膜材料A1-A6：结合力测试结果，镀膜材料的膜结合力分数为97-100；耐磨性测试结果，镀膜材料的棱角和表面均没有任何脱落；耐腐蚀性测试结果，镀膜材料在220-240小时后出现异常；表面粗糙度测试结果，镀膜材料的Ra值为0.5-2.0。对于对比例1-3得到的镀膜材料AC1-AC3：结合力测试结果，镀膜材料的膜结合力分数为70-75；耐磨性测试结果，镀膜材料的棱角有明显脱落，表面轻微脱落；耐腐蚀性测试结果，镀膜材料在70-96小时后出现异常；表面粗糙度测试结果，镀膜材料的Ra值为1.6-2.0。
因此，与对比例1-3得到的镀膜材料AC1-AC3相比，实施例1-6得到的镀膜材料A1-A6同时具有较好的结合力、耐磨性、耐腐蚀性和较小的表面粗糙度。
Claims (17)
1、一种镀膜材料，其特征在于，该镀膜材料包括基材和依次镀覆在基材表面上的电镀层和离子镀层。
2、根据权利要求1所述的镀膜材料，其中，所述电镀层的厚度为10-50微米，所述离子镀层的厚度为2-10微米。
3、根据权利要求2所述的镀膜材料，其中，所述电镀层的厚度为20-40微米，所述离子镀层的厚度为3-8微米。
4、根据权利要求1所述的镀膜材料，其中，所述电镀层为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的电镀层；所述离子镀层为2-8层，从基材表面由内向外，所述离子镀层的底层为金属层，其它层为金属层或金属的化合物层。
5、根据权利要求4所述的镀膜材料，其中，所述金属为不锈钢、钛、铝、铬和铜中的一种或几种；所述金属的化合物为金属的氧化物、金属的碳化物和金属的氮化物中的一种或几种。
6、根据权利要求1所述的镀膜材料，其中，所述基材为镁、镁合金、铝、铝合金、锌或锌合金。
7、一种镀膜材料的制备方法，其特征在于，该方法包括依次在基材表面上形成电镀层和离子镀层。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述电镀层的厚度为10-50微米，所述离子镀层的厚度为2-10微米。
9、根据权利要求7所述的方法，其中，所述电镀层为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的电镀层；所述离子镀层为2-8层，从基材表面由内向外，所述离子镀层的底层为金属层，其它层为金属层或金属的化合物层。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属为不锈钢、钛、铝、铬和铜中的一种或几种；所述金属的化合物为金属的氧化物、金属的碳化物和金属的氮化物中的一种或几种。
11、根据权利要求7所述的方法，其中，所述基材为镁、镁合金、铝、铝合金、锌或锌合金。
12、根据权利要求7所述的方法，其中，所述形成电镀层的方法包括将基材与电源负极电连接，将形成电镀层的材料与电源正极电连接，在电解质溶液存在下在电镀条件下对该基材进行电镀；
所述电解质溶液为含有铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种的硫酸盐、氯化物、磷酸盐或硝酸盐的水溶液；所述形成电镀层的材料为铜、镍、钯、锡、钴和铬中的一种或几种；
所述电镀条件包括，电流密度为1-3A/dm2，占空比为15-55％，温度为40-80℃，时间为1-30分钟。
13、根据权利要求7所述的方法，其中，所述形成离子镀层的方法包括在磁控溅射条件下，在磁控靶上施加电源使磁控靶上的靶材物质溅射并沉积在表面形成有电镀层的基材上以形成离子镀层。
14、根据权利要求13所述的方法，其中，所述磁控溅射条件包括电源的功率为1-50千瓦，磁控溅射的绝对压力为0.1-1帕，温度为20-300℃，溅射时间为5-80分钟，形成金属层的气氛为惰性气体，形成金属的化合物层的气氛为氧气、氮气、乙炔和甲烷中的一种或几种。
15、根据权利要求7所述的方法，其中，该方法还包括在基材表面上形成电镀层之后形成离子镀层之前，对基材进行多弧活化。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述多弧活化的方法包括在多弧活化条件下对表面形成有电镀层的基材施加偏压电源并启动钛靶、铬靶和钴靶中的一种或几种。
17、根据权利要求16所述的方法，其中，所述多弧活化条件包括：活化气氛为惰性气体气氛，压力为0.1-0.3帕，偏压为300-600伏，占空比为20-70％，时间为0.5-3分钟。
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