CN115896723A - 一种多彩外观装饰膜层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车外饰件技术领域，具体涉及一种多彩外观装饰膜层及其制备方法。所述多彩外观装饰膜层，包括氮化钛层、金属铟层和金属钛层，制备方法包括以下步骤：(1)使用中性清洗剂和超声波清洗基材；(2)依次溅射氮化钛层、金属铟层和金属钛层；(3)喷涂UV漆层并进行固化烘烤。利用磁控溅射制备纳米涂层，结合氮化钛层、金属铟层和金属钛层，所得膜层与基材结合力较好，附着力更优，可以制备出金色、蓝色、玫瑰金、绿色等多种外观颜色的装饰膜层，满足汽车外光膜层的多样化要求。

Description

一种多彩外观装饰膜层及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车外饰件技术领域，具体涉及一种多彩外观装饰膜层及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，塑料件在车身上的使用越来越广泛，已经从内饰逐渐发展到外饰。塑料件现已能成功地替代金属制件并扩展到白车身上，例如翼子板、油箱门。伴随着人们对汽车外观质量要求的不断升高，塑料制件不但要有如车身一样的油漆光泽，颜色也要与车身保持一致，以保证车身整体外观的协调与美观。但由于塑料与金属材料之间存在本质区别，二者在涂装工艺、材料等方面有很大差异，且车身外饰件种类繁多(如：保险杠、外门把手、倒车镜等)及供应商多元化、各外饰件厂家的涂装生产条件各不相同，因此保证各外饰件颜色一致性且与车身色差在一定范围内，常常是涂装工作的一大难题。喷涂设备、喷涂参数的不同，都会对色差产生不同程度的影响。

传统的汽车彩色外饰主要通过两种工艺来实现，一种是传统喷涂工艺，经过脱膜、底漆、色漆、PVD镀膜、保护漆的工艺流程，涉及底漆、色漆喷涂工艺，生产成本高、工序多、产品合格率低；另一种是传统水电镀工艺路线，经过除蜡、除油、粗化、还原、浸泡、催化、加速、化学镍、电镀(铜/镍)、镍封、活化、还原等工艺流程，工艺过程复杂，且非绿色环保加工生产工艺。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种多彩外观装饰膜层，利用磁控溅射设备在塑料基材件上制备该膜层，具有良好的外观效果，同时节约了工艺成本，提高了加工效率。

本发明技术方案中的多彩外观装饰膜层，包括氮化钛层、金属铟层和金属钛层。

氮化钛做为纳米膜层具有高熔点、高强度、高硬度、耐酸碱浸蚀、耐磨损、高温化学稳定性以及优良的导电和导热性能，采用氮化钛作为底层PVD材料，通过增加氮气气体量调试所需外观颜色，铟层反射率高，颜色呈现明显，可以提高外观颜色的亮度，钛层可以耐蚀性好，可以提高膜层的耐腐蚀性。结合氮化钛层、金属铟层和金属钛层，所得膜层与基材结合力较好，附着力更优，通过调节各层之间的比例，可以制备出金色、蓝色、玫瑰金、绿色等多种外观颜色，满足汽车外光膜层的多样化要求。

进一步地，氮化钛层的厚度为5～40nm。

进一步地，金属铟层的厚度为5～20nm。

进一步地，金属钛层的厚度为30～60nm。

进一步地，上述多彩外观装饰膜层，还包括UV漆层。

进一步地，UV漆层的厚度为6～10μm。

本发明的另一个目的还在于提供上述多彩外观装饰膜层的制备方法，包括以下步骤：(1)使用中性清洗剂和超声波清洗基材；(2)依次溅射氮化钛层、金属铟层和金属钛层；(3)喷涂UV漆层并进行固化烘烤。

以塑料为基材的饰条，通过物理气相沉积(PVD)溅射反应镀膜机实现对基材不同外饰颜色需求的开发。一般采用不会氧化的无机镀膜，镀膜后的塑料基材表面附着有金属层，不会被紫外线、酸雨等外界因素氧化而失效或消失，得到具有金属质感的外观颜色，在汽车饰条、内饰、车标等得到具有可视化高级质感、光泽靓丽的外观效果，避免传统水电镀工艺对多彩颜色的局限性。

进一步地，步骤(1)中基材为聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰胺树脂中的一种。

进一步地，步骤(2)中溅射时真空维持在4.0～5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为300～600sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为10～40sccm。

进一步地，步骤(3)中固化时间为60～120s，烘烤温度为80～120℃，烘烤时间为2.0～4.0h。

相比现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明利用磁控溅射制备纳米涂层，结合氮化钛层、金属铟层和金属钛层，所得膜层与基材结合力较好，附着力更优；

(2)通过调节膜层中各层之间的比例，可以制备出金色、蓝色、玫瑰金、绿色等多种外观颜色的装饰膜层，满足汽车外光膜层的多样化要求；

(3)本发明溅射得到的纳米涂层与塑料基材结合力高、硬度高、耐酸碱，膜层的性能更加稳定，不会产生有毒或有污染的物质和气体；

(4)本发明的磁控溅射制备方法属于绿色环保无污染镀膜工艺方法，符合绿色加工生产发展要求；

(5)本发明避免了现有PVD工艺中的底漆实施方案，节约了工艺成本，提高了加工效率。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

实施例1

本实施例多彩外观装饰膜层的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用中性清洗剂清洗聚碳酸酯后再超声清洗；

(2)使用功率为10KW的磁控溅射制备依次溅射10nm厚的氮化钛层、10nm厚的金属铟层和40nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为350sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/100圈(镀铟时转速为12rpm/18圈，镀钛时转速为12rpm/48圈)；

(3)喷涂6μm厚的UV漆层，固化100s，并在100℃烘烤2.0h。

实施例2

本实施例多彩外观装饰膜层的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用中性清洗剂清洗聚碳酸酯后再超声清洗；

(2)使用功率为10KW的磁控溅射制备依次溅射20nm厚的氮化钛层、15nm厚的金属铟层和40nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为350sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/210圈(镀铟时转速为12rpm/18圈，镀钛时转速为12rpm/48圈)；

(3)喷涂6μm厚的UV漆层，固化100s，并在120℃烘烤2.0h。

实施例3

本实施例多彩外观装饰膜层的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用中性清洗剂清洗聚碳酸酯后再超声清洗；

(2)使用功率为10KW的磁控溅射制备依次溅射20nm厚的氮化钛层、10nm厚的金属铟层和50nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为350sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/260圈(镀铟时转速为12rpm/18圈，镀钛时转速为12rpm/48圈)；

(3)喷涂8μm厚的UV漆层，固化120s，并在120℃烘烤2.0h。

实施例4

本实施例多彩外观装饰膜层的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用中性清洗剂清洗聚碳酸酯后再超声清洗；

(2)使用功率为10KW的磁控溅射制备依次溅射30nm厚的氮化钛层、25nm厚的金属铟层和50nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为350sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/160圈(镀铟时转速为12rpm/18圈，镀钛时转速为12rpm/48圈)；

(3)喷涂6μm厚的UV漆层，固化100s，并在110℃烘烤2.0h。

实施例5

本实施例与实施例1的区别仅在于氮化钛层的厚度为2nm。

实施例6

本实施例与实施例1的区别仅在于氮化钛层的厚度为50nm。

实施例7

本实施例与实施例1的区别仅在于金属铟层的厚度为2nm。

实施例8

本实施例与实施例1的区别仅在于金属铟层的厚度为30nm。

实施例9

本实施例与实施例1的区别仅在于金属钛层的厚度为20nm。

实施例10

本实施例与实施例1的区别仅在于金属钛层的厚度为70nm。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射60nm厚的氮化钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/100圈。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射60nm厚的金属铟层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/18圈。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射60nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/40圈。

对比例4

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射30nm厚的氮化钛层和30nm厚的金属铟层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/100圈(镀铟时转速为12rpm/18圈)。

对比例5

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射20nm厚的氮化钛层和40nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/100圈(镀钛时转速为12rpm/48圈)。

对比例6

本对比例与实施例1的区别仅在于步骤(2)为使用功率为10KW的磁控溅射溅射20nm厚的金属铟层和40nm厚的金属钛层，溅射时真空维持在5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为500sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为20sccm，公转速度为12rpm/18圈(镀钛时转速为12rpm/48圈)。

对以上实施例及对比例在聚碳酸酯上制备的膜层进行性能测试，实施例1-4结果如下：

十字划格：按照ISO 2409-2013进行划格试验，等级≤1；

冷凝水试验：240h冷凝水试验无气泡进行划格试验，等级≤1目视表面无明显变化

交变气候试验：进行20个循环的环境循环试验，涂漆表面无明显变化

热老化/低温老化试验：90℃/240h后紧接着在室温下调节30min以上，涂漆表面无明显变化。低温老化，热老化之后用同一个试样完成低温老化试验，-40℃/24h后紧接着在室温下调节30min以上涂漆表面无明显变化。

实施例1得到外观为金色的装饰膜层，实施例2得到外观为暗绿色的装饰膜层，实施例3得到外观为绿色的装饰膜层，实施例4得到外观为蓝色的装饰膜层，实施例5-10，膜层中各层厚度过小时，膜层的力学性能和化学稳定性都较差，膜层中各层厚度过大时，所得装饰膜层外观色彩沉郁，美观度降低，对比例1-6，膜层组分单一或较少，通过使用胶带做十字划格测试可知，所得装饰膜层与塑料基材结合力较小，力学性能和化学稳定性都较差很差，且外观颜色较浅，不能满足汽车外光膜层的多样化要求。

最后应说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，这里无需也无法对所有的实施方式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种多彩外观装饰膜层，其特征在于，依次包括氮化钛层、金属铟层和金属钛层。

2.根据权利要求1所述的多彩外观装饰膜层，其特征在于，氮化钛层的厚度为5～40nm。

3.根据权利要求1所述的多彩外观装饰膜层，其特征在于，金属铟层的厚度为5～20nm。

4.根据权利要求1所述的多彩外观装饰膜层，其特征在于，金属钛层的厚度为30～60nm。

5.根据权利要求1所述的多彩外观装饰膜层，其特征在于，还包括UV漆层。

6.根据权利要求5所述的多彩外观装饰膜层，其特征在于，UV漆层的厚度为6～10μm。

7.一种如权利要求1所述的多彩外观装饰膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用中性清洗剂和超声波清洗基材；(2)依次溅射氮化钛层、金属铟层和金属钛层。

8.根据权利要求7所述的多彩外观装饰膜层的制备方法，其特征在于，还包括(3)喷涂UV漆层并进行固化烘烤。

9.根据权利要求7所述的多彩外观装饰膜层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中基材为聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚酰胺树脂中的一种。

10.根据权利要求7所述的多彩外观装饰膜层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中溅射时真空维持在4.0～5.0×10^-3pa，先通入保护氩气，气体流量为300～600sccm，接着通入反应气体N₂，气体流量为10～40sccm。