CN104694878B - 一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，该工艺主要包括产品表面清洗，产品表面等离子活化，大功率磁控溅射镀Cr层，精细电弧离子镀功能层，大功率磁控溅射保护层。该工艺的膜层主要包括Cr打底层，离子镀功能层，氧化物保护层。该工艺优点是：用于替代电镀处理，杜绝“三废”污染，提高了高分子产品的附加值，同时可以提供更多种颜色和外观。
Description
技术领域
本发明涉及材料的表面处理工艺，具体是指一种高分子机电产品真空装饰镀膜工艺。
背景技术
目前大量的机电产品及其支撑材料等都是由高分子材料制作的，聚合物材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和聚合物基复合材料等。真空离子镀是不能直接在聚合物材料表面镀膜的，传统的聚合物产品表面镀膜一般采用电镀的方法，电镀对材料的导电性有很高的要求，而一般的聚合物材料都是绝缘的，因此需要对聚合物材料做很多改性，植入导电粒子，否则成膜性能差，光泽和外观不好。比较先进一点的工艺是先进行底漆打底，然后蒸发镀铝，再覆盖面漆的工艺，工艺复杂，效果较差，难以达到电镀的饱满度和光泽度，同时颜色容易发黄，金属质感差。
重要的是，传统的电镀表面处理“三废”污染严重，特别是电镀废水属于高浓度难降解有毒有害废水，含有盐酸、硫酸、重金属等物质，造成大量的重金属沉淀，污染极其严重。为了处理电镀废水，反而需要投入更大的资金，形成了恶性循环。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，该工艺用于替代电镀处理，杜绝“三废”污染，提高了高分子产品的附加值，同时可以提供更多种颜色和外观。
为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下工序：
(1)将高分子材料制品清洗干净，送入装备了镀膜组件和离子源的镀膜真空室内，抽真空，同时，预加热到100-200℃，待真空度到达7*10e-3的时候，通入工作气体0.1-2Pa之间，开离子源对产品表面进行活化及改性处理，处理时间5-10分钟；
（2）离子源不关闭，将工作气体压强调整为0.1-1Pa之间，开启镀膜部件，在高分子材料制品表面上沉积镀膜上Cr打底层，所述的镀膜部件为装备了Cr靶材的大功率磁控溅射靶，镀膜时间为30-100分钟；镀膜结束后，开启脉冲叠加直流偏压10-300V，占空比10%-90%；
（3）关闭离子源，关闭大功率磁控溅射靶，通入工作气体，调节压强在0.1-2Pa之间，高分子材料制品接通脉冲叠加直流偏压10-300V，占空比10%-90%，调节多模式动态耦合磁场频率、波形与峰峰值，或者调节旋转磁场的频率与强度，调节聚焦引导磁场强度，开启离子镀弧源，在Cr打底层外制备离子镀功能层，镀膜时间为20-100分钟；
（4）关闭离子镀弧源，保持偏压开启，开启离子源，开启磁控溅射Al或者Ti或者Si靶，通入氧气，调节压强在0.1-2Pa之间，制备氧化物保护层，镀膜时间10-50分钟；
（5）镀膜结束后，降温到50度时候，关闭真空阀门，通入空气，打开真空室门，取出处理后的高分子材料制品成品。
本设置中所述的Cr打底层主要采用大功率磁控溅射工艺，采用非平衡磁路设计，提高高分子产品附近的磁场分布，提高等离子体的密度、离化率及沉积速率，同时，采用阳极层离子源辅助沉积，提高膜基结合力。所述的氧化物保护层主要采用磁控溅射工艺，主要制备氧化硅、氧化铝、氧化钛等保护层。
所述离子镀度功能层采用精细电弧离子镀工艺，通过多模式耦合动态磁场控制弧斑的运动或者通过旋转磁场控制弧斑的运动，减少大颗粒的发射，同时通过聚焦引导磁场，提高等离子体的通量和离化率。
进一步设置是所述的Cr打底层厚度在0.5-2微米，离子镀功能层厚度在0.5-3微米，氧化物保护层厚度在0.2-1微米。
进一步设置是所述的离子镀功能层为Cr、Al、Ti、Cu或不锈钢；或者是成分可调的Ti、Al、Zr、Cu、Cr、Mo、W的金属氮化物，氮化物，氧化物、硫化物、氮氧化物或碳氮化物，或者是C膜涂层。本设置主要起到美化产品美观、防护基体、延长产品寿命，改变表面性质、提高产品的耐磨防腐性能等功能。
进一步设置是所述步骤（1）中高分子材料制品清洗干净的工序为：采用超声波清洗，并脱脂、去油、去离子和烘干。
进一步设置是所述的工作气体为Ar、N2、CO、NH3、O2、H2一种或多种气体组合。
本发明工艺的有益效果是：
采用大功率磁控溅射镀Cr，提高了沉积速率、提高了膜层与基底的结合强度，保证了产品的外观与光洁度、提高了产品的防腐性能。
采用精细电弧离子镀工艺，改善了弧斑放电，减少了大颗粒的发射，提高了离子密度与离子能量、可以制备各种颜色的功能层。
采用磁控溅射制备氧化物保护层，可以提高产品耐磨度，避免划伤，同时提高产品的透明度与饱满度，保证产品的长期不变色。
通过Cr打底层，离子镀功能层，表面保护层等复合膜层三层复合涂层形成了具有各种颜色与金属光泽的表面外观，提高了产品的档次和附加值。
所以的处理工序无三废排放，环保无污染。方法简单，通用，可适用于所有的高分子机电产品。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1 本发明的所加工的高分子材料制品的膜层结构图，图中，1为高分子材料制品，2为Cr打底层，3为离子镀功能层，4为氧化物保护层。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例
如图1所示的高分子材料制品的处理工序为：
将产品上挂，进行超声波清洗，主要包括脱脂、去油、去离子、烘干等工序，产品清洗干净以后，待镀膜。清洗干净的高分子机电产品送入镀膜真空室内，抽真空。同时，预加热到120度，待真空度到达7*10e-3的时候，通入工作气体氩气或氮气0.3Pa之间，开离子源对产品表面进行活化及改性处理，处理时间6分钟，改善产品表面的状态，待镀膜。离子源不关闭，将工作气体氩气压强调整为0.5Pa，开启大功率磁控溅射靶材Cr靶，进行离子源辅助沉积Cr打底层。镀膜时间为60分钟。镀膜时间20分钟后，开启脉冲叠加直流偏压50V，占空比70%。关闭离子源，关闭大功率磁控溅射靶，通入工作气体氩气、氮气混合气体，调节压强在0.8Pa，高分子机电产品接通脉冲叠加直流偏压60V，占空比70%，调节多模式动态耦合磁场频率10Hz、方波、占空比为50%，峰峰值0-15V，调节聚焦引导磁场强度50Gs，开启离子镀弧源，弧电流70A，进行功能层制备。镀膜时间为60分钟。关闭弧源，保持偏压开启，开启离子源，开启磁控溅射Al靶，通入氧气，调节压强在0.5Pa，制备氧化物保护层，镀膜时间10分钟。镀膜结束后，降温到50度时候，关闭真空阀门，通入空气，打开真空室门，取出产品，形成黄金色泽外观的产品。
Claims (5)
1.一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，其特征在于包括以下工序：
(1)将高分子材料制品清洗干净，送入装备了镀膜组件和离子源的镀膜真空室内，抽真空，同时，预加热到100-200℃，待真空度到达7*10e-3的时候，通入工作气体0.1-2Pa之间，开离子源对产品表面进行活化及改性处理，处理时间5-10分钟；
（2）离子源不关闭，将工作气体压强调整为0.1-1Pa之间，开启镀膜部件，在高分子材料制品表面上沉积镀膜上Cr打底层，所述的镀膜部件为装备了Cr靶材的大功率磁控溅射靶，镀膜时间为30-100分钟；镀膜结束后，开启脉冲叠加直流偏压10-300V，占空比10%-90%；
（3）关闭离子源，关闭大功率磁控溅射靶，通入工作气体，调节压强在0.1-2Pa之间，高分子材料制品接通脉冲叠加直流偏压10-300V，占空比10%-90%，调节多模式动态耦合磁场频率、波形与峰峰值，或者调节旋转磁场的频率与强度，调节聚焦引导磁场强度，开启离子镀弧源，在Cr打底层外制备离子镀功能层，镀膜时间为20-100分钟；
（4）关闭离子镀弧源，保持偏压开启，开启离子源，开启磁控溅射Al或者Ti或者Si靶，通入氧气，调节压强在0.1-2Pa之间，制备氧化物保护层，镀膜时间10-50分钟；
（5）镀膜结束后，降温到50度时候，关闭真空阀门，通入空气，打开真空室门，取出处理后的高分子材料制品成品。
2.根据权利要求1所述的一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，其特征在于：所述的Cr打底层厚度在0.5-2微米，离子镀功能层厚度在0.5-3微米，氧化物保护层厚度在0.2-1微米。
3.根据权利要求1所述的一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，其特征在于：所述的离子镀功能层为Cr、Al、Ti、Cu或不锈钢；或者是成分可调的Ti、Al、Zr、Cu、Cr、Mo、W的金属氮化物，氮化物，氧化物、硫化物、氮氧化物或碳氮化物，或者是C膜涂层。
4.根据权利要求1所述的一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，其特征在于：所述步骤（1）中高分子材料制品清洗干净的工序为：采用超声波清洗，并脱脂、去油、去离子和烘干。
5.根据权利要求1所述的一种高分子材料制品的真空装饰镀膜工艺，其特征在于：所述的工作气体为Ar、N2、CO、NH3、O2、H2一种或多种气体组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 325000 Zhejiang, Ouhai, South East Road, No. 38, Wenzhou National University Science Park Incubator Applicant after: Wenzhou University Address before: Dasan Ouhai District 325000 Zhejiang province Wenzhou Higher Education Park Applicant before: Wenzhou University |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180126 Address after: 200000 Shanghai city Jinshan District old Weiqing Road No. 898 Patentee after: Changguang Enterprise Development Co., Ltd., Shanghai Address before: 325000 Zhejiang, Ouhai, South East Road, No. 38, Wenzhou National University Science Park Incubator Patentee before: Wenzhou University |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180209 Address after: 325000 Zhejiang, Ouhai, South East Road, No. 38, Wenzhou National University Science Park Incubator Patentee after: Wenzhou University Address before: 200000 Shanghai city Jinshan District old Weiqing Road No. 898 Patentee before: Changguang Enterprise Development Co., Ltd., Shanghai |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20150610 Assignee: Hing Hing Electrical Appliance Co., Ltd. Assignor: Wenzhou University Contract record no.: 2019330000040 Denomination of invention: Vacuum decoration coating technique of high polymer material product Granted publication date: 20161109 License type: Common License Record date: 20190325 |