CN111826615A - 一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，包括以下步骤：步骤1、对基材的表面喷砂处理；步骤2、对基材预热，然后在基材的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，并固化；步骤3、将基材放置于镀膜箱内真空镀膜；真空镀膜的方式为多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜；步骤4、对基材预热，然后在基材的镀膜的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，并固化。本发明的方法可以对黄铜及锌合金基材的表面进行多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜，且镀膜的金属光泽效果较好。

Description

一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法

技术领域

本发明涉及卫浴装饰技术领域，尤其涉及一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对于卫浴五金件的外观工艺越来越高，目前现有的水龙头都会在其表面电镀一层装饰层，水电镀工艺的过程是：电解除油—酸活化—镀碱铜—清洗—镀酸铜(硫酸铜)—清洗—镀镍(两次)—清洗—镀铬，由于水电镀工艺中往往需要进行很多次除油、酸洗的过程，并且需要进行多种不同的电解液的不断更换，才能有效通过电解的作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成结构稳定的镀层，因此存在水污染等环境污染十分严重，且环保压力巨大的问题，并且由传统的水电镀或是烤漆等的装饰工艺获得的水龙头的装饰色彩单一，装饰的色系范围有限，水龙头装饰的设计素材和空间有限，水龙头的装饰工艺受到较大的限制。

因此，部分厂家开始采用真空镀膜的工艺对水龙头等卫浴五金件进行镀膜，真空镀膜包括真空蒸镀、多弧离子镀膜与磁控溅射镀膜，真空蒸镀由于镀膜的附着力差且异形件的镀膜均匀性较差，因此，真空蒸镀膜的工艺的局限性较大；而多弧离子镀膜与磁控溅射镀膜由于镀膜的附着力较强且表面效果较好而备受欢迎，目前，只有不锈钢材质的水龙头可直接进行多弧离子镀膜，从而制备多种金属色的水龙头产品；在目前的应用中，黄铜、锌合金材质的水龙头无法直接采用多弧离子镀膜工艺在其表面镀膜，若直接镀膜则存在表层镀层附着差，光泽暗无金属光亮的问题，目前的工艺是先对黄铜、锌合金材质的水龙头进行水电镀，然后再进行多弧离子镀膜，从而获得所需的产品，不仅工艺复杂，且污染极大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，以解决上述问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，包括以下步骤：

步骤1、对基材的表面喷砂处理；

步骤2、对基材预热，然后在基材的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，并固化；

步骤3、将基材放置于镀膜箱内真空镀膜；真空镀膜的方式为多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜；

步骤4、对基材预热，然后在基材的镀膜的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，并固化。

目前，在水龙头的生产中，通常需要在其表面电镀或真空蒸镀一层保护膜，由于电镀的过程十分复杂，且污染较大，因此，越来越多的厂家开始采用真空蒸镀的方式在水龙头的表面镀膜，真空蒸镀是通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，因此也称为蒸发镀膜。蒸发镀膜具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜；但是蒸发镀膜存在附着力差和异形件镀膜不均匀的问题，蒸发镀膜的工艺也开始逐渐被淘汰。本发明采用多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜的方式对黄铜或锌合金材质的水龙头进行镀膜，需要指出的是多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜在原理及应用范围上与蒸发镀膜存在较大差异，在目前的应用中，多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜只可直接应用于不锈钢基材的表面，对于黄铜和锌合金材质的基材，若直接应用多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜则会存在镀层附着力差和金属光泽不足的问题，这是因为在铜和锌合金的表面进行镀膜，离子无法产生合金化反应，因此其附着力及光泽度较差。本发明先对基材的表面进行喷砂处理，然后在基材的表面预喷涂一层纳米陶瓷涂料底漆，这样可以增加纳米陶瓷涂料底漆与基材表面的结合力，纳米陶瓷涂料底漆在固化后在基材的表面形成坚硬、耐腐蚀的保护膜，从而替代传统工艺中的水电镀层，且纳米陶瓷涂料底漆在固化后所形成保护膜可以作为过渡层，可以轻易地在其表面附着镀膜的金属离子，对纳米陶瓷涂料底漆的表面进行多弧离子镀膜不仅使得镀膜附着力较强，且具有较佳的金属光泽，从而实现在黄铜或锌合金基材的表面进行多弧离子镀膜，使得黄铜或锌合金基材的表面可以获得色彩多样，且具有金属光泽的保护层；若将纳米陶瓷底漆替换为油性/水性不饱和聚酯树脂或环氧树脂，则无法达到所需的防护性能，尤其是24h耐乙酸盐雾的性能。

多弧离子镀膜是在真空条件下，应用气体放电实现镀膜的，即在真空室中使气体或蒸发物质电离，在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下，同时将蒸发物或其反应产物蒸镀在基材上。多弧离子镀工艺综合了蒸发镀膜的高沉积速率与溅射镀膜的良好的膜层附着力的工艺的特点，并有很好的绕射性，可为形状复杂的工件镀膜。而磁控溅射镀膜是借助气体放电产生的正离子在电场的作用下高速轰击阴极靶材，使靶材中的原子或分子逃逸，并沉积到被镀基材的表面，从而制备出所需要的镀膜；采用本发明的方法对黄铜或锌合金基材的表面进行镀膜，不仅生产效率高，且膜层质量、膜层的均匀度都有极大的改善。

按质量分数计，所述纳米陶瓷涂料底漆的原料包括组份A为200～300份、组份B为100份和组份C为1～2份；

其中，按质量百分比计，所述组份A包括碱性硅溶胶的稳定溶胶液体50％～75％，填料25％～50％，所述填料为钛白粉、重钙粉、硫酸钡粉、铝粉、双飞粉中的一种或几种，所述填料的粒径≤10μm；

所述组份B为硅烷醇酸硅烷系复合改性剂；

所述组份C为复合促进剂。

纳米陶瓷涂料底漆的制备过程如下：

步骤A、将组份A的原料按比例搅拌均匀后备用；

步骤B、将组份B与组份C按比例加入搅拌装置中，高速搅拌5～15min；

步骤C、将组份A加入搅拌装置中搅拌，搅拌速度为800～2500r/min，搅拌熟化时间为1-3h；

步骤D、向搅拌装置中加入流平剂，并搅拌5～15min；按重量百分比计，流平剂的添加量为组份B的1％-2.5％；

步骤E、用200～400目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂料底漆备用。

纳米陶瓷涂料底漆可以在基材的表面形成一层致密的、耐腐蚀的过渡层，使不能用于多弧离子镀膜和磁控溅射镀膜的基材可以应用于多弧离子镀膜和磁控溅射镀膜工艺，从而可以生产出不同材质的、多彩的和具有高金属光泽的水龙头产品，需要指出的是，组份A中可加入适量的润湿分散剂、流平剂等助剂以提高纳米陶瓷涂料底漆的性能，但纳米陶瓷涂料底漆中不可加入防污剂，否则会对镀膜造成影响，使镀膜的附着力下降，且金属光泽较为暗淡。

按质量份数计，所述纳米陶瓷涂层面漆的原料包括组份D为100份、组份B为100份和组份C为1～2份；

其中，所述组份D为碱性硅溶胶的稳定溶胶液体。

纳米陶瓷涂层面漆的制备过程如下：

步骤a、将组份B与组份C按比例加入搅拌装置中，高速搅拌5～15min；

步骤b、将组份D加入搅拌装置中搅拌，搅拌速度为800～2500r/min，搅拌熟化时间为1-3h；

步骤c、向搅拌装置中加入流平剂与防污剂，并搅拌5～15min；按重量百分比计，流平剂与防污剂的添加量均为组份B的1％-2.5％；

步骤d、用200～400目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂层面漆备用。

纳米陶瓷涂层面漆可以在镀膜的表面形成一层保护层，且纳米陶瓷涂层面漆较为坚硬，且耐腐蚀性较好，因此可以极大地提高水龙头产品的防腐性能。此外，透明的纳米陶瓷涂层面漆可以通过光学作用来增加镀膜的表面光亮度，这是因为纳米陶瓷涂层面漆具有较好的反射率，当光线照射到镀膜产品时，一部分光线穿过纳米陶瓷涂层面漆折射到镀膜上，然后由镀膜反射出去，另一部分光线则由纳米陶瓷涂层面漆的表面反射出去；因此，这样可以很好地增加镀膜产品的表面光亮度。

在所述步骤3中，在真空镀膜的过程中，向所述镀膜箱中通入氩气、乙炔、氮气、氧气中的一种或多种；所述真空镀膜所采用的靶材包括但不限于铬或钛中的一种或两种。

采用不同的气体和靶材组合可以得到不同颜色的镀膜，如银色、黑色、金色、彩色、玫瑰金和枪黑等，气体与靶材的部分组合如表1所示：

表1-气体与靶材的组合与镀膜颜色的对应表

镀膜颜色	气体	靶材
			银色	氩气	铬
黑色	乙炔	铬
			金色	氮气	钛
彩色	氧气	钛
			玫瑰金	氩气、氮气、乙炔	铬、钛
枪黑	乙炔、氮气	铬

在所述步骤2与所述步骤4中，对基材的预热温度为30～80℃。

在所述步骤2中，所述纳米陶瓷涂料底漆的固化温度为80～200℃，固化时间为30～90min；

在所述步骤4中，所述纳米陶瓷涂层面漆的固化温度为80～200℃，固化时间为30～90min。

在所述步骤1中，采用400～800目的棕刚玉砂对基材的表面喷砂处理。

对基材的表面喷砂处理可以增加纳米陶瓷涂料底漆与基材之间的附着力，基材在经过80～200℃预热后，使纳米陶瓷涂料底漆与基材之间以及纳米陶瓷涂层面漆与镀膜装饰层之间的附着力更好。

所述硅烷醇酸硅烷系复合改性剂包括水性醇酸树脂和/或硅烷或硅烷偶联剂；

所述复合促进剂包括醋酸、盐酸、甲酸、硫酸或柠檬酸中的一种或几种。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1-一种黄铜水龙头表面多弧离子镀银色膜的工艺，包括如下步骤：

1、制备纳米陶瓷涂料底漆，按质量百分比计，组份A包括碱性硅溶胶的稳定溶胶液体60％与钛白粉40％；将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌8分钟，然后将200份组份A加入搅拌装置，搅拌速度为900r/min，搅拌1.5h，然后向搅拌装置加入流平剂搅拌8min，最后用250目的滤网，得到纳米陶瓷涂料底漆备用；

2、制备纳米陶瓷涂层面漆，将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌8分钟，然后将100份碱性硅溶胶的稳定溶胶液体加入搅拌装置，搅拌速度为900r/min，搅拌1.5h，然后向搅拌装置加入流平剂与防尘剂搅拌8min，最后用250目的滤网，得到纳米陶瓷涂层面漆备用；

3、将黄铜水龙头放在喷砂机中，采用450目的棕刚玉砂对黄铜水龙头的表面进行喷砂处理，然后对黄铜水龙头的表面除尘，并通过超声波清洗除油，烘干；

4、将黄铜水龙头预热至40℃，然后向黄铜水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，再将黄铜水龙头放置于100℃的环境中40min，使纳米陶瓷涂料底漆固化于黄铜水龙头的表面；

5、将喷涂有纳米陶瓷涂料底漆的黄铜水龙头放置于镀膜箱中，并将铬靶材放置于镀膜箱内，然后使用真空泵将镀膜箱抽真空至1.0×10^-2Pa，然后对镀膜箱内的黄铜水龙头进行多弧离子镀膜，镀膜的过程中，向镀膜箱中通入氩气；

6、镀膜完成后，去除镀膜箱内的负压，然后将镀膜完成的黄铜水龙头从镀膜箱中取出；

7、将黄铜水龙头预热至40℃，然后采用气压喷枪向黄铜水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，再将黄铜水龙头放置于100℃的环境中40min，使纳米陶瓷涂层面漆固化于镀膜的表面，得到具有银色装饰层的黄铜水龙头，该黄铜水龙头的银色装饰层的银色效果相比于电镀或真空蒸镀的方法相比，其金属光泽更强，镀层更加均匀。

实施例2-一种黄铜水龙头表面多弧离子镀黑色膜的工艺，包括如下步骤：

1、制备纳米陶瓷涂料底漆，按质量百分比计，组份A包括碱性硅溶胶的稳定溶胶液体50％与钛白粉50％；将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌10分钟，然后将200份组份A加入搅拌装置，搅拌速度为1000r/min，搅拌2h，然后向搅拌装置加入流平剂搅拌8min，最后用300目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂料底漆备用；

2、制备纳米陶瓷涂层面漆，将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌10分钟，然后将100份碱性硅溶胶的稳定溶胶液体加入搅拌装置，搅拌速度为1000r/min，搅拌2h，然后向搅拌装置加入流平剂与防尘剂搅拌10min，最后用300目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂层面漆备用；

3、将黄铜水龙头放在喷砂机中，采用500目的棕刚玉砂对黄铜水龙头的表面进行喷砂处理，然后对黄铜水龙头的表面除尘，并通过超声波清洗除油，烘干；

4、将黄铜水龙头预热至60℃，然后向黄铜水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，再将黄铜水龙头放置于150℃的环境中60min，使纳米陶瓷涂料底漆固化于黄铜水龙头的表面；

5、将喷涂有纳米陶瓷涂料底漆的黄铜水龙头放置于镀膜箱中，并将铬靶材放置于镀膜箱内，然后使用真空泵将镀膜箱抽真空至3.0×10-2Pa，然后对镀膜箱内的黄铜水龙头进行多弧离子镀膜，镀膜的过程中，向镀膜箱中通入乙炔；

6、镀膜完成后，去除镀膜箱内的负压，然后将镀膜完成的黄铜水龙头从镀膜箱中取出；

7、将黄铜水龙头预热至60℃，然后采用气压喷枪向黄铜水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，再将黄铜水龙头放置于150℃的环境中60min，使纳米陶瓷涂层面漆固化于镀膜的表面，得到具有黑色装饰层的黄铜水龙头，该黄铜水龙头的黑色装饰层的黑色效果相比于电镀或真空蒸镀的方法相比，其金属光泽更强，镀层更加均匀。

实施例3-一种锌合金水龙头表面多弧离子镀玫瑰金膜的工艺，包括如下步骤：

1、制备纳米陶瓷涂料底漆，按质量百分比计，组份A包括碱性硅溶胶的稳定溶胶液体70％与钛白粉30％；将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌10分钟，然后将200份组份A加入搅拌装置，搅拌速度为1000r/min，搅拌2h，然后向搅拌装置加入流平剂搅拌8min，最后用300目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂料底漆备用；

2、制备纳米陶瓷涂层面漆，将100份硅烷醇酸硅烷系复合改性剂与1份复合促进剂放到于搅拌机中，高速搅拌10分钟，然后将100份碱性硅溶胶的稳定溶胶液体加入搅拌装置，搅拌速度为1000r/min，搅拌2h，然后向搅拌装置加入流平剂与防尘剂搅拌10min，最后用300目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂层面漆备用；

3、将锌合金水龙头放在喷砂机中，采用800目的棕刚玉砂对锌合金水龙头的表面进行喷砂处理，然后对锌合金水龙头的表面除尘，并通过超声波清洗除油，烘干；

4、将锌合金水龙头预热至80℃，然后向锌合金水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，再将锌合金水龙头放置于200℃的环境中90min，使纳米陶瓷涂料底漆固化于锌合金水龙头的表面；

5、将喷涂有纳米陶瓷涂料底漆的锌合金水龙头放置于镀膜箱中，并将钛和铬靶材放置于镀膜箱内，然后使用真空泵将镀膜箱抽真空至3.0×10^-2Pa，然后对镀膜箱内的锌合金水龙头进行磁控溅射镀膜，镀膜的过程中，向镀膜箱中通入氩气、氮气和乙炔；

6、镀膜完成后，去除镀膜箱内的负压，然后将镀膜完成的锌合金水龙头从镀膜箱中取出；

7、将锌合金水龙头预热至80℃，然后采用气压喷枪向锌合金水龙头的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，再将锌合金水龙头放置于200℃的环境中90min，使纳米陶瓷涂层面漆固化于镀膜的表面，得到具有玫瑰金色装饰层的锌合金水龙头，该锌合金水龙头的玫瑰金色装饰层的玫瑰金色效果相比于电镀或真空蒸镀的方法相比，其金属光泽更强，镀层更加均匀。

对比实施例1

以实施例1的黄铜水龙头表面多弧离子镀银色膜的工艺为基础，取消步骤1和4，其余的工艺步骤及参数条件与实施例1相同，获得具有银色镀膜装饰的黄铜水龙头2，其表面的银色效果较为暗淡，金属光泽较差。

对比实施例2

以实施例1的黄铜水龙头表面多弧离子镀银色膜的工艺为基础，取消步骤1，将步骤4中的纳米陶瓷涂料底漆替换为环氧树脂，其余的工艺步骤及参数条件与实施例1相同，获得具有银色镀膜装饰的黄铜水龙头3，其表面的银色效果较为暗淡，金属光泽较差。

对比实施例3

以实施例3的锌合金水龙头表面多弧离子镀玫瑰金膜的工艺为基础，取消步骤1和4，其余的工艺步骤及参数条件与实施例3相同，获得具有玫瑰金色镀膜装饰的锌合金水龙头2，其表面的玫瑰金色效果较为暗淡，金属光泽较差。

由以上实施例及对比例可以看出来，当直接在黄铜或锌合金的表面采用多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜工艺时，所得到镀膜的金属光泽较为暗淡，难以获得较高的镀膜质量。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对基材的表面喷砂处理；

步骤2、对基材预热，然后在基材的表面喷涂纳米陶瓷涂料底漆，并固化；

步骤3、将基材放置于镀膜箱内真空镀膜；真空镀膜的方式为多弧离子镀膜或磁控溅射镀膜；镀膜完成后，将基材从镀膜箱中取出；

步骤4、对基材预热，然后在基材的镀膜的表面喷涂纳米陶瓷涂层面漆，并固化。

2.根据权利要求1所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，按质量分数计，所述纳米陶瓷涂料底漆的原料包括组份A为200～300份、组份B为100份和组份C为1～2份；

其中，按质量百分比计，所述组份A包括碱性硅溶胶的稳定溶胶液体50％～75％，填料25％～50％，所述填料为钛白粉、重钙粉、硫酸钡粉、铝粉、双飞粉中的一种或几种，所述填料的粒径≤10μm；

所述组份B为硅烷醇酸硅烷系复合改性剂；

所述组份C为复合促进剂。

3.根据权利要求2所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，还包括纳米陶瓷涂料底漆的制备过程：

步骤A、将组份A的原料按比例搅拌均匀后备用；

步骤B、将组份B与组份C按比例加入搅拌装置中，高速搅拌5～15min；

步骤C、将组份A加入搅拌装置中搅拌，搅拌速度为800～2500r/min，搅拌熟化时间为1-3h；

步骤D、向搅拌装置中加入流平剂，并搅拌5～15min；

步骤E、用200～400目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂料底漆备用。

4.根据权利要求2所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，按质量份数计，所述纳米陶瓷涂层面漆的原料包括组份D为100份、组份B为100份和组份C为1～2份；

其中，所述组份D为碱性硅溶胶的稳定溶胶液体。

5.根据权利要求4所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，还包括纳米陶瓷涂层面漆的制备过程：

步骤a、将组份B与组份C按比例加入搅拌装置中，高速搅拌5～15min；

步骤b、将组份D加入搅拌装置中搅拌，搅拌速度为800～2500r/min，搅拌熟化时间为1-3h；

步骤c、向搅拌装置中加入流平剂与防污剂，并搅拌5～15min；

步骤d、用200～400目的滤网过滤，得到纳米陶瓷涂层面漆备用。

6.根据权利要求1所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，在所述步骤3中，在真空镀膜的过程中，向所述镀膜箱中通入氩气、乙炔、氮气、氧气中的一种或多种；所述真空镀膜所采用的靶材包括但不限于铬或钛中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，在所述步骤2与所述步骤4中，对基材的预热温度为30～80℃。

8.根据权利要求1所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，步骤2中，所述纳米陶瓷涂料底漆的固化温度为80～200℃，固化时间为30～90min；

在所述步骤4中，所述纳米陶瓷涂层面漆的固化温度为80～200℃，固化时间为30～90min。

9.根据权利要求1所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，在所述步骤1中，采用400～800目的棕刚玉砂对基材的表面喷砂处理。

10.根据权利要求2所述的一种对黄铜或锌合金基材镀膜的方法，其特征在于，所述硅烷醇酸硅烷系复合改性剂包括水性醇酸树脂和/或硅烷或硅烷偶联剂；

所述复合促进剂包括醋酸、盐酸、甲酸、硫酸或柠檬酸中的一种或几种。