CN103397328B - 一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法，其特征在于包括下述步骤：1）将待处理金属坯件进行等离子抛光并清洗干净，得到光亮平整的工件表面；2）将经等离子抛光后的工件放入真空碳氢清洗机进行处理；3）在清洗好的工件表面上喷涂上漆层；4)将喷涂后的工件转挂入PVD炉内进行等离子气体活化；5)在PVD炉内，在活化好的工件的漆面上进行电弧镀膜，镀上厚度为0.1-1μm的陶瓷复合膜。与现有技术相比，本发明制得的金属化金属制品不仅具有防腐、耐磨、耐候、耐温等优点，而且表面坚硬平滑，与传统水（湿法）电镀金属产品品质相媲美，不使用任何有害电镀药液，金属耗用量小，无VOC和废水排放，成本低。

Description

一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法

技术领域

本发明涉及在金属表面获得金属复合层的方法，特别是涉及一种采用全干法在金属表面双层复合镀膜的方法，达到传统CP（镀铬）、PB（仿金）等表面处理效果。

背景技术

在金属表面进行传统水（湿法）电镀可获得高防腐、高耐磨、镜面高光且装饰性极强的产品，此种金属金属化（镀Cu/Ni/Cr金属膜）应用广泛，且盛行已久。但水电镀工艺存在公认的以下缺点：（1）耗水耗能大，且产出大量废水。（2）使用有害化学镀液与添加剂。（3）排放有毒废气。（4）耗用金属量大。（5）使用对人体有害的六价铬。显然，这一传统工艺对环境污染及危害颇大，亟需改进。多年来，众多科研者致力于传统水电镀工艺改进，并取得一定的初步成果：干法镀膜工艺已经被开发，其应用已可取代部分金属电镀产品，采用干法镀膜取代传统的湿法电镀，采用铬层取代传统的Cu－Ni－Cr三金属涂层。干法镀膜不含有毒物质，没有三废问题，无需三废处理，工艺过程简单，对环境无污染。工人劳动条件好，对工人身体健康影响小。不需要使用铜、镍、铬等贵重金属，只使用少量铬铝，成本大大降低。工艺简单，工序少，生产成本低。整体生产成本约为电镀的1/2，具有较高的经济效益。并在UV面涂涂料中加入纳米陶瓷粒子，改进了分散和混合工艺，显著提高了表面耐磨性。

中国专利CN1468976公开一种适用金属及非金属的表面处理方法，主要是有鉴于现有的表面处理方法对环境污染严重，且处理后其防腐蚀效果及表面光泽度差，乃研发一种具导电性可供物品定位的固定架，物品定位于固定支架上，先于物品表面上一底膜，再以真空电镀形成金属电镀层，之后将固定架连同物品直接进行喷涂，使电镀层表面形成抗腐蚀性高、耐磨、具光泽性的压克力层，藉此可有效改善普通表面处理方法存在的问题。然而该干法镀膜技术仍存在以下问题与缺点：

1）所用清洗及除油步骤仍大都使用化学药剂，并排出废水；

2）表面有色有机涂层直接暴露于外，耐磨及耐水性较差；

3）需要喷涂底漆与电着面漆，良品率不高，且VOC排放量高，不环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种不使用水液且产品镀膜功能和品质好的、环境友好的在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法，其特征在于包括下述步骤：

1、一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法，其特征在于包括下述步骤：

1）将待处理金属坯件进行等离子抛光并清洗干净，得到光亮平整的工件表面；

2）将经等离子抛光后的工件放入真空碳氢清洗机进行处理；具体步骤如下：

首先在真空碳氢清洗机内进行第一次超声波真空碳氢除蜡，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除蜡；然后进行第一次超声波真空碳氢除油，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除油；最后进行碳氢真空蒸汽干燥；

工件在真空碳氢清洗机中的处理时间为4-5min；

3）在清洗好的工件表面上喷涂上漆层；

所述漆层为8～10重量份三官能芳香族聚氨酯丙烯酸酯、20～30重量份二官能环氧丙烯酸和1.5～2.5重量份六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的混合物，喷涂厚度为20-80μm；喷涂后进行烘干，烘干温度为40～80℃，烘干的时间为5-20min，然后再进行UV照射固化交联，照射时UV固化能量为900～1100mj/cm²，时间为10～45s；

4)将喷涂后的工件转挂入PVD炉内进行等离子气体活化，活化条件为：离子源电流0.25～0.35A，偏压480～520V，炉内真空压力0.15～0.25Pa，工作气流为Ar和O₂的混合气流，Ar和O₂的混合比率为50SCCM:50SCCM，活化时间为1～10min；

5)在PVD炉内，在活化好的工件的漆面上进行电弧镀膜，镀上厚度为0.1-1μm的陶瓷复合膜；

所述陶瓷复合膜有三层，先在漆面上电镀一层Cr内层，然后在Cr层上镀一层CrN中间层，最后在中间层上再电镀一层Cr外层；电弧镀膜条件：铬靶电流70～90A，偏压60～80V，通入28～32SCCMAr，真空压力0.15～0.25Pa，镀膜时间为1～30min。

与现有技术相比，本发明制得的金属化金属制品不仅具有防腐、耐磨、耐候、耐温等优点，而且表面坚硬平滑，与传统水（湿法）电镀金属产品品质相媲美，单避免了传统水（湿法）电镀中的粗化、活化水洗过程，不使用任何有害电镀药液，尤其是不采用有毒的六价铬及氰化物，同时过程中金属耗用量小，无VOC的排放，又完全无废水排放，而且成本低，是一种经济且绿色环保的新型镀膜技术。且生产成本低，效率高，整个工艺流程不使用任何水液，节水环保；在金属工件表面形成了有机涂层和PVD涂层的双层复合镀膜；通过有机涂层起到流平、增加耐磨、防腐、提高光泽度等作用。本发明开拓了广范金属表面金属化领域，镀出产品功能优异且外观优良，非常适用于卫浴、电子、家电与汽车等行业。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

以铝合金把手的表面处理为例说明该在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法。

1）将铝合金把手经等离子抛光，得到光亮平整表面。所述的等离子抛光为现有技术。

2）将经等离子抛光后的铝合金把手放入真空碳氢清洗机进行处理。具体步骤如下：

首先在真空碳氢清洗机内进行第一次超声波真空碳氢除蜡，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除蜡；然后进行第一次超声波真空碳氢除油，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除油；最后进行碳氢真空蒸汽干燥。

把手在真空碳氢清洗机中的处理时间为4-5min。

3）在清洗好的把手上喷涂漆层。

漆层的配方为：三官能芳香族聚氨酯丙烯酸酯10g，二官能环氧丙烯酸25g，六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯2g，喷涂厚度为20-80μm；喷涂后进行烘干，烘干温度为40～80℃，烘干的时间为5-20min，然后再UV照射固化交联，照射时UV固化能量为1000mj/cm²，时间为10～45s。

4)将喷涂后的把手转挂入PVD炉内进行等离子气体活化，具体步骤如下：

活化条件为：离子源电流0.3A，偏压500V，炉内真空压力0.2Pa，工作气流为Ar及O₂混合气流，Ar和O₂的混合比率为50SCCM:50SCCM（标准毫升/分钟），活化时间5min；

5)在PVD炉内，在活化好的把手的漆面上进行电弧镀膜，镀上厚度为0.1-1μm的陶瓷复合膜。

所述陶瓷复合膜有三层，先在漆面上电镀一层Cr内层，然后在Cr层上镀一层CrN中间层，最后在中间层上再电镀一层Cr外层。电弧镀膜条件：铬靶电流80A，偏压70V，通入30SCCMAr，真空压力0.2Pa，镀膜时间为30min。

由此工艺所得制品，表面高光如镜，且可通过下列功能测试：

（A）CASS防腐蚀：22h；

（B）冷热循环8个循环；

（C）QUV：1000H；

（D）恒温恒湿+结合力：5A；

（E）水浸38℃：24h；

（F）铅笔硬度（三菱）：4H；

（G）RCA耐磨测试：1000回。

以上功能测试包括：

1、抗腐蚀功能测试：

1）CASS试验（ASTMB368-09）；

2、抗磨耗功能测试：

落砂试验（ASTMD968-05）。

3、结合力测试：

1）恒温恒湿+结合力（ASTMD1735-02）；

2）冷热循环试验（ASMEA112.18.1-2005/CSAB125.1-05）。

4、耐候测试

QUV测试（ASTMG154）。

5、耐水测试

水浸测试（ASTMD870-02）。

6、耐划伤性测试

1）铅笔硬度测试（ASTMD3363-05）；

2）耐划伤性测试（ASTMD5178-9）。

7、耐化学性测试

耐化学性测试（ASTMD1308-02）。

Claims (1)

1.一种在金属表面进行高装饰功能复合镀膜的全干方法，其特征在于包括下述步骤：

1）将待处理金属坯件进行等离子抛光并清洗干净，得到光亮平整的工件表面；

2）将经等离子抛光后的工件放入真空碳氢清洗机进行处理；具体步骤如下：

首先在真空碳氢清洗机内进行第一次超声波真空碳氢除蜡，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除蜡；然后进行第一次超声波真空碳氢除油，完毕后进行第二次超声波真空碳氢除油；最后进行碳氢真空蒸汽干燥；

工件在真空碳氢清洗机中的处理时间为4-5min；

3）在清洗好的工件表面上喷涂上漆层；

所述漆层为8～10重量份三官能芳香族聚氨酯丙烯酸酯、20～30重量份二官能环氧丙烯酸和1.5～2.5重量份六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的混合物，喷涂厚度为20-80μm；喷涂后进行烘干，烘干温度为40～80℃，烘干的时间为5-20min，然后再进行UV照射固化交联，照射时UV固化能量为900～1100mj/cm²，时间为10～45s；

4)将喷涂后的工件转挂入PVD炉内进行等离子气体活化，活化条件为：离子源电流0.25～0.35A，偏压480～520V，炉内真空压力0.15～0.25Pa，工作气流为Ar和O₂的混合气流，Ar和O₂的混合比率为50SCCM:50SCCM，活化时间为1～10min；

5)在PVD炉内，在活化好的工件的漆面上进行电弧镀膜，镀上厚度为0.1-1μm的陶瓷复合膜；

所述陶瓷复合膜有三层，先在漆面上电镀一层Cr内层，然后在Cr层上镀一层CrN中间层，最后在中间层上再电镀一层Cr外层；电弧镀膜条件：铬靶电流70～90A，偏压60～80V，通入28～32SCCMAr，真空压力0.15～0.25Pa，镀膜时间为1～30min。