CN106011762A - 一种汽车装饰件及其表面涂层制备方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车装饰件及其表面涂层制备方法，该装饰件包含对可见光透明的塑料基板，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有纳米金属涂层和类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。本发明还提供了一种汽车装饰件的表面涂层制备方法，其步骤包括：(1)采用Ar离子束对基材进行轰击；(2)采用直流磁控溅射沉积纳米金属涂层；(3)采用离子源沉积含氢类金刚石涂层。上述表面涂层制备方法一方面使塑料具有银白色金属外观，另一方面当基板后表面的光源点亮时，能够从正面看到发光的图案，该方法绿色环保，对环境达到污染物零排放。

Description

一种汽车装饰件及其表面涂层制备方法

技术领域：

本发明涉及一种既具有银白色金属外观又能够透光的汽车装饰件及其表面处理方法。

背景技术：

在现代汽车行业，塑料金属化是汽车装饰件的主要组成部分，高端装饰件是车辆档次的象征。通过电镀工艺赋予塑料金属光泽以及外观是目前的主要表面处理技术，然而，湿法电镀工艺存在公认的以下缺点：(1)耗水耗能大；(2)产出大量废水(主要含重金属离子、氰化物、酸碱和有机污染物)以及有毒废气(主要含各类酸雾和粉尘)；(3)容易引发火灾，造成重大损失。因此，在能源和环境问题的双重压力下，湿法电镀技术也因其对环境造成的严重污染，和对人体健康造成的损害，在全球节能减排降耗趋势下发展严重受阻。

PVD是一种在真空条件下，利用低压等离子体放电将被镀物质转化为原子或离子转移到基材表面的镀膜方法，过程在真空腔室中进行，无废水及其它污染物排放，是一种无毒、环保、零排放、环境友好的全干法表面涂层处理技术。在绿色镀膜工程领域，PVD技术是取代电镀方法最理想的产业化应用技术，有望成为装饰镀膜领域的重要技术手段，且已显示出巨大竞争优势，并在机械、电子、光学、家电、汽车等行业得到了初步应用。

发明内容：

本发明要克服上述现有技术的缺点，提供一种采用绿色环保PVD技术作为表面涂层制备方法的新型汽车装饰件。该装饰件具有银白色金属外观，当基板后表面的光源点亮后，光线穿透涂层及基材呈现出发光的图案。

为了实现上述技术目的，本发明人通过大量实验探索后发现，通过精确调控金属涂层的厚度，能够使透明塑料基材获得可透光的金属性外观，同时在纳米金属涂层上继续沉积一定厚度的类金刚石涂层，能够在不改变透光性的基础上增加涂层的耐蚀性以及耐候性。

因此，本发明人提供了一种既具有金属外观又具有透光性的汽车装饰件。

本发明所述的一种汽车装饰件，其特征是：该装饰件包含对可见光透明的塑料基板，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有纳米金属涂层和类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源；当基板后表面的光源点亮后，光线穿透涂层及基材呈现出发光的图案。

所述的塑料基板为PC或者PMMA。

所述的纳米金属涂层为10-50nm厚度的铬、钛、铝、银中的任意一种，或30-100纳米厚度的铟或锡中的任意一种。

所述的类金刚石涂层厚度为200-600nm。

所述的形状包括规则排列的文字或者图形。

本发明还提供了一种制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1：将塑料基板悬挂于金属支架上然后置于真空腔室中，通入Ar气使得腔内气压为0.2～0.5Pa，设置阳极层离子源功率为150～200W从而将Ar气离化，向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V，利用氩离子束刻蚀基材表面，刻蚀时间5～10min；

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3～0.4Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属涂层，其中铬、钛、铝、银靶材的沉积功率为300～400W，沉积时间为1～3min；铟、锡靶材的沉积功率为50～200W，沉积时间为3～10min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V；

步骤3：向镀膜腔室内通入甲烷或乙炔气体，使得腔内气压为0.4～0.6Pa，设置阳极层离子源功率为150～200W，将气体离化从而在纳米金属涂层表面沉积类金刚石涂层，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V。

发明人在针对金属纳米涂层的研究过程中发现，随涂层厚度的增加，金属外观逐渐显现，继续增加厚度时，外观不再发生变化，而透光率随着涂层厚度的增加逐渐减弱。此外，不同金属由于分子连续性的差异，其金属外观以及透光性随厚度的变化规律不同。通过大量实验以及对涂层外观、可见光透过率的检测，本发明针对铬、钛、铝、银金属提出将膜厚优选为10-50nm，针对铟、锡提出将膜厚优选为30-100纳米。

由于PVD金属涂层具有柱状晶结构，因此其耐蚀、耐候性较差，通常需要在PVD金属层上涂覆一层面漆从而达到封闭效果，然而涂覆油漆除了增加一道工序造成成本上升之外，还会对环境造成污染。为解决该问题，发明人在纳米金属涂层表面沉积具有可见光高透过性，且具有优异耐腐蚀特性的类金刚石非晶碳涂层，优化涂层厚度为200-600nm，从而达到满足透过率且增强涂层耐腐蚀、耐候性的目的。该涂层的沉积可与纳米金属涂层在同一炉腔内连续完成，既缩短处理时间又降低了生产成本。

综上所述，本发明在对可见光透明的塑料基板后表面自内而外沉积纳米金属涂层和类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

本发明的汽车装饰件具有如下技术优点：

(1)通过针对塑料基材表面不同纳米金属涂层厚度的优化，使得该塑料装饰件具有银白色金属外观，当基板后表面的光源点亮后，光线穿透涂层及基材呈现出发光的图案。

(2)采用类金刚石涂层，达到了增加涂层耐腐蚀性、耐候性的目的，并通过对涂层厚度的优化使得可见光的透过性不受影响，从而避免了油漆的使用，达到提高生产效率，降低生产成本并保护环境的作用。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图

1-透明塑料基材，2-纳米金属涂层，3-类金刚石涂层，4-可见光源。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为10nm的铬涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1：将塑料基板悬挂于金属支架上然后置于真空腔室中，通入Ar气使得腔内气压为0.2Pa，设置阳极层离子源功率为150W从而将Ar气离化，向金属支架施加脉冲负偏压-50V，利用氩离子束刻蚀基材表面，刻蚀时间5min；

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铬涂层，沉积功率为300W，沉积时间为1min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V。

步骤3：向镀膜腔室内通入甲烷或乙炔气体，使得腔内气压为0.4Pa，设置阳极层离子源功率为150W，将气体离化从而在纳米铬涂层表面沉积类金刚石涂层，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为90％。

实施例2：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为50nm的铬涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1：将塑料基板悬挂于金属支架上然后置于真空腔室中，通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，设置阳极层离子源功率为150W从而将Ar气离化，向金属支架施加脉冲负偏压-100V，利用氩离子束刻蚀基材表面，刻蚀时间8min；

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铬涂层，沉积功率为400W，沉积时间为3min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-150V。

步骤3：向镀膜腔室内通入甲烷或乙炔气体，使得腔内气压为0.5Pa，设置阳极层离子源功率为200W，将气体离化从而在纳米铬涂层表面沉积类金刚石涂层，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-150V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为60％。

实施例3：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为30nm的铬涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1：将塑料基板悬挂于金属支架上然后置于真空腔室中，通入Ar气使得腔内气压为0.5Pa，设置阳极层离子源功率为200W从而将Ar气离化，向金属支架施加脉冲负偏压-200V，利用氩离子束刻蚀基材表面，刻蚀时间10min；

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.4Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铟涂层，沉积功率为350W，沉积时间为2min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-200V。

步骤3：向镀膜腔室内通入甲烷或乙炔气体，使得腔内气压为0.6Pa，设置阳极层离子源功率为200W，将气体离化从而在纳米铬涂层表面沉积类金刚石涂层，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-200V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为80％。

实施例4：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为10nm的钛涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，同实施例1。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为90％。

实施例5：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为50nm的钛涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，同实施例2。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为60％。

实施例6：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为30nm的钛涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，同实施例3。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为80％。

实施例7：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为10nm的铝涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铝涂层，沉积功率为400W，沉积时间为1min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为90％。

实施例8：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为50nm的铝涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例2，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铝涂层，沉积功率为400W，沉积时间为5min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-100V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为60％。

实施例9：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为30nm的铝涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铝涂层，沉积功率为400W，沉积时间为3min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-200V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为80％。

实施例10：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为10nm的银涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、步骤3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属银涂层，沉积功率为300W，沉积时间为1min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-200V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为90％。

实施例11：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为50nm的银涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、步骤3同实施例2，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属银涂层，沉积功率为400W，沉积时间为2min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-100V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为60％。

实施例12：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为20nm的银涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例3，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属银涂层，沉积功率为350W，沉积时间为1.5min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-100V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为80％。

实施例13：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为30nm的铟涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铟涂层，沉积功率为50W，沉积时间为3min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-200V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为95％。

实施例14：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为100nm的铟涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铟涂层，沉积功率为100W，沉积时间为10min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-100V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为70％。

实施例15：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为60nm的铟涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法，步骤1、3同实施例1，步骤2如下：

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属铟涂层，沉积功率为200W，沉积时间为6min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为85％。

实施例16：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为30nm的锡涂层和厚度为200nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法同实施例13。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为95％。

实施例17：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为100nm的锡涂层和厚度为600nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法同实施例14。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为70％。

实施例18：

本实施例中装饰件的基材为PC，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有厚度为60nm的锡涂层和厚度为300nm的类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源。

制备上述汽车装饰件表面涂层的方法同实施例15。

采用紫外分光光度计测量上述装饰件在可见光范围内的透过率，390-780nm波长范围内的透过率约为85％。

Claims (6)

1.一种汽车装饰件，其特征是：该装饰件包含对可见光透明的塑料基板，基板后表面有凹槽，凹槽里自内而外覆盖有纳米金属涂层和类金刚石涂层，最外层为按一定形状排列的感应式可见光源；当基板后表面的光源点亮后，光线穿透涂层及基材呈现出发光的图案。

2.如权利要求1所述的汽车装饰件，其特征是：所述的塑料基板为PC或者PMMA。

3.如权利要求1所述的汽车装饰件，其特征是：所述的纳米金属涂层为10-50nm厚度的铬、钛、铝、银中的任意一种，或30-100纳米厚度的铟、锡中的任意一种。

4.如权利要求1所述的汽车装饰件，其特征是：所述的类金刚石涂层厚度为200-600nm。

5.如权利要求1所述的汽车装饰件，其特征是：所述的形状包括规则排列的文字或者图形。

6.如权利要求1所述的一种汽车装饰件表面涂层制备方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：将塑料基板悬挂于金属支架上然后置于真空腔室中，通入Ar气使得腔内气压为0.2～0.5Pa，设置阳极层离子源功率为150～200W从而将Ar气离化，向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V，利用氩离子束刻蚀基材表面，刻蚀时间5～10min；

步骤2：向镀膜腔室内通入Ar气使得腔内气压为0.3～0.4Pa，开启直流磁控溅射电源，向基材沉积纳米金属涂层，其中铬、钛、铝、银靶材的沉积功率为300～400W，沉积时间为1～3min；铟、锡靶材的沉积功率为50～200W，沉积时间为3～10min，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V；

步骤3：向镀膜腔室内通入甲烷或乙炔气体，使得腔内气压为0.4～0.6Pa，设置阳极层离子源功率为150～200W，将气体离化从而在纳米金属涂层表面沉积类金刚石涂层，沉积过程中向金属支架施加脉冲负偏压-50V～-200V。