CN109440066B - 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

Abstract

本发明提供一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法及其应用，涉及塑料表面处理技术领域，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

一种改善塑料制品表面PVD薄镀均匀性的方法及其应用

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。