CN109440066A - 一种改善塑料制品表面pvd薄镀均匀性的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,包括步骤:选用立式蒸发机,调整所有蒸发槽的朝向,使槽口朝正上方;将蒸发槽沿纵向等分为上、中、下三部分,并在上部的蒸发槽中均放置1重量份的膜料,在中部的蒸发槽中均放置2~3重量份的膜料,在下部的蒸发槽中均放置3.5~4.5重量份的膜料;将待镀膜的塑料件放置在立式蒸发机内,进行真空镀膜。本发明显著改善了镀膜均匀性和产品良率,且成本低,特别适合手机后盖等塑料装饰件的表面金属化。
Description
技术领域
本发明涉及塑料表面处理技术领域,具体涉及一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,特别适合手机后盖等塑料装饰件的薄镀处理,避免因镀层厚度不均匀而影响装饰效果。
背景技术
对塑料表面进行金属化处理,可以将塑料质轻、易成型、价格低廉等特性与金属的导电导磁、可焊接性及装饰性等优点相结合,扩展塑料的应用领域。最传统的方法是对塑料制品表面进行电镀处理,需要经过六价铬粗化和多道电镀工艺,不仅工艺繁琐,处理效率低下,而且会产生大量废水,造成重金属污染。
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)利用物理作用在塑料表面沉积镀膜,能很好地克服传统电镀法的上述缺陷,因而得到广泛关注。PVD镀膜有两种主流的镀膜原理:真空蒸镀(简称蒸镀)和溅射镀膜。
溅射镀膜技术是用离子轰击靶材表面,使靶材的原子或分子被击出并飞向被镀基体表面沉积成薄膜。溅射镀膜技术可控性好,能很好的控制镀膜均匀性,但是设备和靶材均较为昂贵,且靶材利用率低,只能做到30~50%,导致镀膜成本较高,难以广泛应用。蒸镀是指在真空条件下,采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化,使粒子飞至基材表面凝聚成膜。蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术,但是现有蒸镀工艺难以控制薄层镀膜的均匀性,工艺稳定性差,良率低,限制了其在薄镀制品方面的应用。比如手机后盖等塑料装饰件通常对镀膜均匀性要求较高,以使镀膜出来的产品透过率达到一定范围,从而保证较好的装饰效果。
发明内容
针对现有蒸镀技术薄镀质量差的缺陷,本发明的目的是提供一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,通过对蒸镀工艺的改进,使薄镀均匀性与溅射镀膜相当,且工艺可控性好,成本低,易于实现大规模工业化应用。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,包括步骤:
S1、选用立式蒸发机,调整所有蒸发槽的朝向,使槽口朝正上方;
S2、将蒸发槽沿纵向等分为上、中、下三部分,并在上部的蒸发槽中均放置1重量份的膜料,在中部的蒸发槽中均放置2~3重量份的膜料,在下部的蒸发槽中均放置3.5~4.5重量份的膜料;
S3、将待镀膜的塑料件放置在立式蒸发机内,进行真空镀膜。
优选的,所述膜料为铟丝。
更优选地,在上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置1重量份、2.5重量份和4重量份的铟丝。
更优选地,镀膜参数如下:真空度15kpa,电流1.5A,镀膜柱自转速度2r/s,镀膜底盘转速20r/min,镀膜电流1.5A,镀膜时间2min。
优选的,所述塑料件在镀膜前进行底涂。
更优选的,所述底涂层为UV固化涂层。
更优选的,经底涂后的塑料件在镀膜前进行等离子体清洗活化。
上述方法特别适合手机后盖等塑料装饰件的表面金属化,避免因镀层厚度不均匀而影响装饰效果,而且能保证产品的生产效率和质量稳定性。所述手机后盖的材质包括但不限于PC和PMMA;所述镀层厚度优选为20~30nm。
本发明通过对蒸发槽朝向和膜料用量的控制,显著改善了镀膜均匀性。实验结果表明,采用该方法对塑料手机后盖进行蒸镀,可控制镀膜厚度偏差在5~10nm,与溅射镀膜相当,而现有蒸镀工艺的镀膜厚度偏差通常都在50nm以上,而且本发明成本低,仅为溅射镀膜的五分之一左右,产品良率最高可达95%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,包括步骤:
S1、选用立式蒸发机,调整所有蒸发槽的朝向,使槽口朝正上方;
S2、将蒸发槽沿纵向等分为上、中、下三部分,并在上部的蒸发槽中均放置1重量份的膜料,在中部的蒸发槽中均放置2~3重量份的膜料,在下部的蒸发槽中均放置3.5~4.5重量份的膜料;
S3、将待镀膜的塑料件放置在立式蒸发机内,进行真空镀膜。
当蒸发槽的槽口均朝向正上方时,蒸发压力使蒸气上行,到达顶部后又往下回流形成均匀的气流,提高蒸气的分布均匀性;而现有的蒸镀工艺,蒸发槽口通常不是朝正上方,而有所倾斜,导致蒸气在镀炉里面杂乱分布,不能形成均匀的蒸气环境。
在此基础上,由于所有膜料在蒸发时都会有向上发散的冲力,在冲力一样的条件下,使膜料用量按一定梯度分布,可避免出现底部蒸气浓度不足而顶部蒸气浓度过高的现象,同样对改善蒸气浓度均匀性有明显帮助。通过对蒸发槽朝向和膜料用量的同时控制,使得本发明的镀膜均匀性足以与溅射镀膜相媲美(成本仅为溅射镀膜的五分之一左右),且产品良率最高可达95%以上。
本发明对膜料类型有特别限制,可以为铟丝、铟锡合金丝或锡丝等。当采用铟丝时,优选在上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置1重量份、2.5重量份和4重量份的铟丝;优选的镀膜参数为:真空度15kpa,电流1.5A,镀膜柱自转速度2r/s,镀膜底盘转速20r/min,镀膜电流1.5A,镀膜时间2min。
为保证镀层与塑料基材之间的结合力,所述塑料件在镀膜前可以进行底涂,所述底涂层可以为UV固化涂层或热固化涂层,优选为环保高效的UV固化涂层。还可以在底涂前对基材进行预处理,增加底涂层的附着力,预处理方式可以为化学腐蚀或者涂布特定的预处理涂层等。根据底涂层材质的不同,还可以在镀膜前对底涂层进行等离子体清洗活化,以增加镀膜层与底涂层之间的界面结合。在完成镀膜以后,还可以根据需要喷涂一定量的面漆,起到保护镀膜层并提高装饰效果的作用。
上述方法特别适合手机后盖等塑料装饰件的表面金属化,避免因镀层厚度不均匀而影响装饰效果,而且能保证产品的生产效率和质量稳定性。本发明对塑料材质没有特别限制,可以为PC和PMMA等通用或工程塑料基材。当塑料件为手机后盖时,镀层厚度优选为20~30nm,厚度偏差5~10nm,而现有蒸镀工艺的镀膜厚度偏差通常都在50nm以上。
以下通过详细实施例对本发明进行说明。
以下实施例和对比例中,立式蒸发机型号为ZHL-900,购自肇庆市振华真空机械有限公司;待镀膜的塑料件为PC和PMMA的手机后盖;膜料为铟丝,直径为1mm。
实施例1
步骤一、将手机后盖用无尘布蘸无水酒精擦拭干净;
步骤二、在手机后盖底材凸面依次喷涂预处理层,使后续底漆层更好地附着在基材上,喷涂膜厚为7~8μm,并在60~70℃烘烤5~10mim;
步骤三、在喷好预处理层的手机后盖底材凸面喷涂UV固化底漆,喷涂工艺如下:取UV固化底漆100重量份,固化剂10重量份,稀释剂50重量份,搅拌均匀后采用400目网纱过滤,喷涂膜厚为20-25μm,固化能量400mJ/cm2;
步骤四、按照如下条件切好镀膜铟丝并放入ZHL-900立式蒸发机中:
(1)调整所有蒸发槽的朝向,使槽口朝正上方;
(2)将蒸发槽沿纵向等分为上、中、下三部分,并在上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.2cm、0.5cm和0.8cm的铟丝;
步骤五、在等离子机器中对喷涂有UV底涂层的手机后盖进行等离子体清洗活化,通过电离产生的电离子轰击油漆表面,去除底涂层表面的油污并增加底涂层的表面活化度,促进后后续镀膜层在底漆上的附着,提高镀层在底漆上的分布均匀性,同时防止因为颗粒或是油污而引起镀膜层散花;
步骤六、进行真空镀膜,镀膜参数为:真空度15kpa,电流1.5A,镀膜柱自转速度2r/s,镀膜底盘转速20r/min,镀膜电流1.5A,镀膜时间2min,镀膜厚度为20~30nm;
步骤七、在镀好铟的手机后盖凸面上喷涂带颜色的面漆,喷涂条件为:取面漆100重量份,固化剂10重量份,稀释剂50重量份,搅拌均匀后采用400目网纱过滤,喷涂膜厚为15-20μm,固化条件为80℃/30min表干,再在80℃烘烤4h。
经测试计算,所述步骤六中,镀膜厚度偏差≤5nm,良率>95%(合格标准为:产品透过率达到50±5%),单个手机后盖的镀膜成本约为溅射镀膜的五分之一。
实施例2
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.2cm、0.4cm和0.7cm的铟丝,镀膜厚度偏差≤8nm,良率>95%。
实施例3
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.2cm、0.6cm和0.9cm的铟丝,镀膜厚度偏差≤6nm,良率>95%。
实施例4
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.2cm、0.4cm和0.8cm的铟丝,镀膜厚度偏差≤10nm,良率>92%。
对比例1
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.5cm、0.5cm和0.8cm的铟丝,镀膜厚度偏差≤18nm,良率>80%。
对比例2
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置0.2cm、0.8cm和0.8cm的铟丝,镀膜厚度偏差≤15nm,良率>83%。
对比例3
与实施例1相比,区别为:所述步骤四中,蒸发槽的槽口分别偏离垂直方向5~15度,偏离角度随机分布,镀膜厚度偏差≤12nm,良率>85%。
由以上结果可知,本发明可显著改善镀膜均匀性和稳定性,提高产品良率。
Claims (10)
1.一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,包括步骤:
S1、选用立式蒸发机,调整所有蒸发槽的朝向,使槽口朝正上方;
S2、将蒸发槽沿纵向等分为上、中、下三部分,并在上部的蒸发槽中均放置1重量份的膜料,在中部的蒸发槽中均放置2~3重量份的膜料,在下部的蒸发槽中均放置3.5~4.5重量份的膜料;
S3、将待镀膜的塑料件放置在立式蒸发机内,进行真空镀膜。
2.根据权利要求1所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,所述膜料为铟丝。
3.根据权利要求1所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,在上部、中部和下部的蒸发槽中分别放置1重量份、2.5重量份和4重量份的铟丝。
4.根据权利要求2或3所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,镀膜参数如下:真空度15kpa,电流1.5A,镀膜柱自转速度2r/s,镀膜底盘转速20r/min,镀膜电流1.5A,镀膜时间2min。
5.根据权利要求1所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,塑料件在镀膜前进行底涂。
6.根据权利要求5所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,底涂层为UV固化涂层。
7.根据权利要求5或6所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法,其特征在于,经底涂后的塑料件在镀膜前进行等离子体清洗活化。
8.权利要求1-7任一项所述的改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法在塑料制手机后盖表面金属化方面的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,手机后盖的材质包括PC和PMMA。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,镀层厚度为20~30nm。
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