CN102086511B

CN102086511B - 汽车外饰件表面仿电镀加工方法

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Publication number: CN102086511B
Application number: CN 201110003222
Authority: CN
Inventors: 钱黎明
Original assignee: Jiaxing Minhui Automotive Parts Co Ltd
Current assignee: Jiaxing Minhui Automotive Parts Co Ltd
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-01-06
Also published as: CN102086511A

Abstract

一种汽车外饰件表面仿电镀加工方法，其特征在于包括如下步骤：①干冰清洗；②火焰处理，去除边沿毛刺；③底漆喷涂和固化；④磁控溅射沉积涂层。与现有技术相比，本发明的优点在于：利用磁控溅射沉积涂层方式代替传统电镀，结合其他有效步骤来基材的金属化表面，使得整个工艺流程污染少，能耗低，成本低。所得产品在耐候性、耐腐蚀性、结合力等均能满足汽车外饰件的标准要求。

Description

汽车外饰件表面仿电镀加工方法

技术领域

本发明涉及一种汽车外饰件表面处理方法，尤其涉及一种汽车外饰件表面仿电镀加工方法，使汽车外饰件表面具有金属光泽并且具有很好的耐腐蚀性能。

背景技术

目前汽车制造行业尤其是家用汽车制造行业，在汽车设计和制造过程中，为追求较低制造成本和汽车的运行成本，普遍追求汽车的轻量化、为减轻汽车重量，汽车外外部饰件较多的使用塑料部件，同时为满足客户的感官需求，通常在塑料部件上加以金属色泽，因此目前广泛采用在ABS或PC\ABS塑料上进行镀铜+多层镍+铬的电镀工艺技术，在此基础上，一般还要求做到如下几点：

首先，为满足外饰件的高耐腐蚀性能，通常要求金属材料有足够的厚度，一般都要求单层厚度大于20微米；

其次，为确保电镀层与塑料有较好的结合力，都采用高浓度铬酸和硫酸的粗化工艺，侵蚀塑料表面，增加电镀层与塑料的接触面积。

最后，为改变电镀层的光泽，满足客户的视觉要求，电镀过程中添加有机添加剂，提高产生高光泽或亚光的效果。

现有塑料电镀工艺存在如下不足：

第一，生产过程中对环境的污染大，电镀使用的材料中，六价铬对人体是有致癌性的有毒物质，镍是对皮肤有过敏性的有毒物质，同时电镀生产中排放大量的含铬、含镍废水、既增加了由于废水处理造成的生产成本，同时微量排放也影响了环境，另外，涂装工程中有大量溶剂，需要进行废弃处理。

第二，基材的选择比较受限制，目前塑料电镀能够形成产业化的只有在ABS和PC\ABS上进行，其它塑料材质上尚未能量产。

第三，电镀产品大量使用有色金属，材料消耗大，成本高。

第四，现有塑料电镀工艺，由于涂料本身材料原因，无法产生高光泽或亚光的金属效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种污染少的汽车外饰件表面仿电镀加工方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种基材的选择面广的汽车外饰件表面仿电镀加工方法。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种有色金属消耗量小成本低的汽车外饰件表面仿电镀加工方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种汽车外饰件表面仿电镀加工方法，其特征在于包括如下步骤：

①干冰清洗，将基材用干冰在高压空气驱动下进行清洗，空气压力为0.2～0.6Mpa，流量为1～4立方米/分钟，处理时间0.5～3分钟；

②火焰处理，将上述清洗后的基材用火焰处理，去除边沿毛刺；

③底漆喷涂和固化，将去除边沿毛刺的基材表面进行涂料喷涂，形成底漆层，喷涂温度均为30～55℃，底漆层厚度为10～30微米，喷涂后进行预热，温度为60～80℃，时间为5～20分钟，采用紫外线对涂料进行固化；

④磁控溅射沉积涂层，将底漆固化后的基材在底漆面上进行磁控溅射沉积涂层，以使表面具有金属化，在真空度为6×10^-3～1.0×10^-4Pa，温度为15～35℃条件下进行镀膜，形成气相沉积层，气相沉积层厚度为0.2～0.5微米。

作为优选，步骤②中所述的火焰处理条件为温度为1100～1800℃，处理时间为3～15秒。

作为优选，步骤③中所述的涂料中还含有占总涂料重量0～10％的稀释剂。

作为优选，步骤③中所述的底漆固化紫外线能量均为80～200w/cm²，固化时间均为0.5～3分钟。

步骤③中所述的涂料为聚氨酯丙烯酸酯酯(polyuret hane acrylate，简称PUA)。优选瑞士BERLAC公司型号为081.939.100的聚氨酯丙烯酸酯涂料，当然也可以采用国内的类似涂料产品替代，如北京德正集团北义厚化工总厂的聚氨酯丙烯酸酯，江苏三木集团有限公司的聚氨酯丙烯酸酯等，这里不在一一举例。

步骤④中所述的镀膜条件优选为电流：40～80安；电压：80～160v；偏压：600～1200v；时间：2～10分钟。

步骤④中所述的镀膜最佳条件为电流：60安；电压：120v；偏压：1000v；时间：3分钟。

步骤④中所述的镀膜用材可以是铬、镍或含硅化合物。含硅化合物如碳化硅等。

作为最佳，步骤③中所述的底漆层厚度为20微米，步骤④中气相沉积层厚度为0.3微米。

步骤①中所述的基材可以是ABS、PC、PA、PP、PBT、TPE、锌铝合金或ABS与PC的混合物。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用磁控溅射沉积涂层代替传统电镀，结合其他有效步骤来基材的金属化表面，不产生任何有毒有害物质，无需废水处理，对环境影响极小；通过真空条件下进行金属的沉积，电能需求量小，无需蒸汽，能耗小；通过微量金属达到等同于金属的色泽，进一步还能产生高光泽或亚光的金属效果，有色金属使用只有传统电镀的1/1000～1/100，金属材料使用量极少；基材的选择面较广，可以应用到TPE和锌铝合金上。并且，溶剂和稀释剂用量少或甚至可以不用，基本上用粉体，对环境的影响极少。所得产品在耐候性、耐腐蚀性、结合力等均能满足汽车外饰件的标准要求。采用不易腐蚀的金属，因此镀层具有良好的耐腐蚀性能，同时解决了镀层应力问题，在高低温冲击、循环试验中都不会产生开裂现象。镀层基材出现破损时不会划伤身体，可以在安全气囊上得以应用。

附图说明

图1为实施例中经过仿电镀加工后所得产品的分层剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中的汽车外饰件表面仿电镀加工方法，依次包括如下步骤：

①干冰清洗，用颗粒干冰在高压空气驱动下冲击基材表面，进行清洗，，当低温的干冰接触产品表面，由于热交换存在，基材表面的污垢产生热胀冷缩的物理变化，破坏与产品的结合，同时利用升华后的干冰体积膨胀，产生爆破力，从而能迅速清除表面污垢，空气压力为0.2～0.6Mpa(最佳为0.4Mpa)，流量为1～4立方米/分钟(最佳为2立方米/分钟)，处理时间0.5～3分钟(最佳为1分钟)；

②火焰处理，将上述清洗后的基材在高温的火焰下高速通过，在确保不影响主体的情况下，利用高温去除边沿毛刺，部分产品在加工过程中会产生细小的针状毛刺，不加以去除，会影响产品质量，火焰处理条件为温度为1100～1800℃(最佳为1500℃)，处理时间为3～15秒(最佳为10秒)；

③底漆喷涂和固化，将去除边沿毛刺的基材表面进行涂料喷涂，形成底漆层，喷涂温度均为30～55℃(最佳为45℃)，底漆层厚度为10～30微米(最佳为20微米)，喷涂后进行红外预热，温度为60～80℃，时间为5～20分钟，采用紫外线对涂料进行固化；

④磁控溅射沉积涂层，将底漆固化后的基材在底漆面上进行磁控溅射沉积涂层，以使表面具有金属化，在真空度为6×10^-3～1.0×10^-4Pa(最佳为8×10^-3Pa)，温度为15～35℃(最佳为35℃)条件下进行镀膜，形成气相沉积层，气相沉积层厚度为0.2～0.5微米(最佳为0.3微米)，铝镀用材为铬、镍或含硅化合物，镀膜条件为电流：40～80安(最佳为60安)；电压：80～160v(最佳为120v)；偏压：600～1200v(最佳为1000v)；时间：2～10分钟(最佳为3分钟)；

最后所得基材的镀膜如图1所示，自外向内依次为气相沉积层1、底漆层2及基材3。

步骤③和步骤⑤中涂料为聚氨酯丙烯酸酯。优选瑞士BERLAC公司型号为081.939.100的聚氨酯丙烯酸酯涂料。涂料中还含有占总涂料重量0～10％的稀释剂。稀释剂可以不加，以高固体含量形式存在，可以有效减少稀释剂挥发对环境的影响，减少固化能耗，并且，在常温下流动性差，喷涂后在一定的温度下，使涂料具有良好的流平性，改善表面状况，稀释剂可以采用香蕉水、苯乙烯等有机溶剂。

底漆采用紫外固化，紫外线能量均为80～200w/cm²(最佳为120w/cm²)，固化时间均为0.5～3分钟(最佳为1.5分钟)。传统红外热固化油漆，完全固化往往要24小时，因此紫外固化较之红外热固化产品生产周期短，速度快。

步骤①中基材为ABS、PC、PA、PP、PBT、TPE、锌铝合金或ABS与PC的混合物。基材选择余地大大超过传统电镀。

其中，磁控溅射沉积涂层是PVD(Physical Vapor Deposition物理气相沉积)方法的一种，磁控溅射沉积涂层所用到的设备有等离子清洁设备、多级真空泵、制冷设备、靶材、反应气体控制设备和控制系统。

本实施例所得产品性能测试见下表：

本实施例中的加工方法，可以汽车格栅上。可以通过调整底漆工艺来进行调整光泽，将底漆由高光改为亚光来实现。产品颜色可以通过调整磁控气相沉积中的的金属镀层结果来实现，如：增加反应气体氮、氧等，形成金属化合物来实现不同的颜色，也可以采用不同的金属，如：铝、钛、不锈钢等。

成本优势：金属用量极度减少，镀层厚度只有电镀层的千分之五或更低。金属材料成本极度降低。整套系统无任何废水产生，减少了自来水购买、废水排放以及废水处理等一系列的成本。产品一次合格率85％～90％以上，较电镀的品质成本有所降低。能源节约80％以上，综合以上内容以及设备投资成本、涂料成本等因素，产品的整体成本有望降低20％以上。

环保优势：所得产品不含任何对人体有害的重金属，如：铅、镍、六价铬、铅等，完全可以满足全球环境法令的要求。产品所需的金属用量远远小于电镀用量，只有电镀产品的千分之一。产品产生的剩余金属可以回收使用。相比传统电镀，无任何含重金属等废水产生，避免了电镀废水的处理和排放。设备所需的能源较电镀低，只有电镀生产线的五分之一。涂装废弃物排放减少80％以上，使涂料中稀释剂含量降低到0～10％，极大的降低了voc的排放。采用涂料回收技术，减少涂料的排放。采用紫外固化技术，降低涂料固化的能源需求。

Claims

1.一种汽车外饰件表面仿电镀加工方法，其特征在于包括如下步骤：

④磁控溅射沉积涂层，将底漆固化后的基材在底漆面上进行磁控溅射沉积涂层，以使表面具有金属化，在真空度为6×10^-3～1.0×10^-4Pa，温度为15～35℃条件下进行镀膜，形成气相沉积层，气相沉积层厚度为0.2～0.5微米，

步骤②中所述的火焰处理条件为温度为1100～1800℃，处理时间为3～15秒。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤③中所述的涂料中还含有占总涂料重量0～10％的稀释剂。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤③中所述的底漆固化紫外线能量均为80～200W/cm²，固化时间均为0.5～3分钟。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤③中所述的涂料为聚氨酯丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤④中所述的镀膜条件为电流：40～80安；电压：80～160V；偏压：600～1200V；时间：2～10分钟。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤④中所述的镀膜条件为电流：60安；电压：120V；偏压：1000V；时间：3分钟。

7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤④中所述的镀膜用材为铬、镍或含硅化合物。

8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于步骤③中所述的底漆层厚度为20微米，步骤④中气相沉积层厚度为0.3微米。

9.根据权利要求1～8中任一权利要求所述的加工方法，其特征在于步骤①中所述的基材为ABS、PC、PA、PP、PBT、TPE、锌铝合金或ABS与PC的混合物。