CN103866322B - 铝材真空镀膜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属镀膜技术领域，尤其是一种铝材真空镀膜工艺，依次包括除油清洗、阳极氧化、清洗烘干、机械抛光、超声波清洗、烘干，再对铝材零件进行真空机镀膜。由于氧化铝层不导电，用水电镀的方法镀金属层很困难；用真空镀膜的方法，可以在氧化层上镀上附着力良好的镀层，而且真空设备可以加入反应气体，可直接镀上各种金属和非金属层，从而产生一种具有耐磨、耐腐蚀和装饰性的镀层。
Description
技术领域
本发明涉及金属镀膜技术领域，尤其是一种铝材真空镀膜工艺。
背景技术
由于铝材表面硬度低，抗腐蚀能力差，以往人们在铝材表面做阳极氧化，使铝材表面产生一层氧化铝，以抗腐蚀，但是该层氧化铝缺乏金属感，装饰效果欠佳。
铝材表面刚生成的氧化膜硬度低，有很多微孔，耐磨和耐腐蚀性能差，容易吸附周围环境中的污物，使表面变脏，通常用铬酸盐或重铬酸盐溶液加热浸渍进行封闭，生产时会造成环境污染，而且附着在产品表面有毒。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝材真空镀膜工艺，通过真空镀膜方法代替氧化铝表层封闭，利用真空镀金属层膜有良好的耐磨和耐腐蚀性能，同时借助在铝材表面生成的氧化铝层有致密的多孔性结构，经真空镀膜后有贵金属色彩和抗指纹效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝材真空镀膜工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：
除油清洗，将压铸成型、机械加工并对表面抛光处理的铝材零件进行除油清洗，用专用除油剂或用碳酸钠和磷酸钠，加入水中拌匀，并将铝材零件放入加热到70-80℃的除油液中，再用清水清净；
阳极氧化，将铝材零件表面进行硬质阳极氧化处理，电解液为10-20%硫酸水溶液，液体温度控制在0-10℃，电流密度1-3A/dm2，氧化时间为20-30分钟，生成氧化铝膜层5-20μm；
清洗烘干，对氧化处理后的铝材零件行清洗烘干；
机械抛光，用布轮或尼龙轮涂上抛光蜡进行机械抛光，抛光后放入除蜡液池中加热70-80℃进行浸渍；
超声波清洗，在超声波清洗设备中用纯水清洗，并加热至50-70℃后清洗；
烘干，铝材零件清洗后用隧道式加热炉，高温区温度范围在120-180℃，低温区用吹风去水，以防水渍产生，小件铝材零件用离心烘干机烘干；
真空机镀膜，使用直流或中频磁控溅射真空镀膜机对铝材零件进行真空镀膜，铝材零件放置在真空机的真空室中，抽真空至8-10Pa，对铝材零件进行轰击清洗，并通入氩气对真空度进行调整，轰击完成后，取消轰击电压，关闭氩气，再启动钛靶和铬靶溅射10-20分钟完成钛铬金属层。
优选的，所述的真空机对铝材零件进行镀上钛铬金属层后，再往真空室内放入氮或乙炔，该气体与原有氩气比例为1：1，调整真空室工作压力为1.3×10-1-1.8×10-1Pa，镀膜时间为10-30分钟，在原有的钛铬金属层基础上形成一层氮化钛或碳化钛的非金属层。
优选的，所述非金属层的厚度为50-200nm。
优选的，控制真空镀膜的温度在100℃以下，以保证不会造成镀层缩边或爆皮。
优选的，铝材零件进行真空镀膜过程中，对铝材零件进行轰击采用的电压为3000V。
优选的，所述钛铬金属层中组分按重量比，钛的含量为50%，铬的含量为50%。
优选的，所述钛铬金属层的厚度为50-200nm。
优选的，所述的真空机进行镀膜工作时，钛靶和铬靶溅射镀膜时工作压力的真空度控制在0.2Pa以上，通入氩气进行调整到真空室真空压力为1.5×10-1Pa。
本发明的有益效果是：由于氧化铝层不导电，用水电镀的方法镀金属层很困难；用真空镀膜的方法，可以在氧化层上镀上附着力良好的镀层，而且真空设备可以加入反应气体，可直接镀上各种金属和非金属层，从而产生一种具有耐磨、耐腐蚀和装饰性的镀层，而且氧化铝层生成后不用封避，对环境不造成污染，具有环保的效果。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一种铝材真空镀膜工艺，依次包括以下步骤：
除油清洗，将压铸成型、机械加工并对表面抛光处理的铝材零件进行除油清洗，用专用除油剂或用碳酸钠和磷酸钠，加入水中拌匀，并将铝材零件放入加热到70-80℃的除油液中，5分钟后取出，再用清水清净。
阳极氧化，将铝材零件表面进行硬质阳极氧化处理，电解液为15%硫酸水溶液，液体温度控制在0-10℃，电流密度2A/dm2，氧化时间为20-30分钟，生成氧化铝膜层5-20μm。
清洗烘干，对氧化处理后的铝材零件进行清洗烘干。
机械抛光，用布轮或尼龙轮涂上抛光蜡进行机械抛光，抛光后放入除蜡液池中加热70-80℃浸渍10分钟。
超声波清洗，在超声波清洗设备中用纯水清洗，并加热至50-70℃，清洗5分钟。
烘干，铝材零件清洗后用隧道式加热炉，高温区温度范围在120-180℃，低温区用吹风去水，以防水渍产生，小件铝材零件用离心烘干机烘干；
真空机镀膜，使用真空镀膜机对铝材零件进行真空镀膜。
镀膜设备选用不能使铝材零件在镀膜过程中温升太高，必须控制在100℃以下，否则会因各层材料的膨胀系数不一致的问题，造成镀层缩边或爆皮，本方案使用直流或中频磁控溅射真空镀膜机。
因氧化层不导电，真空设备中不能使用偏压装置辅助镀膜，只能用3000V电压对铝材零件轰击，以达到表面清洁的目的，确保镀层良好附着力。
为提高镀层的附着力，真空机进行镀膜工作时，即靶材溅射镀膜时工作压力的真空度控制在0.2Pa以上，通入氩气进行调整。
真空镀第一层为金属层，成份含量为钛50%、铬50%，目的是以铬为良好的抗腐蚀材料，尤其抗还原酸腐蚀，钛材料具有弹性，消除各层间的应力，同时当第二层的碳化钛或氮化钛长时间反应，容易造成靶材中毒，影响导电，造成各批次产品颜色差异，所以第一层加入钛的目的是清洗钛靶面。
操作方法是：在真空室中放置铝材零件，抽真空至8-10Pa，用3KV电压对铝材零件进行轰击清洗，时间为5-10分钟，并通入氩气对真空度进行调整。
轰击完成后，取消轰击电压，关闭氩气，再将真空室抽至8×10-3Pa，然后再放入氩气调整到真空室真空压力为1.5×10-1Pa，启动钛靶和铬靶溅射10-20分钟完成该层。
真空镀第二层为非金属层，是往真空室放入反应气体氮或乙炔，对被溅射出来的金属粒子进行反应，使其生成氮化钛或碳化钛层，以增加耐磨和抗腐蚀性能，通过控制溅射时间产生不同厚度，形成所需要的色彩即可。
操作方法是：在第一层完成后不用停机，将铬靶电源关掉，剩下钛靶继续工作，再往真空室内放入氮或乙炔，该类气体与原有氩气比例为1：1，调整真空室工作压力为1.3×10-1-1.8×10-1Pa，镀膜时间为10-30分钟，直至达到所需要的颜色即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铝材真空镀膜工艺，其特征在于，依次包括以下步骤： 除油清洗，将压铸成型、机械加工并对表面抛光处理的铝材零件进行除油清洗，用专用除油剂或用碳酸钠和磷酸钠，加入水中拌匀，并将铝材零件放入加热到70-80℃的除油液中，再用清水清净；
阳极氧化，将铝材零件表面进行硬质阳极氧化处理，电解液为10-20%硫酸水溶液，液体温度控制在0-10℃，电流密度1-3A/dm2，氧化时间为20-30分钟，生成氧化铝膜层5-20μm；清洗烘干，对氧化处理后的铝材零件清洗烘干；
机械抛光，用布轮或尼龙轮涂上抛光蜡进行机械抛光，抛光后放入除蜡液池中加热70-80℃进行浸渍；
超声波清洗，在超声波清洗设备中用纯水清洗，并加热至50-70℃后清洗；
烘干，铝材零件清洗后用隧道式加热炉，高温区温度范围在120-180℃，低温区用吹风去水，以防水渍产生，小件铝材零件用离心烘干机烘干；
真空机镀膜，使用直流或中频磁控溅射真空镀膜机对铝材零件进行真空镀膜，铝材零件放置在真空机的真空室中，抽真空至8-10Pa，对铝材零件进行轰击清洗，并通入氩气对真空度进行调整，轰击完成后，取消轰击电压，关闭氩气，再启动钛靶和铬靶溅射10-20分钟完成钛铬金属层。
2.根据权利要求1所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：所述的真空机对铝材零件进行镀上钛铬金属层后，再往真空室内放入氮或乙炔，该气体与原有氩气比例为1：1，调整真空室工作压力为1.3×10-1-1.8×10-1Pa，镀膜时间为10-30分钟，在原有的钛铬金属层基础上形成一层氮化钛或碳化钛的非金属层。
3.根据权利要求2所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：所述非金属层的厚度为50-200nm。
4.根据权利要求1所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：控制真空镀膜的温度在100℃以下，以保证不会造成镀层缩边或爆皮。
5.根据权利要求1所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：铝材零件进行真空镀膜过程中，对铝材零件进行轰击采用的电压为3000V。
6.根据权利要求1所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：所述钛铬金属层中组分按重量比，钛的含量为50%，铬的含量为50%。
7.根据权利要求6所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：所述钛铬金属层的厚度为50-200nm。
8.根据权利要求1所述的铝材真空镀膜工艺，其特征在于：所述的真空机进行镀膜工作时，钛靶和铬靶溅射镀膜时工作压力的真空度控制在0.2Pa以上，通入氩气进行调整到真空室真空压力为1.5×10-1Pa。
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