CN102851666B

CN102851666B - 一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法

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Publication number: CN102851666B
Application number: CN201210376861.0A
Authority: CN
Inventors: 余水; 乔永亮; 杨波; 李明仁
Original assignee: Xiamen Runner Industrial Corp
Current assignee: Runner Xiamen Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: CN102851666A

Abstract

一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，涉及一种镀有铜层基材的表面处理方法。提供一种具有长期的抗菌、抑菌效果的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法。1）对已进行电镀酸铜后的基材表面进行清洗与表面活化处理；2）对步骤1）处理后的基材进行电镀半光镍层；3）对步骤2）处理后的基材进行电镀抗菌镍层；4）对步骤3）处理后的基材进行物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层。

Description

一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种镀有铜层基材的表面处理方法，尤其是一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法。

背景技术

抗菌化学品已经应用于大量的消费用品中，如香皂、口腔保健品、除臭剂、个人保健品、急救用品、厨房用具、电脑设备、衣物、儿童玩具、嵌缝填料以及吸尘器等。上述实例中，按一定配比掺入抗菌剂，抗菌剂就可以轻易地包含在产品中。近年来，使金属和聚合材料（如塑料）具有抗菌性能已成为一种发展趋势。在不锈钢钢板上真空溅射镀银或在不锈钢板中掺加银，可使其具有抗菌效果。而且，银离子以硝酸银的形式作为消毒剂被广泛使用。然而，通常情况下在金属中加入银，一方面会影响金属的性能，另一方面又会造成金属本身成本增高。另外，开发出使用含抗菌成分的热固性树脂作为各种金属（如：铁、铝、铜及不锈钢）的涂层，以达到金属表面的抗菌效果。但是树脂组分中含一些如沸石、氧化物的特殊材料，某些产品表面是不可用的，例如装饰性或功能型产品，对其表面都具有很高的美学要求。

虽然一些功能性金属层也需要抗菌保护，但是对于卫浴、门用五金、购物车等，高装饰性电沉积表面处理的抗菌保护，还有很大的市场可挖掘。这些产品通常镀镍、和/或锌-镍合金，再加很薄的鉻和/或锡-钴合金封孔，防止底层氧化。对于电镀多层装饰性金属化表面处理的产品，抗菌剂必须同金属层一同沉积。从2003年SARS病毒全球泛滥到最近H1N1流感的全球性爆发，让消费者对食品安全和环境中存在各种病原菌的担心加剧。全球抗菌剂在塑料中应用日益广泛以满足人们对公共卫生和日常生活需求，全球抗菌剂在塑料中应用的年增长率约为3.5%～4%。北美是使用抗菌剂(包括生物抑制剂)最多的地区，占全球总用量的40%，日本占20%。而日本的人均抗菌剂使用量最大，远超北美和欧洲。根据世界知名的民意调查公司Gallup poll最近发布的一项调查显示，绝大多数的消费者表示愿意购买有抗菌保护的抗菌产品，75%的消费者偏爱选择具有抗菌保护的产品。调查里10人有7人以上透露有用到超过6样抗菌产品。消费者感觉在用途和环境方面有必要使用抗菌加工的制品。

中国专利CN2786146Y公开了一种表面抗菌耐磨制品,其基材是金属制品、无机材料制品、高分子材料制品,通过物理气相沉积技术在上述基材表面上镀有含有银或铜或银铜复合物的硬质膜。该发明的镀层的耐磨性不够好，抗菌性持续效果差，表面容易氧化。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有技术的不足，提供一种具有长期的抗菌、抑菌效果的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法。

本发明包括如下步骤：

1）对已进行电镀酸铜后的基材表面进行清洗与表面活化处理；

2）对步骤1）处理后的基材进行电镀半光镍层；

3）对步骤2）处理后的基材进行电镀抗菌镍层；

4）对步骤3）处理后的基材进行物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层。

在步骤1）中，所述清洗的方法可为：采用纯水漂洗1～2min；所述表面活化处理的方法可采用活化镀液，活化时间可为1～2min；所述活化镀液可采用日本任原公司提供的活化镀液活化剂V-37，浓度可为45g/L，其余部分为纯水。

在步骤2）中，所述电镀半光镍层的镀液配方可为：硫酸镍NiSO₄280～300g/L，氯化镍NiCl₂30～40g/L，硼酸H₃BO₃35～45g/L，pH4.2～4.3，光亮剂CF-24T1～3ml/L，光亮剂82-K1～3ml/L，所述镀液的温度可为50～60℃，直流电的电流密度可为2～5A/dm²，电镀时间可为5～30min，所述电镀半光镍层的镀液可采用日本任原公司提供的电镀半光镍的配方。

在步骤3）中，所述电镀抗菌镍，可采用本行业公知的抗菌电镀液，如美国百富可（PAVCO）有限公司提供的电镀抗菌镍(PAVCO^TM镀镍)的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～320g/L，氯化镍NiCl₂60～90g/L，硼酸H₃BO₃38～49g/L，pH3.8～4.2，星光灿烂添加剂0.75～1.25ml/L，光亮添加剂0.001～0.005ml/L，美国迈克班公司的抗菌添加剂B0.8～2.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂D1.5～4.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂HF1.0～3.0ml/L，所述镀液的温度为64～67℃，电镀时直流电的电流密度为1～5A/dm²，电镀时间为5～30min；所述进行电镀抗菌镍层后可进行烘干处理，烘干的温度可为55～60℃，烘干的时间可为30～50min。

在步骤4）中，所述物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层，其工艺流程可依次为：等离子体辉光处理，物理气相（PVD）沉积铬层，物理气相（PVD）沉积氮化银或者氧化银层，最后物理气相（PVD）沉积颜色保护层；

所述等离子体辉光处理的工艺可为：将基体放入PVD真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10^-2Pa时，对基材实施等离子辉光处理，其工艺条件为离子源电流0.3～0.5A，占空比50%～80%，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，时间为2～5min，以达到清洁及化活化基体表面之目的。

所述物理气相（PVD）沉积铬层的工艺可为：多弧电源电流60～70A，偏压20～80V，氩气流速50～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间1～5min，靶材为Cr。

所述物理气相（PVD）沉积氮化银、银铬金属层或者氧化银层的工艺可为：中频电源功率2～9kW，偏压20～80V，氩气流速20～100SCCM，氧气流速0～100SCCM，氮气流速0～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间为5～10min，所述膜靶材为：纯Ag、铬靶材中的至少一种。

所述物理气相（PVD）沉积颜色保护层的工艺可为：多弧电源电流60～120A，偏压20～80V，氩气流速50～150SCCM，氮气流速0～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.4Pa，镀膜时间1～5min，所述膜靶材为：纯Cr、纯钛、纯锆等靶材中的至少一种。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

1）具有多层抗菌层，利用PVD真空镀的膜层不致密，存在大量的微孔，电镀抗菌层与表面抗菌镀层一同对细菌进行杀死或者抑制其生长。

2）抗菌效果长期有效，而且抗菌，抑菌效率高，抗菌率达到99.99%。

3）金属层外观，可满足现有的非抗菌产品所要求的外观及颜色。

具体实施方式

以下实施例将对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种PC/ABS镜壳镀抗菌镀层示例，其工艺流程如下：

（1）对已进行电镀酸铜后的PC/ABS镜壳表面进行清洗与表面活化

清洗工艺可为：采用纯水漂洗1min。活化处理方法可采用日本任原公司提供的活化镀液的配方如下：活化剂V-3745g/L，活化时间为1min，温度为室温。

（2）进行电镀半光镍

半光亮镀镍镀液可采用日本任原公司提供的电镀半光镍的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～300g/L，氯化镍NiCl₂30～40g/L，硼酸H₃BO₃35～45g/L，pH4.2～4.3，光亮剂CF-24T1～3ml/L，光亮剂82-K1～3ml/L，镀液的温度为50℃，直流电的电流密度为2A/dm²，电镀时间为30min。

（3）进行电镀抗菌镍

抗菌电镀液如：可采美国百富可（PAVCO）有限公司提供的电镀抗菌镍(PAVCO^TM镀镍)的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～320g/L，氯化镍NiCl₂60～90g/L，硼酸H₃BO₃38～49g/L，pH3.8～4.2，星光灿烂添加剂0.75～1.25ml/L，光亮添加剂0.001～0.005ml/L，美国迈克班公司的抗菌添加剂B0.8～2.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂D1.5～4.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂HF1.0～3.0ml/L，所述镀液的温度为64℃，电镀时直流电的电流密度为1A/dm²，电镀时间为30min。电镀抗菌镍完后进行烘干处理，烘干工艺为温度为60℃，电镀时间为30min。

（4）进行物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层。

将电镀抗菌镍处理后的PC/ABS镜壳放入真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10^-2帕时后依次进行如下工艺为：等离子体辉光处理、物理气相（PVD）沉积铬层，物理气相（PVD）沉积氮化银层，最后物理气相（PVD）沉积颜色保护层。

等离子体辉光处理的工艺为：离子源电流0.3A，占空比80%，氩气流速100SCCM，氧气流速10SCCM，炉内真空压力0.1Pa，时间为5min，以达到清洁及化活化基体表面之目的。

物理气相（PVD）沉积铬工艺为：多弧电源电流60A，偏压20V，氩气流速50SCCM，炉内真空压力0.1Pa，镀膜时间5min，靶材为Cr。

物理气相（PVD）沉积氮化银层工艺为：中频电源功率2KW，偏压20V，氩气流速20SCCM，氮气流速100SCCM，炉内真空压力0.2Pa，镀膜时间为10min，所述膜靶材为：纯Ag靶材。

物理气相（PVD）沉积颜色保护层工艺：多弧电源电流120A，偏压20V，氩气流速150SCCM，氮气流速100SCCM，炉内真空压力0.4Pa，镀膜时间1min，所述膜靶材为：纯锆靶材。

所获得的样品送到广东省微生物分析检查中心依据JIS Z2801:2000标准进行抗菌检测，检测结果如表1。

表1

实施例2

在金属铜龙头基材镀抗菌镀层应用示例，其工艺流程如下：

（1）对已进行电镀酸铜后的铜龙头表面进行清洗与表面活化

清洗工艺可为：采用纯水漂洗2min。活化处理方法可采用日本任原公司提供的活化镀液的配方如下：活化剂V-3745g/L，活化时间为2min，温度为室温。

（2）进行电镀半光镍

半光亮镀镍镀液可采用日本任原公司提供的电镀半光镍的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～300g/L，氯化镍NiCl₂30～40g/L，硼酸H₃BO₃35～45g/L，pH4.2～4.3，光亮剂CF-24T1～3ml/L，光亮剂82-K1～3ml/L，镀液的温度为60℃，直流电的电流密度为5A/dm²，电镀时间为5min。

（3）进行电镀抗菌镍

抗菌电镀液如：可采美国百富可（PAVCO）有限公司提供的电镀抗菌镍(PAVCO^TM镀镍)的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～320g/L，氯化镍NiCl₂60～90g/L，硼酸H₃BO₃38～49g/L，pH3.8～4.2，星光灿烂添加剂0.75～1.25ml/L，光亮添加剂0.001～0.005ml/L，美国迈克班公司的抗菌添加剂B0.8～2.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂D1.5～4.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂HF1.0～3.0ml/L，所述镀液的温度为67℃，电镀时直流电的电流密度为5A/dm²，电镀时间为5min。电镀抗菌镍完后进行烘干处理，烘干工艺为温度为55℃，时间为50min。

（4）进行物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层。

将电镀抗菌镍处理后的铜龙头放入真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10^-2帕时后依次进行如下工艺为：等离子体辉光处理、物理气相（PVD）沉积铬层，物理气相（PVD）沉积银铬金属层，最后物理气相（PVD）沉积颜色保护层。

等离子体辉光处理的工艺为：离子源电流0.5A，占空比50%，氩气流速10SCCM，氧气流速100SCCM，炉内真空压力0.1Pa，时间为2min，以达到清洁及化活化基体表面之目的。

物理气相（PVD）沉积铬工艺为：多弧电源电流70A，偏压80V，氩气流速150SCCM，炉内真空压力0.3Pa，镀膜时间5min，靶材为Cr。

物理气相（PVD）沉积银铬金属层工艺为：银靶中频电源功率5KW，铬靶中频电源功率2KW偏压20V，氩气流速100SCCM，炉内真空压力0.1Pa，镀膜时间为5min，所述膜靶材为：纯Ag靶材和铬吧靶材。

物理气相（PVD）沉积颜色保护层工艺：多弧电源电流60A，偏压80V，氩气流速50SCCM，氮气流速50SCCM，炉内真空压力0.1Pa，镀膜时间5min，所述膜靶材为：纯钛靶材。

所获得的样品送到广东省微生物分析检查中心依据JIS Z2801:2000标准进行抗菌检测，检测结果如表2。

表2

实施例3

一种ABS基材抗菌镀层花洒本体示例，其工艺流程如下：

（1）对已进行电镀酸铜后的ABS基材花洒本体表面进行清洗与表面活化

（2）进行电镀半光镍

半光亮镀镍镀液可采用日本任原公司提供的电镀半光镍的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～300g/L，氯化镍NiCl₂30～40g/L，硼酸H₃BO₃35～45g/L，pH4.2～4.3光亮剂CF-24T1～3ml/L，光亮剂82-K1～3ml/L，镀液的温度为55℃，直流电的电流密度为3A/dm²，电镀时间为30min。

（3）进行电镀抗菌镍

抗菌电镀液如：可采美国百富可（PAVCO）有限公司提供的电镀抗菌镍(PAVCO^TM镀镍)的配方如下：硫酸镍NiSO₄280～320g/L，氯化镍NiCl₂60～90g/L，硼酸H₃BO₃38～49g/L，pH3.8～4.2，星光灿烂添加剂0.75～1.25ml/L，光亮添加剂0.001～0.005ml/L，美国迈克班公司的抗菌添加剂B0.8～2.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂D1.5～4.0ml/L，美国迈克班公司的稳定剂HF1.0～3.0ml/L，所述镀液的温度为67℃，电镀时直流电的电流密度为3A/dm²，电镀时间为15min。电镀抗菌镍完后进行烘干处理，烘干工艺为温度为60℃，时间为40min。

（4）进行物理气相（PVD）沉积多层抗菌金属膜层。

将电镀抗菌镍处理后的铜龙头放入真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10^-2帕时后依次进行如下工艺为：等离子体辉光处理、物理气相（PVD）沉积铬层，物理气相（PVD）沉积氧化银层，最后物理气相（PVD）沉积颜色保护层。

等离子体辉光处理的工艺为：离子源电流0.4A，占空比60%，氩气流速50SCCM，氧气流速50SCCM，炉内真空压力0.1Pa，时间为4min，以达到清洁及化活化基体表面之目的。

物理气相（PVD）沉积铬工艺为：多弧电源电流65A，偏压50V，氩气流速100SCCM，炉内真空压力0.2Pa，镀膜时间5min，靶材为铬靶材。

物理气相（PVD）沉积氧化银层工艺为：银靶中频电源功率3KW，偏压80V，氩气流速50SCCM，氧气流速50SCCM炉内真空压力0.1Pa，镀膜时间为8min，所述膜靶材为：纯银靶材。

物理气相（PVD）沉积颜色保护层工艺：多弧电源电流70A，偏压20V，氩气流速150SCCM，炉内真空压力0.2Pa，镀膜时间3min，所述膜靶材为：纯铬靶材。

表3

所获得的样品送到广东省微生物分析检查中心依据JIS Z2801:2000标准进行抗菌检测，检测结果如表3。

Claims

1.一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于包括如下步骤：

2）对步骤1）处理后的基材进行电镀半光镍层；所述电镀半光镍层的镀液配方为：硫酸镍NiSO₄280～300g/L，氯化镍NiCl₂30～40g/L，硼酸H₃BO₃35～45g/L，pH4.2～4.3，光亮剂CF-24T1～3ml/L，光亮剂82-K1～3ml/L；

3）对步骤2）处理后的基材进行电镀抗菌镍层；

2.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤1）中，所述清洗的方法是采用纯水漂洗1～2min。

3.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤1）中，所述表面活化处理的方法采用活化镀液，活化时间为1～2min。

4.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤2）中，所述镀液的温度为50～60℃，直流电的电流密度为2～5A/dm²，电镀时间为5～30min。

5.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤3）中，所述电镀抗菌镍，采用抗菌电镀液，所述抗菌电镀液的温度为64～67℃，电镀时直流电的电流密度为1～5A/dm²，电镀时间为5～30min。

6.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤3）中，所述进行电镀抗菌镍层后进行烘干处理，烘干的温度为55～60℃，烘干的时间为30～50min。

7.如权利要求1所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于在步骤4）中，所述物理气相沉积多层抗菌金属膜层，其工艺流程依次为：等离子体辉光处理，物理气相沉积铬层，物理气相沉积氮化银或者氧化银层，最后物理气相沉积颜色保护层。

8.如权利要求7所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于所述等离子体辉光处理的工艺为：将基体放入PVD真空设备中，进行抽真空，当真空度达到10^-2Pa时，对基材实施等离子辉光处理，其工艺条件为离子源电流0.3～0.5A，占空比50%～80%，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，时间为2～5min；

所述物理气相沉积铬层的工艺为：多弧电源电流60～70A，偏压20～80V，氩气流速50～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间1～5min，靶材为Cr；

所述物理气相沉积氮化银、银铬金属层或者氧化银层的工艺为：中频电源功率2～9kW，偏压20～80V，氩气流速20～100SCCM，氧气流速0～100SCCM，氮气流速0～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间为5～10min，所述膜靶材为：纯Ag、铬靶材中的至少一种。

9.如权利要求7所述的一种镀有铜层基材上的复合抗菌镀层的表面处理方法，其特征在于所述物理气相沉积颜色保护层的工艺为：多弧电源电流60～120A，偏压20～80V，氩气流速50～150SCCM，氮气流速0～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.4Pa，镀膜时间1～5min，所述膜靶材为：纯Cr、纯钛、纯锆靶材中的至少一种。