CN106694344A - 一种金属保护层及形成该金属保护层的方法 - Google Patents

一种金属保护层及形成该金属保护层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金属保护层，其特征在于：所述的金属保护层依次地包括层：铝合金基底、底粉层、介质粉层、真空电镀层和透明粉层；所述的底粉层是环氧树脂；所述的底漆层是介质粉层，也是环氧树脂；所述的真空电镀层由1‑8组依次排列的NiCr合金层和Cr金属层所组成；以及所述的透明粉层是丙烯酸层。本发明的金属保护层和方法的优点在于：(1)改善镀层的内应力分布，解决镀层开裂、剥落等问题；(2)改善金属镀膜与有机涂层的结合力问题；(3)形成新的颜色外观，起到了装饰作用。

Description

一种金属保护层及形成该金属保护层的方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，具体地涉及一种金属保护层及形成该金属保护层的方法。
背景技术
目前，铝合金车轮的表面处理方式主要包括全涂装、精车、和PVD。其特点分别在于全涂装是直接传统的喷涂色漆+透明粉，精车需要在喷涂色漆后精车再喷透明粉，PVD则是为了使表面达到金属光泽而进行的原理完全不同的工艺。
PVD方法是利用磁控溅射靶材的方法，将靶材用稀有气体离子撞击成原子状态，再沉积溅射到轮毂上的方法。此方法可以得到近似于水电镀的外观新效果，但却没有水电镀的污染物产生，是环保绿色生产的发展方向，前景广阔。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种金属保护层及形成该金属保护层的方法。
在本发明的一个方面，提供了一种金属保护层，其特征在于：所述的金属保护层依次地包括层：铝合金基底、底粉层、介质粉层、真空电镀层和透明粉层；所述的底粉层是环氧树脂；所述的底漆层是介质粉层，也是环氧树脂；所述的真空电镀层由1-8组依次排列的NiCr合金层和Cr金属层所组成；以及所述的透明粉层是丙烯酸层。
在本发明优选的方面，所述的真空电镀层由4-5组依次排列的NiCr合金层和Cr金属层所组成。
在本发明优选的方面，所述的底粉层的厚度是100～150微米。
在本发明优选的方面，所述的底漆层的厚度是80～120微米。
在本发明优选的方面，所述的丙烯酸层的厚度是80-120微米。
在本发明优选的方面，所述的NiCr合金层和Cr金属层的厚度均为0.08～0.1微米。
在本发明的其他方面，还公开了一种在金属表面形成前文所述保护层的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)提供铝合金表面；(2)在步骤(1)的铝合金表面上喷底粉并且进行固化，所述的底粉是环氧树脂粉末；(3)在步骤(2)的表面上进行精细打磨；(4)在步骤(3)的表面上进行预处理，所述的预处理步骤包括水洗+碱洗+水洗+酸洗+纯水洗+钝化+封闭+水洗+烘干；(5)在步骤(4)的表面上喷底漆并且进行固化，所述的底漆是环氧树脂粉末；(6)在步骤(5)的表面上进行真空电镀，所述的真空电镀包括交替地电镀NiCr合金层和Cr金属层的步骤，共进行1-8个循环；(7)在步骤(6)的表面上喷透明粉并且进行固化，所述的透明粉是丙烯酸树脂；在步骤(6)中，镀膜温度为100～150摄氏度，气体流量为20～40ml/min，镀膜电流为20～25A，真空度为2～6*10-3Pa，NiCr合金的镀膜时间为15～30s，Cr的镀膜时间为15～30s，所述的气体为氩气、氧气或氮气。
在本发明优选的方面，在步骤(1)和(2)之间包括对表面进行预处理的步骤，所述的预处理的步骤包括水洗+碱洗+水洗+酸洗+纯水洗+钝化+封闭+水洗+烘干。
在本发明优选的方面，在步骤(2)中，喷粉厚度是100～150微米，固化温度是180摄氏度，固化时间是20min。
在本发明优选的方面，在步骤(3)中，所述的精细打磨步骤是使用800/1000目的砂纸进行打磨。
在本发明优选的方面，在步骤(5)中，底漆厚度是80～120微米，固化温度是210摄氏度，固化时间是20min。
在本发明优选的方面，在步骤(7)中，透明粉厚度是80～120微米，固化温度是177摄氏度，固化时间是17min。
本发明的金属保护层和方法的优点在于：(1)改善镀层的内应力分布，解决镀层开裂、剥落等问题；(2)改善金属镀膜与有机涂层的结合力问题；(3)形成新的颜色外观，起到了装饰作用。之前PVD镀层一直存在裂纹以及与透明粉附着力不良的问题，采用这种新的工艺后，基本上解决了以上两个问题；而且当通入反应气体氮气或者氧气时，将会形成独特的镀膜外观颜色，这是之前无法实现的。本发明的技术方案还可以应用于其他用途，比如手机电子元器件镀膜和其他汽车配件镀膜。
具体实施方式
除非另外地说明，本发明的实施例中采用的：
NiCr合金中Ni的质量百分比为75％，Cr的质量百分比为25％。该合金为固体状态，购自北京冠金利公司。
Cr金属纯度为99.95％，为固体状态，购自北京冠金利公司。
PVD设备为JT-850型PVD设备，其购自肇庆澳溢机械制造公司。
铝合金表面为A356.2铝合金表面。
底粉为环氧树脂底粉，其购自广州擎天公司。
底漆为环氧树脂底漆，其购自阿克苏公司。
透明粉为丙烯酸透明粉，其购自阿克苏公司。
对比例1：
使用本领域一般采用的方法来制备PVD保护层。采用靶材为纯Cr单靶。采用的参数与本发明的Cr层保护层制备方法相同。
对比例2：
使用本领域一般采用的方法来制备PVD保护层。采用的参数与本发明的NiCr层保护层制备方法相同。采用靶材为NiCr合金单靶。
实施例1
形成前文所述保护层的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)提供铝合金表面；(2)在步骤(1)的铝合金表面上喷底粉并且进行固化，所述的底粉是环氧树脂粉末；(3)在步骤(2)的表面上进行精细打磨；(4)在步骤(3)的表面上进行预处理，所述的预处理步骤包括水洗+碱洗+水洗+酸洗+纯水洗+钝化+封闭+水洗+烘干；(5)在步骤(4)的表面上喷底漆并且进行固化，所述的底漆是环氧树脂介质粉；(6)在步骤(5)的表面上进行真空电镀，所述的真空电镀包括交替地电镀NiCr合金层和Cr金属层的步骤，共进行1-8个循环；(7)在步骤(6)的表面上喷透明粉并且进行固化，所述的透明粉是丙烯酸树脂；在步骤(6)中，镀膜温度为100～150摄氏度，气体流量为33ml/min，镀膜电流为20～25A，真空度为5*10-3Pa，NiCr合金的镀膜时间为21.6s，Cr的镀膜时间为21.6s，所述的气体为氩气。
实施例2
采用对比例1-2和实施例1制得的金属表面进行了以下的评价：
(1)表面裂纹测试：将完成制备得到的金属表面随机取5个样方，每个样方为边长1cm2的矩形。并且计算每个矩形内的裂纹长度。从此可以得出该表面的裂纹密度。
表1：各个对比例和实施例的表面裂纹密度
(2)热冲击试验：本试验所采取的方法，如无另外的说明，采用以下方法来进行。加热燃气采用丙烷为燃料，氧气为助燃气。试样正面(带涂层面)采用双色红外测温仪监测温度，背面温度采用热电偶测量。燃气热冲击试验条件为：在30s内将试样正面加热至1250℃并同时对背面采用压缩空气吹扫，以模拟发动机涡轮叶片热障涂层的表面温度梯度场，保温2min后移除焰流并用压缩空气将试样温度在30s内骤冷至80℃以下，完成一次热循环试验。前一工位试验完成一次热循环测试后，燃气喷枪立马移至下一工位进行下一试样的试验。进行300个循环之后，观察各个对比例和实施例的透明粉剥落情况。
组 实验结果
对比例1 OK
对比例2 透明粉脱落
实施例1 OK
(3)Cass试验：本试验除非另外地说明，按照《防腐消息》1975年第01期的《铜加速醋酸盐雾试验(CASS试验)标准方法》来进行。
组 实验结果
对比例1 OK
对比例2 透明粉脱落
实施例1 OK
由此可见，本发明的方法中，镀膜温度、氩气(或氧气或氮气)流量、镀膜电流、真空度、NiCr镀膜时间、纯Cr镀膜时间为关键参数。通过优化以上的参数，得到了性能良好的PVD镀膜。本发明中，实施例1的技术方案通过摸索以上的条件得到了最佳的条件。在该最佳的条件下热冲击表面无变化、Cass腐蚀宽度＜2mm和外观(无裂纹)实验结果最好。

Claims (8)

1.一种金属保护层，其特征在于：所述的金属保护层依次地包括层：铝合金基底、底粉层、介质粉层、真空电镀层和透明粉层；所述的底粉层是环氧树脂；所述的底漆层是介质粉层，也是环氧树脂；所述的真空电镀层由1-8组依次排列的NiCr合金层和Cr金属层所组成；以及所述的透明粉层是丙烯酸层。
2.根据权利要求1所述的金属保护层，其特征在于，所述的真空电镀层由4-5组依次排列的NiCr合金层和Cr金属层所组成。
3.根据权利要求1所述的金属保护层，其特征在于，所述的底粉层的厚度是100～150微米；所述的底漆层的厚度是80～120微米；所述的丙烯酸层的厚度是80-120微米；所述的NiCr合金层和Cr金属层的厚度均为0.08～0.1微米。
4.根据权利要求1所述的金属保护层，其特征在于，NiCr合金层中Ni的质量百分比为70-80％，Cr的质量百分比为20-30％。
5.根据权利要求4所述的金属保护层，其特征在于，NiCr合金层中Ni的质量百分比为75％，Cr的质量百分比为25％。
6.一种在金属表面形成权利要求1-5中任一项所述的金属保护层的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)提供铝合金表面；(2)在步骤(1)的铝合金表面上喷底粉并且进行固化，所述的底粉是环氧树脂；(3)在步骤(2)的表面上进行精细打磨；(4)在步骤(3)的表面上进行预处理，所述的预处理步骤包括水洗+碱洗+水洗+酸洗+纯水洗+钝化+封闭+水洗+烘干；(5)在步骤(4)的表面上喷底漆并且进行固化，所述的底漆是环氧树脂粉末；(6)在步骤(5)的表面上进行真空电镀，所述的真空电镀包括交替地电镀NiCr合金层和Cr金属层的步骤，共进行1-8个循环；(7)在步骤(6)的表面上喷透明粉并且进行固化，所述的透明粉是丙烯酸树脂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法按照以下的设置中的一个或者多个来进行：
(A)在步骤(6)中，镀膜温度为100～150摄氏度，气体流量为20～40ml/min，镀膜电流为20～25A，真空度为2～6*10-3Pa，NiCr合金的镀膜时间为15～30s，Cr的镀膜时间为15～30s，所述的气体为氩气、氧气或氮气；
(B)在步骤(6)中，镀膜温度为100～150摄氏度，气体流量为20～40ml/min，镀膜电流为20～25A，真空度为5*10-3Pa，NiCr合金的镀膜时间为21.6s，Cr的镀膜时 间为21.6s，所述的气体为氩气、氧气或氮气。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述的方法按照以下的设置中的一个或者多个来进行：
(A)在步骤(1)和(2)之间还包括对表面进行预处理的步骤，所述的预处理的步骤包括水洗+碱洗+水洗+酸洗+纯水洗+钝化+封闭+水洗+烘干；
(B)在步骤(2)中，喷粉厚度是100-150um，固化温度是180℃，固化时间是20min；
(C)在步骤(3)中，所述的精细打磨步骤是使用800/1000目的砂纸进行打磨；
(D)在步骤(5)中，底漆厚度是80-120um，固化温度是210℃，固化时间是20min；以及
(E)在步骤(7)中，透明粉厚度是80～120微米，固化温度是177℃，固化时间是17min。
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